基于高频仿真解析导数进行天线设计的全局优化方法

天线比过去更常见，使5G连接能够服务于来自细胞通信、物联网、自动驾驶等广泛应用。天线设计的优化往往具有挑战性，传统优化技术通常需要评估数百个设计变体，这在紧迫的设计期限下往往不可行。相反，常见的优化方法依赖于工程专业知识，仅求解少数几个设计变体来手动确定性能足够好的设计。为了解决上述问题，我们提出了一种新的天线优化方法，该方法利用由 Ansys HFSS 计算的解析导数来大幅减少所需的仿真运行次数。在所提出的方法中，扩展了一个快速收敛至下一个局部最优点的局部更新方案，以全局搜索策略为其扩展，旨在检测多个局部和全局最优点。该全局搜索程序使用一致的插值模型来近似仿真模型的输出及其导数，具体取决于设计参数的值。在所提出的方法中实现的优化工作流程自动与 HFSS 仿真模型交互。由于该优化器依赖于由 HFSS 计算的解析导数，因此可应用于任何几何或材料属性发生变化且设备响应由 S 参数或远场量数表示的设计优化。该新型优化器的可用性因此适用于从天线设计到信号完整性应用的广泛范围。