Simulací řízená optimalizace návrhu a modelování pro mikrovlnné inženýrství

Původní název:

Simulation-Driven Design Optimization and Modeling for Microwave Engineering

Obsah knihy:

V mikrovlnném inženýrství se v posledním desetiletí používá počítačem podporovaná plnovlnná elektromagnetická (EM) analýza. Zpočátku bylo její hlavní oblastí použití ověřování návrhu.

V současné době nabývají optimalizace a uzavírání návrhu na základě EM simulací stále většího významu vzhledem ke složitosti mikrovlnných struktur a rostoucím požadavkům na přesnost. V mnoha situacích lze teoretické modely mikrovlnných struktur použít pouze k získání počátečních návrhů, které je třeba dále doladit, aby splňovaly dané výkonnostní požadavky. Kromě toho je návrh na základě EM nezbytný pro rostoucí počet mikrovlnných zařízení, jako jsou ultraširokopásmové (UWB) antény, dielektrické rezonátorové antény a obvody integrované do substrátu.

Pro obvody, jako jsou tyto, nejsou k dispozici žádné teoretické modely připravené pro návrh, takže zlepšení návrhu lze dosáhnout pouze úpravami geometrie na základě opakovaných a časově náročných simulací.

Na druhou stranu je třeba zohlednit různé interakce mezi mikrovlnnými zařízeními a jejich okolím, jako jsou napájecí struktury a pouzdra, a to je možné pouze prostřednictvím plnovlnné EM analýzy. Elektromagnetické simulace mohou být velmi přesné, ale bývají výpočetně nákladné.

Proto musí být praktické metody optimalizace návrhu výpočetně efektivní, aby se během procesu návrhu co nejvíce snížil počet procesorově náročných vysoce věrných EM simulací. Ze stejných důvodů jsou velmi důležité techniky pro vytváření rychlých a zároveň přesných modelů mikrovlnných struktur. V této knize se autoři snaží podat přehled nejnovějších poznatků o optimalizaci a modelování mikrovlnných konstrukcí na základě simulací.

Skupina mezinárodních odborníků specializujících se na různé aspekty počítačem podporovaného navrhování mikrovln shrnuje a recenzuje širokou škálu nejnovějšího vývoje a reálných aplikací. Témata zahrnují konvenční a zástupné techniky optimalizace návrhu, metody využívající adjungovanou citlivost, ladění na základě simulace, mapování prostoru a několik metodik modelování, jako jsou umělé neuronové sítě a kriging. Aplikace a případové studie zahrnují mikrovlnné filtry, antény, struktury integrované do substrátu a různé aktivní součástky a obvody.

Kniha obsahuje také několik úvodních kapitol, které upozorňují na základy optimalizace a modelování, algoritmy založené na gradientech a bez derivací, metaheuristiku a optimalizační techniky založené na náhradách, jakož i metody konečných diferencí a konečných prvků.