详解如何正确选择CST求解器

lukaisi

CST微波工作室 提供七种不同种类的求解器。这些求解器的可用性取决于您的口令文件（license file）（请查看口令管理（License Management））

1） 时域求解器
时域求解器是一款非常灵活的时域仿真模块，它能够求解任何类型的 S 参量、天线和散射问题。求解器在预先定义好的端口用宽带信号对结构进行激励。宽带激励使得您只需一次计算，即可观察整个所需频段内的S 参量和不同频点的电磁场图。
时域求解器可以求解的领域比较广，几乎涉及到天线、微波元件、信号完整性、电磁兼容、RCS（雷达反射截面）等。
下面是CST微波工作室中自带的时域求解器例子，可供用户直接调用。

2） 频域求解器
与时域求解器类似，频域求解器的主要任务也是计算 S 参量。由于每一个不同的频点需要一次新的仿真计算，仿真时间就与频率点的个数成线性关系，除非使用特殊的方法来加快相应的频域求解器的仿真速度。因此，当只需要计算少数频率采样点的参数时，频域求解器是很快的。通过宽带扫频自适应地选择频率采样点来完成宽带S 参量的仿真，可以最小化求解器的运行次数（例如：您想计算20 个频率点的S 参量，由于自适应地选择频率点，求解器可能只运行了7 次，其它频率点的S 参量由插值或者其他算法得到）。对于低频、网格数较少（例如：50000 个网格）的问题，频域求解器比时域求解器更具有优越性。对于特定的问题，如果能够使用直接求解器，则仿真时间不会随着端口和模式数的增加而显著增加（当然，这也依赖于机器的可用内存数）。另外，频域求解器对于强谐振结构也是很有用处的；强谐振结构的标志是时域信号有很长的稳定时间（即时域信号要经过很长的时间才能衰减到稳定值）。电磁场监视器中，一个给定频点的电磁场值可以在一次后处理中很快计算出来。
如果只需要计算 S 参量，可以选择频域求解器中的另外一种方法"Resonant: Fast S-Parameter"。在该方法中，一次仿真计算就可以得到整个所需频段内的S 参量。非常适用于金属空腔和波导滤波器的整体仿真。此方法通常称为模式降阶法（MOR）。
如果不仅要计算 S 参量，还需要计算电磁场，则可以选择频域求解器中的"Resonant: S-Parameter, fields"方法。同样，一次仿真计算就可以得到整个所需频段内的S 参量。场监视器中给定频点的电磁场可以在后处理中快速计算。
下面是 CST 微波工作室中自带的部分的例子，包括频域求解器、本征模求解器以及积分方程求解器，可供用户直接调用。

3） 本征模求解器
对于谐振非常强的结构，要求计算谐振场（=模式），本征模求解器非常有效。求解器直接计算头N 个谐振频率点和相应的场图。这种分析对于确定强谐振滤波器结构的极很有用。本征模求解器不能与开放边界和离散端口一起使用。如果已经假定了随频率变化的复介电系数，则电损耗介质可以用本征模求解器中的有耗JDM 方法求解。介质损耗（例如计算Q 值）能够在后处理中用微扰方法引入。AKS 方法适用于无耗或实数本征值的情况。