CST(三維電磁場仿真軟體)

CST，三維電磁場仿真軟體。CST工作室套裝^®是面向3D電磁、電路、溫度和結構應力設計工程師的一款全面、精確、集成度極高的專業仿真軟體包。包含八個工作室子軟體，集成在同一用戶界面內，為用戶提供完整的系統級和部件級的數值仿真最佳化。軟體覆蓋整個電磁頻段，提供完備的時域和頻域全波電磁算法和高頻算法。典型套用包含電磁兼容、天線/RCS、高速互連SI/EMI/PI/眼圖、手機、核磁共振、電真空管、粒子加速器、高功率微波、非線性光學、電氣、場路、電磁-溫度及溫度-形變等各類協同仿真。

基本介紹

• 中文名：CST
• 面向：3D電磁、電路
• 包含：八個工作室子軟體
• 集成：同一用戶界面內
• 提供：完備的時域和頻域

工作室套裝簡介

CST 設計環境™ /CST DESIGN ENVIRONMENT™

是進入CST工作室套裝的通道，包含前後處理、最佳化器、材料庫四大部分完成三維建模，CAD/EDA/CAE接口，支持各子軟體間的協同，結果後處理和導出。

CST 印製板工作室^®/CST PCB STUDIO^®

專業板級電磁兼容仿真軟體，對印製板的SI/PI/IR-Drop/眼圖/去耦電容進行仿真。與CST MWS聯合，可對印製板和機殼結構進行瞬態和穩態輻照和輻射雙向問題。

CST 電纜工作室^®/CST CABLE STUDIO^®

專業線纜級電磁兼容仿真軟體，可以對真實工況下由各類線型構成的數十米長線束及周邊環境進行SI/EMI/EMS分析，解決線纜線束瞬態和穩態輻照和輻射雙向問題。

CST 規則檢查™ /CST BOARDCHECK™

印製板布線電磁兼容EMC和信號完整性SI規則檢查軟體，可以對多層板中的信號線、地平面切割、電源平面分布、去耦電容分布、走線及過孔位置及分布進行快速檢查。

CST 微波工作室^®/CST MICROWAVE STUDIO^®

系統級電磁兼容及通用高頻無源器件仿真軟體，套用包括：電磁兼容、天線/RCS、 高速互連SI、手機/MRI、濾波器等。可計算任意結構任意材料電大寬頻的電磁問題。

CST 電磁工作室^®/CST EM STUDIO^®

（準）靜電、（準）靜磁、穩恆電流、低頻電磁場仿真軟體。用於：DC-100MHz頻段電磁兼容、感測器、驅動裝置、變壓器、感應加熱、無損探傷和高低壓電器等。

CST 粒子工作室^®/CST PARTICLE STUDIO^®

主要套用於電真空器件、高功率微波管、粒子加速器、聚焦線圈、磁束縛、電漿等自由帶電粒子與電磁場自洽相互作用下相對論及非相對論運動的仿真分析。

CST 設計工作室™ /CST DESIGN STUDIO™

系統級有源及無源電路路仿真，SAM總控，支持三維電磁場和電路的純瞬態和頻域協同仿真，用於DC直至100GHz的電路仿真。

CST 多物理場工作室^®/CST MPHYSICS STUDIO^®

瞬態及穩態溫度場、結構應力形變仿真軟體，主要套用於電磁損耗、粒子沉積損耗所引起的熱以及熱所引起的結構形變分析。

工作室功能概覽

CST設計環境™(CSTDE)

• CST仿真環境，所有CST工作室子軟體均必須在此環境下方可運行，各個子軟體可以在不同頁面間快速切換
• 所有子軟體共享統一數據格式，無需中間數據轉換軟體
• 包含前、後處理、最佳化器參數掃描器和材料庫四大模組
• 支持32和64位Windows和LINUX作業系統，支持NvidiaGPU加速卡，每台單機支持1至8塊卡
• 支持PBS/LSF/OGE等作業調度系統，同時提供CST自帶的排隊系統，支持多機冗餘口令伺服器
• 基於ACIS最新版核心的三維實體建模、互動式建模
• 支持各類導入格式：DXF、GDSII、Gerber、SAT、STL、IGES、STEP、Nastran、OBJ、Parasolid、SolidWorks、Solid Edge、Siemens NX、Autodesk Inventor、Pro/E、CATIA v4/v5、Cadence Allegro PCB/APD/SiP、Mentor Graphics Expedition/HyperLynx/PADs、Zuken CR5000/8000、ODB++、Agilent ADS、AWR icrowave Office、Sonnet、電磁熱人體模型HUGO和CSTVoxel Family
• 二維/三維、電場/磁場、時域/頻域監視器，各類電磁導出量後處理模板，曲線、切平面、三維矢量顯示視圖
• 擁有局部極值最佳化和全局最佳最佳化算法：插值準牛頓法、信賴域、Powell法、遺傳算法、粒子群法、單純形法、協方差矩陣自適應進化策略法（CMA-ES）等
• 支持多維多目標最佳化、歷遍參數掃描、動態目標值顯示
• 提供豐富的金屬/非金屬、鐵磁、色散、非線性等高頻介質等材料庫：Arlon、Dupont、ECCOSORB、ESL、Gil、Rogers、Taconic廠家材料庫
  　

