SIMULIA CST Studio Suite
Marktführende Software für die Simulation von elektromagnetischen Feldern.
Was können Sie mit CST Studio Suite tun?
Antennen-Design & Optimierung
Entwurf und Verbesserung von Komponenten, die von elektrisch gr0ßen Arrays und Reflektor-Antennen bis hin zu Miniatur-Antennen reichen, die auf dicht bestückten Leiterplatten (PCB) gedruckt werden.
Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)
Finden und beheben Sie potenzielle Probleme bereits zu Beginn des Entwurfsprozesses, um kostspielige Fehler beim Prototyping zu vermeiden.
PCB-Analyse & Design
Entwurf und Bewertung von RF/Microwave Circuits entweder in Schaltplänen oder 3D unter Verwendung von Tools wie SI, PI und DDR4 Wizard.
Analyse hochresonanter Strukturen
Synthese von Filtern und Entwurf von Komponenten auf der Grundlage von Waveguides und Coaxial Cavities. Analysieren Sie Phänomene wie den RF-Breakdown.
Hochkomplexe Ereignisse und Designs
Analysieren Sie hochkomplexe Eigenschaften, die von Blitzeinschlägen bis zu bioelektromagnetischen und magnetischen Meeressignaturen reichen.
Simulation niederfrequenter elektromagnetischer Felder
Analysieren und Entwerfen von elektrischen Maschinen, ohmschen und supraleitenden Magneten, Transformatoren, Aktoren und Hochspannungsgeräten.
Optimierung des Antennendesigns & Elektromagnetische Interferenz und Konformität
Der Antennenentwurf ist einer der Hauptanwendungsbereiche der CST Studio Suite. Die Benutzer entwerfen und optimieren Komponenten, die von miniaturisierten Antennen auf gedruckten Leiterplatten bis hin zu elektrisch großen Arrays und Reflektor-Antennen reichen. CST ist bei Antennendesignern in allen Branchen bekannt, die ein optimales Design erreichen wollen.
Es ist möglich, die Antenne sowohl im freien Raum als auch in einer realistischeren Umgebung zu analysieren, wobei das Antennengehäuse und die Montagestruktur berücksichtigt werden. CST bietet effiziente Arbeitsabläufe für die Optimierung des Antennendesigns und des Einspeisenetzwerk sowie für die Nachbearbeitung einer Vielzahl von Ergebnissen.
Die Vorteile von Active Electronically Scanned Arrays (AESAs) haben sie sowohl für Kommunikationsanwendungen als auch für Radarsysteme beliebt gemacht. Der Entwurf dieser Systeme ist eine Herausforderung und die Anforderungen an ein Simulationswerkzeug sind sehr hoch.
CST verfügt über eine Array-Design-Funktionalität, die den Entwurf von Phased Arrays effizienter macht. Es umfasst einen Arbeitsablauf sowohl für die Simulation der Einheitszelle als auch des gesamten Arrays. CST wird mit vordefinierten Array-Formen und Anregungsmustern geliefert, ermöglicht Ihnen aber auch die volle Kontrolle bei der Definition Ihres Arrays.
CST enthält ein Schaltplanentwurfswerkzeug für die Simulation auf Schaltungs- und Systemebene. Es steht eine Vielzahl von Komponentenmodellen zur Verfügung, die auf analytischen Modellen basieren. Durch die Möglichkeit, 3D elektromagnetischer Simulationsprojekte einzubeziehen, lässt sich die Anzahl der verfügbaren Komponenten leicht erweitern.
Es ist möglich, SPICE-Netzlisten für detaillierte elektronische Modelle sowie Messdaten im TOUCHSTONE-Dateiformat zu verwenden. Die IBIS-Unterstützung ermöglicht genaue Beschreibungen von E/A-Geräten. Darüber hinaus erleichtern Herstellerbibliotheken mit linearen und nichtlinearen Komponenten den Aufbau von Schaltplänen. Das Schaltungsverhalten kann dann zur genauen Analyse des Systemverhaltens in Ihr 3D elektromagnetisch0es Simulationsprojekt eingebunden werden.
