书籍详情
CST仿真设计理论与实践
作者：张晓、李银、吴琼森、李瑞鹏
出版社：清华大学出版社
出版时间：2023-04-01
ISBN：9787302617419
定价：¥98.00
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内容简介
CST 是目前应用广泛的电磁场仿真软件之一，熟练掌握该软件的建模和仿真技巧，是进入微波电路和天线相关领域的重要前提。本书将经典理论与仿真软件相结合，从IEEE 高引论文中选取结构简单且机理清晰的仿真实例，在仿真中融入微波电路理论和天线理论。本书内容可分为两部分：部分（第1～6 章）主要介绍软件的基本功能，包括初识CST，建模操作，激励端口、材料库与边界条件，求解器与求解设置，结果查看与数据后处理，优化器与高性能计算等；第二部分（第7～13 章）主要介绍具体的仿真实例及相应的理论基础，包括微波滤波器，微带贴片天线设计，特征模仿真，终端天线设计，周期结构仿真，散射场仿真，基于编程调用CST 的自动化建模与仿真等。《CST仿真设计理论与实践》的仿真实例将理论与工程应用紧密结合，针对不同研究方向全面讲解了CST 的仿真技巧。《CST仿真设计理论与实践》可作为高校电子通信类专业本科生和研究生的教学用书，也可作为无线通信、微波射频和天线设计等领域技术人员的参考书籍。
作者简介
暂缺《CST仿真设计理论与实践》作者简介
目录
第1 章 初识CST 1
1.1 CST 界面与设计流程1
1.1.1 CST 导航界面1
1.1.2 CST 设计流程3
1.1.3 CST 工作界面概览4
1.2 主菜单及工具栏4
1.2.1 File 选项卡4
1.2.2 Home 选项卡5
1.2.3 Modeling 选项卡5
1.2.4 Simulation 选项卡6
1.2.5 Post-Processing 选项卡7
1.2.6 View 选项卡7
1.3 子窗口8
1.3.1 Parameter List8
1.3.2 Progress 8
1.3.3 Messages.8
1.3.4 Result Navigator 9
1.3.5 Navigation Tree 9
1.4 思考题9
第2 章 建模操作10
2.1 基本形状创建 10
2.1.1 创建一个“方体” 10
2.1.2 创建其他基本形状 12
2.2 选取工具 12
2.2.1 选取工具介绍.13
2.2.2 利用选取工具创建曲面 14
2.3 视图工具 15
2.3.1 视图选项 15
2.3.2 显示/隐藏形状 16
2.3.3 矩形选取 17
2.3.4 标注尺寸规格18
2.4 工作坐标系 19
2.5 布尔操作 22
2.6 曲线工具 23
2.6.1 创建2D/3D 曲线 23
2.6.2 曲线工具(I) 24
2.6.3 曲线工具(II) 28
2.7 变换工具 30
2.7.1 变换操作 30
2.7.2 空壳操作 31
2.7.3 对齐操作 33
2.8 高级创建操作 33
2.8.1 倒直角与倒圆角 33
2.8.2 旋转操作 34
2.8.3 拉伸操作 36
2.8.4 生成渐变图形 38
2.8.5 弯曲工具 39
2.8.6 解析式建模 42
2.9 思考题 43
第3 章 激励端口、材料库与边界条件44
3.1 激励类型与设置 44
3.1.1 波导端口 45
3.1.2 波导端口的应用 46
3.1.3 波导端口的常规信息 53
3.1.4 离散端口 55
3.1.5 平面波激励源 57
3.1.6 场源 61
3.2 材料 61
3.2.1 材料库 62
3.2.2 添加新材料 62
3.2.3 编辑材料属性 63
3.3 边界条件 63
3.4 对称平面 64
3.5 思考题 65
第4 章 求解器与求解设置66
4.1 计算电磁学的基本概念 66
4.1.1 电尺寸 66
4.1.2 电磁数值计算方法 67
4.2 求解器的类型与特点 67
4.2.1 时域求解器 68
4.2.2 频域求解器 68
4.2.3 本征模求解器 69
4.2.4 积分方程求解器 70
4.2.5 高频渐进求解器 70
4.2.6 多层平面矩量法求解器 71
4.3 网格生成 71
4.3.1 网格概述 71
4.3.2 网格优化 72
4.4 求解器参数设置 76
4.4.1 时域求解器参数设置 76
4.4.2 频域求解器参数设置 78
4.4.3 本征模求解器参数设置 80
4.5 思考题 81
第5 章 结果查看与数据后处理82
5.1 结果查看及相关设置 82
5.1.1 结果类型 82
5.1.2 标准结果查看 83
5.1.3 监视器相关设置及结果查看 83
5.1.4 后处理模板相关设置及结果查看 89
5.2 1D 结果视图选项 91
5.2.1 绘图属性 91
5.2.2 显示格式 92
