prof. dr inż. Sławomir Kozieł
Publications
Filters
total: 487
Catalog Publications
-
Phase compensation scheme for feedforward linearised CMOS operational transconductance amplifier.
PublicationW pracy opisano technikę kompensacji charakterystyk fazowych linearyzowanego metodą feedforward operacyjnego wzmacniacza transkonduktancyjnego CMOS. Wykazano, że proponowana koncepcja układowa prowadzi do znacznej poprawy liniowości charakterystyki przejściowej wzmacniacza oraz do rozszerzenia zakresu liniowości prądu wyjściowego. Ponadto w pracy przeprowadzono analizę charakterystyk częstotliwościowych, w wyniku której otrzymano...
-
1.2V low-power four-quadrant CMOS transconductance multiplier operating in saturation region.
PublicationW pracy opisano niskomocową strukturę układową liniowego transkonduktancyjnego mnożnika czteroćwiartkowego pracującego w zakresie nasycenia. Układ analizowano z uwzględnieniem standardowego 0,35-mikrometrowego procesu CMOS. Przeprowadzone symulacje przy pomocy programu SPICE wykazały wysoką liniowość w odniesieniu do obu wejść sterujących X, Y. Np. dla sygnału harmonicznego 1 MHz; 0,3Vp-p na wejściu Y uzyskano zniekształcenia...
-
Continuous-time active-RC filters: general model and its applications.
PublicationW pracy przedstawiono ogólny model filtru aktywnego RC opartego na wzmacniaczach odwracających fazę. Model analizowany jest przy użyciu równań macierzowych. Podano jawną formułę określającą funkcję przenoszenia filtru w ogólnym przypadku. Przedstawiono rozszerzenia modelu pozwalające uwzględniać nieidealności wzmacniaczy operacyjnych, w tym skończone wzmocnienie i pasmo przenoszenia oraz niezerową rezystancję wyjściową. Zastosowanie...
-
Linearized CMOS OTA using Active-Error Feedforward technique.
PublicationW pracy przedstawiono koncepcję układową operacyjnego wzmacniacza transkonduktancyjnego CMOS OTA oraz metodę linearyzacji jego charakterystyki przejściowej typu ''active-error feedforward''. Badania symulacyjne przy pomocy programu SPICE wykazały, że linearyzowany układ jest dostosowany do pracy z napięciem zasilania ± 1,25 V i dla sygnału harmonicznego o częstotliwości 1MHz (0,8 Vp-p) zapewnia poziom zniekształceń harmonicznych...
-
Structure generation and performance comparison of elliptic Gm-C filters.
PublicationW oparciu o zestaw macierzy opisujący ogólną topologię filtrów typu Gm-C opracowano procedurę efektywnej generacji struktur filtrów dolnoprzepustowych. Dla filtrów tego typu podano wyrażenia pozwalające analizować właściwości wrażliwościowe oraz określono zestaw odpowiednich kryteriów porównawczych. Szczegółowe badania porównawcze przeprowadzono dla wybranych filtrów 3-go rzędu w tym realizowanych w strukturach LF(leapfrog) i...
-
Performance optimization of continuous-time OTA-C filters.
PublicationW pracy przedstawiono analityczne podejśćie do optymalizacji właściwości filtrów OTA-C czasu ciągłego. Zaprezentowano efektywne metody analizy zniekształceń nieliniowych i szumów dla dowolnego filtru OTA-C wykorzystując ogólny model oparty na opisie macierzowym. Rezultaty teoretyczne odnoszące się do kaskadowego filtru typu Butterwotha były weryfikowane na drodze porównawczej z wynikami otrzymanymi na poziomie ''Transistor-Level''...
-
Nonlinear distortion analysis and optimisation of general OTA-C filters.
PublicationW pracy przedstawiono opis analityczny ogólnej struktury filtrów OTA-C zawierających nieliniowe elementy aktywne. Wprowadzono nieliniowy układ równań różniczkowych zwyczajnych opisujący dynamikę tej klasy układów aktywnych. Opis ten pozwala, przy użyciu standardowych metod numerycznych, na przeprowadzenie efektywnej analizy czasowej filtrów OTA-C. Proponowane podejście może być stosowane do badania dowolnych efektów nieliniowych...
