ADS_CST联合仿真
Matlab和CST联合仿真在研究生实验教学的应用
246DOI:10.16660/ki.1674-098X.2010-5640-9709Matlab和CST联合仿真在研究生实验教学的应用①林铭团1* 卞立安2(1.国防科技大学电子科学学院 湖南长沙 410073;2.长沙理工大学物理与电子科学学院 湖南长沙 410114)摘 要：基于电磁领域相关实验课程的仿真教学需求，提出了多软件协同仿真的教学改革模式，充分发挥各软件的优势，克服了传统实验课仿真方式的单一性和低效率问题。
所提软件协同仿真实验以贴片天线、天线阵列和编码超材料天线为例子，利用Matlab的编程控制优势，调用CST软件进行建模，可实现大规模各向异性天线阵列的自动化建模，有效提升了复杂系统仿真建模时间。
该方法可促进学生在学习中进一步挑战复杂模型的联合仿真，有效节约时间，提升科研效率。
关键词：电磁仿真 软件协同 CST Matlab 实验教学中图分类号：TN820；G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2020)10(c)-0246-04Teaching Reform of Co-Simulation Based on Matlab and CSTSoftwareLIN Mingtuan 1* BIAN Li'an 2(1.College of Electronic Science, National University of Defense Technology, Changsha, Hunan Province, 410073 China; 2．School of Physical and Electronic Science, Changsha University of Scienceand Technology, Changsha, Hunan Province, 410114 China)Abstract: Based on the simulation teaching demand of electromagnetics related courses, a teaching reform mode of co-simulation of multiple software is proposed, which gives play to the advantages of each software and overcomes the low efficiency problem of the traditional simulation mode that is based on single software. For example, a co-simulation experiment with Matlab and CST software is made to design a patch antenna, antenna array and a coding metamaterial antenna. With the programming ability of Matlab and the modeling function of CST, students can easily design a large-scale anisotropic antenna array with high efficiency. The proposed method can promote students to do more complex simulation efficiently and improve their ability of research.Key Words: Electromagnetics simulation; Co-simulation; CST; Matlab; Experiment teaching①通信作者：林铭团（1989—），男，汉族，福建南安人，博士，讲师，研究方向为电磁场与微波技术。
基于遗传算法高增益单极子天线设计
基于遗传算法高增益单极子天线设计杨涛，朱家梁（中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄050081）收稿日期：2022-04-260引言随着通信系统的发展，天线在无线通信系统中的作用逐渐变得不可或缺，而现代通信中电子对抗和保密通信等相关需求的产生，使得传统窄带天线已经不再能满足天线多频带、宽带和高增益等的需求，同时，移动平台（车载、机载和吊舱）上可供安装天线的位置十分有限，这也对天线的小型化设计提出了新的需求，因此一些小型化的宽带高增益天线逐渐进入人们的视野。
