經(jīng)過近30年的發(fā)展，CST軟件形成了自己獨特的技術(shù)路線。與市面上其他產(chǎn)品相比，CST的最大特點是完備的技術(shù)。在本期中，我們將通過介紹CST的歷史，逐步展開對CST軟件各個算法的特點和介紹。CST工作室套件本身就擁有超過20個求解器，可以解決從直流、低頻到高頻、光學(xué)、多物理場、PCB、線纜等各個領(lǐng)域的問題。針對不同的領(lǐng)域和仿真任務(wù)，都有最適合的求解器，如下圖所示：

讓我們簡單回顧一下CST軟件的發(fā)展歷史，了解軟件在發(fā)展過程中不同的階段，各種求解器和算法是如何開發(fā)、收購以及整合的，最終成為達(dá)索SIMULIA電磁解決方案的重要組成部分。

1992 CST公司成立

了解CST軟件歷史的同學(xué)應(yīng)該知道，CST原是一家德國公司，創(chuàng)立于1992年的達(dá)姆施塔特。該公司成立之初的目的是商業(yè)化電磁場求解器MAFIA，這是olvingMaxwell'sEquationsusingthe FiniteIntegrationAlgorithm的縮寫。MAFIA是一個通用的三維電磁場求解器，適用于從靜態(tài)到太赫茲的整個頻率范圍。該軟件還集成了多種物理求解模塊，包括聲學(xué)、電動力學(xué)、熱學(xué)等，這些模塊都基于相同的數(shù)值方法。今天所稱的有限積分技術(shù)(FIT)，可視為我們?nèi)粘Ｊ褂玫臅r域算法的雛形。CST微波工作室是根據(jù)FIT算法開發(fā)的產(chǎn)品。當(dāng)時，該產(chǎn)品采用了最先進(jìn)的3D建模技術(shù)，使結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建和設(shè)置更加便利，有效地協(xié)助天線射頻工程師利用數(shù)值計算迅速完成設(shè)計任務(wù)。

1998年 PBA發(fā)布

CST獨家成功研發(fā)PBA技術(shù)標(biāo)志著重要的里程碑。采用PBA（Perfect Boundary Approximation）的共形網(wǎng)格技術(shù)，可以顯著提高時域求解器的計算精度和網(wǎng)格效率，從而使得CST軟件在全球電磁數(shù)值軟件市場中迅速崛起，其市場份額的增長超過整個市場的增長速度。需要注意的是，由于起點方程的不同，F(xiàn)IT和FDTD并不是同一種算法。CST的PBA技術(shù)包含TST薄片技術(shù)，該技術(shù)允許CST在同一個網(wǎng)格內(nèi)處理多種材料。經(jīng)過二十余年的技術(shù)不斷進(jìn)步和改進(jìn)，PBA網(wǎng)格已經(jīng)發(fā)展到第N代產(chǎn)品（N>5），與最初的版本相比，模型的通用性和精度性能有了巨大的提高。

2005年 完備的技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)后，各家電磁仿真軟件公司都運用自主研發(fā)的主流算法，打響了殊死的競爭戰(zhàn)。就CST的技術(shù)路線而言，它秉承“開放包容”的理念，借鑒了眾多領(lǐng)域的技術(shù)，在微波工作室部分，他們不僅掌握了各個主流算法，更進(jìn)行了自主研發(fā)，逐步建立了完善的體系，圖中詳細(xì)展示：

針對三維仿真而言，F(xiàn)IT、TLM、FEM、IE、SBR等主流的電磁計算算法統(tǒng)統(tǒng)都包含在內(nèi)，用戶可以在合適的情境下自行選擇最適合的求解器。

針對不同的仿真問題，需要考慮到不同的電尺寸、模型復(fù)雜度、諧振、頻帶寬度、支持的材料和硬件條件等因素，這些因素都會影響仿真效率，并需要選擇相應(yīng)的最優(yōu)求解器。而CST提供了市面上所有主流數(shù)值方法的解決方案，因其完備的技術(shù)而備受青睞。

熟悉CST軟件的同學(xué)應(yīng)該了解，該軟件的界面提供了各種求解器的切換功能，并且這些求解器已經(jīng)很好地融合在一起。只要正確理解模型，就可以通過一鍵切換的方式來相互驗證，從而實現(xiàn)模型的快速求解。下一期，我們將詳細(xì)介紹CST軟件中最重要的時域求解器（FIT）和頻域求解器（FEM）之間的比較方法。

2007年期間，CST為了實現(xiàn)其完整技術(shù)目標(biāo)，相繼完成了多家企業(yè)的收購。CST收購了SimLab的主要股權(quán)。此前，SimLab技術(shù)在PCB和線束的SI/PIEMC/EMI分析領(lǐng)域有著卓越聲譽，并成為當(dāng)時PCB和線纜工作室的基石。通過對這些技術(shù)的不斷探索和開發(fā)，CST成功實現(xiàn)了2D和2.5D PCB信號電源完整性評估方案的完美解決。

CST現(xiàn)已獲得包括LINMIC電路模擬器源代碼的所有權(quán)。在3DEM/電路協(xié)同仿真中，擁有自己的電路仿真器對于實現(xiàn)高效仿真設(shè)置而言具有重要前景。CST微波工作室和設(shè)計工作室的融合已成為電磁仿真流程中不可或缺的一部分。CST不僅可以執(zhí)行常規(guī)的場路協(xié)同仿真，還可以將路仿真的結(jié)果重新合成到場仿真中。此外，由于其獨特的瞬態(tài)仿真特性，CST還能夠完成真正的瞬態(tài)場路協(xié)同仿真。

在當(dāng)年，CST還收購了Flomerics的電磁（EM）業(yè)務(wù)，其中包括Microstripes和Flo/EMC兩個工具。這兩個工具都采用了傳輸線矩陣法（TLM），這也是一種非常獨特的時域方法。在被整合到CST之后，它們得到了進(jìn)一步的發(fā)展。在最新的2020版本中，TLM求解器還引入了先進(jìn)的PBA技術(shù)，并結(jié)合自身的八叉樹網(wǎng)格特色，極大地提升了它在CST工作室套裝中的應(yīng)用頻率。

在2010年，SAM系統(tǒng)通過收購一系列求解器和模塊，并成功整合高性能計算能力（HPC）CST。這使得SAM系統(tǒng)能夠運用適當(dāng)?shù)那蠼馄鹘鉀Q各種單個問題的能力得到了增強。然而，在某些應(yīng)用場合，僅僅使用一種求解器還不足以高效地解決問題，因此采用混合求解的方案已成為一種更為先進(jìn)的解決當(dāng)下電磁仿真問題的方式。請參考先前的仿真實例009，內(nèi)容為汽車天線的雙向混合求解仿真，同時可以查看培訓(xùn)視頻Part2-1中的雙向混合求解部分。

2016年 達(dá)索收購

CST和達(dá)索的3DE平臺在合并后將更好地整合，同時通過Powerby的功能，可以實時調(diào)用CAD模型。從那時起，CST成為達(dá)索系統(tǒng)旗下一款優(yōu)秀的仿真軟件，并在不同的行業(yè)中展現(xiàn)出其獨特的魅力。