-
Design of a 3.3V four-quadrant analog CMOS multiplier
PublicationW pracy przedstawiono dwa czterokwadrantowe mnożniki analogowe CMOS pracujące przy napięciu zasilania 3.3V. Układy wykorzystują tranzystory MOS pracujące zarówno w zakresie nasycenia jak i w zakresie triodowym. Wyniki symulacji komputerowych pokazują, że współczynnik zawartości harmonicznych (THD) sygnału wyjściowego jest mniejszy niż 0.75% dla sygnału wejściowego o amplitudzie 1V o częstotliwości 10MHz. Pasmo 3dB układu wynosi...
-
Filtry Gm-C czasu ciągłego - ogólna struktura i zastosowania w zagadnieniach analizy i projektowania
PublicationW pracy przedstawiono ogólny model filtrów Gm-C czasu ciągłego oraz jego opis macierzowy. Wykazano, że dowolny filtr aktywny tej klasy jest szczególnym przypadkiem zaprezentowanej struktury. Struktura ta jest szczególnie przydatna do analizy i projektowania filtrów Gm-C wysokiego rzędu, między innymi filtrów z wielopętlowym sprzężeniem zwrotnym takich jak Leap-Frog(LF) czy Follow-the-Leader (FLF). W pracy zaprezentowano szereg...
-
Właściwości dynamiczne filtrów Gm-C zmiennych stanu trybu napięciowego i prądowego
PublicationW pracy przedstawiono analizę zakresu dynamicznego dla filtrów Gm-C zmiennych stanu realizowanych w strukturach napięciowych i prądowych. W analizie wykorzystano ogólny model filtrów Gm-C oraz jego opis algebraiczny. W przypadku filtrów napięciowych opierano się na wcześniejszych wynikach otrzymanych przez Groenewoldła. W przypadku struktur prądowych wzięto pod uwagę zależność transkonduktancji elementów aktywnych od częstotliwości....
-
Analiza tolerancji filtrów Gm-C czasu ciągłego.
PublicationW pracy przedstawiono efektywną metodę analizy tolerancji dla dowolnych filtrów Gm-C. Korzystając z ogólnego modelu filtrów tej klasy oraz jego opisu macierzowego wyprowadzono formuły pozwalające na wyznaczanie zniekształceń charakterystyk częstotliwościowych filtrów spowodowanych rozrzutem rzeczywistych wartości elementów filtru względem wartości nominalnych. Złożoność obliczeniowa związana z ewaluacją tych formuł jest...
-
Ogólna struktura filtrów Gm-LC czasu ciągłego.
PublicationW pracy przedstawiono ogólny model filtrów Gm-LC czasu ciągłego oraz jego opis macierzowy. Wykazano, że dowolny filtr aktywny tej klasy zarówno trybu napięciowego jak i prądowego jest szczególnym przypadkiem opracowanej struktury. Przedstawione rozważania teoretyczne zilustrowano reprezentatywnym przykładem dolnoprzepustowego układu eliptycznego filtru Gm-LC dowolnego(nieparzystego) rzędu.
-
Efficient tolerance analysis of continuous-time Gm-C filters
PublicationW pracy przedstawiono efektywną metodą analizy tolerancji dowolnych filtrów Gm-C. Przedstawiono ogólny model filtrów Gm-C oraz jego opis algebraiczny. Używając tego podejścia, wyprowadzono formuły pozwalające na wyznaczenie odchyłek funkcji przenoszenia filtru spowodowanych odchyłkami wartości elementów filtru od wartości nominalnych. Proponowana metoda charakteryzuje się niewielką złożonością obliczeniową, co pozwala na jej wykorzystanie...
-
CMOS differential pair transconductor with active error feedback.
PublicationW pracy przedstawiono metodę linearyzacji charakterystyki przejściowej typu
-
High level synthesis with adaptive evolutionary algorithm for solving reliability and thermal problems in reconfigurable microelectronic systems.
PublicationPraca dotyczy badań efektywności adaptacyjnego algorytmu ewolucyjnego (AEA)zastosowanego do syntezy wysokiego poziomu układów cyfrowych CMOS w celu zredukowania rozpraszanej przez nie mocy. W wyniku obniżenia poziomu mocy pobieranej przez układ mikroelektroniczny uzyskuje się zmniejszenie szczytowej i średniej temperatury układu scalonego co z kolei prowadzi do wzrostu niezawodności całego systemu. Podczas przeprowadzonych...
