CST 工作室套装—工程师的设计利器
2025/11/21 17:00:00
为什么选择 CST 工作室套装？
在电子、通信、航空航天等领域高速发展的今天，电磁性能已成为产品核心竞争力的关键指标。从天线设计到电磁兼容（EMC）验证，从多物理场耦合分析到粒子动力学仿真，精准高效的电磁仿真工具能让企业在研发初期规避风险、缩短周期、降低成本。CST工作室套装是用于设计、仿真和优化电磁系统的覆盖全面的解决方案工具，被全球多家技术企业所广泛采用。
CST产品的三大支柱是精度、速度和易用性。
精 度
覆盖全面的求解器类型——包括时域、频域、积分方程等7类求解器
高精度材料建模——支持介质、有耗金属、各向异性材料、时变材料、温变材料、梯度材料、色散材料等
多物理场耦合——支持电磁-热-力闭环分析，并可联合Abaqus进行复杂机械效应仿真，集成达索3DEXPERIENCE平台，支持与XFlow流体仿真、Isight优化工具的联合作业
注：求解器选择需结合实际工程需求
速 度
速度与精度两者相辅相成，无论问题是电大尺寸还是电小尺寸、宽带还是窄带，CST工作室套装中的求解器均能对各类电磁问题进行高效地仿真、高性能计算(HPC)与优化进一步扩展求解器的各项功能。
▪针对不同场景提供专属求解器，高频问题可选时域 / 频域求解器，电大结构适配积分方程求解器，谐振腔体适用本征模求解器，粒子动力学场景则有 PIC、TRK 等专用求解器，按需选择有助于提升设计效率。
▪支持多线程并行、硬件加速、MPI集群计算和分布式计算，从小型工作站到企业级集群均能适配；还可通过云计算模式，让中小企业无需投入硬件成本即可运行高要求仿真。
▪内置自动优化功能，包含局部优化器（信赖域法、Nelder-Mead 单纯形法等）和全局优化器（遗传算法、粒子群算法等），可自动调试几何结构、材料属性等参数，快速找到最优设计方案。
易 用 性
CST 投入大量资源优化用户体验，让复杂仿真流程变得简单高效，即使是新手也能快速上手：
▪直观的用户界面设计 CST工作室套装采用任务导向的功能区界面，根据仿真流程的每一步自动呈现最相关的工具选项。无论是建模、求解器设置还是后处理，用户都能在统一的环境中高效操作。
▪强大的CAD/EDA数据兼容性 CST工作室套装支持超过20种CAD和EDA格式的直接导入，确保与主流设计工具无缝衔接。支持的格式包括：
CAD
▪ACIS SAT/SAB
▪STEP
▪STL
▪OBJ
▪NASTRAN (solid and mesh)
▪IGES
▪JT
▪VDA-FS
▪PTC Creo® (Pro/E)
▪Autodesk Inventor®
▪CATIA® v4 – v6
▪SOLIDWORKS and Solid Edge
▪Parasolid
▪Siemens NX®
▪三维生物体数据 (Biological voxel data)
EDA
▪ODB++
▪IPC-2581
▪Zuken CR-5000/8000
▪GDSII
▪SPICE
▪Touchstone
▪单层和多层 Gerber
▪Mentor Graphics Expedition®
▪Mentor Graphics Boardstation®
▪Mentor Graphics HyperLynx®
▪Cadence® Allegro® PCB Editor
▪Cadence® Allegro® Package Designer
▪Cadence® SiP Layout
▪Keysight ADS®
▪Synopsis® HSpice, Saber
▪Harness Description List
▪Cadence Virtuoso®
▪高效的生态系统集成 CST工作室套装深度整合多款专业工具，构建完整的仿真工作流：例如用于天线分析的Antenna Magus、用于滤波器设计的FD3D、用于波导组件综合的FEST3D、用于RF击穿分析的SPARK3D和用于宏建模的IdEM等。这些产品能将接口内嵌到CST工作室套装界面内，并通过CST渠道进行销售与支持。
▪灵活的脚本与自动化 支持Python/VBA脚本、MATLAB、Excel接口、HPC任务调度
