Optimizarea și modelarea proiectării bazate pe simulare pentru ingineria undelor cu microunde

Titlul original:

Simulation-Driven Design Optimization and Modeling for Microwave Engineering

Conținutul cărții:

Analiza electromagnetică (EM) pe undă completă asistată de calculator a fost utilizată în ingineria microunde în ultimul deceniu. Inițial, principalul său domeniu de aplicare a fost verificarea proiectării.

În prezent, optimizarea bazată pe simularea EM și închiderea proiectării devin din ce în ce mai importante din cauza complexității structurilor cu microunde și a cerințelor tot mai mari de precizie. În multe situații, modelele teoretice ale structurilor cu microunde pot fi utilizate doar pentru a produce proiectele inițiale care trebuie să fie ajustate în continuare pentru a îndeplini cerințele de performanță date. În plus, proiectarea bazată pe EM este o necesitate pentru un număr tot mai mare de dispozitive cu microunde, cum ar fi antenele de bandă ultralargă (UWB), antenele cu rezonator dielectric și circuitele integrate pe substrat.

Pentru astfel de circuite, nu sunt disponibile modele teoretice gata de proiectare, astfel încât îmbunătățirea proiectării poate fi obținută numai prin ajustări ale geometriei bazate pe simulări repetitive, consumatoare de timp.

Pe de altă parte, trebuie luate în considerare diversele interacțiuni dintre dispozitivele cu microunde și mediul lor înconjurător, cum ar fi structurile de alimentare și carcasa, iar acest lucru este posibil numai prin analiza electromagnetică pe undă completă. Simulările electromagnetice pot fi foarte precise, dar tind să fie costisitoare din punct de vedere al calculelor.

Prin urmare, metodele practice de optimizare a proiectării trebuie să fie eficiente din punct de vedere al calculului, astfel încât numărul de simulări electromagnetice de înaltă fidelitate care necesită un procesor intensiv să fie redus cât mai mult posibil în timpul procesului de proiectare. Din aceleași motive, tehnicile de creare a unor modele rapide, dar precise ale structurilor de microunde devin extrem de importante. În această carte editată, autorii se străduiesc să revizuiască stadiul actual al optimizării și modelării proiectării de microunde bazate pe simulare.

Un grup de experți internaționali specializați în diverse aspecte ale proiectării asistate de calculator pentru microunde rezumă și analizează o gamă largă de evoluții recente și aplicații din lumea reală. Subiectele includ tehnici de optimizare a proiectării convenționale și bazate pe surogate, metode care exploatează sensibilitatea adjunctă, reglarea bazată pe simulare, cartografierea spațiului și mai multe metodologii de modelare, cum ar fi rețelele neuronale artificiale și kriging. Aplicațiile și studiile de caz includ filtre de microunde, antene, structuri integrate pe substrat și diverse componente și circuite active.

Cartea conține, de asemenea, câteva capitole introductive care evidențiază fundamentele optimizării și modelării, algoritmii pe bază de gradient și fără derivate, metaheuristica și tehnicile de optimizare pe bază de surogat, precum și metodele diferențelor finite și ale elementelor finite.