1 前言

高頻計算電磁學(xué)是一個(gè)蓬勃發(fā)展的學(xué)科。專(zhuān)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(hù)提供具有強大求解功能的商用軟件。同時(shí)兼顧用戶(hù)的其他需求，如：簡(jiǎn)單的數據輸入、與CAD/EDA之間的導入導出和智能化的后處理，并提供開(kāi)放的接口方便用戶(hù)在CST基礎上開(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(hù)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、粒子工作室和設計工作室四部分組成。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)，在保持傳統的時(shí)域有限差分算法的計算速度的基礎上大大提高了計算精度。

CST工作室套裝TM的一個(gè)顯著(zhù)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）功能相結合，不同領(lǐng)域的用戶(hù)可以根據需要選擇合適網(wǎng)格和求解器對不同的問(wèn)題進(jìn)行高效率求解。其旗艦產(chǎn)品微波工作室®是專(zhuān)門(mén)用于高頻段電磁場(chǎng)分析和設計的軟件包，微波工作室含有四大類(lèi)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)，其應用領(lǐng)域包括：天線(xiàn)、濾波器、耦合器、連接器、平面和多層結構、RCS、EMC/EMI等。電磁工作室™由靜電求解器、靜磁求解器、穩恒電流求解器、低頻頻域求解器和穩態(tài)熱求解器五個(gè)求解器組成，主要應用于：傳感器、驅動(dòng)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上開(kāi)發(fā)的，其中賦形波束平板縫隙陣天線(xiàn)設計平臺和FastRCS模塊都是以CST微波工作室為基礎，在VS.NET環(huán)境中利用C++開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用仿真平臺，電磁場(chǎng)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，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(xiàn)設計平臺

賦形波束平板縫隙陣天線(xiàn)設計平臺（SPSAD）是同濟大學(xué)現代集成電磁仿真研發(fā)中心（MIEMS）和航天科工集團某研究所合作開(kāi)發(fā)的項目，用于自動(dòng)設計雙饋對稱(chēng)賦形波束平板縫隙陣天線(xiàn)，可以考慮方頭和圓頭縫以及機械加工圓倒角等工程細節。SPSAD是用C++開(kāi)發(fā)的基于CST微波工作室的縫隙陣天線(xiàn)優(yōu)化設計軟件，是一種自上而下，自設計指標向天線(xiàn)結構進(jìn)行的自動(dòng)化設計平臺。其基本設計流程是根據給定的設計指標采用有限元法對天線(xiàn)陣進(jìn)行優(yōu)化計算，獲得陣面和饋電縫的最優(yōu)設置，并自動(dòng)調用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(dòng)生成完整的天線(xiàn)結構模型，并進(jìn)行仿真驗證，最終輸出機械加工圖。

賦形波束平板縫隙陣天線(xiàn)設計平臺界面友好，中英文菜單提示。SPSAD設計平臺的啟動(dòng)界面如圖1所示，點(diǎn)擊“陣面主參數”旁的“設置”按鈕，即可打開(kāi)圖2所示CSTSPSAD陣面主參數對話(huà)框，可以在該對話(huà)框中輸入天線(xiàn)陣的頻率、波導的基本尺寸、陣面排列等陣面主參數，設置完成后，點(diǎn)擊“確定”即可調用相應的模塊對面陣進(jìn)行初始設計。

圖1SPSAD設計平臺的啟動(dòng)界面

圖2CSTSPSAD陣面主參數對話(huà)框