▪多学科协同仿真（SAM系统装配与建模） CST的SAM功能允许将复杂系统拆分为多个子模型，每个部分可选用最适合的求解器
注：兼容性列表需确保无第三方商标使用授权风险
CST 工作室套装
组成CST工作室套装的各模块紧密集成，方便用户全面运用求解器技术并能进行电路和多物理场联合仿真。
CST微波工作室：多功能3D电磁场仿真工具，用于快速准确的仿真微波与射频、光学、EDA/电子器件及EMC等问题。
CST电磁工作室：用于设计和分析静场与低频电磁应用，例如电机、传感器、制动器、变压器和屏蔽。
CST粒子工作室：3D电磁场中带电粒子动力学分析的专业工具。应用包括电子枪、行波管、磁控管。
CST线缆工作室：是一个3D仿真工具，用于线缆和线束的信号完整性以及电磁兼容/电磁干扰分析。
CST设计工作室：用于管理复杂系统设计流程的综合性通用工具。可用于3D电磁场与电路的联合仿真及系统仿真。
CST多物理场工作室：用于热仿真和机械应力分析的多物理场模块。
CST PCB工作室：用于印刷电路板上信号和电源完整性仿真以及电磁兼容/电磁干扰仿真。
Filter Designer 3D：专业的带通及双工滤波器设计的综合工具，支持交叉耦合和先进的拓扑结构。
更多应用
天线
天线设计是CST工作室套装最主要的应用之一，CST可提供众多天线设计仿真工作流程以满足多种应用领域的需要。天线既能单独设计和优化，也能在单元层面和完整阵列层面作为阵列的组成部分进行设计和优化，或是对安装在设备里或是楼宇、飞机、船舶和卫星等更大型结构上的天线进行整体设计和优化。通过CST产品Antenna Magus天线库，可以让用户轻松地根据设计指标查找和设计满足需求的天线，快速创建模型并支持模型快速生成及后续优化。CST为工程师提供丰富强大的工具箱，用于研究天线安装在车辆、飞机和桅杆上的性能以及天线嵌入电子装置后的性能。它可以与生物电磁仿真结合使用，便于用户对贴近人体的设备计算天线性能和比吸收率(SAR)。
装载性能：轿车上的V2V天线被公交车遮挡后的辐射方向图
微波与射频
高频电磁场仿真是CST最核心的功能之一。CST工作室套装为各种类型的微波和射频应用提供合适的仿真工具，能够实现全波仿真、混合仿真、多物理场仿真和场路联合仿真。平面和波导射频组件既能单独进行优化，也能作为更大系统的一部分进行优化。SAM极其适用于微波和射频系统的设计，能同时装配和仿真多个组件。这样能够加快系统设计速度并能在设计最初阶段就将装载性能考虑在内，同时能计及各单元间的耦合。滤波器设计与综合是CST工作室套装的一项主要应用，通过链接多种专用CST工具，显著拓宽和提升滤波器的设计功能。CST的滤波器设计工具能快速准确地综合和调试滤波器，即便是高灵敏度或使用复杂拓扑的滤波器也不例外。
卫星馈电系统：双工器、正交模转换器、波导过渡和馈源喇叭，使用SAM进行装配
腔体滤波器：一种有传输零点交叉耦合介质谐振器滤波器在CST工作室套装内设计调试
生物电磁(Bio - EM)
电磁场与人体的相互作用不仅与手机等高频通信设备有关，也与电动汽车、物联网以及用于监测、成像和治疗的先进医疗设备等新技术有关。因为人体体内测量一般难以进行，电磁仿真是分析人体内复杂场分布的唯一途径，能用于确保设备功能实现并且避免电磁场对人体的器官和组织产生的危害。
人体SAR仿真：(a)圆柱体模型；(b)均匀介质头部模型；(c)非均匀介质头部模型
人体温度分布仿真：(a)均匀介质模型；(b)考虑生物热的非均匀介质模型
完整的CST Studio Suite Voxel Family，包含不同性别、体型和年龄的人体模型
为准确仿真人体内的电磁传播和吸收，需要准确地构建复杂的解剖学结构和人体组织材料属性，而这两者一般会随年龄、频率和温度的变化而改变。
▪CST同时提供均匀介质的体元模型和非均匀介质的体素家族模型(CST Studio Suite Voxel Family)，包括男性、女性，各种年龄和体型，还包括婴儿和孕妇等。同时提供一个包含大量人体器官组织的材料库，另外还针对体元模型提供一个工具用于调整人体姿势。
