Search
Filters
total: 613
filtered: 554
Search results for: MICROWAVE
-
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...
-
Wideband Macromodels in Finite Element Method
PublicationThis letter proposes a novel projection technique for accelerating Finite Element Method simulations. The algorithm is based on the Second-order Arnoldi Method for Passive Order Reduction (SAPOR). It involves generation of two projection bases and thanks to this it is applicable to the systems of equations, which contain the quadratic frequency-dependence in the input term, that arise when projection is applied locally in the selected...
-
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...
-
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.
-
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...
-
Regularized Local Multivariate Reduced-Order Models With Nonaffine Parameter Dependence
PublicationThis paper addresses a singular problem, not yet discussed in the literature, which occurs when parametric reduced-order models are created using a subspace projection approach with multiple concatenated projection bases. We show that this technique may lead to the appearance of localized artifacts in the frequency characteristics of a system, even when the reduced-order projection basis is rich enough to describe the original...
-
Efficient Finite Element Analysis of Axially Symmetrical Waveguides and Waveguide Discontinuities
PublicationA combination of the body-of-revolution and finite element methods is adopted for full-wave analysis of waveguides and waveguide discontinuities involving angular field variation. Such an approach is highly efficient and much more flexible than analytical techniques. The method is performed in two different cases: utilizing a generalized impedance matrix to determine the scattering parameters of a single waveguide section and utilizing...
-
Automatic Reduction-Order Selection for Finite-Element Macromodels
PublicationAn automatic reduction-order selection algorithm for macromodels in finite-element analysis is presented. The algorithm is based on a goal-oriented a posteriori error estimator that operates on low-order reduced blocks of matrices, and hence, it can be evaluated extremely quickly.
-
Scattering in junction by posts consisting of a segment of conducting cy linder.
PublicationWykorzystując zmodyfikowaną procedurę iteracyjną i metodę dopasowania rodzajów opracowano teorię rozpraszania fali elektromagnetycznej w złączu falowodowym na obiektach będących wycinkami metalowego cylindra. W wyniku analizy uzyskano wielorodzajową macierz rozproszenia złącza falowodowego zawierającego opisywane elementy. Zarówno zmiana położenia jak i obrót elementu w złączu powoduje zmianę jego parametrów elektrycznych....
-
Efficient implementation of the Cauchy method for automated CAD-model construction.
PublicationW artykule przedstawiona została efektywna metoda konstrukcji wieloparametrycznych modeli układów mikrofalowych na podstawie wyników symulacji pełnofalowej. Algorytm wykorzystuje metodę najmniejszych kwadratów (TLS) do rozwiązania problemu interpolacyjnego i automatycznie dobiera rząd modelu.Przydatność i dokładność metody jest pokazana na przykładzie projektowania filtru z wykorzystaniem modeli trzech i pięciu zmiennych.
-
Finite-difference analysis of a loaded hemispherical resonator
PublicationPrzedstawiono analizę osiowo symetrycznej struktury otwartego rezonatora he-misferycznego zawierającego warstwowe ośrodki dielektryczne. W analizie wy-korzystano metodę różnic skończonych w dziedzinie częstotliwości (FDFD). Wcelu osiągnięcia wysokiej dokładności obliczeń zastosowano zaawansowane me-tody modelowania warunków brzegowych i granicznych.
-
Low-Cost Method for Internal Surface Roughness Reduction of Additively Manufactured All-Metal Waveguide Components
PublicationIn this study, a novel low-cost polishing method for internal surface roughness reduction of additively manufactured components, developed for waveguide (WG) circuits operating in the millimeter frequency range is proposed. WG components fabricated using powder bed fusion (PBF) generally feature roughness of ten to fifty microns, which influences the increase of roughness-related conductor power losses having a major effect on...
