Publications
Filters
total: 698
Catalog Publications
-
Explicit Size-Reduction-Oriented Design of a Compact Microstrip Rat-Race Coupler Using Surrogate-Based Optimization Methods
PublicationIn this paper, an explicit size reduction of a compact rat-race coupler implemented in a microstrip technology is considered. The coupler circuit features a simple topology with a densely arranged layout that exploits a combination of high- and low-impedance transmission line sections. All relevant dimensions of the structure are simultaneously optimized in order to explicitly reduce the coupler size while maintaining equal power...
-
Size reduction of ultra-wideband antennas with efficiency and matching constraints
PublicationAntenna design is a multifaceted task that involves handling of various performance figures concerning both electrical performance of the structure as well as its geometry. Simultaneous control of several objectives through rigorous optimization is very challenging and virtually impossible through conventional approaches such as parameter sweeping. In this work, we investigate size reduction of ultra‐wideband antenna structures...
-
Expedited EM-Driven Design of Miniaturized Microwave Hybrid Couplers Using Surrogate-Based Optimization
PublicationMiniaturization of microwave hybrid couplers is important for contemporary wireless communication engineering. Using standard computer-aided design methods for development of compact structures is extremely challenging due to a general lack of computationally efficient and accurate simulation models. Poor accuracy of available equivalent circuits results from neglecting parasitic cross-couplings that greatly affect the performance...
-
EM-Driven Multi-Objective Design of Impedance Transformers By Pareto Ranking Bisection Algorithm
PublicationIn the paper, the problem of fast multi-objective optimization of compact impedance matching transformers is addressed by utilizing a novel Pareto ranking bisection algorithm. It approximates the Pareto front by dividing line segments connecting the designs found in the previous iterations, and refining the obtained candidate solutions by means of poll-type search involving Pareto ranking. The final Pareto set is obtained using...
-
Multi-objective optimization of compact UWB impedance matching transformers using Pareto front exploration and adjoint sensitivities
PublicationIn this paper, a technique for fast multi-objective optimization of impedance matching transformers has been presented. In our approach, a set of alternative designs that represent the best possible trade-offs between conflicting objectives (here, the maximum reflection level within a frequency band of interest and the circuit size) is identified by directly exploring the Pareto front. More specifically, the subsequent Pareto-optimal...
-
Patch size setup and performance/cost trade-offs in multi-objective EM-driven antenna optimization using sequential domain patching
PublicationPurpose This paper aims to assess control parameter setup and its effect on computational cost and performance of deterministic procedures for multi-objective design optimization of expensive simulation models of antenna structures. Design/methodology/approach A deterministic algorithm for cost-efficient multi-objective optimization of antenna structures has been assessed. The algorithm constructs a patch connecting extreme Pareto-optimal...
-
Multi-objective design of miniaturized impedance transformers by domain segmentation
PublicationFast multi-objective design optimization of compact microstrip impedance transformers is discussed. Our approach exploits approximation models constructed using sampled coarse- mesh EM simulation data in a partitioned design space and response correction techniques for design refinement. Demonstra
-
Multi-objective optimization for assessment of topological modification in UWB antennas
PublicationThis paper addresses an issue of systematic and rigorous assessment of effects of topological modifications on the performance of compact UWB antennas. Application of fast surrogate-assisted multi-objective optimization procedures allows us for obtaining, in a practically acceptable timeframe, a set of designs representing the best possible trade-offs between conflicting objectives (here, antenna size minimization and reduction...
-
Pareto Ranking Bisection Algorithm for EM-Driven Multi-Objective Design of Antennas in Highly-Dimensional Parameter Spaces
PublicationA deterministic technique for fast surrogate-assisted multi-objective design optimization of antennas in highly-dimensional parameters spaces has been discussed. In this two-stage approach, the initial approximation of the Pareto set representing the best compromise between conflicting objectives is obtained using a bisection algorithm which finds new Pareto-optimal designs by dividing the line segments interconnecting previously...
