CST Studio Suite 2020中文版

CST Studio Suite 2020中文版简称为CST2020，是达索公司开发的一款行业领先的电磁场仿真软件，同时CST Studio Suite 2020中文版也是一款高性能3D EM分析软件包，用于设计、分析和优化电磁 (EM) 部件及系统，能够对产品进行仿真设计，可以在设计流程早期优化设备性能并发现及解决潜在合规性问题、减少所需的物理原型数量，并将测试失败及召回的风险降至最低，从而更快的将产品推向市场，同时还能缩短开发周期并降低成本。

与上一版本相比，新版本的CST Studio Suite 2020中文版功能更为强大，包括了适用于整个EM范围内各类应用领域的电磁场解算器，而通过解算器，用户可以结合使用以执行混合仿真，使工程师可以更灵活地利用高效、直接的方法，对包含多种部件的整个系统进行分析。CST Studio Suite 2020中文版还可以与其他SIMULIA产品的协同设计允许将EM仿真集成到设计流程中，并从最早期阶段开始推动开发流程顺利进行。

CST Studio Suite 2020中文版软件特色

1、3D EM技术

Microwave：快速，准确的3D EM仿真工具，用于解决高频问题。它提供了在时域和频域中运行的各种不同的求解器。

EM：静态和低频问题的3D EM模拟。该模块具有适用于各种应用的大量求解器。

Particle：专门用于求解与带电粒子相互作用的电磁场的3D模拟求解器。该软件包含解决这些挑战性问题的几种不同的求解器。

SPARK3D：用于射频（RF）故障分析的通用软件工具。它使用功能强大且精确的数值算法来预测电晕（电弧）和多极管击穿的开始，这是会严重损坏设备的两个主要高功率影响。

FEST3D：一种有效的软件工具，用于基于波导技术的无源组件的准确分析。 FEST3D是第一个能够在设计过程中集成高功率效果的商业软件。

2、电缆| 电路| 宏模型| 印刷电路板 芯片

Cable：用于分析电缆系统中SI，EMC和EMI效应的工具，包括单线，双绞线以及复杂的线束。

Design：用于系统级仿真的设计和分析工具。 它的示意图允许连接不同的3D工程和电路元件。 它是系统组装和建模（SAM）工作流以及功能强大的电路模拟器的切入点。 IdEM是用于生成SPICE就绪的电气互连结构宏模型的工具。 从其输入输出端口响应开始，IdEM提供了可在任何电路仿真环境中使用的准确，可靠，无源和因果的宽带计算模型。

PCB：用于调查信号和电源完整性以及模拟印刷电路板（PCB）上的EMC和EMI效果以及设计3D芯片的工具。

3、多物理

MPhysics：一套解决热应力和机械应力问题的工具。 将这些求解器与其他仿真域结合使用可解决耦合的仿真任务。

CST Studio Suite 2020中文版官方教程

教程1：第一电路

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FEST3D在线帮助> FEST3D教程>教程1：第一个电路

在本教程中，您将学习如何使用FEST3D创建和编辑毫米波和微波电路。

教程1分为四个课程。为了从本教程中获得最大的收益，建议您按照课程的顺序进行学习。

重要概念：波导，间断点，连接点，坐标系概述了FEST3D用来表示毫米波和微波电路的方法。

创建元素提供了有关如何创建简单电路中包含的元素的逐步指南。

编辑元素介绍了如何查看和修改已创建元素的属性。

连接元素向您展示如何将元素连接在一起。

重要概念：波导，不连续，连接，坐标系

在FEST3D中，电路表示无源线性毫米波或微波电路。这就是FEST3D支持的功能。

在FEST3D中，元素是用于构建电路的基本模块。它们由带有3D形状示意图的图标表示。

电路由一组相互连接的元件组成，并遵守某些连接规则。

两个元素之间的连接通过这些元素的端口进行。端口是根据特定坐标系定义模态扩展的位置。通过端口连接两个元素时，坐标系应相互匹配。在大多数情况下，FEST3D会自动调整元素的坐标系，但是有些例外情况需要用户交互。坐标系的情况在每个元素的文档中定义。

