Simulation-Driven Design Optimization and Modeling for Microwave Engineering
Wspomagana komputerowo pełnofalowa analiza elektromagnetyczna (EM) była stosowana w inżynierii mikrofalowej przez ostatnią dekadę. Początkowo jej głównym obszarem zastosowań była weryfikacja projektu.
Obecnie optymalizacja i zamknięcie projektu oparte na symulacji EM stają się coraz ważniejsze ze względu na złożoność struktur mikrofalowych i rosnące wymagania dotyczące dokładności. W wielu sytuacjach teoretyczne modele struktur mikrofalowych mogą być wykorzystywane jedynie do tworzenia wstępnych projektów, które muszą być dalej dostrajane, aby spełnić określone wymagania dotyczące wydajności. Ponadto projektowanie oparte na EM jest koniecznością w przypadku rosnącej liczby urządzeń mikrofalowych, takich jak anteny ultraszerokopasmowe (UWB), anteny z rezonatorem dielektrycznym i obwody zintegrowane z podłożem.
W przypadku takich obwodów nie są dostępne gotowe do projektowania modele teoretyczne, więc ulepszenie projektu można uzyskać jedynie poprzez dostosowanie geometrii w oparciu o powtarzalne, czasochłonne symulacje.
Z drugiej strony należy wziąć pod uwagę różne interakcje między urządzeniami mikrofalowymi a ich otoczeniem, takie jak struktury zasilające i obudowa, a jest to możliwe tylko dzięki pełnofalowej analizie EM. Symulacje elektromagnetyczne mogą być bardzo dokładne, ale zwykle są kosztowne obliczeniowo.
Dlatego też praktyczne metody optymalizacji projektu muszą być wydajne obliczeniowo, tak aby liczba symulacji EM wymagających dużej mocy obliczeniowej procesora była jak najbardziej zredukowana podczas procesu projektowania. Z tych samych powodów techniki tworzenia szybkich, ale dokładnych modeli struktur mikrofalowych stają się niezwykle ważne. W tej zredagowanej książce autorzy starają się dokonać przeglądu najnowocześniejszych metod optymalizacji i modelowania konstrukcji mikrofalowych opartych na symulacji.
Grupa międzynarodowych ekspertów specjalizujących się w różnych aspektach projektowania mikrofalowego wspomaganego komputerowo podsumowuje i przegląda szeroki zakres najnowszych osiągnięć i rzeczywistych zastosowań. Tematy obejmują konwencjonalne i zastępcze techniki optymalizacji projektowania, metody wykorzystujące wrażliwość adjoint, strojenie oparte na symulacji, mapowanie przestrzeni oraz kilka metod modelowania, takich jak sztuczne sieci neuronowe i kriging. Zastosowania i studia przypadków obejmują filtry mikrofalowe, anteny, struktury zintegrowane z podłożem oraz różne aktywne komponenty i obwody.
Książka zawiera również kilka rozdziałów wprowadzających, podkreślających podstawy optymalizacji i modelowania, algorytmy oparte na gradiencie i bez pochodnych, metaheurystykę i techniki optymalizacji oparte na surogatach, a także metody różnic skończonych i elementów skończonych.