-
Zależność parametrów quasi-dwuwymiarowego modelu małosygnałowego tranzystora MOS od punktu pracy
PublicationW artykule zaprezentowano wyniki optymalizacji zagadnień wielowymiarowych, zastosowanej do ekstrakcji wartości parametrów nie-quasi-statycznego modelu małosygnałowego tranzystora MOS dla różnych punktów pracy. Opisano zaimplementowany algorytm i otrzymane rezultaty badań.
-
Zależność parametrów quasi-dwuwymiarowego modelu małosygnałowego tranzystora MOS od punktu pracy
PublicationW artykule zaprezentowano wyniki optymalizacji zagadnień wielowymiarowych, zastosowanej do ekstrakcji wartości parametrów nie-quasi-statycznego modelu małosygnałowego tranzystora MOS dla różnych punktów pracy. Opisano zaimplementowany algorytm i otrzymane rezultaty badań.
-
On low-fidelity models for variable-fidelity simulation-driven design optimization of compact wideband antennas
PublicationThe paper addresses simulation-driven design optimization of compact antennas involving variable-fidelity electromagnetic (EM) simulation models. Comprehensive investigations are carried out concerning selection of the coarse model discretization density. The effects of the low-fidelity model setup on the reliability and computational complexity of the optimization process are determined using a benchmark set of three ultra-wideband...
-
Three-objective antenna optimization by means of kriging surrogates and domain segmentation
PublicationIn this paper, an optimization framework for multi-objective design of antenna structures is discussed which exploits data-driven surrogates, a multi-objective evolutionary algorithm, response correction techniques for design refinement, as well as generalized domain segmentation. The last mechanism is introduced to constrain the design space region subjected to sampling, which permits reduction of the number of training data samples...
-
A novel microstrip dual-layer rat-race coupler with compact size and enhanced bandwidth
PublicationMicrowave hybrid couplers are crucial components of mixers, phase shifters, amplifiers and other high-frequency systems. Conventional couplers are characterized by large size which limits their usefulness in modern applications. In this work, a novel compact rat-race coupler with enhanced bandwidth has been proposed. The structure consists of six compact microstrip resonant cells. It is implemented on two separate layers which permits...
-
Low-Cost Multi-Objective Optimization of Antennas By Means Of Generalized Pareto Ranking Bisection Algorithm
PublicationThis paper introduces a generalized Pareto ranking bisection algorithm for low-cost multi-objective design optimization of antenna structures. The algorithm allows for identifying a set of Pareto optimal sets of parameters (that represent the best trade-offs between considered objectives) by iterative partitioning of the intervals connecting previously found designs and executing a Pareto-ranking-based poll search. The initial...
-
Design-Oriented Constrained Modeling of Antenna Structures
PublicationFast surrogate models are crucially important to reduce the cost of design process of antenna structures. Due to curse of dimensionality, standard (data-driven) modeling methods exhibit serious limitations concerning the number of independent geometry parameters that can be handled but also (and even more importantly) their parameter ranges. In this work, a design-oriented modeling framework is proposed in which the surrogate is...
-
Certified Integrated Circuit Design Lab - obtaining the certificate and the benefits of having it
PublicationThis paper describes the process of establishing and maintaining a certified integrated circuit design lab. The advantages of having a certification for the lab are presented, and also how to obtain the certificate based on the example of Cadence Certified Lab at Gdansk University of Technology, Poland. Various integrated circuits designed at the lab are also briefly shown.
-
Inverse surrogate models for fast geometry scaling of miniaturized dual-band couplers
PublicationRe-design of microwave structures for various sets of performance specifications is a challenging task, particularly for compact components where considerable electromagnetic (EM) cross-couplings make the relationships between geometry parameters and the structure responses complex. Here, we address geometry scaling of miniaturized dual-band couplers by means of inverse surrogate modeling. Our approach allows for fast estimation...
