Search
prof. dr hab. inż. Michał Mrozowski
Employment
- Head of Doctoral Studies at Faculty of Electronics, Telecommunications and Informatics
- Head of Department at Department of Microwave and Antenna Engineering
- Director, Doctoral School at Doctoral School
Publications
Filters
total: 193
Catalog Publications
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,...
-
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...
-
Efficient model order reduction for FEM analysis of waveguide structures and resonators
PublicationAn efficient model order reduction method for three-dimensional Finite Element Method (FEM) analysis of waveguide structures is proposed. The method is based on the Efficient Modal Order Reduction (ENOR) algorithm for creating macro-elements in cascaded subdomains. The resulting macro-elements are represented by very compact submatrices, leading to significant reduction of the overall number of unknowns. The efficiency of the model...
-
Efficient Multiscale Finite Difference Frequency Domain Analysis Using Multiple Macromodels with Compressed Boundaries
PublicationW niniejszym artykule zaprezentowany został nowatorski pomysł na zmniejszenie numerycznej złożoności metody różnic skończonych przy użyciu wielu makromodeli. Skuteczność techniki macromodelingu zależy od liczby portów modelu. Aby zwiększyć efektywność algorytmu, próbki pola na granicy makromodeli są zastępowane przez amplitudy wielomianów Legendre'a. Przedefiniowanie problemu w taki sposób powoduje znaczną redukcję czasu analizy....
-
Fast frequency sweep based on the model order reduction technique for calculating scattering parametersjinjFDFDj
PublicationArtykuł prezentuje ulepszoną, efektywną metodę przemiatania częstotliwościowego dla metody FDFD. Liczba równań opisujących analizowaną strukturę jest redukowana za pomocą metody redukcjirzędu modeli, a następnie macierz wynikowa jest diagonalizowana. Kosztowne czasowo odwracanie dużych macierzy jest zastąpione prostym mnożeniem małej macierz diagonalnej przez wektor. Zaprezentowana metoda przemiatania częstotliwościowego może...
-
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.
-
Reduced order models in computational electromagnetics (in memory of Ruediger Vahldieck)
PublicationThis paper reviews research of Ruediger Vahldieck's group and the group at the Gdansk University of Technology in the area of model order reduction techniques for accelerating full-wave simulations. The applications of reduced order models to filter design as well as of local and nested(multilevel) macromodels for solving 3D wave equations and wave-guiding problems using finite difference and finite element methods are discussed.
-
Zero-pole approach to computer aided design of in-line siw filters with transmission zeros
PublicationThis paper presents a design of a new type of in-line pseudo-elliptic filters implemented in substrate integrated waveguide(SIW) technology. To realize transmission zeros in in-line topology,frequency-dependent couplings were used. Such dispersive couplingswere implemented as shorted stubs. The design process startswith the generation of a suitable starting point. To this end, anapproximation of SIW as a rectangular waveguide is...
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...
-
A Novel Modal Technique for Time and Frequency Domain Analysis of Waveguide Components
PublicationW pracy zaprezentowano, nową i szybką metodę analizy komponentów falowodowych. Metoda opiera się na kombinacji metody różnic skończonych, metody dekompozycji dziedziny obliczeniowej, redukcji rzędu modelu oraz dyskretnych rozwinięć funkcyjnych. Przedstawiona technika pozwala na skrócenie czasu analizy układu nawet o dwa rzędy wielkości w stosunku do poprzednich algorytmów.
-
Analysis of microstructured optical fibers using compact macromodels
PublicationW niniejszym artykule zaproponowano nową technikę analizy światłowodów fotonicznych. Zaprezentowany algorytm jest kombinacją metody redukcji rzędu modelu oraz techniki dyskretnych rozwinięć funkcyjnych i pozwala w znaczącym stopniu zmniejszyć liczbę zmiennych (nawet do 85%), redukując (nawet 16 krotnie) czas symulacji.
-
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...
-
Efficient calculation of the resonant frequencies of a SIW resonator with FDFD-based macromodel algorithm
PublicationW pracy przedstawiono efektywną metodę do analizy struktur ze integrowanym podłożem (SIW). W celu szybkiego obliczenia częstotliwości rezonansowych używany jest algorytm FDFD z zaimplementowanymi makromodelami.
-
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...
-
Macromodeling in Finite Differences
PublicationRozdział opisuje technikę wykorzystania procesu makromodelowania (wykorzystanie makromodelu do opisu równań różnicowych) w analizie różnic skończonych w dziedzinie czasu. Zawarte informacje pozwalają na samodzielne zaimplementowanie metody i pokazują możliwości poprawienia uzyskiwanych wyników.
-
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
-
A diplexer design method using an augmented channel filter approach
PublicationContinuous development in RFID andmicrocontrollers technologies gives new possibilities to createsystems that are able to integrate a lot of sensors based ondifferent technologies. This integration brings us closer to realizethe Ubiquitous Network Society vision. However, many problemsmust be addressed before we will benefit from such systems. Inthis paper we describe concept of integrating RFID technologywith other sensors technologies...
