本文主要是介绍电磁仿真--CST的时域求解器和频域求解器，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！
目录
1. 简介
2. 综合概述
2.1 时域求解器
2.2 频域求解器
3. 优劣势对比
3.1 时域求解器（T、TLM）
3.2 频域求解器（F）
3.3 优势与劣势对比
4. 总结
1. 简介
CST Studio Suite 提供多种类型的高频求解器模块，本文分析常用两种 T/TLM 和 F。
2. 综合概述
2.1 时域求解器
时域求解器有两种，T 和 TLM 可供选择，都基于六面体网格。他们在大多数高频应用中非常高效，例如连接器、传输线、滤波器、天线等，可以通过单次计算获得模拟设备的整个宽带频率行为。
瞬态求解器：瞬态求解器基于有限积分技术（FIT）。结合完美边界逼近（PBA）功能和薄片技术（TST）扩展，与采用传统六面体网格的模拟技术相比，该求解器能够显著提高模拟的准确性。
TLM求解器：TLM求解器使用传输线矩阵（TLM）方法，提供准确的宽带结果，并提供一种非常高效的八叉树网格算法，有效地减少了整体单元数。该求解器特别适用于EMC/EMI/E3应用。
E3 是一个与军事和防御市场相关的术语，它代表电磁环境效应（Electromagnetic Environmental Effects）。
选择方法：
在时域求解器参数对话框中，可以通过选择六面体或六面体TLM网格类型选择瞬态或TLM求解器。
2.2 频域求解器
与瞬态求解器类似，频域求解器模块的主要任务是计算S参数。
由于每个频率采样需要建立和解决一个新的方程系统，计算时间与频率采样之间的关系是线性的，除非采用特殊方法来加速后续频域求解器运行。
频域求解器通常在只需要计算少量频率采样时最快。因此，通过自适应选择频率采样进行宽带S参数模拟，以最小化需要解决的方程系统数量。
可选地提供降阶模型技术以有效生成宽带结果，如下图。
尤其适用于具有适量网格单元的低频问题，频域求解器非常合适。如果对于给定问题可以应用直接方程系统求解器，这取决于可用内存量，那么随着端口和模式数量的增加，模拟时间并不会显著增加。
频域求解器对于强烈共振结构是一个很好的选择，因为这些结构的时间域信号具有长的稳定时间。
时间域信号具有长的稳定时间，意味着仿真时间较长。
此外，可以在后处理步骤中快速计算给定频率下的电场和磁场监视器。
3. 优劣势对比
3.1 时域求解器（T、TLM）
共同特点
- 端口按顺序处理：端口按顺序处理（可以同时激励组合），适用于广泛频率范围（宽带）。
- 几何复杂度处理能力强：非常适合处理高几何复杂度的模型，特别是TLM。
- 低频表现较差：在低频时性能会减慢。
- 长模拟时间：高Q结构需要较长的模拟时间。
- 大型模型处理能力：能够处理大型模型。
- GPU加速效果显著：在GPU加速下能够显著提升速度。
区别
T（时域有限差分法）：
- 一般处理几何结构相对简单的情况，适用于多种物理场耦合。
- 模拟高频结构时较为高效。
TLM（传输线矩阵法）：
- 更加适合处理高度复杂的几何结构，尤其是在需要详细电磁场分布的情况下。
- 可能在几何复杂度上具有更大的优势，但计算量可能更大。
3.2 频域求解器（F）
特点
- 频率样本顺序处理：频率样本按顺序处理，额外端口的处理时间需求不高（直接求解器）。
- 网格生成难度：对于高度复杂的几何结构，网格生成可能会较为困难。
- 低频性能优秀：在低于1 MHz时工作良好。
- 高Q结构处理能力强：可以处理高Q结构的中小型模型。
- CPU多核加速：在多核CPU下加速效果显著。
3.3 优势与劣势对比
时域求解器（T、TLM）
优势：
- 适用于宽带分析，能够处理复杂几何结构。
- 对于大型模型和高几何复杂度模型表现优异。
- 在GPU加速下有显著性能提升。
劣势：
- 在低频段性能下降明显。
- 高Q结构需要较长的模拟时间。
频域求解器（F）
优势：
- 在低频段表现优异，适用于低频应用。
- 能够高效处理中小型的高Q结构。
- 在多核CPU加速下有显著性能提升。
劣势：
- 对于高度复杂的几何结构，网格生成困难。
- 在处理高度几何复杂的模型时，效率可能不如时域求解器。
4. 总结
通过以上分析，可以根据具体的应用场景选择合适的求解器。例如，对于宽频带、高几何复杂度的情况，选择时域求解器（尤其是TLM）较为合适；而对于低频段应用和高Q结构的中小型模型，频域求解器（F）可能是更好的选择。
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