Szimulációvezérelt tervezési optimalizálás és modellezés mikrohullámú mérnöki feladatokhoz

Eredeti címe:

Simulation-Driven Design Optimization and Modeling for Microwave Engineering

Könyv tartalma:

A számítógépes teljes hullámú elektromágneses (EM) analízist az elmúlt évtizedben használták a mikrohullámú mérnöki tudományokban. Kezdetben a fő alkalmazási terület a tervezés ellenőrzése volt.

Napjainkban a mikrohullámú szerkezetek összetettsége és a pontosság iránti növekvő igények miatt egyre fontosabbá válik az EM-szimulációval vezérelt optimalizálás és tervezési lezárás. Sok helyzetben a mikrohullámú szerkezetek elméleti modelljei csak a kezdeti tervek előállítására használhatók, amelyeket tovább kell finomhangolni az adott teljesítménykövetelmények teljesítéséhez. Ezen túlmenően az EM-alapú tervezés egyre több mikrohullámú eszköz, például az ultraszéles sávú (UWB) antennák, a dielektromos rezonátorantennák és a szubsztrát-integrált áramkörök esetében elengedhetetlen.

Az ilyen áramkörökhöz nem állnak rendelkezésre tervezhető elméleti modellek, így a tervezés javítása csak ismétlődő, időigényes szimulációkon alapuló geometria-kiigazításokkal érhető el.

Másrészt figyelembe kell venni a mikrohullámú eszközök és környezetük, például a tápszerkezetek és a házak közötti különféle kölcsönhatásokat, és ez csak teljes hullámú EM-elemzéssel lehetséges. Az elektromágneses szimulációk nagyon pontosak lehetnek, de általában számításigényesek.

Ezért a gyakorlati tervezési optimalizálási módszereknek számítási szempontból hatékonyaknak kell lenniük, hogy a tervezési folyamat során a lehető legnagyobb mértékben csökkentsék a CPU-intenzív, nagy hűségű EM-szimulációk számát. Ugyanezen okokból kifolyólag a mikrohullámú struktúrák gyors, de pontos modelljeinek létrehozására szolgáló technikák döntő fontosságúvá válnak. Ebben a szerkesztett könyvben a szerzők arra törekszenek, hogy áttekintsék a legkorszerűbb szimulációvezérelt mikrohullámú tervezési optimalizálást és modellezést.

A mikrohullámú számítógépes tervezés különböző aspektusaira szakosodott nemzetközi szakértők egy csoportja összefoglalja és áttekinti a legújabb fejlesztések és valós alkalmazások széles körét. A témák között szerepelnek hagyományos és helyettesítő alapú tervezési optimalizálási technikák, az adjungált érzékenységet kihasználó módszerek, a szimuláción alapuló hangolás, a tér leképezése, valamint számos modellezési módszer, például a mesterséges neurális hálózatok és a kriging. Az alkalmazások és esettanulmányok közé tartoznak a mikrohullámú szűrők, antennák, szubsztrát-integrált szerkezetek és különböző aktív alkatrészek és áramkörök.

A könyv néhány bevezető fejezetet is tartalmaz, amelyek az optimalizálás és a modellezés alapjait, a gradiens alapú és derivált nélküli algoritmusokat, a metaheurisztikákat és a helyettesítő alapú optimalizálási technikákat, valamint a véges differencia- és végeselemes módszereket emelik ki.