▪CST工作室套装能直接计算各种类型的SAR，包括点SAR、1克和10克平均SAR以及整体SAR，使得工程师能够在产品设计早期阶段就能对SAR值进行评估。
▪MRI是一个跨学科的领域，涉及多物理学科的仿真。CST工作室套装为生物电磁领域的多物理场仿真提供一个集成的设计环境，允许所有不同的仿真整合为一个工作流程，每个仿真的结果作为下一个仿真的基础。MRI中超导磁体产生的巨大静磁场采用静磁求解器进行仿真；梯度线圈产生的低频磁场则最适合用准静态求解器，而射频线圈产生的高频磁场可以用时域或者频域求解器计算。
除电磁效应外，患者还会受到热效应和生物物理效应的影响，这些也可以在CST工作室套装中进行仿真。
用于测试8通道头线圈的完整模型，包括永磁体、梯度线圈和HUGO体素模型
CST电路中创建的多通道调谐电路模型
8个不同发射头线圈周围的磁场分布
调谐多通道头线圈产生的B1 场的幅度（左上）和相位（右上），可以看出两者在大脑中心区域相对均匀
仿真（左）和测试（右）B1 场分布的比较
光学& EDA/电子
光学
非线性光学效应应用：通过在直线段波导的特定区域施加外部电场来改变波导内的折射率，进而控制光波的相位差。当相位差达到π（180度）的奇数倍时，光波会发生相干相消，从而实现输出端口的切换。在CST工作室套装内生成的多级眼图RAM内存通道上的电场现代电路板和封装面临着数据率高、结构紧凑和布局复杂的挑战，这些无疑对保持SI/PI、EMC增加难度。CST工作室套装提供一系列工具，使工程师能够设计、分析和优化PCB布局，以应对这些挑战。CST工作室套装内的专用PCB仿真工具能够快速模拟PCB的行为，包括压降、供电网络(PDN)阻抗以及信号网络的传输特性。通过使用帕累托前沿优化技术，自动优化去耦电容配置，实现成本与性能的最佳平衡。此外，CST还包括PCB设计规则检查工具(CST BOARDCHECK)，该工具能自动检测可能引发SI/PI或EMC问题的结构。使用专业处理复杂PCB结构的网格剖分算法，CST能够将PCB版图直接转换成全波仿真所需的3D模型，或者转换成电路仿真中的等效电路模型。此外，IC设计可以通过ChipInterface工具导入，确保生成精确的仿真模型。仿真允许在同一虚拟原型上重复执行多项标准实验室测试，例如S参数、眼图和时域反射(TDR)，这有助于减少成本并加速设计流程。对这些器件进行仿真有助于其效率优化，同时降低设计与研发成本。由于光学器件常利用非线性效应，CST提供一系列非线性材料模型。鉴于涉及的波长极短，光学组件往往需要仿真电气规模极大的结构，如光栅耦合器或波导弯头。高性能计算为这些器件的全波仿真提供一个有效的解决方案。
EDA/电子
现代电路板和封装面临着数据率高、结构紧凑和布局复杂的挑战，这些无疑对保持SI/PI、EMC增加难度。CST工作室套装提供一系列工具，使工程师能够设计、分析和优化PCB布局，以应对这些挑战。
CST工作室套装内的专用PCB仿真工具能够快速模拟PCB的行为，包括压降、供电网络(PDN)阻抗以及信号网络的传输特性。通过使用帕累托前沿优化技术，自动优化去耦电容配置，实现成本与性能的最佳平衡。此外，CST还包括PCB设计规则检查工具(CST BOARDCHECK)，该工具能自动检测可能引发SI/PI或EMC问题的结构。
在CST工作室套装内生成的多级眼图
RAM内存通道上的电场
使用专业处理复杂PCB结构的网格剖分算法，CST能够将PCB版图直接转换成全波仿真所需的3D模型，或者转换成电路仿真中的等效电路模型。此外，IC设计可以通过ChipInterface工具导入，确保生成精确的仿真模型。仿真允许在同一虚拟原型上重复执行多项标准实验室测试，例如S参数、眼图和时域反射(TDR)，这有助于减少成本并加速设计流程。
EMC/EMI
EMC/EMI和E3问题往往源自复杂结构中看似微不足道的细节，如一根线缆、一个通风孔或一道缝隙。传输线矩阵(TLM)求解器在处理这类情况时表现出色，它能够支持高效建模复杂结构的简化模型。
E3：飞机在雷击过程中产生的从机头至机尾的表面电流