-
Cost-efficient simulation-driven design of compact impedance matching transformers
PublicationIn this paper, an algorithmic framework for cost-efficient design optimization of miniaturized impedance matching transformers has been presented. Our approach exploits a bottom-up design that involves translating the overall design specifications for the circuit at hand to its elementary building blocks (here, compact microstrip resonant cells, CMRCs), as well as fast surrogate-assisted optimization of the cells followed by simulation-based...
-
Multi-objective optimization of microwave couplers using corrected domain patching
PublicationPractical design of microwave components and circuits is a compromise between various, often conflicting objectives. In case of compact structures, the trade-offs are typically concerned with the circuit size and its electrical performance. Comprehensive information about the best possible trade-offs can be obtained by means of multi-objective optimization. In this paper, we propose a computationally efficient technique for identifying...
-
Computationally Efficient Design Optimization of Compact Microwave and Antenna Structures
PublicationMiniaturization is one of the important concerns of contemporary wireless communication systems, especially regarding their passive microwave components, such as filters, couplers, power dividers, etc., as well as antennas. It is also very challenging, because adequate performance evaluation of such components requires full-wave electromagnetic (EM) simulation, which is computationally expensive. Although high-fidelity EM analysis...
-
Patch size setup and performance/cost trade-offs in multi-objective antenna optimization using domain patching technique
PublicationA numerical study concerning multi-objective optimization of antenna structures using sequential domain patching (SDP) technique has been presented. We investigate the effect of various setups of the patch size on the operation of the SDP algorithm and possible trade-offs concerning the quality of the Pareto set found by SDP and the computational cost of the optimization process. Our considerations are illustrated using a UWB monopole...
-
Response features for fast EM-driven design of miniaturized impedance matching transformers
PublicationA framework for low-cost EM-driven design optimization of compact impedance matching transformers is presented. Our technique is based on a bottom-up design where design requirements for the transformer circuit are translated into specifications for its building blocks. These elementary cells are optimized using response features. Subsequently, the entire circuit is fine-tuned using local response surface approximation models and...
-
Rapid multi-objective design optimization of miniaturized impedance transformer by Pareto front exploration
PublicationFast multi-objective optimization of compact impedance transformer is discussed. A set of alternative designs representing possible trade-offs between conflicting design criteria, i.e., electrical performance (here, wideband matching) and the structure size, is obtained through Pareto front exploration by means of surrogate-assisted methods.
-
Expedited two-objective dimension scaling of compact microwave passives using surrogate models
PublicationGeometry scaling of compact microwave structures is a challenging problem because of complex relationships between the physical dimensions and electrical characteristics, mostly caused by considerable cross-couplings in densely arranged layouts. Here, a procedure for expedited dimension scaling of compact microwave couplers with respect to two independent criteria has been presented. Our approach involves inverse surrogate models...
-
Cost-efficient multi-objective design optimization of antennas in highly-dimensional parameter spaces
PublicationMulti-objective optimization of antenna structures in highly-dimensional parameter spaces is investigated. For expedited design, variable-fidelity EM simulations and domain patching algorithm are utilized. The results obtained for a monopole antenna with 13 geometry parameters are compared with surrogate-assisted optimization involving response surface approximation modeling.
-
Novel structure and design of compact UWB slot antenna
PublicationIn this paper, a novel structure of a compact UWB slot antenna is presented along with a simulation-driven design optimization algorithm for adjusting geometry parameters of the device. Our primary objective is to obtain small footprint of the structure while maintaining its acceptable electrical performance. It is achieved by introducing sufficiently large number of geometry degrees of freedom, including increased number of parameterized...
