cst电磁场仿真实验报告

电子科技大学物理电子学院学院标准实验报告（实验）课程名称CST Design Environment 2009仿真电子科技大学教务处制表电子科技大学实验报告学生姓名：卢兴国学号：2704202026 指导教师：朱兆君实验地点：科研楼501 实验时间：2010.10一、实验室名称：CST中国培训中心(华南区)二、实验项目名称：CST Design Environment 2009仿真三、实验学时：32四、实验原理：计算机辅助设计（computer Aided Design）简称CAD，它是近20年发展起来的一门新兴技术。

CST 软件的特点是可以在微波、毫米波、乃至光波频段上，对各种无源电路和器件进行全三维数字模拟，并具备器件参扫和优化功能，可直接以图表形式给予直观结果。

运用CST软件对设计微波器件有很大的帮助，利于节约成本和快速设计成品。

五、实验目的：通过对CST软件的学习，对一些典型的三维结构进行电磁仿真和优化设计，达到对已往的微波技术及微波工程等理论课程的巩固和提高，及培养学生独立承担微波器件开发的信心和能力。

六、实验内容：（1）偶极子相控阵天线的仿真与优化：①偶极子天线尺寸如下图，在4~12GHz的频率范围内，请优化单个偶极子天线的工作频率谐振在f0=8GHz，待优化的变量Lambda初值取为29mm，绘出在该工作频率点的方向图，注意间隙之间赋离散端口和对称面的使用(xz和yz是磁对称，xy是电对称)；②将该单个天线在x和y方向分别以Lambda/4作为空间间隙、以90度作为相位间隙，扩展成一个2*2的相控阵天线阵，请使用三种方法计算该天线阵的方向图。

（2）微带到波导转换的仿真与优化：在26~30GHz频率范围内优化下图微带到波导的转换，使全频带反射最小，并绘出中心频点28GHz的电场、磁场与表面电流的分布；微带是Duroid5880基片，介电常数2.2，基片厚0.254mm，金属层厚0.017mm，介质上的空气尺寸3*1*8mm，标准50欧姆微带线宽0.77mm；波导是Ka波段的BJ320波导，尺寸7.112*3.556*10mm；L是微带基片底面到波导短路面距离，W0*L0是伸入波导中的微带探针的宽与长，W1*L1是第一段变阻线的宽与长，W2*L2是第二段变阻线的宽与长，7个待优化变量可取下图给的初值。

CST圆波导仿真报告1.引言圆波导是一种用于传输电磁波的结构。

它常用于微波器件和光纤通信中，具有较低的损耗和高度的兼容性。

本报告旨在通过CST仿真软件对圆波导进行建模和仿真，并分析其中的特性和性能。

2.建模在CST仿真软件中，我们首先利用三维建模工具对圆波导进行建模。

由于圆波导是一个旋转体，我们可以通过输入波导直径、波导厚度和波导材料参数等信息来生成一个完整的圆波导模型。

同时，我们还可以定义波导的长度和连接部分的形状。

3.材料参数波导的材料参数对于其传输特性具有重要影响。

在CST仿真软件中，我们可以选择不同的材料，并设置其相关参数，如介电常数和损耗等。

利用这些参数，我们可以模拟不同材料条件下波导的传输性能。

4.边界条件在仿真中，我们需要为波导模型设置适当的边界条件。

常见的边界条件有Perfect Electric Conductor (PEC)和Perfect MagneticConductor (PMC)等。

根据实际情况，我们可以选择合适的边界条件，以准确模拟波导的传输行为。

5.模拟结果通过CST仿真软件，我们可以获得波导的S参数、电场分布、功率传输等模拟结果。

这些结果可以帮助我们了解波导的传输特性和性能。

例如，通过S参数可以分析波导的传输损耗和带宽特性；通过电场分布可以观察传输过程中的场分布情况。

6.结果分析在收集了模拟结果后，我们可以进行结果分析和评估。

根据分析结果，我们可以评估波导的传输性能，比较不同材料和结构条件下的差异，并提出相应的改进方案。

7.结论通过CST仿真软件对圆波导进行建模和仿真，我们可以模拟圆波导的传输特性和性能。

通过分析和评估仿真结果，我们可以对波导的设计和优化提出相应的建议和改进方案。

电磁场仿真实验报告运用ansoft求解静电场一．计算题目验证两个半径为6mm轴线相距20mm带电密度分别10C/m和-10C/m的无限长导体圆柱产生的电场与两个相距16mm的带电密度分别为10C/m和-10C/m的无限长导线产生的电场是否相同。