鞭天线由杆状金属柱天线和金属反射面地板构成，其因为横向尺寸很小的特点而被广泛地应用在通信领域，在一些尺寸受限的环境中（如地面电台、飞机、潜艇吊舱和单兵背包）能够很好地发挥其性能。
其中UHF/VHF 频段作为移动通信的重要频段，鞭天线的使用更为广泛，然而这一频段的全向鞭天线一般尺寸较大，不利于在一些有尺寸限制的场景中使用，因此需要对鞭天线做小型化、轻量化设计。
在鞭天线的设计中，宽带、高增益和小型化是相互制约的，小型化的设计限制了天线的尺寸，使得天线无法在低频段获得良好的匹配，天线的增益会受到影响；其次，为了扩展带宽，就需要加入阻抗匹配电路，实现宽带的阻抗匹配[1-3]，RLC 电路的损耗也会一定程度上降低天线的增益，使得小型化和宽带匹配都会和高增益存在诸多矛盾。
因此宽带、高增益和小型化是天线设计中需要综合考量设计的几个方面，需要做到合理分配和综合优化。
天线综合技术是综合上述需求的天线整体设计方法，由于每一种设计方法的适用范围相对有限（例如加粗天线增加带宽的方式会使得天线的横截面增加进而影响天线的轻量化，增加阻性元器件会在改善天线匹配的同时损失天线的增益等）。
因而，使用综合设计的方式能够兼顾天线的小型化、轻量化等需求，同时在增加天线原带宽的基础上尽可能保证增益，在天线的诸多要求中寻求一个合理的平衡，实现天线的最优化设计。
本文通过综合优化的方式，使用遗传算法（GeneticAlgorithm，GA）联合CST和ADS进行天线和匹配电路的综合设计，根据电子对抗的实际需求，设计了一个工作在135~175 MHz，270~300MHz的双频单极子天线，在全频带内天线驻波比小于2.5；通过匹配电路的综合优化，使得原天线的低频带宽从14MHz增加到46Mhz，同时通过遗传算法优化匹配电路的方式，减小了匹配电路中有耗原件的阻值，在驻波比满足要求的情况下尽可能地保证了天线的增益下降最低，使得在最低频率增益仅下降1.91dB，在部分谐振区域增益不变或提高。
电磁仿真CST入门教程
1.1 软件介绍CST公司总部位于德国达姆施塔特市，成立于1992年。
它是一家专业电磁场仿真软件的提供商。
CST软件采用有限积分法（Finite Integration）。
其主要软件产品有：CST微波工作室——三维无源高频电磁场仿真软件包（S参量和天线）CST设计工作室——微波网络（有源及无源）仿真软件平台（微波放大器、混频器、谐波分析等）CST电磁工作室——三维静场及慢变场仿真软件包（电磁铁、变压器、交流接触器等）马飞亚（MAFIA）——通用大型全频段、二维及三维电磁场仿真软件包（包含静电场、准静场、简谐场、本振场、瞬态场、带电粒子与电磁场的自恰相互作用、热动力学场等模块）在此，我们主要讨论“CST微波工作室”，它是一款无源微波器件及天线仿真软件，可以仿真耦合器、滤波器、环流器、隔离器、谐振腔、平面结构、连接器、电磁兼容、IC封装及各类天线和天线阵列，能够给出S参量、天线方向图等结果。
1.2 软件的基本操作1.2.1 软件界面启动软件后，可以看到如下窗口：1.2.2 用户界面介绍1.2.3 基本操作1)．模板的选择CST MWS内建了数种模板，每种模板对特定的器件类型都定义了合适的参数，选用适合自己情况的模板，可以节省设置时间提高效率，对新手特别适用，所有设置在仿真过程中随时都可以进行修改，熟练者亦可不使用模板模板选取方式：1,创建新项目 File—new2,随时选用模板 File—select template2)设置工作平面首先设置工作平面（E dit-working Plane Properties ） 将捕捉间距改为1以下步骤可遵循仿真向导（Help->QuickStart Guide ）依次进行1）设置单位（Solve->Units ）合适的单位可以减少数据输入的工作量模板参数模板类型2）能够创建的基本模型3）改变视角快捷键为：视觉效果的改变：4）几何变换四种变换：5）图形的布尔操作四种布尔操作：例如：这里以“减”来说明具体操作1,两种不同材料的物体2，选择第一个物体（立方体）3点击工具栏上的图标或在主菜单选择Objects->Boolean->Subtract 4，选择第二个物体（圆球）5，回车确定6）选取模型的点、边、面对每种“选取操作”，都必须选择相应的选取工具。
