CST Studio Suite：时域与频域求解器的技术解析

CST Studio Suite 是达索系统推出的高性能电磁仿真软件，广泛应用于天线设计、高速电路、EMC/EMI分析、雷击与静电放电（ESD）评估等多个领域。该软件集成了多种求解器技术，包括时域（Time Domain）、频域（Frequency Domain）以及混合求解方案（Hybrid Solver），为工程师提供了灵活而高效的仿真手段。

一、CST 时域求解器及其应用场景

CST 的时域求解器基于有限积分技术（FIT）或传输线矩阵法（TLM），直接在时间维度上求解麦克斯韦方程组。它通过激励一个宽带脉冲来模拟系统的瞬态响应，从而一次仿真即可获得宽频范围内的结果。

适用场景包括：

• 雷击仿真： 雷击事件具有极快的上升沿和宽广的频率谱，时域求解器能够准确捕捉电流和电磁场在结构上的传播过程。

• 静电放电（ESD）分析： ESD是一种典型的瞬态高能现象，时域方法可有效分析其对电子设备的影响。

• 超宽带（UWB）天线设计： UWB 天线工作在很宽的频率范围内，时域仿真可在单次运行中覆盖整个带宽。

• 信号完整性分析： 在 PCB 设计中，反射、串扰等瞬态效应可通过时域方法高效分析。

• 电大尺寸结构仿真： 相比频域方法，时域仿真在处理宽带且几何复杂的结构时通常更节省内存资源。

图1: CST时域仿真

二、CST 频域求解器及其优势

频域求解器主要采用有限元法（FEM）或积分方程法（IE/MoM），针对特定频率点进行求解。每个频率点独立计算，因此适用于窄带、谐振性强或需多端口分析的应用。