电磁兼容性(EMC)和电磁干扰(EMI)是同一问题的两个不同方面。从电磁兼容合规的视角来看，无论是通过传导发射或者辐射发射，待测设备不会产生过量的电磁辐射对其他设备造成干扰；而从抗电磁干扰的角度来看，设备必须能够承受预期的干扰，无论是来自邻近设备还是来自环境电磁效应(E3)，例如雷击或电磁脉冲(EMP)。CST设计工作室是用于管理复杂系统设计流程的综合性通用工具，可用于3D电磁场与电路的联合仿真及系统仿真。在电子设备仿真中，其电路仿真功能是对全波求解器的有效补充和辅助。在CST设计工作室中能够实现真正的瞬态场路联合仿真，允许在设备的3D仿真中集成SPICE和IBIS等组件模型，此外，CST规则检查工具还能核验PCB布局，发现潜在的电磁兼容性问题。通过这些工具，CST工作室套装为用户提供从电路仿真到电磁兼容性检查的全面解决方案。在EMC设计中，共存问题至关重要。无论是对于共处同一平台的多个射频(RF)系统，还是对于在高时钟速率下运行、其谐波散布在RF频率范围内的多个数据总线。射频干扰可能导致这些系统性能下降，这是不可接受的。CST干扰分析任务(Interference Task)能够全面分析系统间的耦合和传输，提供可能的射频干扰的宏观视图。这一干扰分析工具集成于CST工作室套装中，便于在不同场景下进行分析，并在发现潜在干扰时，帮助用户测试和实施缓解问题的措施。此外，线缆是导致EMI问题的一个重要因素，线缆可能会耦合到设备内部环境的电磁场，然后传导或者辐射进一步导致EMI问题。CST工作室套装中包括线缆工作室，可以应用时域求解器混合算法进行线缆瞬态仿真。该算法不仅提供快速的仿真能力，还支持任意时域信号作为激励。将线缆/线束模型集成到3D模型中，实现真正的系统级瞬态场路联合仿真。
粒子动力学
行波管：行波管内的粒子轨迹，颜色表示粒子的速率调制
CST自起源就一直被用于粒子加速器组件仿真。CST工作室套装为设计带电粒子装置提供覆盖全面解决方案的求解器(TRK、PIC、ES-PIC、WAK)，并且能够仿真复杂的大尺寸结构；在电子枪、加速器、磁控管、行波管等粒子相关领域有着非常成熟的解决方案。对静场中的粒子，粒子跟踪求解器(Particle Tracking Solver)能迅速计算出粒子运动轨迹，粒子的空间电荷通过迭代方法可在仿真过程中包含进来；适用于电子枪设计。PIC求解器(Particle in Cell Solver)研究高速粒子在高频电磁场的情况，用于仿真自洽的瞬态粒子运动，包括全空间电荷效应；它适用于行波管、速调管、磁控管和次级电子倍增效应的仿真。GPU加速功能可以进一步提高PIC求解器的性能。Es-PIC求解器(E-Static PIC Solver)非常适合仿真物理行为涉及较大时间尺度的结构，考虑电子和离子之间的相互作用和空间电荷主导效应，与PIC求解器相比忽略高频电磁波影响；非常适合仿真等离子源、带电离的电子枪、离子推进器等。尾场求解器(Wakefield Solver)是具有特殊粒子束激励的瞬态求解器，用于运动粒子束周围环境分析，研究尾势图对粒子束是加速还是减速作用。对有极高Q因数的组件（比如加速器腔体），本征模求解器能快速计算腔体的谐振模式，然后在PIC求解器中加载本征模求解器仿真的电磁场并进行次级电子倍增效应分析。
带有铁轭和周期性永磁体的电子枪：TRK求解器仿真得到粒子轨迹，颜色表示速度
静场/低频
低频仿真与高频仿真在目的和要求上存在显著差异。CST EM STUDIO作为CST工作室套装的一部分，专注于低频电磁场的分析和设计。在电力输送网络中，高电压和大电流对设备设计提出严格的要求，以确保系统的可靠性和安全性。CST工作室套装中的低频求解器对于变压器、开关设备和绝缘子等关键装置的设计至关重要。它能够计算流经这些装置的电磁场和电流，包括涡流效应、趋肤效应和邻近效应。此外，这些计算结果可以应用于多物理场仿真，以评估电流引起的热效应和可能的结构热膨胀。CST低频仿真为磁装置的设计提供强大的工具，可以轻松定义线圈和磁铁，并支持包括铁氧体在内的非线性材料。其功能不限于计算设备内部的电磁场，还能计算作用于各种组件上的力和力矩。这些特性使得CST工作室套装成为设计电机、发电机、制动器和传感器等设备的理想选择。
电机仿真：非参数优化
-END-
