Search
dr hab. inż. Adam Lamęcki
Employment
- Associate professor at Department of Microwave and Antenna Engineering
Publications
Filters
total: 97
Catalog Publications
Year 2016
-
Fast Full-Wave Multilevel Zero-Pole Optimization of Microwave Filters
PublicationA new concept is proposed for the full-wave computer-aided design of microwave filters. The method consists of two stages and operates on the zeros and poles of the transfer function and their derivatives. These quantities are evaluated from the response computed by a full-wave electromagnetic solver with two levels of accuracy. The two stages make use of different models that are optimized using a low-accuracy electromagnetic...
-
Geometry Parametric Model Order Reduction with Randomly Generated Projection Bases
PublicationIn this work, a reduced-order model for geometry parameters and fast frequency sweep is proposed. The Finite Element Method is used to solve time-harmonic Maxwell’s equations. Taking into account the electromagnetic field does not arbitrarily vary as a function of frequency and geometry parameters, a low dimension system manifold is identified. Thus, the original Finite Element problem can be approximated by a model of reduced...
-
GPU-accelerated finite element method
PublicationIn this paper the results of the acceleration of computations involved in analysing electromagnetic problems by means of the finite element method (FEM), obtained with graphics processors (GPU), are presented. A 4.7-fold acceleration was achieved thanks to the massive parallelization of the most time-consuming steps of FEM, namely finite-element matrix-generation and the solution of a sparse system of linear equations with the...
-
Greedy Multipoint Model-Order Reduction Technique for Fast Computation of Scattering Parameters of Electromagnetic Systems
PublicationThis paper attempts to develop a new automated multipoint model-order reduction (MOR) technique, based on matching moments of the system input–output function, which would be suited for fast and accurate computation of scattering parameters for electromagnetic (EM) systems over a wide frequency band. To this end, two questions are addressed. Firstly, the cost of the wideband reduced model generation is optimized by automating a...
-
Kriging Models for Microwave Filters
PublicationSurrogate modeling of microwave filters’ response is discussed. In particular, kriging is used to model either the scattering parameters of the filter or the rational representation of the filter’s characteristics. Surrogate models for these two variants of kriging are validated in solving a microwave filter optimization problem. A clear advantage of surrogate models based on the rational representation over the models based on scattering...
Year 2015
-
A Goal-Oriented Error Estimator for Reduced Basis Method Modeling of Microwave Devices
PublicationThis letter proposes a novel a-posteriori error estimator suitable for the reduced order modeling of microwave circuits. Unlike the existing error estimators based on impedance function residuals, the new one exploits the residual error associated with the computation of the scattering matrix. The estimator can be effectively used in the Reduced Basis Method (RBM) to automatically generate reduced-order models. The results of numerical...
-
Automated Reduced Model Order Selection
PublicationThis letter proposes to automate generation of reduced-order models used for accelerated -parameter computation by applying a posteriori model error estimators. So far,a posteriori error estimators were used in Reduced Basis Method (RBM) and Proper Orthogonal Decomposition (POD) to select frequency points at which basis vectors are generated. This letter shows how a posteriori error estimators can be applied to automatically select...
-
Model Order Reduction for Problems With Dispersive Surface Boundary Conditions
PublicationThis letter proposes a new scheme for reduced-order finite-element modeling of electromagnetic structures with nonlinear, dispersive surface boundary conditions, which optimally exploits the numerically stable and efficient MOR framework for second-order systems provided by SAPOR method. The presented results of numerical experiments for an example of a waveguide filter demonstrate the superior accuracy of the resulting reduced models...
Year 2014
-
A Systematic Search for New Coupling Schemes of Cross-Coupled Resonator Bandpass Filters
PublicationIn this paper, a systematic approach to an extensive search for topologies of cross-coupled filters with generalized Chebyshev response is presented. The technique applies graph theory to find unique, nonisomorphic filter configurations, and tests whether a specific frequency response can be realized in a given set of topologies. The results of the search are then stored in a database of possible filter configurations.
-
An Efficient Framework For Fast Computer Aided Design of Microwave Circuits Based on the Higher-Order 3D Finite-Element Method
PublicationIn this paper, an efficient computational framework for the full-wave design by optimization of complex microwave passive devices, such as antennas, filters, and multiplexers, is described. The framework consists of a computational engine, a 3D object modeler, and a graphical user interface. The computational engine, which is based on a finite element method with curvilinear higher-order tetrahedral elements, is coupled with built-in...