-
Canonic structures of old order elliptic Gm-C filters.
PublicationW pracy zaproponowano nowe struktury kanoniczne eliptycznych filtrów Gm-Crzędów nieparzystych. Opracowane układy filtrów wymagają małej liczby elementów zarówno aktywnych jak i pasywnych niezbędnych do realizacji żądanych charakterystyk częstotliwościowych.W pracy są również zaprezentowane rezultaty porównań właściwości przedstawionych struktur z przykładami realizacji układowych innych filtrów Gm-C.
-
A general approach to continuous time Gm-C filters.
PublicationW pracy zaproponowano ogólną strukturę filtrów Gm-C z odpowiednim opisem macierzowym. W odniesieniu do tej struktury podano formuły analizy wrażliwościowej dla dowolnego filtru Gm-C czasu ciągłego. Analiza oparta na opisie macierzowym była wykorzystana również do porównania właściwości filtrów Gm-Ctrybu napięciowego i prądowego. Zdefiniowano dwie kanoniczne transformacje dla klasy filtrów zmiennych stanu.
-
3.3V CMOS differential pair transconductor with active error feedback.
PublicationW pracy opisano nową koncepcję układową różnicowego wzmacniacza transkonduktancyjnego CMOS z aktywnym ujemnym sprzężeniem zwrotnym błędu przeznaczonego do pracy z napięciem zasilania 3.3V. Przeprowadzono badania symulacyjne z wykorzystaniem pakietu SPICE oraz pokazano przykładową implementację układu dolnoprzepustowego filtru Gm-C rzędu czwartego w aproksymacji Butterwortha.
-
Dynamic range comparison of voltage-mode and current-mode state-space Gm-Cbiquad filters in reciprocal structures
PublicationW pracy dokonano porównania zakresu dynamicznego bikwadratowych filtrówGm-C zmiennych stanu, których struktury układowe oparte są na zasadzie tran-sformacji układu dołączonego. Przeprowadzono rozważania teoretyczne w wynikuktórych określono ogóne formuły zakresu dynamicznego dla klasy filtrów Gm-Ctrybu napięciowego i prądowego. Weryfikacja rezultatów teoretycznych byłazrealizowana za pomocą symulatora SPICE.
-
Tolerance Analysis of Continuous Time Gm-C Filters.
PublicationW pracy opisano metodę analizy tolerancji dla filtrów Gm-C dowolnego typu i rzędu. Opracowano odpowiednie formuły analityczne korzystając z ogólnego modelu filtrów tej klasy oraz zunifikowanego opisu macierzowego. W końcowej części pracy przedstawiono wybrane przykłady zastosowań proponowanej procedury z włączeniem analizy metody najgorszego przypadku dla filtrów Gm-C wysokiego rzędu.
-
General Gm-C filters with finite band transconductors.
PublicationW pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących wpływu skończonego pasma przenoszonych częstotliwości elementów transkonduktancyjnych na właściwości filtrów Gm-C czasu ciągłego. Opracowano miary dewiacji charakterystyk częstotliwościowych filtrów Gm-C spowodowanych skończonymi wartościami elementów pojemnościowych i rezystancyjnych na wyjściu transkonduktorów. Proponowana procedura analizy może znaleźć szerokie zastosowanie...
-
Reducing average and peak temperatures of VLSI CMOS circuits by means of evolutionary algorithm applied to high level synthesis.
PublicationW pracy przedstawiono adaptacyjny algorytm ewolucyjny zastosowany do syntezy wysokiego poziomu układów cyfrowych CMOS w celu zredukowania pobieranej przez nie mocy. Prowadzi to do redukcji szczytowej i średniej temperatury układu scalonego. Dzięki temu uzyskuje się wzrost niezawodności projektowanych układów scalonych.
-
Algebraic model of continuous time Gm-LC filters and applications.