元素分为两大类：波导和不连续性。

波导是最简单的元素。它们通常具有均匀的横截面，并且可以在两侧（正面和背面）连接到其他元素。两个简单的例子是矩形波导和圆形波导。

支持的波导的完整列表在本手册的“波导”部分中。

间断性用于将波导连接在一起。不连续通常具有不均匀的横截面和不平凡的3D几何形状。不连续点可以具有3D体积，也可以是零厚度的表面。台阶和T形结是两个简单的例子。

在FEST3D中，您只能将波导连接到不连续点，反之亦然。

FEST3D支持的不连续性的完整列表在本手册的“不连续性”部分中。

下图显示了FEST3D主窗口中的简单电路（非对称单极腔）及其3D几何形状：

为了交互地查看电路的3D几何形状，请单击图标：3D Viewer窗口将打开。

在此示例中，电路由五个矩形波导（）和四个台阶（）组成。黑线代表它们之间的连接。

如您所见，FEST3D主窗口分为三个部分：

顶部的菜单栏和工具栏

中间的画布

底部的画布

菜单栏使您可以访问大多数FEST3D功能，包括通常的“文件加载和保存”，“剪切和粘贴”以及FEST3D特定的功能。菜单栏内容的完整说明在本手册的“主窗口”菜单栏中。

该工具栏复制了菜单栏中最常用的功能，以加快访问速度。

中间的画布包含当前电路，您可以对其进行编辑。

底部的画布用于显示模拟的输出信息。

在右侧，有一个包含FEST3D元素的栏（元素栏）。此栏用于选择要在主画布中创建的元素。可以通过工具栏中的矩形图标隐藏和弹出元素栏。

创建元素

在FEST3D中，创建元素包括两个步骤：

在元素栏中单击所需元素类型的图标。该图标将保持按下状态。

在画布上单击。该类型的元素将添加到您单击的位置。

如果再次单击画布背景（而不是元素或连接），则会添加其他相同类型的元素。

假设您要创建上面看到的非对称单极滤波器。为此，创建五个矩形波导和四个步骤。您应该获得类似于左图的内容：

现在单击菜单栏命令结构|显示图标。元素应更改为正确的图形。如果数字的顺序不同，则可以如下所述移动元素。通常不需要（不需要连接的元素具有任何特定顺序），但是您最好知道如何对元素执行此类基本操作。

您可以在元素栏顶部的图标按钮上移动元素，然后在画布中的元素上按鼠标左键并将其拖动。

通过在画布背景上按鼠标左键，然后拖动鼠标，可以选择多个元素。将创建一个矩形选择区域，并将选择其中的所有元素。

现在，您可以通过使用鼠标拖动来一次移动所有选定的元素。

您还可以使用菜单栏中或工具栏中的相应命令一次剪切，复制或删除所有选定的元素。

剪切或复制后，您可以撤消操作，也可以使用菜单栏中或工具栏中的相应命令粘贴剪贴板的内容。

既然您已经学会了如何做，请按上右图所示排列所有元素，然后继续本教程的下一部分。

编辑元素

本教程的这一部分说明了如何查看和编辑所创建元素的属性。

用鼠标右键单击在画布中创建的矩形波导[1]。将出现以下“元素属性”对话框：

现在，您可以输入矩形波导的几何参数A，B和L的值（以毫米为单位）。在本教程中，您将构建上面看到的单极腔，因此输入以下值，然后单击“确定”按钮：

一个22.86

B 10.16

L 10.0

由于这些尺寸对应于标准波导，因此您可以单击标准波导框，然后选择WR-90。这样，将自动获得A和B尺寸（22.86、10.16）。

电路的矩形波导[2]具有不同的几何参数：A 8.0，B 10.16，L 2.0。

矩形波导[3]的几何参数为：A 22.86，B 10.16，L 15.0。

矩形波导[4]具有与[2]相同的几何参数：A 8.0，B 10.16，L 2.0。

矩形波导[5]具有与[1]相同的几何参数：A 22.86，B 10.16，L 10.0。

通常，您可能还需要编辑波导的“公共属性”，但是在这种情况下，可以将它们保留为默认值。

相反，您需要将矩形波导[1]和[5]的子类型更改为输入/输出端口，以便通知FEST3D它们将成为电路的外部接口。将矩形波导[1]设置为具有I / O端口号1，将矩形波导[2]设置为具有I / O端口号2。