-
GPU-Accelerated Finite-Element Matrix Generation for Lossless, Lossy, and Tensor Media [EM Programmer's Notebook]
PublicationThis paper presents an optimization approach for limiting memory requirements and enhancing the performance of GPU-accelerated finite-element matrix generation applied in the implementation of the higher-order finite-element method (FEM). It emphasizes the details of the implementation of the matrix-generation algorithm for the simulation of electromagnetic wave propagation in lossless, lossy, and tensor media. Moreover, the impact...
Year 2013
-
A Novel Coupling Matrix Synthesis Technique for Generalized Chebyshev Filters With Resonant Source–Load Connection
PublicationThis paper reports a novel synthesis method for microwave bandpass filters with resonant source–load connection. In effect, a network realizing N+1 transmission zeros (where N is the number of reflection zeros) is obtained. The method is based on a prototype transversal coupling matrix (N+2, N+2) with source and load connected by a resonant circuit formed by a capacitor in parallel with a frequency-invariant susceptance. To complement...
-
An extended basis inexact shift–invert Lanczos for the efficient solution of large-scale generalized eigenproblems
PublicationThis paper proposes a technique, based on the Inexact Shift–Invert Lanczos (ISIL) method with Inexact Jacobi Orthogonal Component Correction (IJOCC) refinement, and a preconditioned conjugate-gradient (PCG) linear solver with multilevel preconditioner, for finding several eigenvalues for generalized symmetric eigenproblems. Several eigenvalues are found by constructing (with the ISIL process) an extended projection basis. Presented...
-
Generation of large finite-element matrices on multiple graphics processors
PublicationThis paper presents techniques for generating very large finite-element matrices on a multicore workstation equipped with several graphics processing units (GPUs). To overcome the low memory size limitation of the GPUs, and at the same time to accelerate the generation process, we propose to generate the large sparse linear systems arising in finite-element analysis in an iterative manner on several GPUs and to use the graphics...
Year 2012
-
A Substrate Integrated Waveguide (SIW) Bandpass Filter in A Box Configuration With Frequency-Dependent Coupling
PublicationThis letter presents the design of a microwave bandpass filter with frequency-dependent coupling implemented in substrate integrated waveguide (SIW) technology. The proposed filter implements a four-pole generalized Chebyshev filtering function with two transmission zeros. Resonators are arranged in an extended box configuration with dispersive coupling on a main signal path, which produces an extra zero in comparison to classical...
-
Accuracy, Memory and Speed Strategies in GPU-based Finite-Element Matrix-Generation
PublicationThis paper presents strategies on how to optimize GPU-based finite-element matrix-generation that occurs in the finite-element method (FEM) using higher order curvilinear elements. The goal of the optimization is to increase the speed of evaluation and assembly of large finite-element matrices on a single GPU (Graphics Processing Unit) while maintaining the accuracy of numerical integration at the desired level. For this reason,...
-
Comparison of Optimization Techniques for Coupling Matrix Synthesis Using Eigenvalue Based Approach
Publication -
Coupled-resonator filters with frequency-dependent couplings: coupling matrix synthesis
Publication -
Coupled-Resonator Waveguide Filter in Quadruplet Topology With Frequency-Dependent Coupling - A Design Based on Coupling Matrix
PublicationThis letter presents an application of a recently developed coupling matrix synthesis technique to design of coupled-resonator filters with dispersive inter-resonator couplings. This technique is used to design a novel coupled-cavity bandpass filter. Measurements validate the design and confirm effectiveness of the synthesis method. The filter is a four-pole generalized Chebyshev filter with three transmission zeros. Resonators...
-
Finite element matrix generation on a GPU
PublicationThis paper presents an efficient technique for fast generation of sparse systems of linear equations arising in computational electromagnetics in a finite element method using higher order elements. The proposed approach employs a graphics processing unit (GPU) for both numerical integration and matrix assembly. The performance results obtained on a test platform consisting of a Fermi GPU (1x Tesla C2075) and a CPU (2x twelve-core...
