Search
Search results for: MICROWAVE
-
Novel structure and design of enhanced-bandwidth hybrid quadrature patch coupler
PublicationA novel structure and design optimization procedure of an enhanced-bandwidth hybrid quadrature patch coupler is proposed. Improved performance of the circuit has been obtained by parameterizing the coupler sections using splines, which introduces additional degrees of freedom. Due to computational complexity of the parameter adjustment problem, a sequential design procedure is applied. In each iteration, a selected number of spline...
-
A compact microstrip rat-race coupler constituted by nonuniform transmission lines
PublicationIn this work, a step-by-step development of a compact microstrip rat-race coupler (RRC) has been presented and discussed. A high degree of miniaturization has been obtained by substituting six quarter-wavelength uniform atomic building blocks of a RRC by their nonuniform counterparts. The miniaturization procedure has been realized in three progressive steps: (i) the first layout solution of a miniaturized RRC has been acquired...
-
Application of the discrete Green's function-based antenna simulations for excitation of the total-field/scattered-field interface in the FDTD method
PublicationIn this article, the discrete Green's function formulation of the finite-difference time-domain (DGF-FDTD) method is proposed for simulation of wire antennas irradiating inhomogeneous dielectric scatterers. Surface equivalence theorem in the discrete domain is used to separate the problem into an inhomogeneous domain and a wire antenna that are simulated with the use of FDTD and DGF-FDTD, respectively. Then, the excitation of the...
-
A structure and design optimization of novel compact microscrip dual-band rat-race coupler with enhanced bandwidth
PublicationIn the letter, a topology of a novel compact wideband dual-band rat-race coupler has been presented along with its computationally efficient design optimization procedure. Reduction of the circuit size has been achieved by meandering transmission lines of the conventional circuit. At the same time, the number of independent geometry parameters has been increased so as to secure sufficient flexibility of the circuit, necessary in...
-
Miniaturized uniplanar triple-band slot dipole antenna with folded radiator
PublicationA miniaturized uniplanar slot dipole for triple-frequency operation is presented. The antenna consists of a folded slot radiator with an increased number of degrees of freedom that allow for efficient size reduction. Rigorous electromagnetic (EM)-driven design optimization is applied in order to achieve the smallest possible size while maintaining acceptable levels of antenna reflection at the required operating frequencies. The...
-
Journal of Microwaves, Optoelectronics and Electromagnetic Applications
Journals -
Zero-Pole Electromagnetic Optimization
PublicationA fast technique for the full-wave optimization of transmission or reflection properties of general linear timeinvariant high-frequency components is proposed. The method is based on the zeros and poles of the rational function representing the scattering parameters of the device being designed and it is the generalization of the technique developed for the design by optimization of microwave filters. The performance of the proposed...
-
Zero-Pole Space Mapping for CAD of Filters
PublicationIn this paper, we propose a new space-mapping technique tailored to the CAD of microwave filters. The goal of space mapping is to achieve a satisfactory design with the minimal number of fine model evaluations. In our approach, the filter is represented by a rational function. To quickly align the coarse and fine models, and to speed up the direct optimization of the coarse model, we propose matching the zeros and poles of a rational...
-
Fast EM-driven optimization using variable-fidelity EM models and adjoint sensitivities
PublicationA robust and computationally efficient technique for microwave design optimization is presented. Our approach exploits variable-fidelity electromagnetic (EM) simulation models and adjoint sensitivities. The low-fidelity EM model correction is realized by means of space mapping (SM). In the optimization process, the SM parameters are optimized together with the design itself, which allows us to keep the number...
-
A Trisection Filter Design With Negative Slope of Frequency-Dependent Crosscoupling Implemented in Substrate Integrated Waveguide (SIW)
PublicationThis letter reports on a novel realization of a microwave bandpass filter in a triplet configuration with a frequency-dependent crosscoupling implemented in substrate integrated waveguide (SIW). The design involves implementing dispersive coupling with a negative slope, a feature that allows the capabilities of the classic triplet topology to be extended. In this particular case, the implementation of two transmission zeros on...