-
Gradient-based optimization of filters using FD-TD software
PublicationW artykule opisane jest nowe podejście do zagadnienia optymalizacji filtrów mikrofalowych pasmowo-przepustowych. Optymalizacja prowadzona jest z wykorzystaniem metody gradientowej poszukiwania minimum wartości funkcji celu oraz przy założeniu pełnofalowej symulacji obwodów metodą różnic skończonych w dziedzinie czasu. W artykule pokazane jest, że stosując zaawansowane techniki cyfrowego przetwarzania sygnałów możliwa jest optymalizacja...
-
Self-Adaptive Mesh Generator for Global Complex Roots and Poles Finding Algorithm
PublicationIn any global method of searching for roots and poles, increasing the number of samples increases the chances of finding them precisely in a given area. However, the global complex roots and poles finding algorithm (GRPF) (as one of the few) has direct control over the accuracy of the results. In addition, this algorithm has a simple condition for finding all roots and poles in a given area: it only requires a sufficiently dense...
-
Generalized Chebyshev Bandpass Filters With Frequency-Dependent Couplings Based on Stubs
PublicationThis paper presents an accurate synthesis method for inline and cross-coupled generalized Chebyshev bandpass filters with frequency-dependent couplings implemented via open and short stubs. The technique involves the synthesis of a lumped-element prototy pe in the form of a coupling matrix with a frequency-dependent term and the conversion of this prototype to a distributed-element mode l composed of sections of TEM lines. This...
-
Rapid EM-Driven Design of Compact RF Circuits By Means of Nested Space Mapping
PublicationA methodology for rapid design of RF circuits constituted by compact microstrip resonant-cells (CMRCs) is presented. Our approach exploits nested space mapping (NSM) technology, where the inner SM layer is used to correct the equivalent circuit model at the CMRC level, whereas the outer layer enhances the coarse model of the entire structure under design. We demonstrate that NSM dramatically improves performance of surrogate-based...
-
A Self-Equalized Waveguide Filter With Frequency-Dependent (Resonant) Couplings
PublicationThis letter presents a design of a fifth-order linear phase filter with frequency-dependent couplings. The filter is composed of a triplet that is directly coupled to two resonators at the input and output. To provide group delay flattening a cross-coupling in the trisection has a strongly dispersive character with a negative slope parameter. To achieve this, an E-plane stub with a septum was used. To further improve the filter...
-
Simulation and Experiment of a Compact Wideband 90^{circ} Differential Phase Shifter
PublicationArtykuł przedstawia projekt i analizę kompaktowego różnicowego przesuwnika fazy, który jest rozwinięciem konfiguracji zaproponowanej Abbosha poprzez modyfikację obciążenia wrót. Zaproponowana konfiguracja zawiera 3dB sprzęgacz kierunkowy z wrotami transmisyjnymi i sprzężonymi zakończonymi obciążeniami reaktancyjnymi. W artykule przedstawiono model teoretyczny prezentujący zasadę działania układu i jego projekt. Uzyskane wyniki...
-
Coupled-resonator filters with frequency-dependent couplings: coupling matrix synthesis
Publication -
Efficient and Systematic Solution of Real and Complex Eigenvalue Problems Employing Simplex Chain Vertices Searching Procedure
PublicationW artykule zaprezentowano nowatorską metodę, pozwalającą w bardzo efektywny sposób rozwiązywać rzeczywiste i zespolone zagadnienia własne (które przekształcić można w równania nieliniowe) często spotykane w elektrodynamice obliczeniowej. Idea metody oparta jest o śledzenie miejsc zerowych otrzymanego równania nieliniowego. W proponowanej technice zastosowano regularne wielościany, budując z nich łańcuch (ścieżkę) poszukiwanych...
-
A Mesh Deformation Technique Based on Solid Mechanics for Parametric Analysis of High-Frequency Devices With 3-D FEM
PublicationIn this paper, a versatile technique for mesh defor- mation is discussed, targeted at the electromagnetic (EM) field simulation of high-frequency devices using the 3-D finite element method (FEM). The approach proposed applies a linear elasticity model to compute the displacements of the internal mesh nodes in 3-D when the structure geometry is changed. The technique is compared with an alternative approach...
