CST軟件發展歷程 - 完備的技術

來源：CST仿真專家之路更新時間：2024-06-26 閱讀：

CST軟件經過近三十年的發展形成了自己獨特技術路線，相較于市面上其他的產品最大的特征就是完備的技術（Complete technology）。本期我們借由對CST歷史的介紹，逐漸展開對CST軟件的各個算法的特點介紹。

CST工作室套裝本身就超過20個求解器，能解決從直流、低頻到高頻，光學，多物理場，PCB，線纜等各個領域的問題。針對不同的領域，不同的仿真任務都有最適合的求解器，如下圖：

下面我們簡單回顧一下CST發展的歷史，了解軟件發展的各個階段，各個求解器和算法是如何開發，收購，整合，最終成為如今達索SIMULIA電磁解決方案。

CST發展里程碑（Milestones）

1992 CST公司成立

稍微了解CST軟件歷史的同學應該知道，CST是創立于1992年達姆施塔特的德國公司。成立之初是為了商業化(MAFIA)，而MAFIA正是Solving Maxwellsequations using the Finite Integration Algorithm的縮寫。MAFIA是一個通用的三維電磁場求解器，適用于從靜態到太赫茲的整個頻率范圍。它還包括基于相同數值方法的聲學、電動力學、熱學、等多物理求解模塊。就是今天我們說的有限積分技術（FIT），可以認為是我們今天日常使用的時域算法的原型。

基于FIT這一算法，CST微波工作室這款產品被開發出來。在當時，這一產品采用最先進的3D建模技術，方便了結構的創建和設置，能幫助天線射頻工程師快速簡單高效的利用數值計算完成他們的設計工作。

1998年 PBA發布

CST獨家的PBA技術研發成功是非常重要的里程碑，PBA（Perfect Boundary approximation ）的共形網格技術能極大的提升時域求解器計算精度和網格效率，使得CST軟件在整個全球電磁數值軟件的市場發展速度上一騎絕塵，市場占有率的增長遠遠超過整個市場的發展速度。值得注意的是，由于出發方程不同，FIT和FDTD就不是一個算法。

CST的PBA技術包括隨后發布的TST薄片技術，使得CST在一個網格內能處理多種材料，經過二十多年的不斷技術進步和迭代，PBA網格已經是第N代產品(N>5)，相比初代產品，模型的通用性和精度性能都已經不可同日而語。

2005年完備的技術

跨入2000年后，各家電磁仿真軟件的公司都拿著自家主流的算法，開啟了諸侯混戰的局勢。對于CST的技術路線而言，就是本文開頭提到的海納百川，對于微波工作室部分而言，對各個主流算法都進行了自研開發，逐步形成了完整的布局，如下圖所示：

對于三維仿真而言，這些主流的計算電磁算法都囊括在內，比如FIT，TLM,FEM,IE,SBR等，以期讓用戶在合適的情景下選擇最合適的求解器。

對于不同的仿真問題，會涉及不同的電尺寸，模型復雜度，諧振，頻率帶寬，支持的材料，所擁有的硬件條件等等，而這些都會影響仿真效率，都對應不同的最優求解器的選擇。CST正因為其完備的技術，提供了市面上所有主流的數值方法的解決方案。

對于CST軟件比較熟悉的同學應該知道，CST軟件的界面下，可以切換各個求解器，并且不同的求解器進行了很好的融合，很多時候只要對模型理解正確可以達到一鍵切換，相互驗證的效果。下期，我們會就CST最重要的時域求解器（FIT）和頻域求解器（FEM）進行驗證的對比方法給出詳細的說明。

在2007年那段時間，CST先后收購了多家公司，以完善其完備技術的策略目標。CST收購了SimLab的主要股份。SimLab技術在PCB和線束上的SI / PI EMC / EMI分析方面享有盛譽，這一部分成為了當時的PCB工作室以及線纜工作室的基礎。基于對這些技術的持續開發，CST能在做2D和2.5D的PCB的信號電源完整性評估上有完整的解決方案。

CST獲得了包括LINMIC電路模擬器的源代碼在內的所有權利。3D EM /電路協同仿真變得越來越重要。擁有自己的電路仿真器為高效的仿真設置開辟了新的前景。CST微波工作室和設計工作室的融合到如今成了電磁仿真非常重要的工作流程。CST不僅能做常規的場路協同，并把路仿真后的結果重新合成到場仿真中。更是由于獨有的瞬態仿真特性能完成真.瞬態場路協同仿真。

在那年，CST還收購了Flomerics的EM業務:主要是Microstripes和Flo/EMC。這兩個工具都使用了傳輸線矩陣法（TLM），這也是另一種非常有特色的時域方法。在整合入CST后得到了進一步的發展，在最新的2020版本，TLM求解器也加入了最先進的PBA技術，加之本身的八叉樹網格特色，將會極大的提升他在CST工作室套裝中的出場頻率。

2010年系統裝配建模SAM

在集合了一系列求解器和模塊的收購，加上出色的HPC（高性能計算能力）CST以及具備了解決用合適的求解器解決單個問題的能力，但是有的應用場景單用一種求解器還是不能非常高效的求解，混合求解是一種更進一步拓展的解決當下電磁仿真問題的方案。詳見之前的文章仿真實例009：汽車天線仿真（雙向混合求解），以及操作視頻【培訓視頻】Part 2-1 雙向混合求解。