電磁和多物理場仿真軟件 CST工作室套裝


一次性設計成功是產品研發的理想境界。通過對虛擬樣機進行電磁仿真能幫助您縮短設計迭代周期。仿真能夠從開發的最初階段讓系統和組件在其所處的環境中進行分析與優化。這樣能夠加快設計流程,降低開發成本,加快市場投放速度。

CST 工作室套裝是用于設計、仿真和優化電磁系統的完備工具,被世界各地優異的技術和工程公司所廣泛采用。CST產品的三大支柱是精度、速度和易用性。

為什么進行仿真?

一次性設計成功是產品研發的理想境界。通過對虛擬樣機進行電磁仿真能幫助您縮短設計迭代周期。仿真能夠從開發的最初階段讓系統和組件在其所處的環境中進行分析與優化。這樣能夠加快設計流程,降低開發成本,加快市場投放速度。

為什么選擇 CST 工作室套裝?

CST 工作室套裝 ? 是用于設計、仿真和優化電磁系統的完備工具,被世界各地優異的技術和工程公司所廣泛采用。CST? 產品的三大支柱是精度、速度和易用性。

  • 精度

    經成功驗證的求解器技術構成CST 工作室套裝內各個模塊的基礎,多年的研發厚積薄發,鑄就準確高效的計算仿真方法。此外, CST 也在持續不斷地研發和優化建模與網格剖分技術,讓仿真更加貼近實際。

  • 速度

    速度與精度兩者相輔相成。無論問題是電大尺寸還是電小尺寸、寬帶還是窄帶,CST 工作室套裝中的完備求解器均能夠對各類簡單及復雜的問題進行高效地仿真。高性能計算 (HPC) 與優化能進一步擴展了求解器的各項功能。

  • 易用性

    CST 投入了大量的研發時間用以改善用戶軟件使用體驗。這些包括工作流導向功能區界面,用于多種設計流的導入和導出工具,以及系統裝配和建模 (SAM) 功能。 SAM 能將復雜系統或工作流細分為較簡單的部分并進行自動化仿真。

以上述三個概念為核心,CST 工作室套裝在眾多領域已得到工程師、設計師和研究人員的廣泛使用,包括微波、RF 與光學、EDA 與電子、電磁兼容性 (EMC)、粒子動力學、靜場和低頻等領域。如欲進一步了解CST 工作室套裝在部分應用中的仿真使用,請于我們聯系。

功能介紹

  • 天線

天線設計是 CST 工作室套裝最主要的應用之一,CST 可提供眾多天線設計仿真工作流以滿足多種應用領域的需要。天線既能單獨設計和優化,也能在單元層面和完整陣列層面作為陣列的組成部分進行設計和優化, 或是對安裝在設備里或是樓宇、飛機、船舶和衛星等更大型結構上的天線進行整體設計和優化。

通過與 CST 產品 Antenna Magus 的鏈接,可以讓用戶輕松地根據需求查找和設計合適的天線,快速創建模型并開展進一步的仿真。

CST 完備的技術為工程師提供了豐富強大的工具箱,用于研究天線安裝在車輛、飛機和桅桿上后的性能以及天線嵌入電子裝置后的性能。它可以與生物電磁仿真結合使用,便于用戶對貼近人體的設備計算天線性能和比吸收率 (SAR)。

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裝載性能:轎車上的 V2V 天線被公交車遮擋后的的輻射方向圖。

  • 微波與射頻

高頻電磁場仿真是 CST 最核心的功能之一。CST 工作室套裝為各種類型的微波和射頻應用提供了合適的仿真工具,能夠實現全波仿真、混合仿真、多物理場仿真和場路聯合仿真。

平面和波導射頻組件既能單獨進行優化,也能作為更大系統的一部分進行優化。 SAM極其適用于微波和射頻系統的設計,能同時裝配和仿真多個組件。

這樣能夠加快系統設計速度并能在設計最初階段就將裝載性能考慮在內,同時能計及各單元間的耦合。

濾波器設計與綜合是 CST 工作室套裝的一項主要應用,通過鏈接多種專用 CST 工具,顯著拓寬和提升了濾波器的設計功能。CST 的濾波器設計工具能快速準確地綜合和調試濾波器,即便是高靈敏度或使用復雜拓撲的濾波器也不例外。

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衛星饋電系統:雙工器、正交模轉換器、波導過渡和饋源喇叭,使用 SAM 進行裝配。

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腔體濾波器:一種有傳輸零點的交叉耦合介質諧振器濾波器,在 CST 工作室套裝內設計和調試。

