1 前言

高頻計(jì)算電磁學(xué)是一個(gè)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(shí)兼顧用戶的其他需求，如：簡(jiǎn)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(kāi)放的接口方便用戶在CST基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)特定功能的仿真模塊。這些二次開(kāi)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(jì)工作室四部分組成。其基本算法是時(shí)域有限積分技術(shù)，同時(shí)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(shí)域有限差分算法的計(jì)算速度的基礎(chǔ)上大大提高了計(jì)算精度。

CST工作室套裝TM的一個(gè)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(duì)不同的問(wèn)題進(jìn)行高效率求解。其旗艦產(chǎn)品微波工作室®是專門(mén)用于高頻段電磁場(chǎng)分析和設(shè)計(jì)的軟件包，微波工作室含有四大類八個(gè)子求解器，分別是時(shí)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(gè)求解器組成，主要應(yīng)用于：傳感器、驅(qū)動(dòng)裝置、變壓器、測(cè)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(tái)主要是在微波工作室和電磁工作室的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的，其中賦形波束平板縫隙陣天線設(shè)計(jì)平臺(tái)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(kāi)發(fā)的專用仿真平臺(tái)，電磁場(chǎng)與電磁波電化教學(xué)庫(kù)以微波工作室和電磁工作室™為基礎(chǔ)，利用CST自帶的VBA開(kāi)發(fā)環(huán)境開(kāi)發(fā)完成。

B.賦形波束平板縫隙陣天線設(shè)計(jì)平臺(tái)

賦形波束平板縫隙陣天線設(shè)計(jì)平臺(tái)（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(kāi)發(fā)的項(xiàng)目，用于自動(dòng)設(shè)計(jì)雙饋對(duì)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(kāi)發(fā)的基于CST微波工作室的縫隙陣天線優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件，是一種自上而下，自設(shè)計(jì)指標(biāo)向天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行的自動(dòng)化設(shè)計(jì)平臺(tái)。其基本設(shè)計(jì)流程是根據(jù)給定的設(shè)計(jì)指標(biāo)采用有限元法對(duì)天線陣進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，獲得陣面和饋電縫的最優(yōu)設(shè)置，并自動(dòng)調(diào)用CST微波工作室對(duì)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(dòng)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(jì)平臺(tái)界面友好，中英文菜單提示。SPSAD設(shè)計(jì)平臺(tái)的啟動(dòng)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(kāi)圖2所示CSTSPSAD陣面主參數(shù)對(duì)話框，可以在該對(duì)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(duì)面陣進(jìn)行初始設(shè)計(jì)。

圖1SPSAD設(shè)計(jì)平臺(tái)的啟動(dòng)界面

圖2CSTSPSAD陣面主參數(shù)對(duì)話框