Simulation-Driven Design Optimization and Modeling for Microwave Engineering
Die computergestützte elektromagnetische Vollwellenanalyse (EM) wird seit zehn Jahren in der Mikrowellentechnik eingesetzt. Ursprünglich war ihr Hauptanwendungsgebiet die Entwurfsverifizierung.
Heute gewinnt die EM-simulationsgestützte Optimierung und Designschließung aufgrund der Komplexität der Mikrowellenstrukturen und der steigenden Anforderungen an die Genauigkeit zunehmend an Bedeutung. In vielen Situationen können theoretische Modelle von Mikrowellenstrukturen nur dazu verwendet werden, erste Entwürfe zu erstellen, die dann weiter abgestimmt werden müssen, um bestimmte Leistungsanforderungen zu erfüllen. Darüber hinaus ist der EM-basierte Entwurf ein Muss für eine wachsende Zahl von Mikrowellengeräten wie Ultrabreitbandantennen (UWB), dielektrische Resonatorantennen und substratintegrierte Schaltungen.
Für solche Schaltungen gibt es keine fertigen theoretischen Modelle, so dass eine Verbesserung des Designs nur durch Geometrieanpassungen auf der Grundlage wiederholter, zeitaufwändiger Simulationen erreicht werden kann.
Andererseits müssen verschiedene Wechselwirkungen zwischen Mikrowellenbauelementen und ihrer Umgebung, wie Speisestrukturen und Gehäuse, berücksichtigt werden, was nur durch Vollwellen-EM-Analyse möglich ist. Elektromagnetische Simulationen können sehr genau sein, sind aber meist sehr rechenintensiv.
Daher müssen praktische Optimierungsmethoden für den Entwurf rechnerisch effizient sein, so dass die Anzahl der rechenintensiven High-Fidelity-EM-Simulationen während des Entwurfsprozesses so weit wie möglich reduziert wird. Aus denselben Gründen sind Techniken zur Erstellung schneller und dennoch genauer Modelle von Mikrowellenstrukturen von entscheidender Bedeutung. In diesem Sammelband geben die Autoren einen Überblick über den neuesten Stand der simulationsgestützten Optimierung und Modellierung von Mikrowellen-Designs.
Eine Gruppe internationaler Experten, die sich auf verschiedene Aspekte des computergestützten Mikrowellendesigns spezialisiert haben, fasst ein breites Spektrum der neuesten Entwicklungen und praktischen Anwendungen zusammen. Zu den Themen gehören konventionelle und Surrogat-basierte Design-Optimierungstechniken, Methoden, die adjungierte Empfindlichkeit ausnutzen, simulationsbasierte Abstimmung, Space Mapping und verschiedene Modellierungsmethoden, wie künstliche neuronale Netze und Kriging. Zu den Anwendungen und Fallstudien gehören Mikrowellenfilter, Antennen, substratintegrierte Strukturen und verschiedene aktive Komponenten und Schaltungen.
Das Buch enthält auch einige einführende Kapitel, in denen die Grundlagen der Optimierung und Modellierung, gradientenbasierte und ableitungsfreie Algorithmen, Metaheuristiken und surrogatbasierte Optimierungsverfahren sowie Finite-Differenzen- und Finite-Elemente-Methoden vorgestellt werden.
| ISBN: | 9781848169166 |
| Autor: | |
| Verlag: | |
| Sprache: | Englisch |
| Einband: | Hardcover |
| Erscheinungsjahr: | 2013 |
| Seitenzahl: | 528 |
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