In den meisten Ländern müssen Produkte die EMV-Normen erfüllen, um verkauft werden zu können. Dazu gehören in der Regel sowohl leitungsgebundene als auch ausgestrahlte Emissionen, um sicherzustellen, dass das Produkt keine Störungen bei anderen Produkten hervorruft, sowie Empfindlichkeitsanforderungen, um zu gewährleisten, dass das Produkt in einer vordefinierten elektromagnetischen Umgebung funktionieren kann. Ein potenzielles EMV-Problem so früh wie möglich zu erkennen, ist von entscheidender Bedeutung, da dies die Auswirkungen auf den Entwicklungsprozess und den Veröffentlichungstermin minimiert.
Die Simulation ist hierfür ein wichtiges Werkzeug, da sie Untersuchungen ermöglicht, bevor der erste Prototyp überhaupt hergestellt wird. In CST ist es möglich, das Schaltungsverhalten Ihres Produkts mit der 3D-Geometrie zu kombinieren, so dass EMV-Bewertungen bereits in einem frühen Stadium des Entwurfsprozesses möglich sind.
Signal Integrity (SI), Power Integrity (PI) und elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) sind wichtige Aspekte beim PCB-Design, die eng miteinander verbunden sind. Signalintegritätseffekte wie Resonanzen, Reflexionen und Nebengeräusche können in jeder Phase der Produktentwicklung simuliert werden, von der Pre-Layout- bis zur Post-Layout-Phase.
Der EDA-Workflow in CST ermöglicht den einfachen Import von Layouts und Stackups aus gängigen Tools wie Cadence, Mentor, Zuken und Altium in den Dateiformaten ODB++ oder IPC-2581. Der Design Rule Check identifiziert schnell risikobehaftete Bereiche auf der Leiterplatte. Identifizieren Sie Kopplungspfade, indem Sie eine vollständige 3D-Simulation des PCBs durchführen.
CST enthält ein Werkzeug, das speziell für die schnelle und genaue Untersuchung von Kabeln in komplexen elektromagnetischen Umgebungen entwickelt wurde. Es bietet die Möglichkeit, Multiskalenprobleme zu untersuchen, die mit den Full-Wave-Solvern nur schwer zu bewältigen sind. Ein Beispiel: Kabel können Abmessungen im Mikrometerbereich haben, und die Simulation von Kabeln in Fahrzeugen oder anderen komplexen Geräten hat Systemabmessungen im Meterbereich.
Es ist möglich, einen Kabelbaum von Anfang bis Ende in CST zu definieren oder einen stärker automatisierten Arbeitsablauf durch den Import von Kabelbäumen aus CATIA, NASTRAN- oder KBL-Dateien zu nutzen.
Die Platzierung von Antennen ist entscheidend für ihre Leistung, wenn sie an einem Fahrzeug oder einer Struktur installiert sind. Die Umgebung der Antenne kann die elektromagnetischen Wellen reflektieren oder behindern und so ihre Leistung beeinflussen.
Die Simulation kleiner Antennen mit feinen Details auf großen Strukturen ist eine anspruchsvolle Aufgabe, und CST enthält die Hybrid Solver Task, bei der verschiedene Solver für verschiedene Teile des Modells verwendet werden. Die simulierten Felder werden zwischen den Solvern durch Feldquellen übertragen, wobei eine bidirektionale Verbindung zwischen den Solvern eine genauere Simulation ermöglicht. Dies hat den Vorteil, dass genaue Simulationsergebnisse auf normalen Workstations mit einer angemessenen Simulationszeit erzielt werden können.
Zusätzlich zu den hervorragenden Modellierungsfunktionen von CST ist es möglich, eine Datenbank mit über 350 Antennen, Übergängen und Speisestrukturen einzubeziehen. Jede Antenne kann für eine breite Palette von Zielen entworfen werden – Betriebsfrequenzen, Gewinn, Größe, Eingangsimpedanz und Substrattyp.
Die Synthesealgorithmen passen die Zielvorgaben in Sekundenschnelle an die physikalischen Parametersätze an und geben dem Ingenieur sofortige Rückmeldung über die zu erwartenden Abmessungen der Antenne. Diese vollparametrischen Simulationsmodelle können mit den Full-Wave-Solvern von CST bewertet und optimiert werden.
Mit der CST Studio Suite ist es möglich, die auftretenden Phänomene in Geräten zu simulieren, die in Hochspannungsnetzen betrieben werden, sowie die Funktionsweise von Leitungen der Höchstspannungsleitung und Kabelübertragung zu analysieren.
Bereits in der Entwurfsphase ist es möglich, den Wert der elektromagnetischen Feldstärke unter der geplanten Hochspannungsleitung sowie die Häufigkeit der Verschachtelung zwischen den einzelnen Drähten der betrachteten Leitung vorherzusagen.