CST印製板工作室^®(CSTPCBS)

• 專業印製板SI/PI/IR-Drop/眼圖/去耦電容仿真最佳化軟體
• 提供時域及頻域仿真算法和仿真結果，主要套用於DC至高頻頻段的仿真
• 一鍵式頻域PI、頻域SI、時域SI、IR-Drop求解器，PDN諧振模式分析，任意去耦電容布局、自動目標阻抗最佳化
• 2DTL法、2.5DPEEC法和3D頻域有限元法（FE-FD）提取Layout的準TEM波及全波分布參數SPICE網路模型
• 基於SPICE和IBIS模型快速仿真包含走線、無源RLC等器件、IC模組及非線性器件整板的信號完整性（SI）和器件上的電壓電流（SI），並得出PCB板上電流幅相分布的近場源用於輻射仿真（CE/CS問題）
• 將上述得到的PCB近場源導入CST MWS，再加上PCB上其他三維器件和機殼結構，即可進行印製板加機殼等整個設備的電磁輻射仿真（RE問題）
  　

CST電纜工作室^®(CSTCS)

• 專業線纜線束SI、XTalk、EMI、EMS仿真軟體
• 提供時域及頻域仿真算法和仿真結果，主要套用於DC至高頻頻段的信號串擾、共模接地、線纜電磁輻射仿真
• 2D邊界元法(BEM)提取線纜線束與周邊環境耦合的等效電路分布參數網路模型
• 提供線纜轉移阻抗模型，支持各類電纜線型，如單線、雙絞線、禁止線、同軸線、綑紮線，各種線型的組合綑紮拓撲，自定義線型，蒙特卡羅隨機綑紮信號統計分析
• 基於SPICE和IBIS模型快速仿真包含三維電纜走線、機箱機櫃等三維結構、接外掛程式、RLC等無源器件、IC模組及非線性器件等的整個線纜互連繫統的信號完整性（SI）和線纜上的空間電流幅相分布（CE/CS問題）
• 含禁止線精簡模型，支持單向和雙向自洽線纜-電磁場耦合，給出線纜中任意信號下的電磁輻射結果（RE問題）
• 與MWS和DS無縫協同直接完成整個系統在受到電磁輻照時所有線纜上的瞬態或穩態感應電壓和電流（RS問題）
• 可導入KBL(STEPAP2.12)國際標準線纜布局布線格式，也可在軟體中自己構建線纜及其綑紮拓撲　
  　

CST規則檢查™(BOARDCHECK)

• 專業級印製板布線的EMC和SI規則檢查軟體
• 內嵌大量的電磁兼容規則和信號完整性規則，用戶可根據本企業特定的需求添加自定義規則至開放的規則庫中
• 能對多層板中的信號線、地平面切割、電源平面分布、去耦電容分布、走線及過孔位置及分布進行快速檢查
• 給出完整的、包含超連結的規則檢查報告。只需點擊報告中的連結，即可在印製板Layout視圖中顯示問題網路的位置
• 根據具體需要，可對整塊印製板的所有網路（信號線和PDN網路）也可以對部分網路進行規則檢查，可對全部規則或部分特定規則進行檢查
• 規則庫包含：信號線/參考面規則、連線/串擾規則、去耦電容規則、濾波器規則、晶振/時鐘線規則、網路完整性規則、通孔完整性規則
• 支持各類通用EDA布局布線工具的Layout格式
  　
  

CST多物理場^®(CSTMPS)