现在是时候编辑这四个步骤了。在步骤[1]。上单击鼠标右键，然后单击“端口”页面。将出现以下“元素属性”对话框：

输入几何参数的值：

端口2 4.0的X偏移（mm）

端口2的Y偏移（mm）0.0

端口2的旋转度数0.0

步骤[2]与步骤[1]相同，但符号相反，也请对其进行编辑并输入以下值：X -4.0，Y 0.0，Rot 0.0。

相反，步骤[3]和步骤[4]具有以下值：X 5.0，Y 0.0，Rot 0.0。 和X -5.0，Y 0.0，Rot 0.0。

就这样。 在本教程的下一部分中，您将把元素连接在一起。

连接元件

本教程的这一部分说明了如何在元素之间创建和编辑连接。

单击元素栏顶部的connect（）按钮。 鼠标指针的形状将变为铅笔。

在第一个矩形波导上按住鼠标左键。 将鼠标拖动到第一步：一条连接两个元素的黑线将出现。 释放鼠标左键。

重复相同的过程，直到完成所有连接，如左图所示：

再次单击菜单栏结构-> show icons命令，您将获得正确的图形。

您可以通过单击元素栏顶部的箭头（）按钮来删除连接，然后在画布中的连接上按鼠标左键将其选中，最后单击菜单栏上的edit-> delete命令或按Delete键在键盘上。

在FEST3D中，连接的定义很微妙。原因是对于某些不连续性（阶跃，N阶跃，T型结，恒定宽度/高度的任意形状，Y型结），可以连接波导的各种端口不相同。但是，当您连接两个元素时，您将无法指定要使用的端口...使用了一个简单的先免费先用算法。换句话说，您连接的第一个元素被视为端口1，第二个元素被视为端口2，依此类推。

特别是，您看到一个步骤具有两个端口，但是只能为第二个端口指定X偏移，Y偏移和旋转。

存在“编辑连接”对话框，用于更改端口定义。单击元素栏顶部的move（）按钮，然后在不连续的连接之一（黑线）上单击鼠标右键。将出现“编辑连接”对话框。

该对话框允许用户指定不连续的端口，每个连接的波导都应连接到该端口。对于每个连接的元素，一行单选按钮可用于指定应使用的端口。不允许在同一端口上连接多个波导。

教程2.运行模拟

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FEST3D在线帮助> FEST3D教程>教程2.运行模拟

教程2分为两个部分。为了从本教程中获得最大收益，建议您按照课程的显示顺序进行学习。特别是，本教程假定您已阅读，理解和实践了教程1中讨论的主题，并且您已经在FEST3D中加载了电路（最好是在先前的教程中创建的电路）。