CST ist auch ein Werkzeug für die Analyse der Verteilung des elektrischen Feldes im Inneren der Isolatoren und des Raumes in ihrer Umgebung sowie ein Werkzeug, das die Analyse von Phänomenen ermöglicht, die im Inneren der Hochspannungsisolatoren auftreten.
Die Forderung nach mehr Effizienz bei der Stromerzeugung und -nutzung bietet sowohl Chancen als auch Herausforderungen für die Energiewirtschaft.
Genaue Berechnungen des Wirkungsgrads eines Transformators und des Durchbruchs der elektrischen Isolierung können mithilfe der Finite-Elemente-Analyse in CST berechnet werden.
Dies ermöglicht es den Konstrukteuren, ihre Produkte mithilfe von Computermodellen zu optimieren, anstatt kostspielige physische Prototypen herzustellen.
CST ist in der Lage, elektromagnetische Felder für alle Arten von Maschinen, einschließlich Axial- und Radialfluss-Topologien und lineare Bewegungsgeräte, genau zu modellieren. CST enthält auch die Maschinenumgebung, ein parametrisiertes, auf Vorlagen basierendes Werkzeug, das für die effiziente Modellierung von elektrischen Maschinen entwickelt wurde. Die Analyse von Eisen- und Kupferverlusten, induzierten Wirbelströmen, Gegen-EMK, Drehmoment sowie Leerlauf- und Kurzschlusskurven kann einfach durchgeführt werden.
Die Lösung und Optimierung eines stark gekoppelten Multiphysics-Problems rund um den gesamten Antriebsstrang wird durch die große Auswahl an Solvern und die hervorragende Interoperabilität mit anderen CAE- und CAD-Tools erleichtert.
CST ist ein leistungsstarkes Werkzeug für die Entwicklung von Magneten aller Art in Bereichen wie elektrische Maschinen, MRT, Teilchenbeschleuniger und Ionenbohnensysteme.
Die Genauigkeit der elektromagnetischen Feldberechnungen in Verbindung mit Multiphysik-Simulationen des thermischen Verhaltens und der strukturellen Beanspruchung machen CST zur bevorzugten Software sowohl für wissenschaftliche als auch für kommerzielle Anwendungen. Dazu gehört auch eine einzigartige Multiphysik-Charakterisierung des Quench-Effekts von supraleitenden Magneten.
Präzision und Geschwindigkeit sind zwei bekannte Konstruktionsparameter eines Linearaktuators. Sie können empfindlich auf EMI reagieren, und die Gesamtkonstruktion muss einer hohen Anzahl von Betriebszyklen standhalten, ohne überdimensioniert zu sein.
Der Entwurf von Linearaktuatoren ist ein Kunstwerk der Multiphysik, bei dem die bewegungsinduzierten Effekte der Achsenbewegung erfasst werden müssen, während die Schaltungssimulation mit der Finite-Elemente-Analyse gekoppelt und nichtlineare Effekte und magnetische Hysterese berücksichtigt werden. All dies kann mit CST ohne weiteres erreicht werden.
Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode werden die Maxwell-Gleichungen gelöst, um die Wechselwirkung geladener Teilchen in elektrostatischen und magnetostatischen Feldern zu ermitteln. Es können mehrere Arten geladener Teilchen definiert und in die Simulation einbezogen werden. CST ist in der Lage, sowohl herkömmliche Konstruktionen als auch Nanotube-Emitter zu simulieren. Es ist möglich, die Auswirkungen der Aufladung dielektrischer Materialien, der Raumladung und der relativistischen Bewegung zu berücksichtigen.
Die Software enthält eine große Anzahl von Modellen, darunter verschiedene Plasmen, Emitter und Emissionen, die dem Benutzer bei der Einrichtung des Modells helfen.
Um nur einige zu nennen, umfasst CST Arbeitsabläufe für Teilchenbeschleunigerkomponenten, Vakuumelektronengeräte und Plasmaanwendungen wie Gyrotrons.
Es ist auch möglich, Simulationen von HF-Breakdown-Analysen für Multipaktor- und Corona-Effekte durchzuführen.
In einigen Branchen ist die Simulation von Blitzeinschlägen ein wichtiger Bestandteil des Entwicklungsprozesses. CST enthält einen elektrostatischen Solver, mit dem sich die Blitzeinschlagzonen ermitteln lassen. Blitzimpulssimulationen können mit Hilfe der Zeitbereichslöser durchgeführt werden.