PublicationW pracy zaprezentowano model algebraiczny filtrów Gm-LC czasu ciągłego i jego wybrane zastosowania. Zaproponowany model obejmuje struktury pracujące zarówno w trybie napięciowym jak i prądowym. Użyteczność opracowanego modelu potwierdzono na przykładzie syntezy eliptycznego filtru Gm-LC rzędu nieparzystego.
-
Efficient uncertainty quantification using sequential sampling-based neural networks
PublicationUncertainty quantification (UQ) of an engineered system involves the identification of uncertainties, modeling of the uncertainties, and the forward propagation of the uncertainties through a system analysis model. In this work, a novel surrogate-based forward propagation algorithm for UQ is proposed. The proposed algorithm is a new and unique extension of the recent efficient global optimization using neural network (NN)-based...
-
Low-Cost Behavioral Modeling of Antennas by Dimensionality Reduction and Domain Confinement
PublicationBehavioral modeling has been rising in importance in modern antenna design. It is primarily employed to diminish the computational cost of procedures involving massive full-wave electromagnetic (EM) simulations. Cheaper alternative offer surrogate models, yet, setting up data-driven surrogates is impeded by, among others, the curse of dimensionality. This article introduces a novel approach to reduced-cost surrogate modeling of...
-
Expedited Metaheuristic-Based Antenna Optimization Using EM Model Resolution Management
PublicationDesign of modern antenna systems heavily relies on numerical opti-mization methods. Their primary purpose is performance improvement by tun-ing of geometry and material parameters of the antenna under study. For relia-bility, the process has to be conducted using full-wave electromagnetic (EM) simulation models, which are associated with sizable computational expendi-tures. The problem is aggravated in the case of global optimization,...
-
On Unsupervised Artificial-Intelligence-Assisted Design of Antennas for High-Performance Planar Devices
PublicationDesign of modern antenna structures is a challenging endeavor. It is laborious, and heavily reliant on engineering insight and experience, especially at the initial stages oriented towards the devel-opment of a suitable antenna architecture. Due to its interactive nature and hands-on procedures (mainly parametric studies) for validating suitability of particular geometric setups, typical antenna development requires many weeks...
-
Cost-Efficient Two-Level Modeling of Microwave Passives Using Feature-Based Surrogates and Domain Confinement
PublicationA variety of surrogate modelling techniques has been utilized in high-frequency design over the last two decades. Yet, the curse of dimensionality still poses a serious challenge in setting up re-liable design-ready surrogates of modern microwave components. The difficulty of the model-ing task is only aggravated by nonlinearity of circuit responses. Consequently, constructing a practically usable surrogate model, valid across...
-
Dual-Polarized Wideband Bandpass Metasurface-Based Filter
PublicationThis paper presents a novel metasurface-based bandpass filter. The structure is realized by simply patterning a double-sided AD250 substrate, and does not require any vias or insertion of lumped elements. The top layer is an annular- aperture-array with multiple inner conductors, whereas the bottom layer is a first-order Hilbert-curve array. FEM-based simulation results of the filter are obtained using HFSS. The experimental validation...
-
Globalized Parametric Optimization of Microwave Passive Components Using Simplex-Based Surrogates
PublicationOptimization-based parameter adjustment involving full-wave electromagnetic (EM) simulation models is a crucial stage of present-day microwave design process. In fact, rigorous optimization is the only reliable mean permitting to simultaneously handle multiple geometry/material parameters, objectives, and constraints. Unfortunately, EM-driven design is a computationally intensive endeavor. While local tuning is usually manageable,...
-
Computationally-Efficient Statistical Design and Yield Optimization of Resonator-Based Notch Filters Using Feature-Based Surrogates
PublicationModern microwave devices are designed to fulfill stringent requirements pertaining to electrical performance, which requires, among others, a meticulous tuning of their geometry parameters. When moving up in frequency, physical dimensions of passive microwave circuits become smaller, making the system performance increasingly susceptible to manufacturing tolerances. In particular, inherent inaccuracy of fabrication processes affect...
-
New Complementary Resonator for Permittivity- and Thickness-Based Dielectric Characterization
PublicationThe design of high-performance complementary meta-resonators for microwave sensors featur-ing high sensitivity and consistent evaluation of dielectric materials is challenging. This paper presents the design and implementation of a novel complementary resonator with high sensi-tivity for dielectric substrate characterization based on permittivity and thickness. A comple-mentary crossed arrow resonator (CCAR) is proposed and integrated...
