CST Studio Suite® 使客户能够访问多种电磁 (EM) 仿真求解器。其中包括有限元法 (FEM)、有限积分技术 (FIT) 和传输线矩阵法 (TLM) 等方法。上述三种方法代表了适用于电磁仿真任务的功能最强大的通用求解器。CST Studio Suite 提供时域和频域求解方法。CST Studio Suite 解决方案的适用范围涵盖从静态到光学频率的整个频谱。

按频率范围和应用划分的电磁求解器

高频电磁仿真求解器

借助 FIT、FEM 和 TLM 方法，CST Studio Suite 可提供非常适合高频仿真的求解器。FIT 和 TLM 作为经典的时域方法，可以在宽频带、天线以及复杂且细节丰富的应用中发挥优势。这些求解器还可以分析设备的电磁兼容性 (EMC) 以及信号和电源完整性。用于专业高频应用（例如大型电气结构或高谐振结构）的其他求解器则对通用求解器形成了补充。

低频电磁仿真求解器

CST Studio Suite 包含 FEM 求解器，可专门用于静态和低频应用，例如机电设备、电机、发电机、变压器和传感器。Opera 技术是对这个求解器集的补充，可提供全面、高度准确的解决方案。

电磁场中的颗粒仿真是 CST Studio Suite 的一大优势。从电子枪到微波管，从磁控溅射到粒子加速器组件，该求解器的应用范围非常广泛。我们可以提供合适的求解器，以便对基于颗粒的设备进行高效仿真。

电磁场的存在会导致其他物理场的影响。材料损耗会导致温度升高。温度升高可能会导致组件变形，从而影响其性能。CST Studio Suite 提供多物理场仿真来分析这些影响。应用范围包括电子冷却以及医疗设备的生物热考虑因素。3DEXPERIENCE 平台支持更广泛的多物理场应用。

CST Studio Suite 模型可根据其几何尺寸或材料属性进行参数化。无论是在建模过程中还是之后，用户都可以随时引入参数。用户可以通过用户界面访问其参数设置，以便研究设备在其属性发生改变时的行为。

通过参数研究，用户可以找到最佳设计参数，以达到既定效果或实现特定目标。用户还可以调整材料属性，使材料模型与测量数据相匹配。
CST Studio Suite 包含多种自动优化算法，既有局部优化算法也有全局优化算法。局部优化器的收敛速度快，但有收敛到局部最小值而不是整体最佳解决方案的风险。另一方面，全局优化器可以搜索整个设计空间，但通常需要执行更多计算。

优化所需的时间取决于单个电磁仿真的求解时间以及获得最优解所需的迭代次数。对于极其复杂的系统或存在大量变量的问题，可以使用高性能计算技术来加快仿真和优化速度。全局优化器和独立参数研究的整体性能之所以表现出色，是因为它们能够并行运行各个数据集。分布式计算可以大幅提高这些应用的性能。

使用系统装配与建模 (SAM)，CST Studio Suite 可提供一个简化仿真项目管理的环境。它不仅可直观地构建电磁 (EM) 系统，而且还可使用原理图建模直接管理复杂的仿真流程。SAM 框架有助于分析和优化由多个独立组件组成的、用于无线通信等的整个设备。 这些组件按相关物理量描述，例如电流、场或 S 参数等。SAM 可实现将最高效的求解器技术用于每个组件。

示例：反射器天线的仿真

我们不是运行整个系统的仿真，而是将仿真拆分为更小的部分，因为这是一种更可行的方法。我们可使用最佳求解器技术单独优化每个仿真的每个部分，并可运行更小、更快的仿真，以便用于仿真的总时间比非常庞大的统一模型更短。此外，这还可使整个系统优化更高效。

SAM 非常适合此类仿真，因为它提供从一个仿真到另一个仿真的反馈机制。因此，不仅可设置并运行每个单独的仿真，而且还可自动将所需的结果复制到下一个仿真中。例如，可先使用频域求解器仿真并优化正交换能器模型，然后将 S 参数结果用于喇叭天线和底盘仿真，在这里可将其用于为喇叭天线应用正确的馈电信号。

喇叭天线本身可使用瞬态求解器仿真，因为它最适合此类应用。最后，可插入喇叭天线的远场，作为反射器天线仿真的激励源，其可使用积分方程式求解器的 MLFMM 方法或渐近求解器求解。

SAM 可帮助用户在同一仿真项目中比较不同求解器或模型配置的结果并自动执行后处理。

SAM 有助于为混合及多物理仿真设置求解器运行的链接序列。例如，我们从 EM 仿真开始，计算电损耗。然后，我们会仿真由耗散的功率引起的热效应。我们不仅可通过结构分析预测这些热效应导致的变形，而且最后还可通过执行 EM 分析来确定失谐。不同仿真级别的这一组合有助于减少准确分析复杂模型所需的计算工作量。