为什么选择 CST 工作室套装？
在电子、通信、航空航天等领域高速发展的今天，电磁性能已成为产品核心竞争力的关键指标。从天线设计到电磁兼容（EMC）验证，从多物理场耦合分析到粒子动力学仿真，精准高效的电磁仿真工具能让企业在研发初期规避风险、缩短周期、降低成本。CST工作室套装是用于设计、仿真和优化电磁系统的覆盖全面的解决方案工具，被全球多家技术企业所广泛采用。
CST产品的三大支柱是精度、速度和易用性。
精 度
覆盖全面的求解器类型——包括时域、频域、积分方程等7类求解器
高精度材料建模——支持介质、有耗金属、各向异性材料、时变材料、温变材料、梯度材料、色散材料等
多物理场耦合——支持电磁-热-力闭环分析，并可联合Abaqus进行复杂机械效应仿真，集成达索3DEXPERIENCE平台，支持与XFlow流体仿真、Isight优化工具的联合作业
注：求解器选择需结合实际工程需求
速 度
速度与精度两者相辅相成，无论问题是电大尺寸还是电小尺寸、宽带还是窄带，CST工作室套装中的求解器均能对各类电磁问题进行高效地仿真、高性能计算(HPC)与优化进一步扩展求解器的各项功能。
▪针对不同场景提供专属求解器，高频问题可选时域 / 频域求解器，电大结构适配积分方程求解器，谐振腔体适用本征模求解器，粒子动力学场景则有 PIC、TRK 等专用求解器，按需选择有助于提升设计效率。
▪支持多线程并行、硬件加速、MPI集群计算和分布式计算，从小型工作站到企业级集群均能适配；还可通过云计算模式，让中小企业无需投入硬件成本即可运行高要求仿真。
▪内置自动优化功能，包含局部优化器（信赖域法、Nelder-Mead 单纯形法等）和全局优化器（遗传算法、粒子群算法等），可自动调试几何结构、材料属性等参数，快速找到最优设计方案。
易 用 性
CST 投入大量资源优化用户体验，让复杂仿真流程变得简单高效，即使是新手也能快速上手：
▪直观的用户界面设计 CST工作室套装采用任务导向的功能区界面，根据仿真流程的每一步自动呈现最相关的工具选项。无论是建模、求解器设置还是后处理，用户都能在统一的环境中高效操作。
▪强大的CAD/EDA数据兼容性 CST工作室套装支持超过20种CAD和EDA格式的直接导入，确保与主流设计工具无缝衔接。支持的格式包括：
CAD
▪ACIS SAT/SAB
▪STEP
▪STL
▪OBJ
▪NASTRAN (solid and mesh)
▪IGES
▪JT
▪VDA-FS
▪PTC Creo® (Pro/E)
▪Autodesk Inventor®
▪CATIA® v4 – v6
▪SOLIDWORKS and Solid Edge
▪Parasolid
▪Siemens NX®
▪三维生物体数据 (Biological voxel data)
EDA
▪ODB++
▪IPC-2581
▪Zuken CR-5000/8000
▪GDSII
▪SPICE
▪Touchstone
▪单层和多层 Gerber
▪Mentor Graphics Expedition®
▪Mentor Graphics Boardstation®
▪Mentor Graphics HyperLynx®
▪Cadence® Allegro® PCB Editor
▪Cadence® Allegro® Package Designer
▪Cadence® SiP Layout
▪Keysight ADS®
▪Synopsis® HSpice, Saber
▪Harness Description List
▪Cadence Virtuoso®
▪高效的生态系统集成 CST工作室套装深度整合多款专业工具，构建完整的仿真工作流：例如用于天线分析的Antenna Magus、用于滤波器设计的FD3D、用于波导组件综合的FEST3D、用于RF击穿分析的SPARK3D和用于宏建模的IdEM等。这些产品能将接口内嵌到CST工作室套装界面内，并通过CST渠道进行销售与支持。
▪灵活的脚本与自动化 支持Python/VBA脚本、MATLAB、Excel接口、HPC任务调度
