CST Studio — CAE用语解释

CST Studio Suite（目前已被Dassault Systèmes收购CST AG并纳入其旗下）是一款专门用于天线、微波和EMC分析的基于FDTD（时间域有限差分法）的电磁场模拟器。HFSS是Ansys的基于FEM（有限元法）的产品。CST最大的特点是FDTD法在时间域运行，因此可以在一次计算中获得宽带频率特性。HFSS逐个频率点进行计算，但精度和收敛性更高。业界通常这样区分使用："宽带EMC评估用CST，窄带高精度滤波器设计用HFSS"。

Finite-Difference Time-Domain（有限差分时间域）法是一种通过时间和空间差分逐步求解麦克斯韦方程的方法。该方法以Yee的方法（1966年）为基础，将电场E和磁场H交替放置在六面体网格（Yee网格）上，通过"从E更新H，从H更新E"的时间演化计算反复迭代。与FEM（单元形状自由）相比，网格被限制在正交网格，但实现简单，适合GPU并行计算。CST将FDTD实现为"Transient Solver"，可以给定任意波形的入射波，并在时间域中求解S参数。

①天线设计——智能手机的LTE/5G天线、车载雷达的辐射方向图优化。②EMC（电磁兼容性）——评估电路板或机箱的不需要辐射（EMI）是否符合EMC规范（CISPR/FCC）。③微波电路——波导、滤波器、连接器的S参数特性。④RCS（雷达截面积）——隐形飞机的电波反射特性。在国内，电装和松下等企业在电器产品EMC对策中使用该软件，与KEYSIGHT EMPro并称为车载EMC的标准工具。

散射参数（Scattering Parameters）是表示高频电路和电磁场输入输出特性的矩阵元素。S11是入射功率与反射功率的比值（反射系数）——当其接近零时，表示阻抗匹配良好，能量无损耗地传递。S21是入射功率与透过功率的比值（透过系数）——表示在天线前后加入滤波器时，有多少信号通过。业界标准工作流程是用VNA（矢量网络分析仪）进行实测，并与CST仿真结果进行对比来验证设计。