• 由電磁損耗引起的熱及由熱引起的形變多物理場軟體
• 三個求解器：瞬態和穩態熱求解器、結構應力求解器，共享同一用戶界面，無縫協同，自動數據識別和交換
• 支持六面體和四面體兩類格線，支持有限積分和有限元
• 瞬態熱求解器可以分析時域動態的加熱、放熱過程
• 計及生物新陳代謝熱傳導和人體體表面熱對流
• 支持各向同性和各向異性熱傳導材料，溫變材料
• 支持各類熱源：設定邊界溫度、由CST MWS/EMS/PS得出的瞬態和穩態歐姆損耗及極化損耗場和粒子轟擊損耗場
• 由熱引起的熱變形、位移、伸縮等結構應力仿真
• 典型套用範圍：濾波器溫度特性、高功率微波管收集極冷卻、功率器件PCB板溫度分布、感應加熱溫度分析、高頻介質材料功率容量分析、相控陣天線一體化設計等
• 與CST MWS無縫協同，在同一用戶界面下完成電磁-熱-形變-電磁閉合仿真流程，支持全微分結構公差分析
  　

CST微波工作室^®(CSTMWS)

• CST公司旗艦產品，通用三維高頻無源結構仿真軟體
• 集時域和頻域算法為一體，共含12種電磁算法，10種為精確全波算法，2種為高頻漸近算法，分別是：時域有限積分、時域傳輸線矩陣、頻域有限積分、頻域有限元法、模式降階、矩量法、ACA疊代矩量法、多層快速多極子、本徵模法、多層平面矩量法、物理光學、彈跳射線法
• 適用於整個電磁波和光波波段的電磁及電磁兼容仿真
• 內嵌基於統計電磁泄漏的精簡模型，結合高效傳輸線矩陣TLM算法，特別適用於機箱機櫃電磁兼容的仿真
• 擁有PBA^®、TST、MSS專有技術可有效處理曲面、平面和共形有限厚度微帶線、超大超小共存結構
• 支持三種格線類型：六面體、四面體、三角面元格線
• 支持特有的Octree八叉樹子網技術，格線壓縮率達90%
• 擁有一階、二階、三階和混合階有限元基函式
• 支持一階、二階、三階及更高階曲面元四面體共形格線
• 支持各類並行加速方法：多路多核、分散式、GPU加速卡、GPU+CPU、區域分解MPI、MPI+GPU組合加速
• 可仿真電尺寸從1、10、100、1000甚至10000以上結構
• 可仿真任意結構、任意材料下的S參數、輻射和散射問題
• 任意結構：金屬和介質、凹凸結構、任意曲線、任意非線性樣條曲面、微米級與米級尺度物體並存的結構、金屬禁止絲網、搭接/通風板、導電膜/橡膠、多層塗敷等
• 任意介質及其分布：線性和非線性（介電常數非線性的Kerr/拉曼材料、磁導率非線性鐵磁材料B-H曲線）、各向同性和異性、時變材料、溫變材料、頻變色散材料、含Debye/Drude/Lorentz色散模型和N階實測色散曲線插值模型、激發電漿（RF Plasma）、非飽和磁化鐵氧體、表面阻抗、非光滑表面、歐姆表面、旋電旋磁材料、紅外可見光波段材料屬性等
• 典型套用範圍：電磁兼容（HIRF/EMP/雷擊/ESD）、天線天線陣和天線布局、RCS隱身/頻選、高速互連SI/TDR、微波/光學無源器件、LTCC平面器件、手機SAR/HAC/TRP/DG、核磁共振MRI、非線性光學/電漿激元等
• 可以直接導入Antenna Magus天線庫的所有天線模型進行全波仿真、支持OptenniLab進行快速匹配電路設計
• 可以與CST DS聯合進行場路無縫協同仿真：支持純瞬態場路同步和頻域場路異步協同仿真兩種模式
• 支持與EMIT無縫協同進行載體收發信機干擾冗餘度分析、與Agilent ADS無縫場路協同仿真、與Cadence無縫協同進行SiP及封裝SI的場分析
• 內嵌最佳化器和參數掃描器、快速時域和頻域算法公差靈敏度分析，支持結構形變下的全微分導數矩陣求解
• 擁有無需劃分格線的精簡模型庫，專用於快速精確仿真機箱上細小散熱縫陣、通風孔陣、搭接、禁止封條、燕尾槽、電纜通孔、導電薄膜、導電橡膠、禁止絲網、多層複合材料、碳纖維板等的電磁泄漏輻射和電磁禁止等電磁兼容問題，全波求解並支持轉移阻抗模型
• 內嵌MIL-STD-464A或GJB1389激勵信號，特別適用於GJB1389的系統級和GJB151A的設備級電磁兼容仿真
  　

CST電磁工作室^®(CSTEMS)