-
Edge-Guided Mode Performance and Applications in Nonreciprocal Millimeter-Wave Gyroelectric Components
PublicationThe analogies between the behavior of gyromagnetic and gyroelectric nonreciprocal structures, the use of the simple transfer matrix approach, and the edge-guided (EG) wave property, supported in a parallel plate model for integrated magnetized semiconductor waveguide, are investigated in those frequency regions, where the effective permittivity is negative or positive. As with their ferrite counterparts, the leakage of the EG waves...
-
Communication and Load Balancing Optimization for Finite Element Electromagnetic Simulations Using Multi-GPU Workstation
PublicationThis paper considers a method for accelerating finite-element simulations of electromagnetic problems on a workstation using graphics processing units (GPUs). The focus is on finite-element formulations using higher order elements and tetrahedral meshes that lead to sparse matrices too large to be dealt with on a typical workstation using direct methods. We discuss the problem of rapid matrix generation and assembly, as well as...
-
A Stabilized Complex LOBPCG Eigensolver for the Analysis of Moderately Lossy EM Structures
PublicationThis letter proposes a stabilized locally optimal block preconditioned conjugate gradient method for computing selected eigenvalues for complex symmetric generalized non-Hermitian eigenproblems. Effectiveness of the presented approach is demonstrated for a moderately lossy dual-mode dielectric resonator, modeled using finite-element method with higher order elements
-
Supervised-learning-based development of multi-bit RCS-reduced coding metasurfaces
PublicationCoding metasurfaces have been introduced as efficient tools allowing meticulous control over the electromagnetic (EM) scattering. One of their relevant application areas is radar cross section (RCS) reduction, which principally relies on the diffusion of impinging EM waves. Despite its significance, careful control of the scattering properties poses a serious challenge at the level of practical realization. This article is concerned...
-
Machine-Learning-Powered EM-Based Framework for Efficient and Reliable Design of Low Scattering Metasurfaces
PublicationPopularity of metasurfaces has been continuously growing due to their attractive properties including the ability to effectively manipulate electromagnetic (EM) waves. Metasurfaces comprise optimized geometries of unit cells arranged as a periodic lattice to obtain a desired EM response. One of their emerging application areas is the stealth technology, in particular, realization of radar cross section (RCS) reduction. Despite...
-
Modal FEM Analysis of Ferrite Resonant Structures
PublicationThe finite-element method (FEM) is applied for modal analysis of ferrite-loaded spherical resonators. To improve the efficiency of the numerical calculations, the body-of-revolution (BOR) technique is utilized. Due to the frequency-dependent ferrite permeability, FEM leads to a nonlinear eigenvalue problem that is challenging to solve. To this end, Beyn’s method is proposed. The effectiveness of the proposed approach is confirmed...
-
A Circular Waveguide Dual-Mode Filter With Improved Out-of-Band Performance for Satellite Communication Systems
PublicationThis letter presents a novel design for a 3-D-printed circular waveguide dual-mode (CWDM) filter with a modified cavity shape. The modification leads to a wide spurious-free stopband, which is highly desirable for channel separation in waveguide contiguous output multiplexers (OMUXs) in satellite communication systems. The new resonant cavity design is a result of applying shape deformation to a basic circular cavity in order to...
-
Inline Waveguide Filter With Transmission Zeros Using a Modified-T-Shaped-Post Coupling Inverter
PublicationThis letter reports the design techniques for a class 2 of inline waveguide bandpass filters with sharp-rejection capabil3 ities at the lower stopband based on a novel nonlinear-frequency4 variant-coupling (NFVC) structure. The proposed NFVC consists 5 of a modified-T-shaped metallic post (MTP) that is placed at the 6 center of the waveguide broad wall with its open arms lying 7 along the waveguide width. The engineered NFVC structure 8...
-
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...
-
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...