5.2.3 坐标轴属性 92
5.2.4 图像标记 92
5.3 2D/3D 结果视图选项 93
5.3.1 绘图属性 94
5.3.2 显示格式 97
5.3.3 剖视图设置 98
5.3.4 渐变图例设置 98
5.4 宏与VBA 引擎 99
5.4.1 通过历史列表生成宏 99
5.4.2 预加载宏101
5.5 思考题101
第6 章 优化器与高性能计算 103
6.1 参数扫描103
6.2 优化设计104
6.2.1 初始化参数建模104
6.2.2 设置优化器105
6.3 优化设计应用实例110
6.3.1 参数扫描实例110
6.3.2 优化设计实例112
6.4 高性能计算.114
6.4.1 硬件加速技术115
6.4.2 软件加速技术117
6.5 思考题118
第7 章 微波滤波器 119
7.1 腔体滤波器119
7.1.1 耦合谐振器滤波器概述119
7.1.2 腔体滤波器仿真设计122
7.2 超宽带多模滤波器131
7.2.1 超宽带多模滤波器概述131
7.2.2 超宽带多模滤波器的仿真设计132
7.3 思考题140
7.4 参考文献141
第8 章 微带贴片天线设计 142
8.1 基本微带贴片天线单元
仿真设计142
8.1.1 空腔模型142
8.1.2 设计要求146
8.1.3 CST 设计概述146
8.1.4 CST 仿真设计147
8.2 短路加载高增益微带贴片天线的仿真设计162
8.2.1 等效模型162
8.2.2 方向性系数163
8.2.3 设计要求164
8.2.4 CST 设计概述164
8.2.5 CST 仿真设计165
8.3 滤波贴片天线的仿真设计171
8.3.1 基本原理与设计步骤171
8.3.2 设计要求174
8.3.3 CST 设计概述174
8.3.4 CST 仿真设计175
8.4 思考题184
8.5 参考文献184
第9 章 特征模仿真 186
9.1 特征模理论概述186
9.1.1 坡印廷定理与广义特征值方程186
9.1.2 特征模理论的重要参数188
9.1.3 特征模与本征模的区别189
9.1.4 CST 中的特征模仿真191
9.2 偶极子天线的模式分析192
9.2.1 偶极子天线设计概述193
9.2.2 偶极子天线的特征模仿真设计195
9.3 微带贴片天线的模式分析205
9.3.1 微带贴片天线设计概述206
9.3.2 微带贴片天线的特征模
仿真设计207
9.4 圆极化贴片天线的模式分析212
9.4.1 圆极化贴片天线设计概述212
9.4.2 圆极化贴片天线仿真设计213
9.5 耦合圆极化单极子
天线的模式分析219
9.5.1 耦合理论概述219
9.5.2 耦合圆极化单极子天线仿真设计223
9.6 思考题229
9.7 参考文献230
第10 章 终端天线设计 232
10.1 终端天线介绍232
10.1.1 外置天线232
10.1.2 内置天线233
10.1.3 边框天线234
10.1.4 手机天线的发展趋势235
10.2 倒F 天线(IFA) 236
10.2.1 IFA 的衍变过程236
10.2.2 IFA 的设计236
10.2.3 IFA 的结构参数分析246
10.3 MIMO 天线与去耦251
10.3.1 MIMO 天线概述251
10.3.2 天线的去耦技术252
10.3.3 MIMO 天线的仿真设计257
10.3.4 MIMO 天线的去耦设计262
10.4 slot 与手机边框天线263
10.4.1 本节概述263
10.4.2 手机边框天线的建模仿真265
10.5 手机天线的SAR 仿真282
10.5.1 SAR 计算方法282
10.5.2 SAR 仿真模型的设置282
10.5.3 查看SAR 结果285
10.6 思考题289
10.7 参考文献290
第11 章 周期结构仿真 292
11.1 1D 漏波天线292
11.1.1 微带漏波天线理论分析294
11.1.2 漏波天线设计概述296
11.1.3 漏波天线设计297
11.2 频率选择表面仿真 311
11.2.1 FSS 单元简介 311
11.2.2 FSS 单元仿真设计312
11.3 基于周期反射表面的高增益天线316
11.3.1 Fabry-Perot 谐振腔天线的理论分析317
11.3.2 设计概述319
11.3.3 基于周期反射表面的
Fabry-Perot 高增益天线
仿真设计320
11.4 总结325
11.5 思考题325
11.6 参考文献326
第12 章 散射场仿真 327
12.1 散射近场的提取327
12.1.1 表面等离子体概述327
12.1.2 设计要求328
12.1.3 设计实例概述328
12.1.4 CST 仿真设计329
12.2 雷达散射截面(RCS)仿真338
