CST Studio Suite 2026 电磁仿真软件分享

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吴川斌
2025年12月6日
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在当今的电子硬件研发中，从 5G 手机的微型天线到电动汽车的复杂线束，再到芯片封装的高速信号完整性，“仿真驱动设计”已不再是一句口号，而是工程落地的必经之路。而在众多电磁场仿真工具中，CST Studio Suite（CST 工作室套装，下文中简称 CST）凭借其独特的算法架构和全能的表现，被无数射频工程师誉为手中的“瑞士军刀”。

什么是 CST？

CST是一款高性能的 3D 电磁场仿真软件套件，目前已被法国达索系统（Dassault Systèmes）收购。与其他专注于单一算法的软件不同，CST 的核心理念是“提供完备的电磁仿真技术”。这意味着在一个统一的用户界面下（ps，老wu个人觉得CST界面比友商的要好看许多），CST集成了从静场到光波、从纳米结构到几十米大尺寸物体的全套求解方案。

CST的核心武器是时域求解器，这得益于其看家本领——有限积分技术 (Finite Integration Technique, FIT)，这是 CST 最具竞争力的部分。

只需输入一个时域脉冲激励，通过傅里叶变换 (FFT)，即可一次性获得超宽频带内的 S 参数和远场数据。这对于超宽带天线、雷达散射截面 (RCS) 以及 TDR (时域反射) 分析来说，效率是碾压级的，可谓是求解宽带问题之王！

CST还有个杀手锏是其独有的“完美边界近似 (Perfect Boundary Approximation，PBA)”技术，能够用较少的网格极其精确地描绘曲面结构，在保证精度的同时大幅节省内存。

虽然时域求解是CST的核心，对于一个万备的电磁仿真套件，其频域求解器（基于 FEM 有限元法）同样强大。当面对窄带滤波器、高 Q 值谐振腔等对网格细节要求极高的结构时，它是最佳选择。

如果要仿真一辆汽车上的天线布局，或者航母的雷达隐身性能，单纯的全波仿真会耗尽所有计算资源。CST 提供了积分方程求解器 (I-Solver) 和渐近求解器 (A-Solver, 射线追踪)，并支持“混合求解”——用高精度算法算天线，用近似算法算车身，两者无缝耦合。

CST的典型应用场景

通信与天线：手机 5G/6G 天线阵列设计、SAR 值（辐射对人体影响）合规分析。
汽车电子：车载毫米波雷达 (ADAS)、整车线束 EMC/EMI 分析、无线充电效率优化。
高速互连 (SI/PI)：DDR5 内存总线的信号完整性、PCB 电源阻抗优化（配合 PCB Studio）。
航空航天：相控阵雷达设计、雷击与强电磁脉冲 (EMP) 防护。

CST Studio Suite 2026 新功能亮点

1. 通用环境与建模 (General & Modeling)

用户界面：支持基于系统设置的深色模式 (Dark Theme)；改进了对高 DPI 显示器的支持。
Python 升级：内置 Python 环境升级至 3.12 版本，并引入了自定义 Python 结果模板。
建模操作优化：
- 支持复制粘贴端口 (Ports) 和集总元件 (Lumped elements)。
- 支持通过多选将细线 (Thin wires) 转换为粗线并更改半径。
- 增强了“检查与修复 (Check and Heal)”功能，支持手动修复无效形状。
- 支持在切割平面 (Cutting plane) 上选择任意点来移动位置。
CAD 导入：SolidWorks、CATIA、NX 等导入时保留形状和曲线的层级名称；SolidWorks 参数化导入支持带单位和描述的变量。

2. 电磁求解器技术 (3D EM Technology)

时域求解器 (T-Solver: FIT/TLM)
- FIT：正式引入双精度求解器 (Double Precision)；支持在开放边界上使用表面阻抗边界条件 (SIBC)，便于混合求解工作流。
- TLM：支持用于信号完整性分析的端口信号；支持周期性信号的时间门控 (Time gating)；改进了多 GPU 仿真性能及 GPU-CPU 数据交换效率。
频域求解器 (F-Solver)
- 区域分解 (Domain Decomposition)：性能大幅提升（尤其在扫频期间）；预览版支持 GPU 加速；支持单平面波激励和 RCS 计算。
- 快速降阶模型 (ROM)：支持任意形状的离散面端口。
渐近求解器 (A-Solver)
- 新模式：求解器对话框中新增“信道仿真 (Channel Simulation)”模式。
- 功能增强：支持粗糙表面的漫散射 (Diffuse Scattering)；支持 Wi-Fi 6 (802.11ax) 的 MIMO 波束成形和吞吐量计算；改进 ADAS/雷达的 FMCW 建模。
低频与多物理场 (LF & Multiphysics)
- 低频时域：新增对利兹线 (Litz Wire) 的仿真支持。
- 热仿真：支持温度相关的热源；CHT 求解器支持求解重启及性能优化。

3. 网格划分 (Meshing)

鲁棒体网格 (Robust Volume Meshing)：新增 VBA 宏，用于减轻或消除四面体网格生成中的自相交问题。
六面体网格：在 HF 仿真中，引入了基于电导率优先级的方案来处理几何体重叠问题；提升了子体积监视器的处理性能。

4. 电子设计与 PCB (EDA & PCB)

DDR4 分析：新增眼图掩码起始时间设置（支持跳过前几位 Bit）；支持按参考引脚分组对 DQ/CA 信号进行独立时序分析。
IR-Drop：支持仅针对电源网络（而不包含地网络）进行仿真。
导入功能：支持从 ODB++ 导入辅助层作为用户层；Cadence-Allegro 导入支持阻焊层几何。
线缆仿真：新增独立的 3D 线缆求解器，用于非耦合仿真；自动处理接续点处的线缆纠缠。

5. 优化与自动化 (Optimization)

Tosca 集成：Tosca 现已作为 CST 安装的一部分包含在内。
新约束条件：
- 冲压约束 (Stamping constraint)：适用于优化微带线或 PCB 走线等厚板。
- 距离约束：保持形状之间的最小/最大距离。
结果预览：支持查看优化后的重构模型和初始材料密度分布。