-
Programmable Input Mode Instrumentation Amplifier Using Multiple Output Current Conveyors
PublicationIn this paper a programmable input mode instrumentation amplifier (IA) utilising second generation, multiple output current conveyors and transmission gates is presented. Its main advantage is the ability to choose a voltage or current mode of inputs by setting the voltage of two configuration nodes. The presented IA is prepared as an integrated circuit block to be used alone or as a sub-block in a microcontroller or in a field...
-
Multiple output second-generation current conveyor utilizing high frequency output stage
PublicationIn this paper a multiple output second-generation current conveyor (MOCCII) is presented. The main advantage of the proposed general circuit architecture over a typical structure, well known in the literature, is the use of a high passband multiple output current mplifier block instead of cascaded current mirrors. It gives similar frequency responses for all the outputs of the current conveyor and also maintains simplicity of the...
-
Akcelerator predykcji wewnątrzramkowej H.264 do kompresji obrazu w sensorach wizyjnych
PublicationW artykule przedstawiono konfigurowalny cyfrowy akcelerator predykcji wewnątrzramkowej przeznaczony dla enkodera wideo standardu H.264. Akcelerator realizuje predykcję typu „intra” dla makrobloków luminancji o wymiarach 4x4 i 16x16. Akcelerator wstępnie zaimplementowano w układzie FPGA, gdzie został on pomyślnie zweryfikowany, a następnie zaimplementowano go w układzie ASIC w technologii UMC 90 nm. Szczegółowe wyniki testów akceleratora...
-
On Design Optimization of Miniaturized Microscrip Dual-Band Rat-Race Coupler with Enhanced Bandwidth
PublicationIn the paper, a novel topology of a miniaturized wideband dual-band rat-race coupler has been presented. Small size of the circuit has been obtained by meandering transmission lines of the conventional circuit. At the same time, the number of independent geometry parameters has been increased in order to secure sufficient circuit flexibility in the context of its design optimization for dual-band operation. Optimum dimensions of...
-
Akcelerator predykcji wewnątrzramkowej H.264 do kompresji obrazu w sensorach wizyjnych
PublicationW komunikacie przedstawiono konfigurowalny cyfrowy akcelerator predykcji wewnątrzramkowej przeznaczony dla enkodera wideo standardu H.264. Akcelerator realizuje predykcję typu „intra” dla makrobloków luminancji o wymiarach 4x4 i 16x16. Akcelerator wstępnie zaimplementowano w układzie FPGA, gdzie został on pomyślnie zweryfikowany, a następnie zaimplementowano go w układzie ASIC w technologii UMC 90 nm. Szczegółowe wyniki testów...
-
Analog multiplier for a low-power integrated image sensor
PublicationArtykuł przedstawia nowe podejście do projektowania tanich niskomocowych zintegrowanych sensorów optycznych. W odróżnieniu od wcześniej stosowanych rozwiązań opartych na masowym przetwarzaniu równoległym, zaproponowany mnożnik macierzowy charakteryzuje się korzystniejszymi cechami. Proponowane rozwiązanie, chociaż mniej elastyczne w sensie liczby możliwych do zaimplementowania algorytmów wstępnej obróbki obrazu, cechuje się znaczącą...
-
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,...
-
Optymalizacja sygnału testującego dla potrzeb identyfikacji modeli procesów biologicznych i medycznych
PublicationRozprawa poświęcona jest optymalizacji sygnału testującego dla celów identyfikacji modeli procesów biologicznych i medycznych. Zagadnienie to zawiera się w szerszym zagadnieniu optymalizacji eksperymentu, polegającym na poszukiwaniu tej wartości wybranej zmiennej eksperymentu (w rozprawie jest to sygnał testujący), która zapewni maksimum obranego kryterium optymalności. Optymalizacja eksperymentu jest szczególnie istotna w zastosowaniach...
