电磁仿真--CST Microwave Studio Solver Overview

本文主要是介绍电磁仿真--CST Microwave Studio Solver Overview，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

1. 简介

2. 重要概念

2.1 Volumetric/Surface Mesh

2.2 FIT 求解器

2.3 TLM 求解器

2.4 FEM 求解器

2.5 MOM/MLFMM

2.6 SBR 求解器

3. 总结

1. 简介

本文总结了 CST Microwave Studio 中的一些重要概念，包括网格和求解器的不同类型和用途。

2. 重要概念

2.1 Volumetric/Surface Mesh

Volumetric Mesh 和 Surface Mesh 都是用于电磁仿真的重要组成部分，它们各自有不同的用途和优势：

Volumetric Mesh:

用于对模型的整个体积进行离散化，这对于需要在三维空间内解决麦克斯韦方程的仿真来说非常重要。
它由六面体（hexahedral）或四面体（tetrahedral）单元组成，适用于不同的求解器，如 FIT 和 TLM 使用六面体网格，而 FEM 使用四面体网格。
对于电气大型结构，体积离散化方法通常会受到色散效应的影响，因此需要非常细致的网格。

Surface Mesh:

主要用于方法矩（Method of Moments, MoM）求解器，适用于电气大型结构的天线布置和雷达截面（Radar Cross Section, RCS）计算等应用。
相比于体积网格，表面网格生成的网格单元更少，这使得它在处理如反射器天线和车辆车身等由大型薄金属片构成的结构时非常高效。

2.2 FIT 求解器

FIT（有限积分法）是一种时域求解器。

它的特点如下：

时域算法：FIT 是基于时域的算法，适合于分析电磁波在时间上的变化和传播过程。
大带宽天线设计：由于 FIT 算法适用于时域分析，因此对于需要分析大带宽特性的天线和器件，FIT 提供了快速有效的仿真能力。
电尺寸分析：FIT 算法适合计算电尺寸在2到5个波长以内的结构，如某些天线和生物相关的器件。
迭代求解：FIT 通过迭代的方式求解麦克斯韦方程组，模拟波的传播过程，从而得到电磁场的分布和变化。

2.3 TLM 求解器

TLM（传输线矩阵法），主要用于电磁兼容和天线布局问题。

它的特点如下：

TLM 时域求解器：采用传输线矩阵法，适用于电磁兼容和天线布局问题。
可选六面体或八面体 TLM 网格类型。
TLM 求解器对于电磁干扰（EMC/EMI）应用和天线布局问题非常有效。

适用领域：

TLM 求解器特别适合处理电磁兼容性问题，例如电磁干扰分析和天线布局优化。
对于需要分析大带宽特性的天线和器件，TLM 提供了快速有效的仿真能力。

2.4 FEM 求解器

FEM（有限元法），用于频域分析。

它的特点如下：

频域算法：FEM 求解器使用有限元法，适用于频域的电磁场分析。
它适合计算较强谐振特性的结构和电小尺寸、低频段（数十KHz）的仿真1。

适用领域：

FEM 求解器适用于各种窄带电磁问题，如滤波器、谐振器、NFC、无线电能传输（WPT）等。
对于专业高频应用，FEM 求解器是高频仿真任务的通用解决方案之一。

2.5 MOM/MLFMM

MOM (矩量法)：

矩量法（Method of Moments, MoM），用于处理电磁散射、辐射、导体和线缆等问题。
MoM的基本思想是将几何目标离散化，定义适当的基函数，建立积分方程，然后通过求解矩阵方程来获得电流分布，从而得到其他近场和远场信息。
适用于天线建模、线路建模、表面建模和导线结构等问题。

MLFMM (多层快速多极子法)：

MLFMM 是一种用于高频电磁问题的求解器，适用于大尺寸电磁场问题的求解。
它结合了多层快速多极子法，可以高效地处理电磁散射、辐射和含有金属材料的松散结构等问题。
MLFMM支持多核CPU计算，可以充分利用多核处理器来提高计算性能。

2.6 SBR 求解器

SBR（弹跳射线法），用于处理大型电磁问题。

它的特点如下：

SBR 算法：一种高频渐进算法，采用射线追踪法。
它主要用于分析电磁波在大型结构中的传播和散射，特别适用于电尺寸超出其他求解器范围的模型。
SBR 算法可以高效地处理电磁问题，例如天线安装性能分析、RCS（Radar Cross Section）等。

适用领域：

SBR 适用于电尺寸超过积分方程求解器或其他求解器范围的模型。
它通常用于分析大型结构的电磁性能，如天线布局、反射板天线等。

3. 总结

本文总结了 CST Microwave Studio 中的一些重要概念，包括网格和求解器的不同类型和用途。Volumetric Mesh 和 Surface Mesh 分别用于三维体积和表面离散化，满足不同的电磁仿真需求。FIT 和 TLM 求解器为时域求解器，适合电磁兼容和天线布局等问题。FEM 求解器基于频域分析，适用于谐振特性和低频段的结构。MoM 和 MLFMM 求解器处理高频电磁散射和辐射问题，尤其适用于大尺寸电磁场计算。SBR 求解器采用高频渐进算法，适合大型结构的电磁波传播和散射分析。