-
Advanced Macromodel Matrix Structure Cloning for FDTD
PublicationWe propose an improved macromodel-based techniquefor efficient analysis of the structures based on PhotonicCrystals (PhC). The technique involves a new structure of thecoupling matrix and advanced cloning of not only the macromodel matrices, but also the coupling matrices SE and SH.The method allows one to shorten considerably the preprocessingtime, the RAM usage and also the iterating speed of performingFDTD. With this...
-
Advances in macromodeling technique
PublicationThe paper discuses recent advances in the finite differencetime domain method employing macromodels. New techniquesfor creating irregularly shaped macromodels, grouping ofmacromodels and advanced macromodel cloning are introduced.The last technique is particularly important for efficient analysisof the structures based on Photonic Crystals (PhC). The methodallows one to shorten considerably the preprocessing time, theRAM usage...
-
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...
-
Improving the accuracy of subgridding scheme in finite differences method based on Legendre polynomials expansion
PublicationIn this article the Legendre polynomials have been used to interpolate the field at the boundary of the meshes of different densities. The numerical verification of the proposed technique has been carried out in frequency domain. It has been shown that the accuracy of the presented method is very high and stable - the error monotonically decreases as a function of the refinement factor.
-
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)...
-
Krylov Space Iterative Solvers on Graphics Processing Units
PublicationCUDA architecture was introduced by Nvidia three years ago and since then there have been many promising publications demonstrating a huge potential of Graphics Processing Units (GPUs) in scientific computations. In this paper, we investigate the performance of iterative methods such as cg, minres, gmres, bicg that may be used to solve large sparse real and complex systems of equations arising in computational electromagnetics.
-
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.
-
Tuning matrix-vector multiplication on GPU
PublicationA matrix times vector multiplication (matvec) is a cornerstone operation in iterative methods of solving large sparse systems of equations such as the conjugate gradients method (cg), the minimal residual method (minres), the generalized residual method (gmres) and exerts an influence on overall performance of those methods. An implementation of matvec is particularly demanding when one executes computations on a GPU (Graphics...
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...
-
How to render FDTD computations more effective using agraphics accelerator.
PublicationGraphics processing units (GPUs) for years have been dedicated mostly to real time rendering. Recently leading GPU manufactures have extended their research area and decided to support also graphics computing. In this paper, we describe an impact of new GPU features on development process of an efficient finite difference time domain (FDTD) implementation.
Year 2008
-
A technique of stabilizing FDTD-subgridding algorithm using reciprocity principle
PublicationW artykule przedstawiono wykorzystanie zasady wzajemności w procesie stabilizacji zagęszczania siatki dla fdtd. Metoda ta oryginalnie służyła tylko do sprawdzenia stabilności algorytmów zagęszczających siatki fdtd, jednak pozwala ona na zmianę współczynnika sprzężenia pomiędzy polami występującymi na brzegach w ten sposób, że algorytm siatkowania jest stabilny. Zaprezentowana metoda została zweryfikowana testami numerycznymi pod...
-
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.
-
Grouping macromodels by using multilevel model order reduction
Publicationartykuł pprezentuje nowatorską technikę grupowania makromodeli dla metody fdtd. nowa technika bazuje na schemacie wielopoziomowej redukcji rzędu modeli. grupowanie makromodeli pozwala na zwiększenie szybkości symulacji w porównaniu do niezgrupowanych makromodeli, zapewniając przy tym porównywalną dokładność.
-
Implementation of matrix-type FDTD algorithm on a graphics accelerator
PublicationArtykuł prezetuje implementację algorytmu FDTD w postaci macierzowej przeznaczonej dla kart graficznych. Wykazany został wzrost efektywności obliczeń numerycznych w odniesieniu do implementacji przeznaczonej dla procesora komputerowego.
-
Macromodeling of multiport systems using a fast implementation of the vector fitting method
PublicationMakromodelowanie układów wieloportowych przy użyciu vector fittingu jest czasochłonne oraz wymaga dużych zasobów obliczeniowych w przypadku gdy wszystkie elementy macierzy systemowej dzielą wspólne bieguny. Artykuł prezentuje stabilne rozwiązanie, które usuwa problem rzadkości macierzy poprzez zastosowanie bezpośrednie dekompozycje QR. Jako przykład przedstawiony został 60 portowy układ, który ilustruje oszczędność czasu potrzebnego...
-
Optimization of a FDTD code for graphical processing units
PublicationArtykuł prezetuje implementację algorytmu FDTD w postaci jawnej przeznaczonej dla kart graficznych. Wykazany został wzrost efektywności obliczeń numerycznych w odniesieniu do implementacji przeznaczonej dla procesora komputerowego.
