Simuláciou riadená optimalizácia a modelovanie návrhu pre mikrovlnné inžinierstvo

Pôvodný názov:

Simulation-Driven Design Optimization and Modeling for Microwave Engineering

Obsah knihy:

Počítačom podporovaná celovlnová elektromagnetická (EM) analýza sa v mikrovlnnom inžinierstve používa už desať rokov. Spočiatku bolo jej hlavnou oblasťou použitia overovanie návrhu.

V súčasnosti je optimalizácia a uzatváranie návrhu na základe EM simulácie čoraz dôležitejšie vzhľadom na zložitosť mikrovlnných štruktúr a rastúce požiadavky na presnosť. V mnohých situáciách sa teoretické modely mikrovlnných štruktúr môžu použiť len na získanie počiatočných návrhov, ktoré je potrebné ďalej doladiť, aby spĺňali dané výkonnostné požiadavky. Okrem toho je návrh založený na EM nevyhnutnosťou pre rastúci počet mikrovlnných zariadení, ako sú ultraširokopásmové (UWB) antény, antény s dielektrickým rezonátorom a obvody integrované do substrátu.

Pre takéto obvody nie sú k dispozícii žiadne teoretické modely pripravené na návrh, takže zlepšenie návrhu možno dosiahnuť len úpravami geometrie na základe opakovaných a časovo náročných simulácií.

Na druhej strane sa musia zohľadniť rôzne interakcie medzi mikrovlnnými zariadeniami a ich okolím, ako sú napájacie štruktúry a puzdrá, a to je možné len prostredníctvom plnovlnnej EM analýzy. Elektromagnetické simulácie môžu byť veľmi presné, ale bývajú výpočtovo nákladné.

Preto musia byť praktické metódy optimalizácie návrhu výpočtovo efektívne, aby sa počas procesu návrhu čo najviac znížil počet vysoko verných EM simulácií náročných na procesor. Z tých istých dôvodov sú mimoriadne dôležité techniky na vytváranie rýchlych a zároveň presných modelov mikrovlnných štruktúr. V tejto knihe sa autori snažia preskúmať najnovšie poznatky o optimalizácii a modelovaní mikrovlnných konštrukcií na základe simulácie.

Skupina medzinárodných odborníkov špecializujúcich sa na rôzne aspekty počítačom podporovaného mikrovlnného navrhovania sumarizuje a skúma širokú škálu najnovšieho vývoja a reálnych aplikácií. Témy zahŕňajú konvenčné a náhradné techniky optimalizácie návrhu, metódy využívajúce adjungovanú citlivosť, ladenie na základe simulácie, mapovanie priestoru a niekoľko metodík modelovania, ako sú umelé neurónové siete a kriging. Aplikácie a prípadové štúdie zahŕňajú mikrovlnné filtre, antény, štruktúry integrované do substrátu a rôzne aktívne komponenty a obvody.

Kniha obsahuje aj niekoľko úvodných kapitol, v ktorých sú zdôraznené základy optimalizácie a modelovania, algoritmy založené na gradientoch a bez derivátov, metaheuristiky a optimalizačné techniky založené na náhradách, ako aj metódy konečných diferencií a konečných prvkov.