電磁系統(tǒng)建模

憑借 System Assembly and Modeling (SAM)，CST Studio Suite 提供了系統(tǒng)，并一種可簡化仿真項目管理的環(huán)境，允許使用圖解式建模來直觀地構(gòu)建電磁 (EM) 直接管理復雜仿真流。SAM 框架可用于對整個設備進行分析和優(yōu)化，包括多個單獨的部件。SAM 可以幫助用戶對同一個仿真項目內(nèi)的不同解算器或模型配置的結(jié)果進行比較，并自動執(zhí)行后處理。SAM 可以方便地設置一連串解算器運行，以用于混合和多物理仿真。例如，使用 EM 仿真的結(jié)果來計算熱效應，再計算結(jié)構(gòu)變形，然后使用另一個 EM 仿真來分析去諧。 

工作流程集成

CST Studio Suite 提供的出色工作流程集成提供了可靠的數(shù)據(jù)交換選項，有助于減輕設計工程師工作量。

CST Studio Suite 的出名之處在于其超凡的 CAD 和 EDA 數(shù)據(jù)導入功能。支持導入完全參數(shù)化的模型，并且由于 CAD 與仿真之間的雙向鏈接，使得設計變更可以立即反映在仿真模型中?？梢詫?yōu)化及參數(shù)設計算例的結(jié)果直接導入回主模型中。改善工作流程集成，并減少設計優(yōu)化所需的時間和工作量。

自動優(yōu)化

CST Studio Suite 包含多種自動優(yōu)化算法，既有本地算法也有全局算法。本地優(yōu)化器提供了快速融合，但有可能只是本地的最低限度融合，而不是整體最佳的解決方案。另一方面，全局優(yōu)化器可以搜索整個有問題的空間，但一般需要執(zhí)行更多計算。

對于極其復雜的系統(tǒng)或存在大量變數(shù)的問題，可以使用高性能計算技術(shù)來加快仿真和優(yōu)化速度。特別是，可以通過使用分布式計算來大幅提高全局優(yōu)化器的性能。

CMA-ES——最精密的全局優(yōu)化器，可為全局優(yōu)化器帶來相對快速的融合。借助 CMA-ES，優(yōu)化器可以“記住”之前的迭代，此歷史記錄可用于提高算法的性能，同時避免出現(xiàn)局部最優(yōu)。

適用于：全局優(yōu)化，尤其是復雜的問題領(lǐng)域

TRF——一款強大的本地優(yōu)化器，基于主要數(shù)據(jù)在起點周圍的“信任”區(qū)域構(gòu)建線性模型。建模的解決方案將用作新的起點，直至其融合至準確的數(shù)據(jù)模型。信任區(qū)域框架可以充分利用 S 參數(shù)敏感性信息減少所需的仿真數(shù)，加快優(yōu)化流程。這是最為可靠的優(yōu)化算法。

適用于：全局優(yōu)化，尤其是帶有敏感信息的模型

Genetic Algorithm——使用演化方法進行優(yōu)化，在參數(shù)空間生成多個點，然后通過多個生成結(jié)果對這些點進行細化，會出現(xiàn)隨機的參數(shù)突變。此算法在每個生成結(jié)果中選擇“最適當?shù)摹眳?shù)集，從而融合至全局最優(yōu)方案。

適用于：復雜的問題和具有許多參數(shù)的模型

Particle Swarm Optimization ——一款全球優(yōu)化器，此算法將參數(shù)空間的點視為移動粒子。在每個迭代中，粒子的位置不僅根據(jù)每個粒子的最佳位置更改，而且會根據(jù)整體的最佳位置進行更改。適用于具有許多參數(shù)的模型。

適用于：具有許多參數(shù)的模型

Nelder Mead Simplex Algorithm——本地優(yōu)化技術(shù)，使用在參數(shù)空間分布的多個點來查找最優(yōu)方案。相比大多數(shù)本地優(yōu)化器，Nelder Mead Simplex Algorithm 更少依賴于起點。

適用于：復雜的問題領(lǐng)域，其中具有相對較少的參數(shù)，系統(tǒng)沒有良好初始模型

Interpolated Quasi Newton——一款快速的本地優(yōu)化器，使用插值接近參數(shù)空間的梯度。

適用于：具有計算要求的模型

Classic Powell——一款簡單可靠的本地優(yōu)化器，用于解決單參數(shù)問題。盡管速度慢于 Interpolated Quasi Newton，但更加準確。

