知識人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電磁工程中的應(yīng)用.pdf

1、摘要今高性能快速的電磁工程計算機輔助設(shè)計(CAD)來說，建立起快速的元器件模型顯得十分有必要。近年來，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)作為一種快速準(zhǔn)確的建模工具在電磁工程領(lǐng)域中引起了廣大工程設(shè)計者的極大關(guān)注色廠了本文在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模的基礎(chǔ)上引入了可用于復(fù)雜的塑I逞建模的知識人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(KBNN)，同時提出了兩種新型結(jié)構(gòu)的知識人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò):一種是采用主墓霆壑醚業(yè)(PCA)作為網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練數(shù)據(jù)前處理器的穩(wěn)健的知產(chǎn)識人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RKBNN)，另一種是

2、含有知識人工神經(jīng)元的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人(NNKBN)，其知識人工神經(jīng)元的活化函數(shù)是由擴展的經(jīng)驗公式構(gòu)成。合先，結(jié)構(gòu)的頻應(yīng)用RKBNN建立起了高速數(shù)字集成電路(HSDIC)共面互連線變電阻電感網(wǎng)絡(luò)計算模型。結(jié)果表明:通過在網(wǎng)絡(luò)中加入PCA訓(xùn)練數(shù)據(jù)前處理器，網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的效率和穩(wěn)定性都得到了很大的提高，同時受訓(xùn)后各RKBNN模型還具有較強的推廣能力。其次，在訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)匾乏的情況下，應(yīng)用NNKBN建立起了廣泛應(yīng)用于多芯片封裝模塊(MCM)中帶狀線間

3、隙的不連續(xù)特性網(wǎng)絡(luò)計算模型。結(jié)果表明帶狀線間隙不連續(xù)特性的NNKBN模型在保持較高的建模精度下具有良好的外推特性。總之，應(yīng)用本文提出的知識人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所建立的網(wǎng)絡(luò)計算模型不僅保持了電磁數(shù)值仿真的精度，而且還可以降低它們對CPU和內(nèi)存等硬件的要求，同時還具有良好的外推特性。因此，通過在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中鑲?cè)虢ο笙闰炛R信息的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在高性能快速的電磁工程CAD中具有很大的應(yīng)用潛力。卜廠一關(guān)鍵詞:分析(PCA)NN)鉚助工勝把晰KBNN)主

4、要元素項知識人工神經(jīng)元，高速數(shù)字集成電路(HSDIC)，互連線，多芯片封裝模塊(MCM)，帶狀線，計算機輔助設(shè)蔽AD)，建模一JJ講氛抓..矗蒲舀靛避_a.電了科技人學(xué)碩卜論文第一章引言隨著計算機的快速發(fā)展，電磁工程設(shè)計技術(shù)己經(jīng)進入了一個全新的發(fā)展時期。原來一些單靠人工難以解決的甚至無法解決的設(shè)計課題在采用計算機輔助設(shè)計(CAD)之后迎刃而解而那些費時費力的微波元器件和電路設(shè)計的計算、調(diào)整和測量也可以利用計算機進行數(shù)值分析或模擬仿真。計

5、算機輔助設(shè)計的出現(xiàn)不僅大大地促進了電磁工程設(shè)計技術(shù)的深入發(fā)展，而且可以大幅度地縮短產(chǎn)品的設(shè)計周期，減少設(shè)計人員的繁雜勞動，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本。相反，為了更進一步地縮短產(chǎn)品設(shè)計周期、增強計算機輔助工程設(shè)計的性能，在電磁工程理論方面則需要更深入研究各種微波元器件的電磁特性，為計算機輔助設(shè)計提供精確的、快速的數(shù)學(xué)模型和物理模型。到目前為止，微波元器件模型的建立方法基本上采用的是:理論方法、實驗方法和數(shù)值方法。理論方法是以元器件的物理原理為

6、基礎(chǔ)，根據(jù)元器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、材料特性和物理機理，從電磁特性的基本方程(如泊松方程，電流連續(xù)方程，傳輸方程等)出發(fā)導(dǎo)出元器件的數(shù)學(xué)模型或等效電路。這種模型精確可靠，然而，它的應(yīng)用受到很大的限制。例如，對一個復(fù)雜有耗的多導(dǎo)體傳輸線系統(tǒng)，采用理論方法對其進行分析顯得十分困難。因此，理論分析方法只能解決一些簡單的規(guī)則的電磁結(jié)構(gòu)問題。實驗方法則是以物理實驗為基礎(chǔ)，將元器件作為一般的網(wǎng)絡(luò)，測出元器件端口的電磁特性。然后可以直接將端口的測試數(shù)據(jù)作為元

7、器件的模型，也可從測試數(shù)據(jù)中導(dǎo)出元器件的等效電路模型或數(shù)學(xué)表達式模型。這種模型不僅無需知道元器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其各個物理參量，而且還包括了元器件封裝結(jié)構(gòu)的寄生參數(shù)的影響?？梢哉f，通過物理實驗測量的方法而建立的模型很真實地反映了一個具體元器件實際的電磁特性?？墒沁@種方法往往受到人力、物力和財力等等各種各樣的客觀條件限制。而且有時為了達到某一指標(biāo)而不得不制作出各種各樣的測試樣品，這不僅造成財力上的巨大浪費，而且延長了產(chǎn)品設(shè)計周期。隨著計算機的