CST微波工作室学习笔记1 概述

功用

专用于微波无源器件及天线设计与分析的软件包

微波无源器件：主要包括电阻，电容，电感，转换器，渐变器，匹配网络，谐振器、滤波器、混频器和开关等。在不需要外加电源的条件下，就可以显示其特性的电子元件。主要是电阻类、电感类和电容类器件，它们的共同特点是在电路中无需加电源即可在有信号时工作。

基本电抗元件

终端元件

连接元件

分支元件（功率分配元件）

衰减器和移相器

定向耦合器

滤波器

谐振器

隔离器

……

特点

强大的实体建模前端：ACIS建模内核

ACIS建模内核：ACIS是美国Spatial Technology公司推出的三维几何造型引擎，它集线框、曲面和实体造型于一体，并允许这三种表示共存于统一的数据结构中，为各种3D造型应用的开发提供了几何造型平台。许多著名的大型系统都是以ACIS作为造型内核，如 AutoCAD，CADKEY，Mechanical Desktop，Bravo，TriSpectives，TurboCAD，Solid Modeler，Vellum Solid等。

ACIS是一个完整的modeling的内核，说白了就是一套用C++写的 modeling类库，只要你掌握了这个库就可以完成所有的建模工作(基本上所有3D造型软件的功能他都有)，但是这个库的易用性不够，所以在其上又开发了一些API应用程序接口进一步对底层的acis类库进行封装，而最上层则是现在非常流行的一中类lisp的解释器平台，应用scheme语言作为上层的开发语言，经过这么多步骤的封装，你只需要输入(block(0,0,0),(10,10,10))这个命令就能建立一个立方体，其他相似的简单命令就能完成很复杂的操作，已经相当于AutoCAD里面的命令行模式了。

简便的结构输入过程，完善的图形化反馈，简化了对各种器件的定义。在所有器件建模完成后，会自动进行一个基于专家系统的全自动网格剖分，然后进行正式仿真。

仿真器自带理想边界拟合技术和薄片技术

理想边界拟合技术

理想边界拟合—Perfect Boundary Approximation (PBA)。它的引入使得有限积分技术–Finite Integration Technique (FIT) 具有强大的竞争力。

尽管经典的FDTD阶梯六面体网格在处理大网格数时效率较高，但它在逼近日益复杂的任意曲面结构时仍然有很大的精度问题。

基于四面体网格的有限元算法则具有与经典FDTD算法相反的优缺点：曲面逼近良好，但是对于大网格数的仿真，效率很低且内存消耗很大。而CST特有的PBA+FIT算法一方面保证了结构的精确逼近，另一方面保留了六面体FDTD显式算法快速的优点，使仿真速度和仿真精度达到了统一。同时依旧保持了 FDTD的低内存消耗的特点。

薄片技术

薄片技术—Thin Sheet Technique (TST) 能够在一个网格内处理三层介质，对曲面金属片不必加密网格，仍能保持高精度仿真。

内含四种求解器：瞬态求解器、频域求解器、本征模求解器、模式分析求解器

瞬态求解器

只需一次计算就能得到所仿真器件在整个宽频带上的响应（与之相对，许多其他仿真器使用扫频法）。应用于绝大部分高频应用领域，如连接器、传输线、滤波器、天线等。

内含多级子网技术，能够提高网格划分效率，极大加快仿真速度，对复杂器件尤为有效。

计算资源与结构尺寸成超线性比例关系，

频域求解器

适用于求解结构尺寸远小于最短波长的低频问题，在仅对少数频点感兴趣时最有效。

本征模求解器

在设计滤波器时需要计算工作模式而非S参量，可通过本征模求解器求解封闭电磁场器件中的有限个模式。

当研究高谐振结构（如窄带滤波器）时，由于时域信号衰减缓慢，时域方法效率降低，CST提供高级信号处理技术—AR-filters自回溯滤波器加快这类仿真。

模式分析求解器

与本征模求解器相结合，在滤波器中的模式被计算出来以后，采用模式分析求解器能够快速得出S参数。

结构建模器全参量化

在定义器件时可以使用变量。通过与优化器和参量扫描工具结合，CST可适用所有电磁器件的设计和分析。

适用

天线、滤波器、传输线、耦合器、连接器（单芯和多芯）、印刷电路板、谐振器等等。

基于通用的三维算法即有限积分法，事实上能够处理几乎所有电磁场仿真问题。

基于一种需要将整个计算区域离散化的算法，因此其应用范围会受到结构的电尺寸限制。