CST电磁仿真专家成长之路！从抗反射超材料SRR涂层仿真起步

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作者优秀: 优秀教师/意见领袖/博士学历/特邀专家/独家讲师
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导读：大家好，随着CST电磁仿真软件在国内市场越来越受欢迎，相关用户需求和资料也越来越丰富。本期强烈推荐一位CST电磁仿真高手，仿真秀专栏作者——赵老师。赵老师曾在新加坡为亚太地区众多国家的近上百家企业做过CST电磁仿真高手咨询和培训，是知名的电磁仿真专家。

近几年，赵老师参与“CST仿真专家之路”原创技术文章与视频200余篇，几十万字技术干货，复现大量文献，涵盖天线、超材料、PCB SIPI、电路、光学、低频、多物理等多个专业领域。2023年，赵老师正式在仿真秀平台更新了多套系统的CST视频教程，包括被誉为“全网最强的CST学习视频”的全免费的《零基础核心培训系列》和《零基础EDA培训系列》，以及《高级应用技能进阶》课程，希望能帮助大家走上“仿真专家之路”。

赵老师的视频深入浅出，逻辑清晰，大受CST爱好者的欢迎。本文是赵老师在2021年关于CST仿真实例的总结《抗反射超材料SRR涂层 --- 反射系数，反射率，相位， Floquet，THz》。该案例引发了许多读者朋友的共鸣，以下是正文：

一、抗反射超材料SRR涂层CST仿真

虽然之前关于Floquet写了这么多文章，最近发现还是很多人搞不懂Floquet端口仿真多层材料的透射反射问题，尤其是仿的哪些界面和怎么计算界面处的相位。使用周期结构模板：

画个spacer基底，材料新定义，介电1.5，损耗0.01：

WCS放中间，画个SRR，材料新定义：

可通过substract相减完成建模，具体步骤省略：

边界换成open，这样我们好控制距离：

此时Zmin紧贴材料，所以我们仿真是一个“空气---介质”界面，如果Zmin没有紧贴，仿真的就是“空气---介质---空气”两个界面，这个很多人还搞不清楚区别：

计算相位要将端口参考到界面，这样相位是纯界面处的相位！

适当增加精确度：

由于Zmin端口接触的材料有损耗，我们需要将波导端口忽略损耗：

开始仿真。我们可新建1D结果文件夹，将S11复制进来，重命r12:

添加后处理，将S11相位unwrap，然后换成rad单位：

也新建文件夹保存相位结果：

下面我们看该图层的第二部分。WCS对齐背部中间，新建十字“网格”结构：

新建材料：

添加GaAs的基底：

然后将之前的SRR和spacer排除仿真：

此时Zmax参考到十字网格，Zmin紧贴基底，这样仿真还是一个“空气---介质”的界面：

仿真结束后，将S11结果复杂粘贴到S11：

将后处理相位结果复杂粘贴到S11 phase：

S11看linear：

S11 phase看real：

与文献一致：

下面我们看完整的涂层，将SRR和spacer加回来仿真：

对spacer厚度进行参数扫描：

虽然模板以及给出反射率透射率结果，但是横坐标是波长。如果我们要频率，最直接的还是手动后处理啦：

与文献一致：

spacer=13um时的吸波效果：

2THz的反射效果：

小结

1、波导端口（包括Floquet端口）是吸波的，贴在材料上和没贴在材料上仿真的内容是不一样的。需要先想清楚，我们要仿真哪个或哪些个界面的反射和透射。

2、反射系数是reflection coefficient, S11; 反射率是reflectance，S11平方，不一样。

3、可能有人问了，这里GaAs的基底厚度为什么随意定义呢？GaAs这里无损，所以对S21的振幅没有影响，厚度对S21相位有影响，我们也没看它；因为端口贴上去，相当于无限拓展，所以对另一边的S11反射相位没有影响。为什么spacer厚度有影响呢？因为spacer两边的界面都有反射透射，自然有影响。说白了，还是看仿几个界面。这里最后完整结果是两个界面“空气---spacer---GaAs”，不是“空气---spacer---GaAs---空气”三个界面哦!

参考文献：Chen, H.-T., Zhou, J., O’Hara, J. F.,Chen, F., Azad, A. K., & Taylor, A. J. (2010). Antireflection Coating UsingMetamaterials and Identification of Its Mechanism. Physical Review Letters,105(7). doi:10.1103/physrevlett.105.073901

怎么样？小编看完都觉得这样的充满技巧性和经验性的案例，才是对电磁仿真学习最有帮助的！

二、CST电磁仿真高级应用技能进阶

《CST Studio Suite电磁仿真 - 高级应用技能进阶10讲》是赵老师2023年原创制作视频教程，旨在帮助已完成CST零基础系列课程，并希望深入学习和应用CST微波工作室高级仿真技巧的用户，还有SI高速和硬件工程师、连接器设计师、射频和天线工程师、理工科院校学生和教师和微波、散射、极化、超材料相关电磁领域的科研人员。该课程能帮助大家真正学习微波、散射、极化、超材料、天线、半导体、连接器和各类传输线的仿真应用，并且了解IDEM，Antenna Magus在电路和天线工程中的应用。

以下是课程安排

《CST Studio Suite电磁仿真 - 高级应用技能进阶10讲》