▪多学科协同仿真（SAM系统装配与建模） CST的SAM功能允许将复杂系统拆分为多个子模型，每个部分可选用最适合的求解器
注：兼容性列表需确保无第三方商标使用授权风险
CST 工作室套装
组成CST工作室套装的各模块紧密集成，方便用户全面运用求解器技术并能进行电路和多物理场联合仿真。
CST微波工作室：多功能3D电磁场仿真工具，用于快速准确的仿真微波与射频、光学、EDA/电子器件及EMC等问题。
CST电磁工作室：用于设计和分析静场与低频电磁应用，例如电机、传感器、制动器、变压器和屏蔽。
CST粒子工作室：3D电磁场中带电粒子动力学分析的专业工具。应用包括电子枪、行波管、磁控管。
CST线缆工作室：是一个3D仿真工具，用于线缆和线束的信号完整性以及电磁兼容/电磁干扰分析。
CST设计工作室：用于管理复杂系统设计流程的综合性通用工具。可用于3D电磁场与电路的联合仿真及系统仿真。
CST多物理场工作室：用于热仿真和机械应力分析的多物理场模块。
CST PCB工作室：用于印刷电路板上信号和电源完整性仿真以及电磁兼容/电磁干扰仿真。
Filter Designer 3D：专业的带通及双工滤波器设计的综合工具，支持交叉耦合和先进的拓扑结构。
更多应用
天线
天线设计是CST工作室套装最主要的应用之一，CST可提供众多天线设计仿真工作流程以满足多种应用领域的需要。天线既能单独设计和优化，也能在单元层面和完整阵列层面作为阵列的组成部分进行设计和优化，或是对安装在设备里或是楼宇、飞机、船舶和卫星等更大型结构上的天线进行整体设计和优化。通过CST产品Antenna Magus天线库，可以让用户轻松地根据设计指标查找和设计满足需求的天线，快速创建模型并支持模型快速生成及后续优化。CST为工程师提供丰富强大的工具箱，用于研究天线安装在车辆、飞机和桅杆上的性能以及天线嵌入电子装置后的性能。它可以与生物电磁仿真结合使用，便于用户对贴近人体的设备计算天线性能和比吸收率(SAR)。
装载性能：轿车上的V2V天线被公交车遮挡后的辐射方向图
微波与射频
高频电磁场仿真是CST最核心的功能之一。CST工作室套装为各种类型的微波和射频应用提供合适的仿真工具，能够实现全波仿真、混合仿真、多物理场仿真和场路联合仿真。平面和波导射频组件既能单独进行优化，也能作为更大系统的一部分进行优化。SAM极其适用于微波和射频系统的设计，能同时装配和仿真多个组件。这样能够加快系统设计速度并能在设计最初阶段就将装载性能考虑在内，同时能计及各单元间的耦合。滤波器设计与综合是CST工作室套装的一项主要应用，通过链接多种专用CST工具，显著拓宽和提升滤波器的设计功能。CST的滤波器设计工具能快速准确地综合和调试滤波器，即便是高灵敏度或使用复杂拓扑的滤波器也不例外。
卫星馈电系统：双工器、正交模转换器、波导过渡和馈源喇叭，使用SAM进行装配
腔体滤波器：一种有传输零点交叉耦合介质谐振器滤波器在CST工作室套装内设计调试
生物电磁(Bio - EM)
电磁场与人体的相互作用不仅与手机等高频通信设备有关，也与电动汽车、物联网以及用于监测、成像和治疗的先进医疗设备等新技术有关。因为人体体内测量一般难以进行，电磁仿真是分析人体内复杂场分布的唯一途径，能用于确保设备功能实现并且避免电磁场对人体的器官和组织产生的危害。
人体SAR仿真：(a)圆柱体模型；(b)均匀介质头部模型；(c)非均匀介质头部模型
人体温度分布仿真：(a)均匀介质模型；(b)考虑生物热的非均匀介质模型
完整的CST Studio Suite Voxel Family，包含不同性别、体型和年龄的人体模型
为准确仿真人体内的电磁传播和吸收，需要准确地构建复杂的解剖学结构和人体组织材料属性，而这两者一般会随年龄、频率和温度的变化而改变。
▪CST同时提供均匀介质的体元模型和非均匀介质的体素家族模型(CST Studio Suite Voxel Family)，包括男性、女性，各种年龄和体型，还包括婴儿和孕妇等。同时提供一个包含大量人体器官组织的材料库，另外还针对体元模型提供一个工具用于调整人体姿势。
▪CST工作室套装能直接计算各种类型的SAR，包括点SAR、1克和10克平均SAR以及整体SAR，使得工程师能够在产品设计早期阶段就能对SAR值进行评估。
