作者 | Ma Bin
在CST2026版本中，无参数优化器进行了大量的优化。其中最大的变化就是CST已经将Tosca的求解器集成在CST安装包内。这意味着之前因为某种神秘原因而无法使用Tosca+CST组合进行无参数优化的用户，现在可以不安装Tosca直接使用CST完成无参优化的全部流程。
自CST2026开始，用户如果想要使用内置Tosca进行无参优化，只需要满足以下3个要求：
l CST软件版本≥2026.00
l CST License类型：ULM（Unified Licensing Model）
l DSLS License管理工具（License Administration Tool）版本≥R2026x
我们以Component Library中的案例为例，看看如何使用CST2026的无参优化器。
打开案例之后，先将模型另存到一个位置，这里我在原有命名中添加了后缀”_2.3GHz_opt1”。
建议大家在阅读本篇文章之前，阅读无参优化器的（上）、（中）、（下）三篇文章，虽然他们是基于CST2025版本写的，但是里面的一些设置说明和结果解释可以参考。
无参优化器：利用CST和Tosca进行拓扑优化之单极天线（上）
无参优化器：利用CST和Tosca进行拓扑优化之单极天线（中）
无参优化器：利用CST和Tosca进行拓扑优化之单极天线（下）
首先，我们可以检查模型，Component Library中的模型与《无参优化器：利用CST和Tosca进行拓扑优化之单极天线（上）》中的模型基本一致，但是尺寸略有差异，其中Design Space的尺寸也不完全一致。不过这些差异都无关紧要，我们最终的目的还是让这个单极天线可以谐振在2.4GHz。
边界条件，背景材料，Design Space的设置，Design Space的局部网格步长，求解器设置全部都一样。所以这里我们不再详细描述模型的设置。我们重点看下CST2026版本中的无参优化器界面，从下面的两个版本对比，我们可以看出：
1. CST2026版本的无参优化器，可以选择内置Tosca（默认）执行，也可以选择外置Tosca（参考CST2025版本，需指定Tosca路径）执行。
2. Isocut threshold值对于拓扑优化非常重要，CST2026版本已经将它集成到Non-Parametric Optimizer Settings对话框中，在CST2025版本是需要在Macros中更改的。
在Non-Parametric Optimizer对话框中点击Start，启动无参数优化。观察整个优化过程，与CST2025不一样，这是因为它没有使用外置的Tosca。CST2026版本的无参优化，会打开一个子工程来跑每次cycle。从Messages中可以看出，每个cycle同样需要运行一遍CST求解+Tosca求解，这点不变，只不过这个Tosca求解过程是在CST软件中完成的。
优化完成之后，子工程会自动关闭，用户可以在主工程中查看整个优化过程的结果，包括整体优化过程中目标和约束的收敛曲线，每个cycle中目标和约束的实际结果曲线。但是，如果用户需要查看某一个cycle下的Design Space的实际拓扑路径，那么还是需要去<ProjectName>_tosca/SAVE.cst文件夹下面找到并打开对应cycle的CST工程，然后在无参优化器对话框中点击verify，运行一次仿真，得到对应cycle的完整结果（包括1D+2D+3D+Ferfields）。
具体如下：
查看整体优化结果
优化完成后，在主工程中的1D Results>>Optimizer中可以查看整体收敛曲线和每个cycle的实际结果。在2D/3D Results>>Topology Optimization中可以查看拓扑迭代结果。点击Animate Fields可以查看动图。
似乎“整体收敛曲线”和“每个cycle的实际结果”完全一致？这是因为本案例的优化目标和约束条件全部都是针对单频点的，所以二者看起来是一样的。如果调整目标和约束为某一个频段，可以看到优化后的Radiated Power结果如下。
注意，这不是本文案例相关的结果。仅方便读者更好地理解“Design Response Curves”和“Design Response Values”的区别。
在之前的版本中，每个cycle的结果曲线都是不保存的。CST2026版本增加了这项功能，让用户可以清晰地看到每次迭代中的电磁响应的变化，非常实用！
查看某个cycle的完整结果
用户查看整体优化的曲线结果之后，可能对某一个cycle比较感兴趣，希望查看具体的拓扑路径结果和响应曲线等结果。可以在<ProjectName>_tosca/SAVE.cst文件夹找到对应cycle编号的文件夹，里面存储了当前cycle的CST工程文件以及对应的.inp文件和.json文件。
本例中，我们看到最后一个cycle的结果比较好，我们可以打开对应的.cst文件，然后打开无参优化器并点击verify，查看结果如下。
可以看到，在CST2026版本中，查看无参优化的全部相关结果已经非常简单了，无需在CST和Tosca两个软件之间进行切换。
但是，细心的读者肯定也发现了：我们打开第24个cycle下的CST文件，运行之后的结果与主工程记录的结果并不一致。主工程记录的结果是在第24个cycle中，单极天线在2.3GHz时的辐射功率达到了0.45W，并且S11在2.3GHz时等于-15dB；但是打开第24个cycle下的CST文件运行之后结果似乎非常差。这里再解释下原因：
在主工程中，可以看到cycle=24对应的材料分布中，有很多的“中间值”（除了蓝色和红色区域，其他mesh的材料密度均为中间值），有些mesh的材料密度可能大于Isocut threshold值，有些可能小于它。
但是024文件夹下的.cst工程中，我们点击verify后，意味着所有大于Isocut threshold值（默认=0.8）的mesh全部填充为原始材料（本例中为方阻很小的ohmic sheet，可视为良导体），所有小于Isocut threshold值的mesh全部填充为真空（定义Design space时选择的“Fill material”），所以它肯定与具有很多“中间值电导率mesh”的计算结果不一致。这就是为什么二者有差异的原因。
我们可以在Settings中修改不同的Isocut threshold值以得到不同的结果。如下图，有4个不同的结果，我们可以看到当Isocut threshold=0.55时，结构的谐振频点刚好在2.4GHz，这就是我们的目标。啰嗦一句，无参优化器中设置的频点虽然是2.3GHz，但是我们实际要的频点是2.4GHz，可能有读者很疑惑：为什么最开始不设置为2.4GHz呢？答案请参考之前的3篇文章。
拓扑结构生成CAD结构
现在，我们已经知道Isocut threshold=0.55时对应的拓扑结构可以达到我们的目标，那么该如何将它变为一个CAD结构呢？在CST2026版本中也非常方便了，只需运行一次Macro即可。
首先保证Settings中Isocut threshold=0.55，因为我们希望导出该门限值对应的拓扑结构。然后如下图，运行“Non Parametric Optimizer Validate”，随后在对话框中逐个点击。之后就可以生成右边的结构。拿到这个结构后，就可以用Export导出任意的CAD格式了。（该Macro会在今年的某个SP正式发布，目前还属于内测阶段，正式客户可以找CST技术顾问领取内测版本。）
最后，我们看下原始结果，verify结果和实际CAD拓扑结构的结果对比。蓝色是实际CAD拓扑结构的结果，这个天线结构是可以被加工出来的。