ADS交流仿真及瞬态仿真
ADS 交流仿真及瞬态仿真
一 AC Simulations
线性AC分析仪一个小信号分析仪。对于 此分析仪首先应该找到DC工作点，然后 将非线性器件在工作点附近线性化。小 信号AC仿真应该放在谐波平衡（频谱） 仿真之前执行来产生最终仿真的初始猜 测。
用公式计算
Eqn dB_Gain=20*log(mag(AC.Vout)/mag(AC.Vin))
freq 1.000 kHz 10.00 MHz 20.00 MHz 30.00 MHz 40.00 MHz 50.00 MHz 60.00 MHz 70.00 MHz 80.00 MHz 90.00 MHz 100.0 MHz AC1.Gain_dB -10.214 -9.743 -9.734 -9.732 -9.731 -9.730 -9.729 -9.728 -9.727 -9.725 -9.724 dB_Gain -10.214 -9.743 -9.734 -9.732 -9.731 -9.730 -9.729 -9.728 -9.727 -9.725 -9.724
3查看各节点的直流电压和电流
1）运行仿真器 2）显示各个节点的电压电流值
4查看器件参数
5调谐参数
6计算增益
freq 1.000 kHz 10.00 MHz 20.00 MHz 30.00 MHz 40.00 MHz 50.00 MHz 60.00 MHz 70.00 MHz 80.00 MHz 90.00 MHz 100.0 MHz AC1.Gain_dB -10.214 -9.743 -9.734 -9.732 -9.731 -9.730 -9.729 -9.728 -9.727 -9.725 -9.724
ads通信仿真课程设计
ads通信仿真课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习ads通信仿真，使学生掌握通信原理的基本知识和仿真方法，提高学生在通信领域的实际操作能力。
知识目标：使学生了解通信系统的基本原理，掌握ads通信仿真的基本方法和技巧。
技能目标：使学生能够熟练使用ads软件进行通信仿真，提高学生的实际操作能力。
情感态度价值观目标：培养学生对通信技术的兴趣和热情，提高学生在通信领域的创新意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括ads通信仿真软件的使用、通信原理的基本知识以及通信仿真的实际应用。
首先，将教授ads通信仿真软件的基本使用方法，包括仿真环境的搭建、参数设置、仿真结果的分析和解释等。
其次，将讲解通信原理的基本知识，包括通信系统的模型、调制解调技术、信道模型等。
最后，将通过实际案例使学生了解通信仿真在实际应用中的重要性，提高学生的实际操作能力。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
首先，将采用讲授法，为学生讲解通信原理的基本知识和ads通信仿真的基本方法。
其次，将采用讨论法，学生进行小组讨论，分享学习心得和实际操作经验。
同时，将采用案例分析法，通过实际案例使学生了解通信仿真在实际应用中的重要性。
最后，将采用实验法，学生进行实际操作，提高学生的实际操作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，将选择和准备以下教学资源：教材：《通信原理》参考书：《ads通信仿真教程》多媒体资料：通信原理的动画演示、ads通信仿真的操作视频等。
实验设备：计算机、ads通信仿真软件等。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，将采用多种评估方式相结合的方法。
平时表现将占总分的一定比例，包括学生的课堂参与度、提问回答等。
作业将占总分的一定比例，包括课后练习、实验报告等。
考试将占总分的一定比例，包括期中考试和期末考试。
最后，将根据学生的综合表现，给予客观、公正的评价。
CST仿真FSS详细步骤
CST仿真FSS详细步骤1.设计FSS的结构：确定FSS的材料、尺寸和形状。
根据需要的频率选择特性，选择合适的介质常数和介质厚度。
然后，在CST软件中创建新的电磁场模型。
2.确定工作频率范围：确定FSS需要工作的频率范围。
根据这个频率范围选择一个适当的频率步长，这将会在后续的仿真中使用到。
3.创建基本单元单元：将单元格的尺寸设置为工作频率的一半。
