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CST微波工作室—求解器

希格斯玻色子

5月前浏览4585

CST微波工作室_求解器详解

- 求解器的分类

Time Domain Solver——时域求解器

Frequency Domain Solver——频域求解器

Eigenmode Solver——本征模求解器

Integral Equation Solver——积分方程求解器

Asymptomatic Solver——高频渐进求解器

Multilayer Solver——多层平面矩量法求解器

- 电尺寸的定义

是物体的几何尺寸除以波长，单位为波长；电尺寸小于5个波长称为电小；大于5小于50称为电中；大于50小于500称为电大；大于500称为超电大

- 计算电磁学的电磁数值算法

全波算法（精确算法）：分为时域全波和频域全波算法，直接求解麦克斯韦积分或微分方程。场区和源区均需要划分网格。有其能够仿真的最大电尺寸的限制

高频算法：基于格林函数，仅有频域，仅源区需要划分网格。有其能够仿真的最小电尺寸的限制

- 常用的电磁仿真算法

全波算法：有限差分法（FDM）、有限积分法（FIT）、传输线矩阵法（TLM）、有限元法（FEM）、矩量法（MoM）、边界元法（BEM）

高频渐进算法：物理光学法（PO）、弹跳射线法（SBR）

- 算法比较

FDM、FIT、TLM使用六面体体分割网格；FEM使用四面体体分割网格；MoM、BEM使用三角面元面分割网格

基于FDM、FIT、TLM的是时域算法；基于FEM、MoM、BEM的是频域算法

网格数N，CPU和内存满足以下关系：FDM、FIT、TLM正比于N，FEM正比于N²；MoM和BEM正比于N³

电小问题优选MoM和BEM，电中选FEM；电大选FDM、FIT、TLM；超电大选高频算法

- 求解器介绍

1.时域求解器——Time Domain Solver（核心）

分为瞬态时域求解器（Transient solver）和TLM时域求解器

瞬态时域求解器（CST微波工作室的核心求解器）采用有限积分法，应用各类微波器件和天线问题

TLM时域求解器采用传输线矩阵法，应用于电磁兼容和天线布局问题

2.频域求解器——Frequency Domain Solver（核心）

分为频域有限积分法和频域有限元法，两者推荐使用频域有限元法

频域有限元求解器应用于各类微波器件和天线问题

3.本征模求解器——Eigenmode Solver（核心）

用于计算封闭器件内的谐振场分布

应用于强谐振结构、腔体、窄带等问题

4.积分方程求解器——Integral Equation Solver

采用多层快速多极子法，主要用于求解点大尺寸的结构的辐射和散射问题，可分析的结构尺寸可以达到几十甚至几百个波长

应用范围包含天线辐射、多天线的EMC/互扰分析、天线布局优化和目标物体的RCS研究

5.高频渐进求解器 ——Asymptomatic Solver

采用的算法是弹跳射线法SBR，属于物理光学算法中的一种

主要用于仿真电尺寸超出积分求解器的反正范围的模型，可以极其高效地仿真电尺寸高达成千上万个波长的器件

6.多层平面矩量法求解器——Multilayer Solver

专用于多层平面结构的矩量法求解器

适用于平面做微带天线、平面结构滤波器、微波毫米波集成电路（MMIC）、低温共烧陶瓷电路（LTCC）以及平面馈电网络的仿真设计

- 求解器的相关设置

1.时域求解器

参考T型波导的实例，点击 Setup Solver

功能分析

Mesh Type：Hexahedral（有限积分法的瞬态时域求解器）、Hexahedral TLM（采用传输矩阵法的TLM时域求解器）

Accuracy：设置求解精度；-30dB表示结束时的能量和激励信号能量之比为-30dB；影响仿真分析的时间和求解精度

Source Type和Mode：设置要分析的端口和模式

S-parameter setting：设置S参数的归一化阻抗和互易性

Adaptive mesh refinement：设置自适应网格隔分，提高分析结果的准确度

Sensitivity analysis：敏感度分析

Star：运行仿真分析

Optimizer：打开优化设计对话框设置

Par.Sweep：打开参数扫描分析对话框设置

Acceleration：GPU加速、及分布式的设置

Specials：仿真器的一些特殊设置

Simplify Model：模型的以下简化设置

Apply：保存/应用当前设置

Close：关闭对话框

Help：打开帮助文档

2.频域求解器

1.功能分析

Broadband sweep：1.包含General Purpose——通用求解器：与时域求解器相对应，最常用的频域求解器；支持六面体网格（有限积分法频域算法）和四面体网格（有限元法频域算法）；2.Resonant：Fast S-Parameter：专门针对滤波器之类的强谐振结构的分析，只计算S参数不给出任何场；3.Resonant：S-Parameter，Field：专门针对滤波器之类的强谐振结构的分析，不仅计算S参数，同时计算场

Mesh type：1.Tetrahedral（有限元法的频域求解器）；2.Hexahedral（有限积分法的频域求解器）

Source Type和Mode：设置要分析的端口和模式

S-parameter setting：设置归一化阻抗

Frequency Samples：频域分析时，设置需要分析的频点数以得到整个频带内的性能

Monitor：设置要计算场分布的频点

Single、Automatic、Equidistant、Logarithmic：设置频点分布类型

Use Broadband frequency sweep：一种特殊的扫频技术，以较少的频点数得出整个频带内的扫频性能

3.本征模求解器

1.功能分析