二．计算导体圆柱产生的电场圆柱的半径为6mm，轴线相距20mm，左圆柱带电-10C/m，右圆柱带电10C/m。

图2-1模型设定图2-2材质设定图2-3-1边界条件设定图2-3-2初始条件设定1图2-3-3初始条件设定2图2-4求解目标设定图2-5-1求解设定图2-5-2网格设定图2-6-1结果显示：电压图2-6-2结果显示：电压图2-6-3结果显示：电压图2-7-1结果显示：电场强度图2-7-2结果显示：电场强度图2-7-3结果显示：电场强度图2-8-1结果显示：电场强度矢量图2-8-2结果显示：电场强度矢量图2-8-3结果显示：电场强度矢量图2-9-1结果显示：能量图2-9-2结果显示：能量图2-9-3结果显示：能量三．计算直导线产生的电场导线相距16mm，半径0.1mm，左导线带电-10C/m，右导线带电10C/m。

图3-1模型设定图3-2材质设定图3-3-1边界条件设定图3-3-2初始条件设定图3-3-3初始条件设定图3-4求解目标设定图3-5-1求解设定图3-5-2网格设定图3-6-1结果显示：电压图3-6-2结果显示：电压图3-6-3结果显示：电压图3-7-1结果显示：电场强度图3-7-2结果显示：电场强度图3-7-3结果显示：电场强度图3-8-1结果显示：电场强度矢量图3-8-2结果显示：电场强度矢量图3-8-3结果显示：电场强度矢量图3-9-1结果显示：能量图3-9-2结果显示：能量图3-9-3结果显示：能量四．结论在长直导线的计算过程中，由于尺寸比较小，使得结果显示并不尽如人意，但我们依然可以从电压、电场强度矢量的结果中发现，两者产生的电场是非常相似的。

ISSN 1002-4956 CN11-2034/T实验技术与管理Experimental Technology and Management第38卷第2期2021年2月Vol.38 No.2 Feb. 2021D O I: 10.16791/ki.sjg.2021.02.044基于C ST仿真软件的阻抗匹配设计教学实验赓臻\賡志斌2，刘宇平2(1.杭州电子科技大学电子信息学院，浙江杭州310018;2.新余学院数学与计算机学院，江西新余338000 )摘要：传输线的阻抗匹配是电磁场与微波技术中一个重要的理论，是射频微波电路设计的基础:但相关概念较为抽象，传统教学过程以数学推导为主，学生理解困难。

为了增强学生对阻抗匹配的理解，以微带线阻抗匹配的典型工程应用为案例，将理论分析与电磁仿真相结合，对微带线阻抗匹配网络进行设计，增强学生对传输线阻抗匹配的理解:使学生从理论到仿真，从数学推导到可视化的验证，构建全面的知识体系，增强 解决复杂工程问题的能力。

关键词：阻抗匹配；单支节匹配网络；微带线；电磁仿真中图分类号：G433 文献标识码：A 文章编号：1002-4956(2021)02-0204-04Teaching experiment of impedance matching designbased on CST simulation softwareLIAO Zhen1,LIAO Zhibin2,LIU Yuping2(1. School of Electronics and Information, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China;2. School of Mathematics and Computer, Xinyu University, Xinyu 338000, China)A bstract: The theory o f transmission line impedance matching is an important theory in electromagnetic field and microwave technology, and it is the fundamental o f radio and microwave circuit design. But the relative concepts are abstract and teaching process is based on mathematical derivation, which makes it difficult for students to understand. By taking a typical project o f the microstrip impedance matching as an example, the impedance matching network is designed by combining theoretical deduction with simulation, which has enhanced students’understanding o f transmission line impedance. The experiment is helpful to construct a comprehensive knowledge structure from theory to simulation and from formula deprivation to visual presentation and enhance students1 ability to solve complex engineering problems.Key w ords: impedance matching; single-stub matching network; microstrip; electromagnetic simulation随着通信技术的蓬勃发展，社会对射频微波技术 人才的需求也与日俱增+3]。