-
Multi-core and Multiprocessor Implementation of Numerical Integration in Finite Element Method
PublicationThe paper presents techniques for accelerating a numerical integration process which appears in the Finite Element Method. The acceleration is achieved by taking advantages of multi-core and multiprocessor devices. It is shown that using multi-core implementation with OpenMP and a GPU acceleration using CUDA architecture allows one to achieve the speedups by a factor of 5 and 10 on a CPU and GPUs, respectively.
Year 2011
-
A memory efficient and fast sparse matrix vector product on a Gpu
PublicationThis paper proposes a new sparse matrix storage format which allows an efficient implementation of a sparse matrix vector product on a Fermi Graphics Processing Unit (GPU). Unlike previous formats it has both low memory footprint and good throughput. The new format, which we call Sliced ELLR-T has been designed specifically for accelerating the iterative solution of a large sparse and complex-valued system of linear equations arising...
-
Design of Microwave Lossy Filter Based on Substrate Integrated Waveguide (SIW)
PublicationIn this letter, we propose a lossy three-pole Chebyshev filter centered at 5.15 GHz, based on the substrate integrated waveguide (SIW) with scattering characteristics shifted down by 5.68 dB. The filter is composed of three directly coupled SIW cavities with three lossy couplings between nonadjacent resonators. These additional couplings are realized using mixed coupled slot and microstrip lines connected with metal electrode leadless...
-
GPU Acceleration of Multilevel Solvers for Analysis of Microwave Components With Finite Element Method
PublicationThe letter discusses a fast implementation of the conjugate gradient iterative method with ${rm E}$-field multilevel preconditioner applied to solving real symmetric and sparse systems obtained with vector finite element method. In order to accelerate computations, a graphics processing unit (GPU) was used and significant speed-up (2.61 fold) was achieved comparing to a central processing unit (CPU) based approach. These results...
-
Tuning a Hybrid GPU-CPU V-Cycle Multilevel Preconditioner for Solving Large Real and Complex Systems of FEM Equations
PublicationThis letter presents techniques for tuning an accelerated preconditioned conjugate gradient solver with a multilevel preconditioner. The solver is optimized for a fast solution of sparse systems of equations arising in computational electromagnetics in a finite element method using higher-order elements. The goal of the tuning is to increase the throughput while at the same time reducing the memory requirements in order to allow...
Year 2010
-
Automated microwave planar filter design with generalized Chebyshev characteristics.
PublicationIn this paper a technique of automatization of design of microwave filters with generalized Chebyshev characteristics is presented. A full wave electromagnetic simulator linked with the Matlab computing environment is used to ensure a rigorous numerical analysis while at the same time allowing automatization. To decrease time of optimization and overall design process, the Cauchy interpolation technique was used. An automated design...
-
Jacobi and gauss-seidel preconditioned complex conjugate gradient method with GPU acceleration for finite element method
PublicationIn this paper two implementations of iterative solvers for solving complex symmetric and sparse systems resulting from finite element method applied to wave equation are discussed. The problem under investigation is a dielectric resonator antenna (DRA) discretized by FEM with vector elements of the second order (LT/QN). The solvers use the preconditioned conjugate gradient (pcg) method implemented on Graphics Processing Unit (GPU)...
-
On the synthesis of coupled-lossy resonator filters with unloaded quality factor control
PublicationA technique for fast synthesis of coupling matrix low-pass prototypes of generalized Chebyshev bandpass filters with lossy resonators is presented in this paper. The coupling matrix is found by solving a nonlinear least squares problem based on zeros and poles of filter's transfer functions. Additional constraints are introduced that allow one to control the level of unloaded quality factor of resonators.
-
Synthesis of coupled lossy resonator filters.
PublicationA technique for fast synthesis of coupling matrix low-pass prototypes of generalized. Chebyshev bandpass filters with lossy resonators is presented in this letter. The coupling matrix is found by solving a nonlinear least squares problem based on zeros and poles of filter's transfer functions.
Year 2009
-
A fast technique for diplexer design
Publicationw artykule zaprezentowano nową metodę projektowanie mikrofalowych diplekserów. metoda bazuje na dokładnej syntezie filtrów kanałowych wykorzystującej modele zastępcze współczynników sprzężeń w celu uzyskania wstępnych wartości wymiarów układu. następnie dokonywana jest pełnofalowa optymalizacja filtrów kanałowych. ostateczne strojenie numeryczne jest ograniczone do tylko jednego elementu.