▪MRI是一个跨学科的领域，涉及多物理学科的仿真。CST工作室套装为生物电磁领域的多物理场仿真提供一个集成的设计环境，允许所有不同的仿真整合为一个工作流程，每个仿真的结果作为下一个仿真的基础。MRI中超导磁体产生的巨大静磁场采用静磁求解器进行仿真；梯度线圈产生的低频磁场则最适合用准静态求解器，而射频线圈产生的高频磁场可以用时域或者频域求解器计算。
除电磁效应外，患者还会受到热效应和生物物理效应的影响，这些也可以在CST工作室套装中进行仿真。
用于测试8通道头线圈的完整模型，包括永磁体、梯度线圈和HUGO体素模型
CST电路中创建的多通道调谐电路模型
8个不同发射头线圈周围的磁场分布
调谐多通道头线圈产生的B1 场的幅度（左上）和相位（右上），可以看出两者在大脑中心区域相对均匀
仿真（左）和测试（右）B1 场分布的比较
光学& EDA/电子
光学
非线性光学效应应用：通过在直线段波导的特定区域施加外部电场来改变波导内的折射率，进而控制光波的相位差。当相位差达到π（180度）的奇数倍时，光波会发生相干相消，从而实现输出端口的切换。在CST工作室套装内生成的多级眼图RAM内存通道上的电场现代电路板和封装面临着数据率高、结构紧凑和布局复杂的挑战，这些无疑对保持SI/PI、EMC增加难度。CST工作室套装提供一系列工具，使工程师能够设计、分析和优化PCB布局，以应对这些挑战。CST工作室套装内的专用PCB仿真工具能够快速模拟PCB的行为，包括压降、供电网络(PDN)阻抗以及信号网络的传输特性。通过使用帕累托前沿优化技术，自动优化去耦电容配置，实现成本与性能的最佳平衡。此外，CST还包括PCB设计规则检查工具(CST BOARDCHECK)，该工具能自动检测可能引发SI/PI或EMC问题的结构。使用专业处理复杂PCB结构的网格剖分算法，CST能够将PCB版图直接转换成全波仿真所需的3D模型，或者转换成电路仿真中的等效电路模型。此外，IC设计可以通过ChipInterface工具导入，确保生成精确的仿真模型。仿真允许在同一虚拟原型上重复执行多项标准实验室测试，例如S参数、眼图和时域反射(TDR)，这有助于减少成本并加速设计流程。对这些器件进行仿真有助于其效率优化，同时降低设计与研发成本。由于光学器件常利用非线性效应，CST提供一系列非线性材料模型。鉴于涉及的波长极短，光学组件往往需要仿真电气规模极大的结构，如光栅耦合器或波导弯头。高性能计算为这些器件的全波仿真提供一个有效的解决方案。
EDA/电子
现代电路板和封装面临着数据率高、结构紧凑和布局复杂的挑战，这些无疑对保持SI/PI、EMC增加难度。CST工作室套装提供一系列工具，使工程师能够设计、分析和优化PCB布局，以应对这些挑战。
CST工作室套装内的专用PCB仿真工具能够快速模拟PCB的行为，包括压降、供电网络(PDN)阻抗以及信号网络的传输特性。通过使用帕累托前沿优化技术，自动优化去耦电容配置，实现成本与性能的最佳平衡。此外，CST还包括PCB设计规则检查工具(CST BOARDCHECK)，该工具能自动检测可能引发SI/PI或EMC问题的结构。
在CST工作室套装内生成的多级眼图
RAM内存通道上的电场
使用专业处理复杂PCB结构的网格剖分算法，CST能够将PCB版图直接转换成全波仿真所需的3D模型，或者转换成电路仿真中的等效电路模型。此外，IC设计可以通过ChipInterface工具导入，确保生成精确的仿真模型。仿真允许在同一虚拟原型上重复执行多项标准实验室测试，例如S参数、眼图和时域反射(TDR)，这有助于减少成本并加速设计流程。
EMC/EMI
EMC/EMI和E3问题往往源自复杂结构中看似微不足道的细节，如一根线缆、一个通风孔或一道缝隙。传输线矩阵(TLM)求解器在处理这类情况时表现出色，它能够支持高效建模复杂结构的简化模型。
E3：飞机在雷击过程中产生的从机头至机尾的表面电流