圆锥喇叭天线
一、实验目的：
1、熟悉CST软件设计天线的基本方法；
2、利用CST软件仿真设计以了解天线的结构和工作原理；
3、通过仿真设计掌握天线的基本参数：频率、方向图、增益等。

二、实验原理：
1、天线是用金属导线、金属面或其他介质材料构成一定形状，架设在一定空间，将从发射机馈给的视频电能转换为向空间辐射的电磁波能，或者把空间传播的电磁波能转化为射频电能并输送到接收机的装置。

2、天线能把传输线上传播的导行波变换成在无界媒介中传播的电磁波，或者进行相反的变变换。

在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。

无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。

三、实验要求
仿真喇叭天线的辐射参数
尺寸：R=10mm，L=20mm，Degree=30度频带：8~12GHz
四、实验步骤
1、选择模板
2、设置单位
3、设置背景材料
4、创建圆柱
5、创建喇叭
6、全层相加
7、掏空
8、设置频率
9、设置边界条件
10、设置端口
11、设置监视器
12、设置宽带远场监视器
13、模式分析
（1）启动
（2）场分布
五、实验总结
通过对天线的仿真模拟实验，学会了CST软件设计天线的基本方法；掌握了天线基本参数，边界条件，端口等的设置以及对仿真结果的分析方法。

使我懂得了天线的真实原理和作用，而且通过仿真软件，可以把实际中很抽象的问题转化为清晰明了的模型，并且可以用数学公式计算出每部分的作用，大大减轻了对天线的研究和开发工作，提高了效率。

CST学习报告第1章 CST仿真基本流程：使用CST进行仿真，一般都要包括如下步骤：1.1 选择合适的工作室：加速器领域，常应用的工作室有：微波工作室，电磁工作室，粒子工作室。

如下图所示：1.2 选择合适的模板：CST模板定义了仿真该类型的问题的一些基本设置，1.3 定义尺寸：在工具栏solve unit中定义，如下图所示。

在后面的仿真设置中，除非系统提示，单位都会按这个标准来设置。

1.4 进行建模利用WCS工具栏（局部坐标），curve(曲线)和object(物体)工具栏中的命令进行建模。

1.5 设置必要的电磁元件所有必要的设置都在solve栏中。

例如微波工作室中端口(Waveguide ports ordiscrete ports)的设置，如不设置则无法进行对应的仿真操作，比如在微波工作室中，如果不定义端口，则无法进行Transient Solver和Frequency DomainSolver的求解。

1.6 设置背景材料和边界条件在solve栏中进行设置背景材料是指在计算域中未被填充的部分应填充的材料，边界条件是指计算域边界的设置，后面有详细说明1.7 Mesh设置在Mesh栏中进行Mesh设置,Mesh设置将直接影响到仿真结果的正确性，故应特别重视。

1.8 启动求解器solve→某solver 进行仿真工作需对每个求解器的原理有充分的认识，按照求解器实际情况进行仿真设置工作。

1.9 得到结果：仿真后在navigation tree→1D Results 或者2D/3D Results中看看到仿真结果。

1.10 结果后处理：在result→选择适当的选项对结果进行后处理。

特别是Template Based Postporcessing利用结果后处理模板进行结果的后处理计算。

第2章仿真入门实例：2.1 光阴极微波电子枪初步建模及简单研究选择模板：选择模板为particle tracking，如下图所示：保存文件点击File Save,将文件命名为Particle Tracking.cst。