12.2.1 RCS 概述338
12.2.2 设计实例概述340
12.2.3 CST 仿真设计341
12.3 思考题345
12.4 参考文献 346
第13 章 基于编程调用CST 的自动化建模与仿真 347
13.1 基于MATLAB 的调用347
13.1.1 CST 与MATLAB 的交互347
13.1.2 应用实例——贴片天线建模和仿真352
13.2 基于Python 的调用363
13.2.1 Python 环境配置363
13.2.2 CST 与Python 的交互364
13.2.3 应用实例——贴片天线
建模和仿真366
13.3 思考题.376
1.1 CST 界面与设计流程1
1.1.1 CST 导航界面1
1.1.2 CST 设计流程3
1.1.3 CST 工作界面概览4
1.2 主菜单及工具栏4
1.2.1 File 选项卡4
1.2.2 Home 选项卡5
1.2.3 Modeling 选项卡5
1.2.4 Simulation 选项卡6
1.2.5 Post-Processing 选项卡7
1.2.6 View 选项卡7
1.3 子窗口8
1.3.1 Parameter List8
1.3.2 Progress 8
1.3.3 Messages.8
1.3.4 Result Navigator 9
1.3.5 Navigation Tree 9
1.4 思考题9
第2 章 建模操作10
2.1 基本形状创建 10
2.1.1 创建一个“方体” 10
2.1.2 创建其他基本形状 12
2.2 选取工具 12
2.2.1 选取工具介绍.13
2.2.2 利用选取工具创建曲面 14
2.3 视图工具 15
2.3.1 视图选项 15
2.3.2 显示/隐藏形状 16
2.3.3 矩形选取 17
2.3.4 标注尺寸规格18
2.4 工作坐标系 19
2.5 布尔操作 22
2.6 曲线工具 23
2.6.1 创建2D/3D 曲线 23
2.6.2 曲线工具(I) 24
2.6.3 曲线工具(II) 28
2.7 变换工具 30
2.7.1 变换操作 30
2.7.2 空壳操作 31
2.7.3 对齐操作 33
2.8 高级创建操作 33
2.8.1 倒直角与倒圆角 33
2.8.2 旋转操作 34
2.8.3 拉伸操作 36
2.8.4 生成渐变图形 38
2.8.5 弯曲工具 39
2.8.6 解析式建模 42
2.9 思考题 43
第3 章 激励端口、材料库与边界条件44
3.1 激励类型与设置 44
3.1.1 波导端口 45
3.1.2 波导端口的应用 46
3.1.3 波导端口的常规信息 53
3.1.4 离散端口 55
3.1.5 平面波激励源 57
3.1.6 场源 61
3.2 材料 61
3.2.1 材料库 62
3.2.2 添加新材料 62
3.2.3 编辑材料属性 63
3.3 边界条件 63
3.4 对称平面 64
3.5 思考题 65
第4 章 求解器与求解设置66
4.1 计算电磁学的基本概念 66
4.1.1 电尺寸 66
4.1.2 电磁数值计算方法 67
4.2 求解器的类型与特点 67
4.2.1 时域求解器 68
4.2.2 频域求解器 68
4.2.3 本征模求解器 69
4.2.4 积分方程求解器 70
4.2.5 高频渐进求解器 70
4.2.6 多层平面矩量法求解器 71
4.3 网格生成 71
4.3.1 网格概述 71
4.3.2 网格优化 72
4.4 求解器参数设置 76
4.4.1 时域求解器参数设置 76
4.4.2 频域求解器参数设置 78
4.4.3 本征模求解器参数设置 80
4.5 思考题 81
第5 章 结果查看与数据后处理82
5.1 结果查看及相关设置 82
5.1.1 结果类型 82
5.1.2 标准结果查看 83
5.1.3 监视器相关设置及结果查看 83
5.1.4 后处理模板相关设置及结果查看 89
5.2 1D 结果视图选项 91
5.2.1 绘图属性 91
5.2.2 显示格式 92
5.2.3 坐标轴属性 92
5.2.4 图像标记 92
5.3 2D/3D 结果视图选项 93
5.3.1 绘图属性 94
5.3.2 显示格式 97
5.3.3 剖视图设置 98
5.3.4 渐变图例设置 98
5.4 宏与VBA 引擎 99
5.4.1 通过历史列表生成宏 99
5.4.2 预加载宏101
5.5 思考题101
第6 章 优化器与高性能计算 103
6.1 参数扫描103
6.2 优化设计104
6.2.1 初始化参数建模104
6.2.2 设置优化器105
6.3 优化设计应用实例110
6.3.1 参数扫描实例110
6.3.2 优化设计实例112
6.4 高性能计算.114
6.4.1 硬件加速技术115
6.4.2 软件加速技术117
6.5 思考题118