-
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
-
A new conformal radiation boundary condition for high accuracy finite difference analysis of open waveguides
PublicationW publikacji zaprezentowano nowe warunki brzegowe przeznaczone dla precyzyjnej analizy otwartych prowadnic falowych metodą różnic skończonych. Praca zawiera również liczne przykłady zastosowania proponowanej techniki oraz porównanie otrzymanych rezultatów numerycznych z wynikami otrzymywanymi przy użyciu innych metod.
-
Equivalent spice circuits with guaranteed passivity from nonpassive models
PublicationW artykule przedstawiona została nowa technika wymuszania pasywności schematów zastępczych. Opracowana technika pozwala na konstrukcję schematów zastępczych bardzo złożonych układów, oraz pozwala na wymuszenie pasywności modelu tworzonego na podstawie danych niepasywnych.
-
Projection framework for hybrid methods derived from finite difference operators in time and frequency domain
PublicationW artykule przedstawiono ogólną koncepcję tworzenia algorytmów hybrydowych na bazie operatorowego sformułowania metody różnic skończonych. Wykorzystano koncepcję projekcji ortogonalnej w przestrzeni skończeniewymiarowej w celu modyfilacji pierwotnego sformułowania.
Year 2006
-
Analysis of a high-quality photonic crystal resonator
PublicationArtykuł przedstawia kompleksową analizę rezonatora 2D o wysokiej dobroci uzyskanego dzięki zastosowaniu fotonicznych kryształów. Struktura rezonatora została zoptymalizowana w celu osiągnięcia maksymalnej dobroci. Analiza została wykonana przy pomocy metody FDTD z zaimplementowanymi makromodelami, a wyniki poddano następnie obróbce cyfrowej w oparciu o technikę GPOF. Taka kombinacja zastosowanych metod okazała się bardzo efektywna...
-
Approximate analytical boundary conditions for efficient finite difference frequency domain simulations in cylindrical coordinates
PublicationW artykule zaprezentowano prostą technikę analizy rezonatora otwartego. Algorytm łączy w sobie metodę różnic skończonych i rozwinięć funkcyjnych , umożliwiając implementację warunków brzegowych symulujących otwartą przestrzeń. Metoda testowana była w analizie rezonatorów o różnych wymiarach,a otrzymane wyniki dobrze zgadzały się z rezultatami innych metod.
-
Evaluation of accuracy of surrogate models
PublicationArtykuł przestawia statystyczne podejście do oceny dokładności modeli zastępczych. Prezentowana jest miara dokładności bazująca na dystrybucji błędów w zbiorze testowym. Praca zawiera dyskusję na temat oceny dokładności samego modelu oraz zasadności wyboru kryterium zatrzymującego proces automatycznego tworzenia modelu.
-
Model order reduction for subgridding in fdtd scheme
PublicationW artykule zaprezentowana została technika pozwalająca na uzyskanie wysokiej rozdzielczości w metodzie FDTD. Prezentowany algorytm jest połączeniem metod redukcji rzędu modelu i lokalnych zagęszczeń zaimplementowanych do FDTD. Pozwala to zmniejszyć liczbę użytych zmiennych stanu, a także skrócić krok czasowy, co skutkuje znacznie krótszym czasem symulacji, niż w przypadku klasycznej metody FDTD.
-
Object oriented grid computing for computational electromagnetics
PublicationArtykuł opisuje bibliotekę WiCommGrid napisaną w języku java, która realizuje ideę wymiany informacji pomiędzy węzłami środowiska rozproszonego z zastosowaniem programowania zorientowanego obiektowo. Biblioteka ta przystosowana jest do współdziałania z wieloma systemami operacyjnymi oraz z rożnym środowiskiem sprzętowym. Zbudowaną aplikację zastosowano do zrównoleglonych obliczeń rozkładu pola elektromagnetycznego w oparciu o algorytm...
-
passive spice networks from non-passive data
PublicationArtykuł przestawia technike generacji schematow zastepczych w formacie SPICE dla pasywnych układów mikrofalowych. Wynikowy schemat zastepczy ma zagwarantowana pasywnosc. Schematy zastepcze powstaja na podstawie symulacji lub pomiarow w dziedzinie czestotliwosci i moga byc wykorzystane do symulacji w dziedzinie czasu.
-
Quadratic programming approach to coupled resonator filter cad
PublicationArtykuł prezentuje technikę komputerowego wspomagania procesu projektowania filtrów zbliżeniowych. Polega ona na sformułowaniu macierzy sprzężeń jako problemu programowania kwadratowego (QP). Dzięki zdefiniowaniu procedury optymalizacyjnej jako problemu QP, przy założeniu liniowej zależności współczynników sprzężeń od wymiarów geometrycznych struktury, uzyskano znaczącą redukcję liczby pełnofalowych symulacji prowadzących do uzyskania...
seen 4246 times