• 通用靜場及低頻無源結構電磁場仿真軟體（DC-100MHz）
• 七個求解器：靜電、靜磁、穩恆電流、低頻頻域（準靜電）、低頻頻域（準靜磁）、低頻頻域（全波）、低頻時域準靜磁求解器，所有求解器共享同一用戶界面
• 支持六面體和四面體兩類格線，支持有限積分和有限元
• 支持各類激勵源：電荷、電位、電壓、永磁體、均勻磁化場、線包電流、穩恆電流分布、邊界上和計算區域內的電流連線埠、電壓連線埠
• 輸出各類電磁量：電場D/E、磁場B/H、電位、電流、磁通、電荷三維和二維切平面分布、時域信號及其頻譜
• 典型套用範圍：工頻/低頻磁場/電場分析、電磁兼容、變壓器、電磁鐵、線性電機、無損探傷、感應加熱、斷路器、電磁力矩計算、分布參數RLCG電容/電感矩陣提取
  　

CST粒子工作室^®(CSTPS)

• 專業帶電粒子與電磁場相互作用仿真軟體，計及非線性空間電荷效應和粒子運動的相對論效應
• 包含四個求解器：電子槍、粒子跟蹤、自洽互作用(PIC)、加速器尾場。所有求解器共享同一用戶界面
• 多種粒子發射模型：固定能量、空間電荷限制流、溫度限制流、場致發射、二次電子發射和爆炸發射等
• 粒子狀態存儲界面，用於分段仿真，提高仿真效率
• 支持多路多核並行、PIC和尾場支持GPU硬體加速卡
• 支持多重多頻多模電場、磁場、電磁場的同時載入下帶電粒子（離子或電子）與電磁場的相互自洽作用
• 典型套用範圍：微放電、單注及多注螺旋線及耦合腔行波管和速調管增益和非線性諧波分析、磁控管振盪器調諧分析、正交場放大器、迴旋管、磁束縛、粒子加速器束流發射度、尾場、高功率微波源設計等
  　

CST設計工作室™(CSTDS)

• 系統級有源及無源電路路仿真器
• 採用廣義S參數矩陣和SPICE，基於電原理圖進行仿真
• 支持直流工作點、時域、頻域、諧波平衡、放大器仿真
• 內嵌多個器件廠商的半導體器件、電感、電容、線圈變壓器的SPICE模型庫，可以進行時域非線性電路和頻域路仿真。支持標準SPICE3f4和PSPICE格式
• 內嵌各類微波傳輸線數值和解析模型：微帶線、帶狀線、波導等，從傳輸線原理圖直接生成三維實體傳輸線結構
• 與所有CST場仿真工作室無縫連線，完成場路協同仿真
• 支持參數化SPICE、IBIS、TOUCHSTONE模型導入
• 不但支持頻域場路異步協同仿真，而且還支持純瞬態場路同步協同仿真，直接將3D無源結構與電路同時仿真，計及3D結構電磁輻射對元器件輸入阻抗的影響，如自激
• 可導入高頻平面電路分析工具Sonnet em® Block模組
• 支持系統裝配仿真System Assembly & Modeling – SAM

生產商

德國CST股份公司是一家專注於三維電磁場仿真、並提供電路、熱及結構應力協同仿真的國際化軟體公司。CST目前是全球最大的純電磁場仿真軟體公司。提供完備的時域頻域全波算法和高頻算法，覆蓋通信、國防、電子、電氣、汽車、醫療和基礎科學等領域，典型客戶有：IBM、Intel、Cisco、Apple、 Microsoft、Boeing、Samsung、Siemens、HUAWEI、Ericsson、Airbus、NASA、Thales、Mercedes-Benz、BMW、Lenovo等。

CST公司擁有一個覆蓋30多個國家和地區的分銷網路。CST在近10年間以平均每年19%的增長率得以長足發展。先後併購了德國Simlab和英國上市公司Flomerics。形成了覆蓋板級、機箱級、線纜級直至系統級的全線電磁兼容仿真能力。CST軟體主要套用於電磁兼容、天線/RCS、高速互連SI、手機、核磁共振、真空管、粒子加速器、左手材料、光學以及高壓輸配電設備等。

上海軟波工程軟體有限公司（CST China Ltd.）是德國CST公司在中國的分公司，全面負責除台灣以外整箇中國市場。銷售CST及合作夥伴的所有產品，並提供售前售後技術支持、設計諮詢、培訓和二次開發等全面服務。CST China總部設在上海市黃浦區，在北京市海淀區中關村西區設有辦事處。