-
Adaptive CAD-Model Construction Schemes
PublicationTwo advanced surrogate model construction techniques are discussed in this paper. The models employ radial basis function (RBF)interpolation scheme or artificial neural networks (ANN) with a new training algorithm. Adaptive sampling technique is applied withrespect to all variables. Histograms showing the quality of the models are presented. While the quality of RBF models is satisfactory, theperformance of the ANN models obtained...
Year 2008
-
Dolnoprzepustowe prototypy elektryczne multiplexerów dla systemów komunikacji bezprzewodowej
PublicationW pracy przedstawiona jest technika znajdowania prototypów dolnoprzepustowych multiplekserów dla nowoczesnych systemów bezprzewodowych pracujących na wysokich częstotliwościach. Możliwe jest uzyskanie prototypów układów o odpowiedzi amplitudowej o równomiernym zafalowaniu i zawierających zera w charakterystyce transmisyjnej. Wynikowy prototyp na postać macierzy sprzężeń i umożliwia syntezę układu fizycznego o stałych rozłożonych
-
Fast multiplexer cad using surrogate models for channel filters synthesis
Publicationartykuł przedstawia metodę szybkiego projektowania multiplekserów mikrofalowych wykorzystującą dokładne modele zastępcze na etapie projektowania kanałów. przedstawiony został przykład trój-kanałowego multipleksera z filtrami dwurodzajowymi.
-
Modele zastępcze i automatyczne projektowanie wspomagane komputerem pasywnych elementów mikrofalowych
PublicationW niniejszej pracy przedstawiony jest zarys nowych technik wspomagających projektowanie układów wysokiej częstotliwości rozszerzający obszar zastosowań dotychczas używanych narzędzi projektowych. Zaproponowane techniki dotyczą metod tworzenia sparametyzowanych modeli zastępczych układów wysokiej częstotliwości oraz tworzenia pasywnych schematów zastępczych i ich wykorzystania do projektowania pasywnych układów mikrofalowych.
-
Towards automated full-wave design of microwave structures
PublicationArtykuł przedstawia problematykę automatycznego projektowania układów mikrofalowych i jego znaczenie. przedstawia stan rynku narzędzi projektowania, pojawiąjące się rozwiązania i przyszłe trendy.
Year 2007
-
Surrogate models and automated cad of passive microwave components
PublicationW pracy pokazane zostały techniki modelowania złożonych układów elektronicznych wysokiej częstotliwości. Modele zastępcze mają postać sparametryzowanych modeli matematycznych tworzonych za pomocą schematów interpolacyjnych lub skupionych, pasywnych układów zastępczych dedykowanych analizie w dziedzinie czasu. Do konstrukcji modeli wykorzystywane są wyniki symulacji elektromagnetycznych, co pozwala na osiągnięcie lepszej dokładności...
Year 2005
-
Eigenvalue approach to synthesis of prototype filters with source/load coupling
PublicationArtykuł przedstawia nową, szybko zbieżną, technikę syntezy macierzy sprzężeń filtrów o charaktrystyce Czebyszewa. Synteza opiera się na zastosowaniu metody najmniejszych kwadratów w odniesieniu do wartości własnych macierzy sprzężeń oraz jej podmacierzy.
-
Multivariate models of inter-resonator couplings for microwave filter synthesis
PublicationArtykuł przedstawia technikę budowy modeli częstotliwości rezonansowej, współczynnika sprzężenia między rezonatorami oraz sprzężenia ze źródłem/obciążeniem. Przedstawiony jest model siedmiu zmiennych uwzglęgniający topologię rezonatorów. Na podstawie modelu wykonana została synteza filtrów mikrofalowych.
-
Wieloparametryczne, matematyczne modele zastępcze układów mikrofalowych
PublicationArtykuł przedstawia technikę tworzenia wieloparametrycznych modeli zastępczych układów mikrofalowych na podstawie wyników analizy pełnofalowej, wykorzystującą interpolację wymierną funkcji wielu zmiennych. Powstały problem interpolacyjny rozwiązywany jest metodą najmniejszych kwadratów. Procedura tworzenia modelu jest w pełni zautomatyzowana, adaptacyjnie dobieranie są zarówno położenia próbek jak i rząd modelu. Dołączone są przykłady...