配置介绍了如何配置频率/角度扫描和全局电路参数。这些窗口在“频率规格”和“通用规格”部分中进行了详细说明。

运行显示了如何计算FEST3D电路的S参数或多模S，Z或Y矩阵。

配置中

创建毫米波或微波电路后，在其上运行仿真之前，必须配置两个主要事项：

频率/角度扫描配置

常规模式/对称配置

频率/角度扫描配置

为此，请单击执行菜单栏中的“频率规格”命令，或单击工具栏中的“频率规格”（）按钮。将出现一个对话框，通常如下图所示：

在此窗口中，您可以编辑频率范围和要模拟电路的点以及要使用的方法（离散/自适应）。如果您的电路包含辐射阵列元件，您也可以执行角度扫描（θ或phi）而不是频率扫描。

频率（或角度）扫描是通过以GHz为单位的开始和结束频率（或角度的度数）以及采样来指定的。

FEST3D支持三种不同的采样模式：

步骤可让您指定要采样的连续点之间的距离。

点数允许您指定要采样的点总数，包括起点和终点。

手动选择点使您可以手动编辑要模拟的每个点。只有最后一个采样模式才允许非均匀分布的点。

有关更多详细信息，请参见本手册的“常规规格”部分。

在我们的情况下（非对称单极腔），您应该输入以下值：

频率开始9.0

频率结束12.0

频率步进0.001

一旦定义了频率/角度扫描。必须为电路配置全局对称性和默认波导参数。

一般规格

为此，请单击执行菜单栏中的“常规规格”命令，或单击“常规规格”按钮

有关各种全局对称性和默认波导参数含义的详细说明，请再次参见本手册的“常规规格”部分。

您创建的非对称单极腔示例尤其具有恒定的高度，并且在沿Y轴的平移下不变。因此，可以应用恒定高度（H平面）对称性。点击它。在这种情况下，其他对称性均不适用。

由于使用对称性，因此可以（并且应该）降低波导中使用的各种模式。输入以下值：

可访问模式数4

MoM基本功能数10

绿色功能项数100

其他参数可以保持其默认值：

介电常数1.0

介电导率1.0

介电常数0.0

金属电阻率0.0

泰勒展开项数1

跑步

计算S参数非常简单：单击工具栏上的“分析（播放）”按钮，并观看FEST3D中集成的电磁引擎（EMCE）产生的进度消息。

如果图形菜单中的“自动绘图”选项处于活动状态，或者在仿真结束时执行了“绘图”命令（仍在图形菜单中），则将显示S参数图形。

使用FEST3D，您还可以计算电路的多模S，Z或Y矩阵，以便以后在较大电路中作为单个模块重用。

您可以随时通过单击停止（）按钮来停止正在运行的仿真。

下图显示了仿真过程中的FEST3D主窗口和生成的图：

轮廓和兴趣区

如果任意形状包含多个轮廓，则轮廓不得彼此相交。

轮廓可以完全包含其他轮廓（同样，轮廓不能相交）。

使用多个轮廓也会引起歧义：如果存在多个连接区域，那么哪个区域将包含电磁场？以下示例来自任意矩形波导：

该示例的形状定义了区域S，S1，S2或S3，但是一次只能模拟其中一个。用户需要一种解决这种歧义的方法，或者至少知道FEST3D将使用哪个区域来模拟电磁场传播。为此，用户必须指定一个点（感兴趣区域）的坐标：包含感兴趣区域的区域将是用于仿真的区域。感兴趣区域绘制为蓝色十字（）。

创建和删除轮廓

您可以从“编辑”菜单中的“添加轮廓”命令创建轮廓。将出现以下对话框：

您只能创建具有标准形状（矩形，圆形，椭圆形）的轮廓，但是在创建轮廓后可以随意修改轮廓。

要删除轮廓，请单击它的一部分（点，线段，弧，椭圆弧），然后在“轮廓”菜单中执行“删除轮廓”命令。

如果您误删除了某些内容，请使用“编辑”菜单中的“撤消”命令。

编辑点，线段，弧，椭圆弧

这些是轮廓的基础，因此是任意形状的基础。

任意形状编辑器的基本思想是，可以通过逐步创建和编辑其构造块（点，线段，弧，椭圆弧）来逐步创建复杂的轮廓。

从简单的轮廓开始，您可以编辑或拆分其点，线段，弧，椭圆弧。

如果一个点仅连接到线段，则可以对其进行编辑并自由更改其坐标。

要编辑点，弧或椭圆弧（只能查看而非编辑段），请执行以下操作：

通过使用鼠标左键单击选择要编辑的点，弧或椭圆弧。它会变成红色。

从菜单栏中选择要执行的命令，或者从通过单击鼠标右键出现的弹出菜单中选择要执行的命令。

编辑点

通过选择一个点，可以从菜单栏或按下鼠标右键访问以下“点”菜单：

删除点：删除所选点。 删除两个相邻的线段，圆弧或椭圆弧，并将其替换为单个线段。

将角变为弧：将“点”和两个相邻的“线段”，“弧”或“椭圆弧”更改为单个弧。

平滑角：平滑以Point为顶点的角。 用户必须定义半径（值大于零）。 注意：该点必须与线段相邻（不允许使用弧或椭圆弧）。

编辑点：打开一个对话框，显示点X，Y坐标，并允许用户对其进行修改。 注意：该点必须与线段相邻（不允许使用弧或椭圆弧）。

编辑区隔

通过选择细分，可以从菜单栏或按下鼠标右键访问以下细分菜单：

删除线段：删除所选线段并扩展相邻线段，直到它们收敛。

分割细分：将所选细分细分为2个新细分，细分的尺寸由“细分百分比（％）”值（由用户指定）定义。

多分割线段：将选定的线段分成N个相等的线段。数字N由用户指定。

更改为弧：允许将线段更改为弧。用户必须定义半径。使用默认值，生成的弧将为90°宽。

更改为端口：允许将网段更改为端口。仅适用于“恒定宽度/高度”任意形状元素。

切换不可见：使选定的“段”不可见，从而可以创建“打开轮廓”。

线段属性：打开一个对话框，显示线段属性：极坐标和线段长度。

编辑弧和椭圆弧

在下面的段落中，除非另有明确说明，否则术语“弧”表示圆弧和椭圆弧。

通过选择弧或椭圆弧，可以从菜单栏或按下鼠标右键访问以下弧菜单：