电磁兼容性(EMC)和电磁干扰(EMI)是同一问题的两个不同方面。从电磁兼容合规的视角来看，无论是通过传导发射或者辐射发射，待测设备不会产生过量的电磁辐射对其他设备造成干扰；而从抗电磁干扰的角度来看，设备必须能够承受预期的干扰，无论是来自邻近设备还是来自环境电磁效应(E3)，例如雷击或电磁脉冲(EMP)。CST设计工作室是用于管理复杂系统设计流程的综合性通用工具，可用于3D电磁场与电路的联合仿真及系统仿真。在电子设备仿真中，其电路仿真功能是对全波求解器的有效补充和辅助。在CST设计工作室中能够实现真正的瞬态场路联合仿真，允许在设备的3D仿真中集成SPICE和IBIS等组件模型，此外，CST规则检查工具还能核验PCB布局，发现潜在的电磁兼容性问题。通过这些工具，CST工作室套装为用户提供从电路仿真到电磁兼容性检查的全面解决方案。在EMC设计中，共存问题至关重要。无论是对于共处同一平台的多个射频(RF)系统，还是对于在高时钟速率下运行、其谐波散布在RF频率范围内的多个数据总线。射频干扰可能导致这些系统性能下降，这是不可接受的。CST干扰分析任务(Interference Task)能够全面分析系统间的耦合和传输，提供可能的射频干扰的宏观视图。这一干扰分析工具集成于CST工作室套装中，便于在不同场景下进行分析，并在发现潜在干扰时，帮助用户测试和实施缓解问题的措施。此外，线缆是导致EMI问题的一个重要因素，线缆可能会耦合到设备内部环境的电磁场，然后传导或者辐射进一步导致EMI问题。CST工作室套装中包括线缆工作室，可以应用时域求解器混合算法进行线缆瞬态仿真。该算法不仅提供快速的仿真能力，还支持任意时域信号作为激励。将线缆/线束模型集成到3D模型中，实现真正的系统级瞬态场路联合仿真。
粒子动力学
行波管：行波管内的粒子轨迹，颜色表示粒子的速率调制
CST自起源就一直被用于粒子加速器组件仿真。CST工作室套装为设计带电粒子装置提供覆盖全面解决方案的求解器(TRK、PIC、ES-PIC、WAK)，并且能够仿真复杂的大尺寸结构；在电子枪、加速器、磁控管、行波管等粒子相关领域有着非常成熟的解决方案。对静场中的粒子，粒子跟踪求解器(Particle Tracking Solver)能迅速计算出粒子运动轨迹，粒子的空间电荷通过迭代方法可在仿真过程中包含进来；适用于电子枪设计。PIC求解器(Particle in Cell Solver)研究高速粒子在高频电磁场的情况，用于仿真自洽的瞬态粒子运动，包括全空间电荷效应；它适用于行波管、速调管、磁控管和次级电子倍增效应的仿真。GPU加速功能可以进一步提高PIC求解器的性能。Es-PIC求解器(E-Static PIC Solver)非常适合仿真物理行为涉及较大时间尺度的结构，考虑电子和离子之间的相互作用和空间电荷主导效应，与PIC求解器相比忽略高频电磁波影响；非常适合仿真等离子源、带电离的电子枪、离子推进器等。尾场求解器(Wakefield Solver)是具有特殊粒子束激励的瞬态求解器，用于运动粒子束周围环境分析，研究尾势图对粒子束是加速还是减速作用。对有极高Q因数的组件（比如加速器腔体），本征模求解器能快速计算腔体的谐振模式，然后在PIC求解器中加载本征模求解器仿真的电磁场并进行次级电子倍增效应分析。
带有铁轭和周期性永磁体的电子枪：TRK求解器仿真得到粒子轨迹，颜色表示速度
静场/低频
低频仿真与高频仿真在目的和要求上存在显著差异。CST EM STUDIO作为CST工作室套装的一部分，专注于低频电磁场的分析和设计。在电力输送网络中，高电压和大电流对设备设计提出严格的要求，以确保系统的可靠性和安全性。CST工作室套装中的低频求解器对于变压器、开关设备和绝缘子等关键装置的设计至关重要。它能够计算流经这些装置的电磁场和电流，包括涡流效应、趋肤效应和邻近效应。此外，这些计算结果可以应用于多物理场仿真，以评估电流引起的热效应和可能的结构热膨胀。CST低频仿真为磁装置的设计提供强大的工具，可以轻松定义线圈和磁铁，并支持包括铁氧体在内的非线性材料。其功能不限于计算设备内部的电磁场，还能计算作用于各种组件上的力和力矩。这些特性使得CST工作室套装成为设计电机、发电机、制动器和传感器等设备的理想选择。
电机仿真：非参数优化
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