Cierre rápido de diseño de componentes compactos de microondas mediante metamodelos basados en características
Autores: Pietrenko-Dabrowska, Anna; Koziel, Slawomir
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Cierre rápido de diseño de componentes compactos de microondas mediante metamodelos basados en características
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Diseño
Microondas
Componentes pasivos
Simulación electromagnética
Algoritmos de optimización
Diseños miniaturizados
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 41
Citaciones: Sin citaciones
El ajuste preciso de los parámetros de geometría es una consideración importante en el diseño de componentes pasivos de microondas modernos. Es obligatorio debido a las limitaciones de los métodos de diseño teóricos que no pueden cuantificar ciertos fenómenos importantes para el funcionamiento y rendimiento de los dispositivos (por ejemplo, fuertes efectos de acoplamiento cruzado en diseños miniaturizados). En consecuencia, los diseños iniciales obtenidos mediante modelos analíticos o de red equivalentes requieren ajustes adicionales. Por razones de fiabilidad, esto debe realizarse utilizando herramientas de simulación electromagnética (EM), lo que implica gastos computacionales considerablemente altos cuando se emplean algoritmos de optimización numérica convencionales. Por lo tanto, acelerar los procedimientos de diseño impulsados por EM es muy deseable. Este trabajo discute un algoritmo basado en modelos de sustitución para un rápido cierre de diseño y escalado de dimensiones de pasivos de microondas miniaturizados. Nuestro enfoque implica una pequeña base de datos de diseños previamente obtenidos, así como dos metamodelos, uno inverso, utilizado para producir un diseño inicial de alta calidad, y el modelo de sustitución hacia adelante que proporciona predicciones de las sensibilidades del sistema. El segundo modelo se construye a nivel de características de respuesta, lo que permite una estimación de gradiente más precisa y conduce a una mayor fiabilidad y una convergencia más rápida del proceso de optimización. La técnica presentada se valida utilizando dos acopladores microstrip compactos y se compara con los marcos de optimización de inicio rápido de última generación.
Descripción
El ajuste preciso de los parámetros de geometría es una consideración importante en el diseño de componentes pasivos de microondas modernos. Es obligatorio debido a las limitaciones de los métodos de diseño teóricos que no pueden cuantificar ciertos fenómenos importantes para el funcionamiento y rendimiento de los dispositivos (por ejemplo, fuertes efectos de acoplamiento cruzado en diseños miniaturizados). En consecuencia, los diseños iniciales obtenidos mediante modelos analíticos o de red equivalentes requieren ajustes adicionales. Por razones de fiabilidad, esto debe realizarse utilizando herramientas de simulación electromagnética (EM), lo que implica gastos computacionales considerablemente altos cuando se emplean algoritmos de optimización numérica convencionales. Por lo tanto, acelerar los procedimientos de diseño impulsados por EM es muy deseable. Este trabajo discute un algoritmo basado en modelos de sustitución para un rápido cierre de diseño y escalado de dimensiones de pasivos de microondas miniaturizados. Nuestro enfoque implica una pequeña base de datos de diseños previamente obtenidos, así como dos metamodelos, uno inverso, utilizado para producir un diseño inicial de alta calidad, y el modelo de sustitución hacia adelante que proporciona predicciones de las sensibilidades del sistema. El segundo modelo se construye a nivel de características de respuesta, lo que permite una estimación de gradiente más precisa y conduce a una mayor fiabilidad y una convergencia más rápida del proceso de optimización. La técnica presentada se valida utilizando dos acopladores microstrip compactos y se compara con los marcos de optimización de inicio rápido de última generación.