-
Analysis of single-ground-plane coplanar waveguide
PublicationW pracy przedstawion metodę analizy rodziny koplanarnych linii transmisyjnych z pojedynczym przewodem masy. Oryginalne, nie znane wcześniej wyniki modelowania numerycznego potwierdzone zostały dużą zgodnością z wynikami pomiarów wykonanych dla struktury falowodu koplanarnego z pojedynczym przewodem masy (SGP-CPW.
-
Analysis of circular cavity with cylindrical objects
PublicationArtykuł opisuje analizę rozpraszania fali elektromagnetycznej na obiektach cylindrycznych rozmieszczonych dowolnie w strukturze rezonatora. Analiza oparta jest na metodzie dopasowania rodzajów. Dokładność i poprawność metody jest zweryfikowana poprzez porównanie uzyskanych wyników z wynikami otrzymanymi z metod alternatywnych i własnych pomiarów wykonanych układów.
-
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.
-
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.
-
Hybrid Analysis of Structures Composed of Axially Symmetric Objects
Publication— A hybrid method for the scattering problems in shielded and open structures is presented. The procedure is based on the combination of body-of-revolution involving finite-element methods with impedance matrix formulation and the mode-matching technique, which can be utilized for the analysis of structures with axially symmetrical scatterers. In order to confirm the validity and efficiency of the proposed approach, a few examples...
-
Revisiting Toroidal Dipolar Moment in Planar Metamaterial
PublicationThis article revisits the electric, magnetic, and toroidal dipolar moments in the metamaterial structure and presents the flatland design for generating a toroidal dipolar response for the electromagnetic plane wave at normal incidence. Based on the numerical analysis of the surface current, the electric field, the magnetic field, and the quantitative analysis of scattered power supported by the electromagnetic multipole theory,...
-
Compact Quasi-Elliptic-Type Inline Waveguide Bandpass Filters With Nonlinear Frequency-Variant Couplings
PublicationThis work presents the design techniques to synthesize a class of compact inline quasi-elliptic-type waveguide cavity bandpass filters based on novel nonlinear frequency-variant couplings (NFVCs). These highly dispersive frequency-variant couplings (FVCs) are realized by means of a pair of partial-height posts that are placed at the junctions between every two cavity resonators. Each NFVC produces a transmission pole in between...
-
Comments on ''An innovative fast powerful method for tackling electromagnetic eigenvalue problems for multistrip transmission lines''
PublicationPraca stanowi komentarz do publikacji Casanuevy i Garcii dotyczącej techniki szybkiego obliczania charakterystyk dyspersyjnych falowodów z niejednorodnym wypełnieniem. Zwrócono uwagę na niepotrzebną komplikację zagadnienia poprzez zastosowanie techniki rozkładu na wartości szczególne.
-
Characterization of rectangular waveguide with a pseudochiral omega slab
PublicationMetodę dopasowania rodzajów zastosowano do rozwiązania falowodu prostokątnego zawierającego materiał pseudochiralny typy Omega. Zdefiniowano własności rodzajów pola w badanej prowadnicy oraz zauważono wystąpienie efektu przemieszczenia pola. Określono pełnofalową macierz rozproszenia sekcji badanego falowodu oraz porównano wyniki symulacji charakterystyk transmisyjnych sekcji z eksperymentem. W oparciu o uzyskane wyniki dokonano...
-
Automated CAD of coupled resonator filters
PublicationGradientowa metoda optymalizacji wraz z nową definicją funkcji celu opartą na rozkładzie biegunów oraz zer funkcji transmitancji obwodu, została zastosowana do pełnofalowej syntezy filtrów falowodowych pasmowo-przepustowych. Ekstrakcja biegunów wykonywana jest w oparciu metodę Cauchyłego. Przestawiona technika pozwana na znalezienie wymiarów geometrycznych struktur filtrujących o zadanej topologii bez konieczności wcześniejszej...