適用于：單變量優(yōu)化

Decap Optimizer——一款用于印刷電路板 (PCB) 設計的專門優(yōu)化器，其使用 Pareto 波前法計算去耦電容器最有效的布置。這樣可以最大程度減少所需的電容器數(shù)量或降低總成本，同時仍滿足指定的阻抗曲線。

適用于：PCB 布局

電磁設計環(huán)境

CST Studio Suite 設計環(huán)境就是一個由所有模塊共用的直觀用戶界面。它包含一個3D 交互式建模工具、一個圖解式布局工具、一個用于電磁解算器的預處理器，以及根據(jù)行業(yè)要求定制的后處理工具。

功能區(qū)式界面使用選項卡來顯示在設置、執(zhí)行和分析仿真時所需的全部工具和選項，根據(jù)其在工作流程中的位置進行分組。

3D 交互式建模工具，使用了 ACIS 3D CAD 內(nèi)核。允許在 CST Studio Suite 內(nèi)部構(gòu)建復雜模型，并使用簡單的“所見即所得”方法進行參數(shù)式編輯。

ANTENNA MAGUS——天線設計軟件

Antenna Magus 是一種軟件工具，可以加快天線的設計和建模流程?？梢詮囊粋€包含 350 多種天線的大型天線數(shù)據(jù)庫中，將歷經(jīng)驗證的天線模型導出到 CST Studio Suite。

實踐證明，無論是對天線設計工程師還是對需要將天線模型用于天線定位和/或電磁干擾研究的任何人來說，Antenna Magus 都能帶來極具價值的輔助作用。 

FEST3D——微波濾波器設計軟件

Fest3D可以在波導和同軸型腔技術(shù)基礎(chǔ)之上分析復雜的無源微波部件，與模式匹配方法相比可大大縮短計算時間并達到極高準確性。此套件提供了設計無源部件所需的全部功能，例如優(yōu)化和公差分析。此外還可以使用 Fest3D 高級合成工具，通過用戶規(guī)格來設計帶通、雙模和低通濾波器。

Fest3D 基于矩量法實現(xiàn)高效解算的積分方程技術(shù)，采用了邊界積分諧振模式展開 (BI-RME) 方法來提取帶任意截面的復雜波導模態(tài)圖表?？梢允褂?Fest3D 進行分析的一些部件包括：

濾波器（梳型、指狀組合型、對開式鐵心型、雙模型、帶阻型等）

多工器（同向雙工器、OMUX 等）

耦合器

偏光器

OMT

SPARK3D——次級電子倍增和電暈分析

Spark3D用于確定各種無源設備內(nèi)的RF擊穿功率級別，包括空腔、波導、微帶和天線。來自CST Studio Suite仿真的場結(jié)果可以直接導入到 Spark3D，以分析真空擊穿（次級電子倍增）和氣體放電。Spark3D 所基于的高級方法以數(shù)字方式分析擊穿現(xiàn)象，可預測出更真實的擊穿功率級別，進而改進設計余量。Spark3D 的主要功能包括：

從 EM 解算器中導入電磁 (EM) 場。

自動確定擊穿功率閾值。

可以定義分析框，以便選擇要分析的關(guān)鍵區(qū)域。

實時輸出界面具有豐富的仿真數(shù)據(jù)，采用表格、圖解和 3D 視圖形式。

IDEM——電子設備表征

IdEM 是一種用戶友好型工具，適用于生成線性集總多端口結(jié)構(gòu)的宏模型（通過場、連接器、封裝、不連續(xù)性等），具有出色的輸入-輸出端口響應。結(jié)構(gòu)的原始表征可以來自于測量或仿真，以頻域或時域計。一套功能先進、性能優(yōu)良的有理擬合模塊使其適用于幾乎任何類型的表征。生成的模型采用常見的 SPICE 格式，適用于設計流程中所需的系統(tǒng)級別仿真。因此，無論您的本機表征和應用領(lǐng)域如何，IdEM 都允許對任何類型的線性結(jié)構(gòu)、部件、互連、封裝進行SPICE 模型提取和處理。