-
Reduced-Cost Microwave Modeling Using Constrained Domains and Dimensionality Reduction
PublicationDevelopment of modern microwave devices largely exploits full-wave electromagnetic (EM) simulations. Yet, simulation-driven design may be problematic due to the incurred CPU expenses. Addressing the high-cost issues stimulated the development of surrogate modeling methods. Among them, data-driven techniques seem to be the most widespread owing to their flexibility and accessibility. Nonetheless, applicability of approximation-based...
-
Design and Optimization of a Compact Super-Wideband MIMO Antenna with High Isolation and Gain for 5G Applications
PublicationThis paper presents a super-wideband multiple-input multiple-output (SWB MIMO) antenna with low profile, low mutual coupling, high gain and compact size for microwave and millimeter wave (mm-wave) fifth-generation (5G) applications. A single antenna is a simple elliptical-square shape with a small physical size of 20 × 20 × 0.787 mm3. The combination of both square and elliptical shapes results in an exceptionally broad impedance...
-
Low-Cost and Precise Automated Re-Design of Antenna Structures Using Interleaved Geometry Scaling and Gradient-Based Optimization
PublicationDesign of contemporary antennas is an intricate endeavor involving multiple stages, among others, tuning of geometry parameters. In particular, re-designing antennas to different operating frequencies, makes parametric optimization imperative to ensure the best achievable system performance. If the center frequency at the current design is distant from the target one, local tuning methods generally fail, whereas global algorithms...
-
Design and experimental verification of multi-layer waveguide using pin/hole structure
PublicationThis study presents a novel technique for minimizing RF leakage in metallic hollow waveguides fabricated using the multilayer split-block method. By integrating a pin/hole wall into the split-block multilayers, a substantial reduction of RF leakage can be achieved while reducing the circuit size and mitigating the performance variations. To validate the proposed approach, a slot antenna fed by single ridge waveguide has been prototyped...
-
Microfluidically Frequency-Reconfigurable Self-Quadruplexing Antenna Based on Substrate Integrated Square-Cavity
PublicationIn this article, a novel concept of self-quadruplexing tunable antenna (SQTA) enabled by microfluidic channels is investigated. The operating channels are either filled with air or dielectric liquids to enable frequency tunability. The proposed SQTA is implemented on the substrate-integrated square-cavity (SISC). A swastika-shaped slot is milled on the top-surface of the SISC to create four quarter-mode resonators. The resonators...
-
Substrate Integrated Waveguide-Based Frequency-Tunable Self-Octaplexing Antenna
PublicationThis communication presents the first-ever substrate integrated waveguide (SIW)-based frequency-tunable self-octaplexing antenna (SOA) for wireless communication. The structure is arranged by implementing eight distinct patches with planar 50-ohm feedlines at the top of the SIW cavity, which realize eight distinct resonant frequencies. Independent tuning of each resonant frequency is achieved by incorporating appropriately allocated...
-
Response Feature Technology for High-Frequency Electronics. Optimization, Modeling, and Design Automation
PublicationThis book discusses response feature technology and its applications to modeling, optimization, and computer-aided design of high-frequency structures including antenna and microwave components. By exploring the specific structure of the system outputs, feature-based approaches facilitate simulation-driven design procedures, both in terms of improving their computational efficiency and reliability. These benefits are associated...
-
On Accelerated Metaheuristic-Based Electromagnetic-Driven Design Optimization of Antenna Structures Using Response Features
PublicationDevelopment of present-day antenna systems is an intricate and multi-step process requiring, among others, meticulous tuning of designable (mainly geometry) parameters. Concerning the latter, the most reliable approach is rigorous numerical optimization, which tends to be re-source-intensive in terms of computing due to involving full-wave electromagnetic (EM) simu-lations. The cost-related issues are particularly pronounced whenever...
-
Wideband High-Gain Low-Profile Series-Fed Antenna Integrated with Optimized Metamaterials for 5G millimeter Wave Applications
PublicationThis paper presents a series-fed four-dipole antenna with a broad bandwidth, high gain, and compact size for 5G millimeter wave (mm-wave) applications. The single dipole antenna provides a maximum gain of 6.2 dBi within its operational bandwidth, which ranges from 25.2 to 32.8 GHz. The proposed approach to enhance both gain and bandwidth involves a series-fed antenna design. It comprises four dipoles with varying lengths, and a...
