Schnelle Berechnung von Empfindlichkeiten in 3D EM-Strukturen mittels Modellordnungsreduktion

Beim computergestützten Entwurf von HF-Baugruppen oder der Untersuchung parasitärer Effekte in elektronischen Schaltungen muss für die Berechnung der S- oder Z-Parameter für jeden Frequenzpunkt des betrachteten Frequenzintervalls ein sehr großes lineares Gleichungssystem gelöst werden, welches einer 3D-Finite-Elemente-Diskretisierung der Maxwellschen Gleichungen entstammt. Für die schnelle Berechung eines solchen S- oder Z-Parameterverlaufs (Fast-Frequency-Sweep, FFS) hat sich Modellordnungsreduktion (MOR) mittels impliziter Mehrpunkt-Momentenanpassung basierend auf rationalen Krylovunterraumverfahren als effizientes Werkzeug erwiesen. Dabei müssen gewisse, vom Anwender im allgemeinen nur intuitiv bestimmbare Parameter gewählt werden, welche den Approximationsfehler maßgeblich beeinflussen. Um dieses MOR-Verfahren für industrielle Anwendungen nutzbar zu machen, wurde ein heuristischer adaptiver MOR-Algorithmus (AMPXT) entwickelt, welcher die Anzahl und Platzierung der Entwicklungspunkte sowie die Anzahl der Momente pro Entwicklungspunkt automatisch anhand eines Fehlerindikators bestimmt. Der vorliegende Beitrag befasst sich mir der jüngst erfolgten Erweiterung von AMPXT zur schnellen Berechnung von Empfindlichkeiten (Sensitivitäten) der Z- oder S-Parameter bezüglich gewisser Designparameter. Es handelt sich um eine anwendungsfreundliche "`Knopfdrucklösung"', welche besonders bei der Designoptimierung zu einer großen Rechenzeiteinsparung führt. Die Berechnung der Empfindlichkeiten bedingt dabei nur einen verschwindend geringen Mehraufwand im Vergleich zur ausschließlichen Berechnung der S- oder Z-Parameter.