第7 章 微波滤波器 119
7.1 腔体滤波器119
7.1.1 耦合谐振器滤波器概述119
7.1.2 腔体滤波器仿真设计122
7.2 超宽带多模滤波器131
7.2.1 超宽带多模滤波器概述131
7.2.2 超宽带多模滤波器的仿真设计132
7.3 思考题140
7.4 参考文献141
第8 章 微带贴片天线设计 142
8.1 基本微带贴片天线单元
仿真设计142
8.1.1 空腔模型142
8.1.2 设计要求146
8.1.3 CST 设计概述146
8.1.4 CST 仿真设计147
8.2 短路加载高增益微带贴片天线的仿真设计162
8.2.1 等效模型162
8.2.2 方向性系数163
8.2.3 设计要求164
8.2.4 CST 设计概述164
8.2.5 CST 仿真设计165
8.3 滤波贴片天线的仿真设计171
8.3.1 基本原理与设计步骤171
8.3.2 设计要求174
8.3.3 CST 设计概述174
8.3.4 CST 仿真设计175
8.4 思考题184
8.5 参考文献184
第9 章 特征模仿真 186
9.1 特征模理论概述186
9.1.1 坡印廷定理与广义特征值方程186
9.1.2 特征模理论的重要参数188
9.1.3 特征模与本征模的区别189
9.1.4 CST 中的特征模仿真191
9.2 偶极子天线的模式分析192
9.2.1 偶极子天线设计概述193
9.2.2 偶极子天线的特征模仿真设计195
9.3 微带贴片天线的模式分析205
9.3.1 微带贴片天线设计概述206
9.3.2 微带贴片天线的特征模
仿真设计207
9.4 圆极化贴片天线的模式分析212
9.4.1 圆极化贴片天线设计概述212
9.4.2 圆极化贴片天线仿真设计213
9.5 耦合圆极化单极子
天线的模式分析219
9.5.1 耦合理论概述219
9.5.2 耦合圆极化单极子天线仿真设计223
9.6 思考题229
9.7 参考文献230
第10 章 终端天线设计 232
10.1 终端天线介绍232
10.1.1 外置天线232
10.1.2 内置天线233
10.1.3 边框天线234
10.1.4 手机天线的发展趋势235
10.2 倒F 天线(IFA) 236
10.2.1 IFA 的衍变过程236
10.2.2 IFA 的设计236
10.2.3 IFA 的结构参数分析246
10.3 MIMO 天线与去耦251
10.3.1 MIMO 天线概述251
10.3.2 天线的去耦技术252
10.3.3 MIMO 天线的仿真设计257
10.3.4 MIMO 天线的去耦设计262
10.4 slot 与手机边框天线263
10.4.1 本节概述263
10.4.2 手机边框天线的建模仿真265
10.5 手机天线的SAR 仿真282
10.5.1 SAR 计算方法282
10.5.2 SAR 仿真模型的设置282
10.5.3 查看SAR 结果285
10.6 思考题289
10.7 参考文献290
第11 章 周期结构仿真 292
11.1 1D 漏波天线292
11.1.1 微带漏波天线理论分析294
11.1.2 漏波天线设计概述296
11.1.3 漏波天线设计297
11.2 频率选择表面仿真 311
11.2.1 FSS 单元简介 311
11.2.2 FSS 单元仿真设计312
11.3 基于周期反射表面的高增益天线316
11.3.1 Fabry-Perot 谐振腔天线的理论分析317
11.3.2 设计概述319
11.3.3 基于周期反射表面的
Fabry-Perot 高增益天线
仿真设计320
11.4 总结325
11.5 思考题325
11.6 参考文献326
第12 章 散射场仿真 327
12.1 散射近场的提取327
12.1.1 表面等离子体概述327
12.1.2 设计要求328
12.1.3 设计实例概述328
12.1.4 CST 仿真设计329
12.2 雷达散射截面(RCS)仿真338
12.2.1 RCS 概述338
12.2.2 设计实例概述340
12.2.3 CST 仿真设计341
12.3 思考题345
12.4 参考文献 346
第13 章 基于编程调用CST 的自动化建模与仿真 347
13.1 基于MATLAB 的调用347
13.1.1 CST 与MATLAB 的交互347
13.1.2 应用实例——贴片天线建模和仿真352
13.2 基于Python 的调用363
13.2.1 Python 环境配置363
13.2.2 CST 与Python 的交互364
13.2.3 应用实例——贴片天线
建模和仿真366
13.3 思考题.376
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