Year 2004
-
Advances in computational electrodynamics.
PublicationArtykuł prezentuje wybrane metody, które są rozwijane w Politechnice Gdańskiej, i które mogą być wykorzystane do przyspieszenia komputerowego projektowania układów mikrofalowych i analizy numerycznej układów niskiej i dużej częstotliwości. Przeprowadzono przegląd metod tworzenia układów zastępczych i ich wykorzystanie do automatycznego projektowania filtrów pasmowo-przepustowych. Przedstawiono różne podejścia reprezentacji pola...
-
Automated design of waveguide filters with frequency-dependent couplings.
PublicationW artykule zaproponowano szybką technikę pozwalającą na automatyczne projektowanie filtrów falowodowych ze sprzężeniami zależnymi od częstotliwości. Procedura optymalizacyjna jest trójetapowa z różnymi funkcjami celu w każdym etapie.
-
CAD-model construction based on adaptive radial basis functions interpolation technique.
PublicationZaprezentowana jest nowa metoda konstrukcji modeli układów mikrofalowych. Modele tworzone sa na podstawie wyników symulacji pełnofalowej przy użyciu funkcji radialnych. Zaletą użycia funkcji radialnych jest gwarantowana nieosobliwość problemu interpolacyjnego. Dodatkowo zastosowany został algorytm adaptacyjnego próbkowania minimalizujący liczbę próbek potrzebnych do konstrukcji modelu.
-
Design of waveguide filters using multiple irises and folded elements.
PublicationW pracy został zaprezentowany przegląd metod projektowania filtrów falowodowych w kontekście zarówno klasycznych metod syntezy jak i współczesnych algorytmów. W szczególności rozważonoanalizę filtrów z wieloaperturowymi przegrodami oraz filtrówzbudowanych w wygiętych odcinkach falowodów. Zaprezentowano przykłady w pełni wykorzystujące zalety wygiętych falowodów a także pokazano wydajne metody optymalizacji oparte na badaniu położeń...
-
Fast synthesis of coupled-resonator filters.
PublicationZaproponowana została nowa, szybko zbieżna technika syntezy macierzy sprzężneń filtrów wykorzystujących rezonatory sprzężone. Metoda jest sformułowana jako nieliniowy problem najmniejszych kwadratów, optarty o zera i bieguny zwarciowej impedancji wejsciowej i wyjściowej oraz wartości własnych macierzy sprzężeń i jej podmacierzy.
-
Provisional model technique in the FDTD analysis of high-q resonators.
PublicationW artykule zaproponowano nową metodą wyznaczania wartości współczynnika dobroci oraz częstotliwości rezonansowych rezonatorów dużej dobroci na podstawie odpowiedzi układów w dziedzinie czasu. Przebiegi czasowe, będące rezultatem symulacji pełnofalowej układów, modelowane są dwukrotnie. Pierwszy model, tzw. model prowizoryczny, wykorzystywany jest do przedłużenia oryginalnego ciągu czasowego w celu zapobieżenia zniekształceniu wspomnianego...
-
Szybka synteza prototypów filtrów rezonatorowych dla systemów telekomunikacji bezprzewodowej.
PublicationW niniejszym komunikacie opisana jest szybka technika syntezy macierzy sprzężeń. Synteza oparta jest na rozwiązaniu problemu programowania kwadratowego.Takie sformułowanie zagadnienia pozwala na znalezienie wartości sprzężeń miedzy poszczególnymi rezonatorami oraz miedzy rezonatorami a źródłem i obciążeniem jedynie wkilku krokach.
Year 2003
-
Multimode, multiparametric surrogate models for fast design of waveguide components.
PublicationPrzedstawiona została efektywna technika tworzenia wieloparametrycznych mo-deli zastępczych na podstawie wyników symulacji pełnofalowej przy wykorzy-staniu metody Cauchy`ego wielu zmiennych. Metoda pozwala na automatyczny wy-bór rzędu modelu i minimalizuje liczbę koniecznych analiz pełnofalowych. Te-chnika ta jest wykorzystana do tworzenia modeli uogólnionej macierzy rozpro-szenia.
seen 5369 times