基于CST软件的专用仿真平台的开发

按照界面的提示输入需要的设计指标后，SPSAD模块将依次自动完成矩形阵面初步设计、特制外形修正设计、馈电缝隙计算、耦合缝隙优化、移相网络优化、馈电网络优化、完整天线计算等步骤，同时提供交互控制方式，允许用户导入或是输入各种指标对天线阵的结构进行控制，最后在CST微波工作室中全自动生成设计好的缝隙阵天线的机械加工图。缺省设置下获得的天线阵的3D结构视图如图3所示。

图3SPSAD平台自动设计生成的平板缝隙天线

图4SPSAD平台生成的天线的计算结果

SPSAD设计平台还将自动调用CST微波工作室对整过天线进行仿真计算，以便与设计指标相对比，对天线的设计进行最后的验证，并可以输出结果到指定的地方。图3所示天线的仿真结果如图4所示。

SPSAD设计平台是一款集多年理论研究和实际经验为一体的，具有相当实用价值的工程设计平台，它大大提高了工作效率，缩短了设计周期，降低了设计误差，规范了设计流程，最终提高了设计的一致性和质量。该仿真平台具有一定的通用性，如设计m行×n列的任意缝隙阵。

C.基于多层快速多极子的FastRCS精确仿真模块

FastRCST模块是同济大学现代集成电磁仿真研发中心（MIEMS）与东南大学毫米波国家重点实验室共同开发的精确RCS仿真模块。东南大学拥有多层快速多极子内核的知识产权，我中心拥有其他知识产权。

FastRCS是嵌入CSTMICROWAVESTUDIO(MWS)中的快速RCS仿真模块，能够对任意三维金属结构的单站及双站RCS进行全自动快速仿真并显示仿真结果。其核心求解器采用多层快速多极子算法(MLFMA),能在普通PC机或工作站上求解电大尺寸完纯导体结构的散射问题,电尺寸可达上百个甚至数百个波长。

FastRCS采用核外存储技术，仅远场作用使用内存，近场矩阵通过外存储技术放在硬盘上,在不影响矩阵向量积计算效率的前提下，大幅度节省了内存。采用DILU预条件技术大大节省了内存，而且不需要参数的调试和优化。吸收了目前较新和稳定的迭代求解算法，用户可在实践中选择针对性强，迭代效率较高的迭代求解算法。在频率扫描时，近场矩阵元素的计算采用Hermite插值技术，提高了矩阵元素的插值精度，在MLFMA框架下充分扩大了扫频宽度。

CST微波工作室®自身也含有一个MLFMM求解器，相比而言，FastRCS模块在求解单站RCS时具有相对的优势。它不但求解速度快，而且内存使用效率高。

FastRCS模块提供可视化的界面输出，仿真结束后直接将计算结果输出到CST的主视图中，用户可以在主视图中更直观地观察到RCS的计算结果。FastRCS模块的启动界面友好，输入方便，界面启动后如图5所示，在频率为9GHz时计算NASA文章给出的DoubleOgive的网格视图如图6所示，其仿真结果如图7所示。

图5CSTFastRCS模块界面

图6DoubleOgive的网格视图

图7DoubleOgive计算结果f=9GHz

图中CSTBuiltin标注是CST自身的多层快速多极子仿真所得结果，CSTFastRCS标注是FastRCS模块的仿真结果，NASA标注是NASA文章中给出的数据，从结果来看三者吻合得很好。FastRCS模块的内存使用效率高、计算时间短。

FastRCS模块可以完成任意三维建模、网格生成、求解及后处理的完整RCS（单站和双站）仿真。该模块的成功开发提供了一个将大学丰富的理论成果转化成商业化软件的思路。同时也是探索一条开发我国自主知识产权商业化电磁仿真软件的途径，有利于推动产学研一体化的发展。