1 前言

高頻計算電磁學(xué)是一個蓬勃發(fā)展的學(xué)科。專家們都在積極探尋最快最有效的求解方法。CST一直致力于為廣大用戶提供具有強(qiáng)大求解功能的商用軟件。同時兼顧用戶的其他需求，如：簡單的數(shù)據(jù)輸入、與CAD/EDA之間的導(dǎo)入導(dǎo)出和智能化的后處理，并提供開放的接口方便用戶在CST基礎(chǔ)上開發(fā)特定功能的仿真模塊。這些二次開發(fā)的仿真模塊，可以更好地完成用戶的需求，大大提高了電磁工程師的工作效率。

2 CST概述及實(shí)例介紹

A．CST概述

CST工作室套裝由微波工作室、電磁工作室、粒子工作室和設(shè)計工作室四部分組成。其基本算法是時域有限積分技術(shù)，同時引人了理想邊界擬合技術(shù)和薄片技術(shù)，在保持傳統(tǒng)的時域有限差分算法的計算速度的基礎(chǔ)上大大提高了計算精度。

CST工作室套裝TM的一個顯著優(yōu)點(diǎn)是基于需求的網(wǎng)格（MeshonDemandTM）策略與基于需求的求解（MethodonDemandTM）功能相結(jié)合，不同領(lǐng)域的用戶可以根據(jù)需要選擇合適網(wǎng)格和求解器對不同的問題進(jìn)行高效率求解。其旗艦產(chǎn)品微波工作室®是專門用于高頻段電磁場分析和設(shè)計的軟件包，微波工作室含有四大類八個子求解器，分別是時域有限積分求解器（FITD）、頻域有限積分求解器(FIFD)、頻域有限元求解器(FEM)、矩量法求解器(MoM)、多層快速多極子求解器(MLFMM)、本征模求解器(Eigenmode)、模式降階求解器(MOR)和模式分析求解器(ModalAnalysis)，其應(yīng)用領(lǐng)域包括：天線、濾波器、耦合器、連接器、平面和多層結(jié)構(gòu)、RCS、EMC/EMI等。電磁工作室™由靜電求解器、靜磁求解器、穩(wěn)恒電流求解器、低頻頻域求解器和穩(wěn)態(tài)熱求解器五個求解器組成，主要應(yīng)用于：傳感器、驅(qū)動裝置、變壓器、測試儀器、電磁屏蔽和歐姆熱損耗分析等。

本文中提出的三種仿真平臺主要是在微波工作室和電磁工作室的基礎(chǔ)上開發(fā)的，其中賦形波束平板縫隙陣天線設(shè)計平臺和FastRCS模塊都是以CST微波工作室為基礎(chǔ)，在VS.NET環(huán)境中利用C++開發(fā)的專用仿真平臺，電磁場與電磁波電化教學(xué)庫以微波工作室和電磁工作室™為基礎(chǔ)，利用CST自帶的VBA開發(fā)環(huán)境開發(fā)完成。

B.賦形波束平板縫隙陣天線設(shè)計平臺

賦形波束平板縫隙陣天線設(shè)計平臺（SPSAD）是同濟(jì)大學(xué)現(xiàn)代集成電磁仿真研發(fā)中心（MIEMS）和航天科工集團(tuán)某研究所合作開發(fā)的項目，用于自動設(shè)計雙饋對稱賦形波束平板縫隙陣天線，可以考慮方頭和圓頭縫以及機(jī)械加工圓倒角等工程細(xì)節(jié)。SPSAD是用C++開發(fā)的基于CST微波工作室的縫隙陣天線優(yōu)化設(shè)計軟件，是一種自上而下，自設(shè)計指標(biāo)向天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行的自動化設(shè)計平臺。其基本設(shè)計流程是根據(jù)給定的設(shè)計指標(biāo)采用有限元法對天線陣進(jìn)行優(yōu)化計算，獲得陣面和饋電縫的最優(yōu)設(shè)置，并自動調(diào)用CST微波工作室對耦合縫、移相網(wǎng)絡(luò)和饋電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全波優(yōu)化，最終在CST微波工作室中全自動生成完整的天線結(jié)構(gòu)模型，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證，最終輸出機(jī)械加工圖。

賦形波束平板縫隙陣天線設(shè)計平臺界面友好，中英文菜單提示。SPSAD設(shè)計平臺的啟動界面如圖1所示，點(diǎn)擊“陣面主參數(shù)”旁的“設(shè)置”按鈕，即可打開圖2所示CSTSPSAD陣面主參數(shù)對話框，可以在該對話框中輸入天線陣的頻率、波導(dǎo)的基本尺寸、陣面排列等陣面主參數(shù)，設(shè)置完成后，點(diǎn)擊“確定”即可調(diào)用相應(yīng)的模塊對面陣進(jìn)行初始設(shè)計。

圖1SPSAD設(shè)計平臺的啟動界面

圖2CSTSPSAD陣面主參數(shù)對話框