对称振子天线仿真一．对称振子基本原理对称振子天线是由两根粗细和长度都相同的导线构成, 中间为两个馈电端， 如图 1 所示。

这是一种应用广泛且结构简单的基本线天线。

假如天线上的电流分布是已知的, 则由电基本振子的辐射场沿整个导线积分，便得对称振子天线的辐射场。

然而, 即使振子是由理想导体构成, 要精确求解这种几何结构简单、直径为有限值的天线上的电流分布仍然是很困难的。

实际上, 细振子天线可看成是开路传输线逐渐张开而成,如图2所示。

当导线无限细时，其电流分布与无耗开路传输。

～I ～(a )(b )I ～I(c )图1 细振子的辐射 图2 开路传输线与对称振子前面讲过对称振子天线可看作是由开路传输线张开180°后构成。

因此可借助传输线的阻抗公式来计算对称振子的输入阻抗, 但必须作如下两点修正。

1) 特性阻抗:均匀双导线传输线的特性阻抗沿线不变2) 对称振子上的输入阻抗: 双线传输线几乎没有辐射, 而对称振子zrr ′I md z z hh是一种辐射器, 它相当于具有损耗的传输线。

zzz ＝02h hz图3 对称振子特性阻抗的计算s二．实验目的 1，仿真前的准备：该对称振子天线工作频率为：天线臂尺寸为：振子材料选择铜。

2，仿真过程： 2.1 预处理采用Driven modal, 默认单位为英寸（in ）， 2.2 模型建立：2.2.1 创建同轴馈电 内径0.1in ，外空心圆柱：内径0.31in,外径0.37in ，厚0.06in二、对称振子天线对称振子三维视图方向图三维视图对称振子长度为5时方向图对称振子长度为10时方向图对称振子长度为15时方向图对称振子长度为20时方向图结论由以上结果分析可得，当0.25l λ=，0.5l λ=时，方向图没有出现副瓣，当34l λ=，l λ=时方向图出现了副瓣，故实际中常采用0.25l λ=和0.5l λ=的对称振子。

基于CST软件的PCB板电磁兼容仿真技术研究一、本文概述随着电子技术的飞速发展，电子设备在日常生活中的应用越来越广泛，从家用电器到通信设备，再到航空航天设备，电子设备无处不在。

然而，随着电子设备数量的增加，电磁兼容性问题也日益凸显。

电磁兼容性（EMC）是指设备或系统在共同的电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。

在电子设备的设计和制造过程中，电磁兼容性的分析和优化至关重要。

本文主要研究基于CST软件的PCB板电磁兼容仿真技术。

CST是一款强大的电磁仿真软件，广泛应用于电磁场分析、电磁兼容性分析、天线设计等领域。

本文首先介绍了电磁兼容性的基本概念和重要性，然后详细阐述了CST软件的基本原理和功能特点，接着重点探讨了使用CST软件进行PCB板电磁兼容仿真的方法和流程，包括模型建立、仿真设置、结果分析等步骤。

本文旨在通过深入研究基于CST软件的PCB板电磁兼容仿真技术，为电子设备的设计和制造提供一种有效的电磁兼容性分析和优化方法。

本文也期望通过分享实际案例和经验，为同行提供参考和借鉴，共同推动电磁兼容仿真技术的发展。

二、CST软件介绍CST（Computer Simulation Technology）是一款广泛应用的电磁场仿真软件，被工程师和研究人员用于模拟和分析各种电磁兼容性问题。

CST软件具有高度的集成性和灵活性，可以精确地模拟从低频到高频，从直流到微波的电磁现象。

该软件提供了丰富的工具和算法，可以模拟复杂的电磁环境和设备，预测和优化产品的电磁兼容性。

CST软件的主要特点包括其强大的求解器，支持多种电磁场求解方法，如时域有限差分法（FDTD）、频域有限积分法（FIT）等。

这些求解器可以适应不同的仿真需求，从简单的电路分析到复杂的三维电磁场模拟。

CST软件还具有强大的后处理功能，可以将仿真结果以直观的方式呈现出来，帮助用户更好地理解和分析电磁兼容性问题。

在PCB板电磁兼容仿真方面，CST软件提供了专业的PCB板模块，可以模拟和分析PCB板上的电磁场分布、信号传输和干扰等问题。