然后，在CST软件中创建一个新的结构，进行基本单元单元的布局。
可以使用基本几何形状，如方形、圆形等。
根据需求，可以在基本单元单元中添加细微的调整和微调。
4.定义边界条件：使用波导端口或离散端口定义边界条件。
根据CST软件的版本，选择适当的方法。
为了更好地控制射频传输效率和能量流动，可以对单元进行调整。
5.运行频率域仿真：在CST软件中设置频率范围并运行频率域仿真。
CST将计算相应频率下的散射参数，并提供图表和图像显示。
6.优化FSS性能：根据仿真结果，对FSS的结构进行调整和优化。
可以修改单元的尺寸、形状和布局，以获得所需的传输/反射系数。
7.进行时域仿真：完成频率域仿真后，可以选择进行时域仿真，以确定FSS在不同时间步骤中的行为。
时域仿真可以提供更详细的传输和反射特性。
8.分析结果：根据时域仿真结果，分析FSS的频率选择特性和波传输效果。
根据需要，可以通过调整FSS的结构进一步优化性能。
9.导出结果：根据模型的需求，导出结果数据。
可以导出图表、图像和参数数据。
10.进行实验验证：根据仿真结果设计和制作实际的FSS样品，并进行实验验证。
根据实际测量数据，对FSS进行进一步优化和调整。
以上是CST仿真FSS的详细步骤，通过反复优化和调整，可以设计出满足特定频率选择特性的FSS结构。
ADS、HFSS、CST 优缺点和应用范围详细教程
ADS、HFSS、CST 优缺点和应用范围详细教程
一、HFSS 与ADS 比较：
1、ADS 主要用来仿真电路（比如：微波射频电路、RFIC、通信电路），HFSS 主要用来仿真器件（比如：滤波器、天线等等）；
1、先说大的方向，如果你做电路，建议ADS。
如果天线、微波无源器件等建议HFSS 或CST。
2、从仿真结果来看，HFSS 是计算电硫场结果一般是可靠的，ADS 是计算电路或者两维半电磁场可以参考。
3、从电磁场性质来看，ADS 不能仿三维电磁场，适用于微波高速电路的设计，对于这种平面电路的电磁场仿真一般都是2.5 维的，HFSS 适用于三维电磁场分析；
4、从微波器件有源无源性来说，HFSS 不能仿有源器件，但是ADS 可以仿真有源器件；。
电磁仿真CST入门教程
电磁仿真CST入门教程电磁仿真CST入门教程1.1软件介绍CST公司总部位于德国达姆施塔特市，成立于1992年。
它是一家专业电磁场仿真软件的提供商。
CST软件采用有限积分法（Finite Integration）。
其主要软件产品有：CST微波工作室——三维无源高频电磁场仿真软件包（S参量和天线）CST设计工作室——微波网络（有源及无源）仿真软件平台（微波放大器、混频器、谐波分析等）CST电磁工作室——三维静场及慢变场仿真软件包（电磁铁、变压器、交流接触器等）马飞亚（MAFIA）——通用大型全频段、二维及三维电磁场仿真软件包（包含静电场、准静场、简谐场、本振场、瞬态场、带电粒子与电磁场的自恰相互作用、热动力学场等模块）在此，我们主要讨论“CST微波工作室”，它是一款无源微波器件及天线仿真软件，可以仿真耦合器、滤波器、环流器、隔离器、谐振腔、平面结构、连接器、电磁兼容、IC封装及各类天线和天线阵列，能够给出S参量、天线方向图等结果。
1.2软件的基本操作1.2.1软件界面启动软件后，可以看到如下窗口：1.2.2用户界面介绍1.2.3基本操作1)．模板的选择CSTMWS内建了数种模板，每种模板对特定的器件类型都定义了合适的参数，选用适合自己情况的模板，可以节省设置时间提高效率，对新手特别适用，所有设置在仿真过程中随时都可以进行修改，熟练者亦可不使用模板模板选取方式：1,创建新项目File—new2,随时选用模板File—selecttemplate模板参数模板类型2)设置工作平面首先设置工作平面（Edit-workingPlaneProperties）将捕捉间距改为以下步骤可遵循仿真向导（Help->QuickStartGuide）依次进行模板类型1）设置单位（Solve->Units）合适的单位可以减少数据输入的工作量2）能够创建的基本模型3）改变视角快捷键为：视觉效果的改变：4）几何变换四种变换：5）图形的布尔操作四种布尔操作：例如：这里以“减”来说明具体操作1,两种不同材料的物体2，选择第一个物体（立方体）3点击工具栏上的图标或在主菜单选择Objects->Boolean->Subtract4，选择第二个物体（圆球）5，回车确定6）选取模型的点、边、面对每种“选取操作”，都必须选择相应的选取工具。