-
Hardware implementation of digital image stabilization using optical flow algorithm and FPGA technology
PublicationW artykule przedstawiono efektywną procedurę uproszczenia algorytmu przepływu optycznego oraz jego realizację w układzie programowalnym FPGA. Zmodyfikowany algorytm wykorzystuję metodę blokowego dopasowania podobszarów oraz jednowymiarową reprezentację podobszarów. Dodatkowo, funkcja korelacji oparta jest o normę L1. W rezultacie uzyskano zmniejszenie zużytych zasobów kosztem nieznacznej utraty dokładności. Zarówno dokładność,...
-
A design framework for rigorous constrained EM-driven optimization of miniaturized antennas with circular polarization
PublicationCompact radiators with circular polarization are important components of modern mobile communication systems. Their design is a challenging process which requires maintaining simultaneous control over several performance figures but also the structure size. In this work, a novel design framework for multi-stage constrained miniaturization of antennas with circular polarization is presented. The method involves sequential optimization...
-
Asymmetrical-Slot Antenna with Enhanced Gain for Dual-Band Applications
PublicationDual-band operation is an important feature of antennas to be applied in modern communication systems. Although high gain of radiators is rarely of concern in urban areas with densely located broadcasting stations, it becomes crucial for systems operating in more remote environments. In this work, a dual-band antenna with enhanced bandwidth is proposed. The structure consists of a driven element in the form of an asymmetrical radiator/slot...
-
A framework for accelerated optimization of antennas using design database and initial parameter set estimation
PublicationThe purpose of this paper is to exploit a database of pre-existing designs to accelerate parametric optimization of antenna structures is investigated. Design/methodology/approach The usefulness of pre-existing designs for rapid design of antennas is investigated. The proposed approach exploits the database existing antenna base designs to determine a good starting point for structure optimization and its response sensitivities....
-
Reduced-Cost Design Optimization of High-Frequency Structures Using Adaptive Jacobian Updates
PublicationElectromagnetic (EM) analysis is the primary tool utilized in the design of high-frequency structures. In vast majority of cases, simpler models (e.g., equivalent networks or analytical ones) are either not available or lack accuracy: they can only be used to yield initial designs that need to be further tuned. Consequently, EM-driven adjustment of geometry and/or material parameters of microwave and antenna components is a necessary...
-
Design space reduction and variable-fidelity EM simulations for feasible Pareto optimization of antennas
PublicationA computationally efficient procedure for multi-objective optimization of antenna structures is presented. In our approach, a response surface approximation (RSA) model created from sampled coarse-discretization EM antenna simulations is utilized to yield an initial set of Pareto-optimal designs using a multi-objective evolutionary algorithm. The final Pareto front representation for the high-fidelity model is obtained using surrogate-based...
-
Design of microstrip antenna subarrays: a simulation-driven surrogate-based approach
PublicationA methodology for computationally efficient simulation-driven design of microstrip antenna subarrays is presented. Our approach takes into account the effect of the feed (here, a corporate network) on the subarray side-lobe level and allows adjustment of both radiation and reflection responses of the structure under design within a single automated process. This process is realized as surrogate-based optimization that produces...
-
Low-Cost Multi-Objective Optimization Yagi-Uda Antenna in Multi-Dimensional Parameter Space
PublicationA surrogate-based technique for fast multi-objective optimization of a multi-parameter planar Yagi-Uda antenna structure is presented. The proposed method utilizes response surface approximation (RSA) models constructed using training samples obtained from evaluation of the low-fidelity antenna model. Utilization of the RSA models allowsfor fast determination of the best possible trade-offs between conflicting objectives in multi-objective...
-
Simulation-Driven Design of Microstrip Antenna Subarrays
PublicationA methodology for computationally efficient simulation-driven design of microstrip antenna subarrays is presented. Our approach takes into account the effect of the feed (e.g., a corporate network) on the subarray side lobe level and allows adjusting both radiation and reflection responses of the structure under design within a single automated process. This process is realized as surrogate-based optimization that produces designs...
seen 4454 times