基于CST軟件的專用仿真平臺的開發

按照界面的提示輸入需要的設計指標后，SPSAD模塊將依次自動完成矩形陣面初步設計、特制外形修正設計、饋電縫隙計算、耦合縫隙優化、移相網絡優化、饋電網絡優化、完整天線計算等步驟，同時提供交互控制方式，允許用戶導入或是輸入各種指標對天線陣的結構進行控制，最后在CST微波工作室中全自動生成設計好的縫隙陣天線的機械加工圖。缺省設置下獲得的天線陣的3D結構視圖如圖3所示。

圖3SPSAD平臺自動設計生成的平板縫隙天線

圖4SPSAD平臺生成的天線的計算結果

SPSAD設計平臺還將自動調用CST微波工作室對整過天線進行仿真計算，以便與設計指標相對比，對天線的設計進行最后的驗證，并可以輸出結果到指定的地方。圖3所示天線的仿真結果如圖4所示。

SPSAD設計平臺是一款集多年理論研究和實際經驗為一體的，具有相當實用價值的工程設計平臺，它大大提高了工作效率，縮短了設計周期，降低了設計誤差，規范了設計流程，最終提高了設計的一致性和質量。該仿真平臺具有一定的通用性，如設計m行×n列的任意縫隙陣。

C.基于多層快速多極子的FastRCS精確仿真模塊

FastRCST模塊是同濟大學現代集成電磁仿真研發中心（MIEMS）與東南大學毫米波國家重點實驗室共同開發的精確RCS仿真模塊。東南大學擁有多層快速多極子內核的知識產權，我中心擁有其他知識產權。

FastRCS是嵌入CSTMICROWAVESTUDIO(MWS)中的快速RCS仿真模塊，能夠對任意三維金屬結構的單站及雙站RCS進行全自動快速仿真并顯示仿真結果。其核心求解器采用多層快速多極子算法(MLFMA),能在普通PC機或工作站上求解電大尺寸完純導體結構的散射問題,電尺寸可達上百個甚至數百個波長。

FastRCS采用核外存儲技術，僅遠場作用使用內存，近場矩陣通過外存儲技術放在硬盤上,在不影響矩陣向量積計算效率的前提下，大幅度節省了內存。采用DILU預條件技術大大節省了內存，而且不需要參數的調試和優化。吸收了目前較新和穩定的迭代求解算法，用戶可在實踐中選擇針對性強，迭代效率較高的迭代求解算法。在頻率掃描時，近場矩陣元素的計算采用Hermite插值技術，提高了矩陣元素的插值精度，在MLFMA框架下充分擴大了掃頻寬度。

CST微波工作室®自身也含有一個MLFMM求解器，相比而言，FastRCS模塊在求解單站RCS時具有相對的優勢。它不但求解速度快，而且內存使用效率高。

FastRCS模塊提供可視化的界面輸出，仿真結束后直接將計算結果輸出到CST的主視圖中，用戶可以在主視圖中更直觀地觀察到RCS的計算結果。FastRCS模塊的啟動界面友好，輸入方便，界面啟動后如圖5所示，在頻率為9GHz時計算NASA文章給出的DoubleOgive的網格視圖如圖6所示，其仿真結果如圖7所示。

圖5CSTFastRCS模塊界面

圖6DoubleOgive的網格視圖

圖7DoubleOgive計算結果f=9GHz

圖中CSTBuiltin標注是CST自身的多層快速多極子仿真所得結果，CSTFastRCS標注是FastRCS模塊的仿真結果，NASA標注是NASA文章中給出的數據，從結果來看三者吻合得很好。FastRCS模塊的內存使用效率高、計算時間短。

FastRCS模塊可以完成任意三維建模、網格生成、求解及后處理的完整RCS（單站和雙站）仿真。該模塊的成功開發提供了一個將大學豐富的理論成果轉化成商業化軟件的思路。同時也是探索一條開發我國自主知識產權商業化電磁仿真軟件的途徑，有利于推動產學研一體化的發展。