Optimización y modelado de diseños basados en simulación para ingeniería de microondas

Título original:

Simulation-Driven Design Optimization and Modeling for Microwave Engineering

Contenido del libro:

El análisis electromagnético (EM) de onda completa asistido por ordenador se ha utilizado en ingeniería de microondas durante la última década. Inicialmente, su principal área de aplicación era la verificación del diseño.

Hoy en día, la optimización y el cierre del diseño basados en la simulación EM son cada vez más importantes debido a la complejidad de las estructuras de microondas y a la creciente demanda de precisión. En muchas situaciones, los modelos teóricos de las estructuras de microondas sólo pueden utilizarse para obtener diseños iniciales que deben ajustarse para cumplir unos requisitos de rendimiento determinados. Además, el diseño basado en la EM es imprescindible para un número cada vez mayor de dispositivos de microondas, como antenas de banda ultraancha (UWB), antenas con resonador dieléctrico y circuitos integrados en sustrato.

Para este tipo de circuitos no se dispone de modelos teóricos listos para el diseño, por lo que la mejora del diseño sólo puede obtenerse mediante ajustes de la geometría basados en simulaciones repetitivas que requieren mucho tiempo.

Por otra parte, hay que tener en cuenta las diversas interacciones entre los dispositivos de microondas y su entorno, como las estructuras de alimentación y la carcasa, y esto sólo es posible mediante análisis EM de onda completa. Las simulaciones electromagnéticas pueden ser muy precisas, pero suelen ser costosas desde el punto de vista computacional.

Por lo tanto, los métodos prácticos de optimización del diseño tienen que ser eficientes desde el punto de vista informático, de modo que el número de simulaciones EM de alta fidelidad intensivas en CPU se reduzca todo lo posible durante el proceso de diseño. Por las mismas razones, las técnicas para crear modelos rápidos pero precisos de estructuras de microondas adquieren una importancia crucial. En este libro editado, los autores se esfuerzan por revisar el estado del arte de la optimización y el modelado del diseño de microondas basado en la simulación.

Un grupo de expertos internacionales especializados en diversos aspectos del diseño asistido por ordenador de microondas resumen y revisan una amplia gama de los últimos avances y aplicaciones en el mundo real. Los temas incluyen técnicas de optimización de diseño convencionales y basadas en sustitutos, métodos que explotan la sensibilidad adjunta, sintonización basada en simulación, mapeado espacial y varias metodologías de modelado, como redes neuronales artificiales y kriging. Las aplicaciones y casos prácticos incluyen filtros de microondas, antenas, estructuras integradas en sustrato y diversos componentes y circuitos activos.

El libro también contiene algunos capítulos introductorios en los que se destacan los fundamentos de la optimización y el modelado, los algoritmos basados en gradientes y sin derivadas, la metaheurística y las técnicas de optimización basadas en sustitutos, así como los métodos de diferencias finitas y de elementos finitos.