  • 生物電磁 ( B i o - E M )

電磁場與人體的相互作用不僅與手機等現代通信設備有關,也與物聯網和用于監測、成像和治療的先進醫療設備等新技術有關。因為人體體內測量一般難以進行,電磁仿真是分析人體內復雜場分布的唯一途徑,能用于確保設備功能 實現并且認知和避免人體器官組織內功率損耗所產生的危害。

為了準確仿真人體內的電磁傳播需要準確地建模復雜的解剖學結構和人體組織材料屬性,而這兩者一般會隨年齡、頻率和溫度的變化而改變。CST 同時提供基于體元的人體模型和基于 CAD 的人體模型,并能模擬不同年齡、個頭和性別,同時提供了一個包含大量人體器官組織的材料庫, 另外還針對體元模型提供了一個工具用于調整人體形態。

所有在人體近距范圍內工作的電磁設備都需要政府機構認證,主要是基于統計場評估值(例如按照國際非電離輻射防護委員會 (ICNIRP) 標準)或比吸收率 (SAR),比吸收率是用于衡量人體吸收的能量大小的指標。CST 工作室套裝能直接計算各種類型的 SAR,包括點 SAR、1 克和 10 克平均 SAR 以及整體 SAR。使得工程師能夠在產品設計早期階段就能對 SAR 值進行評估。

在設計人體體內或近距離使用的設備時,發熱是另一項重要的考量。在部分醫療設備中,例如在癌癥治療設備中, 發熱是需要的效果,但在其他的應用中則是有害的。CST 工作室套裝提供帶生物熱傳導求解器的多物理場模塊,能計算溫度分布和熱劑量(CEM 43° C)以及對活體組織產生的影響,例如代謝熱、血擴散和人體熱調節。如欲了解更多信息,敬請參閱多物理場 (Multiphysics)。

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人體模型:CST 為電磁仿真提供基于 CAD

(左)和基于體元(右)的人體模型。

  • 光學 & E D A / 電子

光學

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非線性行為:通過為一部分波導的局部施加外部場,改變其中一段直波導內的折射率從而能切換輸出。產生的相位變化會給輸出通道上游或下游造成破壞性的干擾。

在眾多領域中,光學、光電和等離子體器件已經成為關鍵組件,例如在通信、遙感或醫療應用中,并且它們會在將來扮演越來越重要的角色。對于此類器件的仿真有助于優化它們的效率,降低設計與研發成本。光學器件中常常利用非線性效應,因此 CST 提供了一系列非線性材料模型。由于涉及的波長極短,因此光學組件往往要求仿真電氣規模極大的結構。典型例子如光柵耦合器或波導彎頭。高性能計算為這些器件的全波仿真提供了一個有效途徑。

“在我們的團隊里,我們經常使用 CST 工作室套裝對我們光學超材料和等離子體進行研究。由于其用戶友好性、仿真精度高、能靈活地為復雜問題建模,我們都非常喜愛使用?!?br/>

A. Alù,德州大學奧斯汀分校副教授

E D A / 電子

現代電路板和封裝由于數據率高、結構緊湊、布局復雜, 使其保持信號完整性 (SI)、電源完整性 (PI) 和電磁兼容性(EMC) 的難度較大。CST 工作室套裝包含了一系列工具, 能夠幫助工程師對 PCB 的布局進行設計、分析和優化。

CST 工作室套裝內的專用 PCB 仿真工具能用于迅速仿真PCB 的行為,包括壓降、供電網絡 (PDN) 阻抗和信號網絡的傳輸特性。使用帕累托前沿優化能自動優化去藕電容, 平衡價格與性能。此外,CST 工作室套裝還為 PCB 布局提供規則檢查工具(CSTBOADCHECK)。該工具能自動檢測可能導致 SI/PI 或 EMC 問題的結構。

使用為復雜印刷結構優化的專用網格剖分算法,PCB 版圖能直接轉換為用于全波仿真的 3D 模型,或轉換為用于電路仿真的等效電路模型。IC 設計可通過芯片交互界面導入,該接口模擬真實的制造工藝,能生成精確的仿真模型。

仿真能重復使用同一虛擬原型進行許多標準的實驗室測量,例如 S 參數、眼圖和時域反射(TDR),從而幫助降低成本和縮短設計周期。

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信號完整性:在 CST 工作室套裝內生成的多級眼圖。

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通道建模:DDR4 RAM 內存通道上的電場。

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