УДК 621.372.049.77: 004.032.26
АЛГОРИТМ СОЗДАНИЯ НЕЙРОСЕТЕВОЙ МОДЕЛИ НА ПРИМЕРЕ ПОЛОСКОВОГО МЭМС-ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ
Д. Х. Нгуен, аспирант РГРТУ, Рязань, Россия;
orcid.org/0000-0002-2456-5220, e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Е. П. Васильев, д.т.н., профессор кафедры КТ РГРТУ, Рязань, Россия;
orcid.org/0000-0003-2747-7012, e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Предложен алгоритм моделирования ёмкостных МЭМС-переключателей шунтирующего типа на основе использования искусственных нейронных сетей. Рассмотрены современные методы анализа полосковых устройств, включая электродинамическое моделирование, эквивалентные схемные модели и модели на основе машинного обучения. Целью работы является разработка алгоритма создания нейросетевой модели для прогнозирования S-параметров, обеспечивающего баланс между точностью и временными затратами на вычислительный процесс. Предложенный алгоритм включает этапы синтеза конструкции, формирования обучающей выборки методом латинского гиперкуба (N = 1000 – число вычислительных экспериментов), электродинамического моделирования в среде High frequency structure simulator (HFSS) через интерфейс библиотеки Python PyAEDT, нормализации данных и обучения многослойной нейронной сети архитектуры 16×16×16. Разработанная модель обеспечивает высокую точность аппроксимации (R² = 0,9085 – коэффициент детерминации, MAPE = 1,15 % – средняя абсолютная процентная ошибка) при сокращении времени расчета более чем в 104 раз по сравнению с полноволновым электродинамическим моделированием. Верификация на независимой тестовой выборке подтверждает точность предсказания резонансных частот (средняя погрешность 1,3 – 1,4 %) и развязки (средняя погрешность 2.2 %). Универсальность алгоритма подтверждена дополнительным исследованием на PIN-диодном переключателе, для которого приN = 975 достигнута точность R² = 0,9684, MAPE = 2,98 %. Предложенный подход аппроксимации частотно-зависимых выходных S-параметров применим к широкому классу полосковых переключателей.
Ключевые слова: схемотехническое и электродинамическое моделирование, полосковый МЭМС- переключатель, аппроксимация, S-параметры, искусственная нейронная сеть, нейросетевая модель, PIN-диодный переключатель.