-
A Compact Basis for Reliable Fast Frequency Sweep via the Reduced-Basis Method
PublicationA reliable reduced-order model (ROM) for fast frequency sweep in time-harmonic Maxwell’s equations by means of the reduced-basis method is detailed. Taking frequency as a parameter, the electromagnetic field in microwave circuits does not arbitrarily vary as frequency changes, but evolves on a very low-dimensional manifold. Approximating this low-dimensional manifold by a low dimension subspace, namely, reduced-basis space, gives...
-
Near-Field Wireless Sensing of Plastics and Papers Using Frugal Peel-Off Passive Tag
PublicationThis article presents a novel frugal approach of testing plastics and papers using a near-field microwave sensing technique with a peel-off tag. The proposed sensing technique involves two electrical entities: the sensor, which may be regarded as a reader, and a disposable tag. The reader is a modified design of a gap-coupled microstrip line (GCML) sensor, while the passive tag is a standard double-ring complementary split-ring...
-
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...
-
A Linear Phase Filter in Quadruplet Topology With Frequency-Dependent Couplings
PublicationThis letter presents a design of a linear phase microwave bandpass filter. The filter is composed of four resonators arranged in the quadruplet topology. Making the cross and one direct coupling dispersive gives additional design flexibility. The first advantage of using frequency-dependent couplings is the possibility to chose an arbitrary location of a pair of complex transmission zeros (TZs) in the s-domain. The second one is...
-
Dispersive Delay Structures With Asymmetric Arbitrary Group-Delay Response Using Coupled-Resonator Networks With Frequency-Variant Couplings
PublicationThis article reports the design of coupled-resonatorbased microwave dispersive delay structures (DDSs) with arbitrary asymmetric-type group delay response. The design process exploits a coupling matrix representation of the DDS circuit as a network of resonators with frequency-variant couplings (FVCs). The group delay response is shaped using complex transmission zeros (TZs) created by dispersive cross-couplings. We also present an...
-
Parametrized Local Reduced-Order Models With Compressed Projection Basis for Fast Parameter-Dependent Finite-Element Analysis
PublicationThis paper proposes an automated parametric local model-order reduction scheme for the expedited design of microwave devices using the full-wave finite-element method (FEM). The approach proposed here results in parameterized reduced-order models (ROMs) that account for the geometry and material variation in the selected subregion of the structure. In each subregion, a parameter-dependent projection basis is generated by concatenating...
-
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...
-
Inverse Nonlinear Eigenvalue Problem Framework for the Synthesis of Coupled-Resonator Filters With Nonresonant Nodes and Arbitrary Frequency-Variant Reactive Couplings
PublicationA novel, general circuit-level description of coupledresonator microwave filters is introduced in this article. Unlike well-established coupling-matrix models based on frequency-invariant couplings or linear frequency-variant couplings (LFVCs), a model with arbitrary reactive frequencyvariant coupling (AFVC) networks is proposed. The engineered formulation is more general than prior-art ones—with the only restriction that the coupling...
-
Extending the Frequency Limit of Microstrip-Coupled CSRR Using Asymmetry
PublicationAbstract— This article explains the frequency limitation in designing microstrip circuits based on a complementary split-ring resonator (CSRR) and reports a novel technique for increasing its operating frequency, which makes the CSRR suitable for high-frequency applications. This study helps in synthesizing the dimensions of symmetric CSRR (SCSRR) and asymmetric CSRR (ACSRR) circuits, which shows the applicability of the proposed...
-
Spurious Modes in Model Order Reduction in Variational Problems in Electromagnetics
PublicationIn this work, we address an everlasting issue in 2 model order reduction (MOR) in electromagnetics that has 3 remained unnoticed until now. Contrary to what has been 4 previously done, we identify for the very first time spurious 5 modes in MOR for time-harmonic Maxwell’s equations and 6 propose a methodology to remove their negative influence on the 7 reduced order model (ROM) response. These spurious modes 8 have nonzero resonance...
-
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...
-
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...
-
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.
-
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.
-
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...
-
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.
-
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.
-
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.
-
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....
-
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.
-
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 -
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...
-
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 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...
-
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.
-
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...
-
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...