-
Coupled - mode design of ferrite loaded coupled microstrip lines section
PublicationMetodę rodzajów sprzężonych zastosowano do analizy i projektowania sekcji ferrytowych mikropaskowych linii sprzężonych magnesowanych podłużnie (FCL). W wyniku analizy określono macierz rozproszenia sekcji oraz warunki umożliwiające jej zastosowanie do realizacji cyrkulatora projetowanego jako połączenie badanej sekcji FCL z mikropaskowym rozgałęzieniem typu T. W oparciu o opracowane oprogramowanie przeprowadzono modelowanie parametrów...
-
Quasi-static finite-element analysis of a skewed microstrip crossover
PublicationPrzedstawiono quasi statyczną analizę skrzyżowania mikroskopowego na podłożu dielektycznym. Mikropaski znajdują się na różnych warstwach układu planarnego i mogą krzyżować się pod dowolnym kątem. Pojemności i indukcyjności obliczane są na podstawie rozkładu potencjałów skalarnych. W sformułowaniu zagadnienia magnestatycznego warunki brzegowe dla potencjału skalarnego wprowadzono za pomocą powierzchni rozcięcia dziedziny analizy....
-
A new class of eigenfunction expansion methods for fast frequency-domain analysis of waveguides
PublicationZaprezentowano nową technikę szybkiego obliczania charakterystyk dyspersyjnych falowodów z niejednorodnym wypełnieniem. Metoda ta oblicza przybliżone wartości stałej propagacji dla wymaganej częstotliwości, bazując na bardziej dokładnych wyliczeniach rozkładu pola i stałej propagacji dla kilku wybranych punktów częstotliwości.
-
Low-order models from FD-TD time samples
PublicationNiniejszy artykuł zawiera opis szeregu kryteriów pozwalających na automatyczne tworzenie wysokiej jakości modeli sygnałów czasowych uzyskanych w drodze symulacji obwodów wysokiej częstotliwości metodą różnic skończonych w dziedzinie czasu. Podany jest szczegółowy opis selekcji kluczowych parametrów modeli takich jak wybór długości ciągu użytego do konstrukcji modeli, współczynnika decymacji silnie nadpróbkowanego przebiegu w dziedzinie...
-
Reduced order models of refined Yee´s cells.
PublicationArtykuł opisuje nowe podejście zwiększające dokładność metody różnic skończonych za pomocą lokalnego zagęszczenia siatki. Obszar niewiele większy niż pojedyncza komórka Yee jest pokrywany gęstą siatką, a jej makromodel jest stworzony metodą redukcji rzędu modelu równań stanu w dziedzinie częstotliwości. Makromodele są użyte w metodach różnic skończonych w dziedzinie częstotliwości i czasu całej struktury. Inaczej niż w przypadku...
-
Efficient analysis of waveguide componets using a hybrid PEE-FDFD algorithm.
PublicationZaproponowano przyspieszenie analizy podzespołów falowodowych poprzez połączenie metody różnic skończonych w dziedzinie częstotliwości FDFD oraz rozwinięcia w funkcje własne PEE. Proponowane sformułowanie pozwala jawnie zdefiniować operator macierzowy dla zadanego problemu. Proponowana technika została zaprezentowana zarówno dla problemów własnych jak i układów z pobudzeniem.
-
Surrogate modeling of impedance matching transformers by means of variable‐fidelity electromagnetic simulations and nested cokriging
PublicationAccurate performance evaluation of microwave components can be carried out using full‐wave electromagnetic (EM) simulation tools, routinely employed for circuit verification but also in the design process itself. Unfortunately, the computational cost of EM‐driven design may be high. This is especially pertinent to tasks entailing considerable number of simulations (eg, parametric optimization, statistical analysis). A possible...
-
Performance‐driven modeling of compact couplers in restricted domains
PublicationFast surrogate models can play an important role in reducing the cost of EM-driven design closure of miniaturized microwave components. Unfortunately, construction of such models is challenging due to curse of dimensionality and wide range of geometry parameters that need to be included in order to make it practically useful. In this letter, a novel approach to design-oriented modeling of compact couplers is presented. Our method...