CST bietet auch zahlreiche Techniken für die Modellierung von Entlüftungen und Nähten, dünne Plattenmaterialien, die für Verbundwerkstoffe verwendet werden können, und die Kopplung mit dem CST-Kabel-Solver, um einen effizienten Simulationsablauf zu ermöglichen. Die 3D-Visualisierung der elektromagnetischen Felder und Ströme gibt einen Einblick in die elektromagnetische Leistung des Flugzeugkörpers oder der Windkraftanlage.
Bioelektromagnetik ist die Wechselwirkung elektromagnetischer Felder mit dem menschlichen Körper. Es ist ein entscheidendes Thema für eine breite Palette medizinischer Geräte zur Bildgebung und Behandlung. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist mit den Sicherheitsvorschriften verbunden und betrifft die Hersteller von z. B. Smartphones, Wearables und Elektroautos. Der menschliche Körper ist eine äußerst komplexe Struktur, die aus Materialien mit einer Vielzahl von elektromagnetischen und thermischen Eigenschaften besteht, was bedeutet, dass spezielle Modellierungs- und Simulationswerkzeuge erforderlich sind.
CST umfasst eine Vielzahl von Voxel-Körpermodellen, die für die Modellierung realistischer Szenarien eingesetzt werden können. Es ist auch möglich, die Leistungsänderungen einer Antenne zu bewerten, wenn sie nahe an einem Körperteil platziert wird.
CST bietet eine Reihe von elektromagnetischen Solvern für die Simulation von Mikrowellenfiltern und -komponenten an.
Die Modellierung und Analyse von Geräten mit verschiedenen Komponenten oder komplexen Bausteinen, wie z. B. Multiplexer, kann durch den Einsatz des System Assembly & Modeling Workflows vereinfacht werden.
Dies ermöglicht einen schnellen Zusammenbau sowie die Analyse/Optimierung der einzelnen Teile innerhalb des größeren Systems.
Es ist möglich, fortschrittliche Technologien für die Synthese, Modellierung und Optimierung von RF-Filtern einzusetzen.
Es gibt viele Filtertypen, angefangen bei Filtern, die aus einzelnen Bauteilen oder planaren Filtern auf Leiterplatten bestehen, bis hin zu Cavity- und Waveguide-Filtern. Diese werden alle von CST abgedeckt, und es ist sogar möglich, CST für die unterstützende Abstimmung in Echtzeit bei der Herstellung von Cavity-Filtern zu verwenden.
Wählen Sie Ihre CST Studio Suite Experience
CST Studio Suite Desktop
Die SIMULIA CST Studio Suite kann auf einem einzelnen Computer installiert werden, mit einer Node-Locked-Lizenz – egal ob es sich um einen Laptop oder eine leistungsstarke Workstation handelt.
CST Studio Suite Netzwerk
Die SIMULIA CST Studio Suite kann mit Hilfe von Netzwerklizenzen für lokale Teams eingerichtet werden, so dass die Benutzer Simulationen entweder auf ihrem PC oder auf leistungsstarken Compute-Servern und Clustern ausführen können.
CST Studio Suite in der Cloud
Die CST Studio Suite kann auch in der Cloud über 3DEXPERIENCE lizenziert werden. Dies ermöglicht einen reibungsloseren Arbeitsablauf, wenn Sie Simulationen von Ihrem Laptop auslagern möchten.
Aktuelle Updates der CST Studio Suite
In diesem Blogbeitrag erläutert Thomas Gisslén, Simulationsexperte bei TECHNIA, die umfangreichen Möglichkeiten von CST Studio.
CST Studio bietet eine einzige Benutzeroberfläche für die Multisolver- und Multiphysik-Simulation mit System Assembly and Modeling (SAM).
Ingenieure können schnell ein tieferes Verständnis der Komponentenleistung erlangen, indem sie Designs in komplizierten Szenarien testen, bevor die Komponenten in die Fertigungsphase der Entwicklung eintreten.
Jedes Jahr wird CST Studio mit neuen und verbesserten Werkzeugen und Erweiterungen für den Entwurf, die Analyse und die Optimierung von elektromagnetischen (EM) Komponenten und Systemen aktualisiert.
Lesen Sie den Blogbeitrag, um mehr über die neuesten Updates für CST Studio 2024 zu erfahren.