-
Zastosowanie algorytmów splotowych w syntezie cyfrowych sterowników przetwornic impulsowych
PublicationW pracy przedstawiono koncepcję zastosowania rekursywnych algorytmów splotowych do dyskretyzacji transmitancji małosygnałowych przetwornic impulsowych jako efektywną metodę syntezy korektorów wchodzących w skłąd sterowników cyfrowych. Użycie proponowanych metod dyskretyzacji zapewnia zachowanie stabilności wzorców analogowych jak również umożliwia osiągnięcie wysokiej dokładności aproksymacji, która może być dowolnie podwyższana...
-
Wydobywanie informacji diagnostycznej w obrazowaniu mózgu techniką MRI przy wykorzystaniu identyfikacji parametrycznej
PublicationDane MRI wykorzystano w pracy do oceny perfuzji tkanek mózgowych. Obrazowanie perfuzji z wykorzystaniem pomiarów MRI jest szeroko stosowane w praktyce klinicznej do diagnozowania guzów, demencji, choroby Alzheimera i innych. W modelowania danych MRI wykorzystano parametryczny model trzykompartmentowy. Parametry modelu estymowane są na podstawie danych eksperymentalnych: sygnału mierzonego w tętnicy mózgowej oraz sygnału mierzonego...
-
Stałoprądowy model tranzystora typu HSD MAGFET
PublicationZaproponowano stałoprądowy model dwudrenowego tranzystora polowego typu HSD MAGFET, wykorzystywanego jako czujnik pola magnetycznego o dużej czułości na zmiany pola magnetycznego i dużej geometrycznej rozdzielczości pomiarowej. Zaprezentowany model odzwierciedla zjawisko podziału prądu płynącego w kanale tranzystora na prądy drenów i uwzględnia wzajemne oddziaływanie napięć drenów VDS1 i VDS2 na prady drenów ID1 i ID2 poprzez wprowadzenie...
-
Porównanie właściwości układów tłumienia zakłóceń podłożowych
PublicationOmówiono wybrane metody redukcji zakłóceń w systemach mikroelektronicznych ze szczególnym uwzględnieniem układów aktywnych. Zaproponowano wtórnik przeciwsobny do tłumienia zakłóceń podłożowych, dzięki czemu uzyskano lepsze tłumienie zakłóceń na wysokich częstotliwościach w porównaniu do układów klasycznych.
-
Właściwości sterowników przetwornic dc-dc opartych na algorytmach splotowych
PublicationW pracy przedstawiono wybrane problemy projektowania cyfrowych sterowników przetwornic impulsowych. Szczególny nacisk położono na syntezę umożliwiającą implementację sprzętową kontrolerów w oparciu o tanie technologie CMOS charakteryzujące się znacznymi ograniczeniami na szybkość działania bloków funkcjonalnych. Zaprezentowano symulacje porównawcze właściwości klasycznych korektorów cyfrowych uzyskanych na podstawie prototypu analogowego...
-
Horizontally-split-drain MAGFET - a highly sensitive magnetic field sensor
PublicationWe propose a novel magnetic field sensitive semiconductor device, viz., Horizontally-Split-Drain Magnetic-Field Sensitive Field-Effect Transistor (HSDMAGFET) which can be used to measure or detect steady or variable magnetic fields. Operating principle of the transistor is based on one of the galvanomagnetic phenomena and a Gradual Channel Detachment Effect (GCDE) and is very similar to that of Popovic and Baltes's SDMAGFET. The...
-
Magnetic field microsensor based on GaAs MESFET
PublicationA novel concept of the drain separation design in a horizontally-split-drain GaAs MAGFET sensor, based on epitaxial layer growth, was developed. Proper choice of GaAs/AlAs/GaAs epitaxial layer sequence provided good electrical isolation between the drain regions. The measured leakage current between the drain regions was in the range of nA for up to 2V drain voltage bias difference. Performed analytical and numerical calculations...
-
A current-controlled FET
PublicationA novel semiconductor device, viz., Horizontally-Split-Drain Current-Controlled Field-Effect Transistor (HSDCCFET) with two control electrodes is proposed in this works. For the sake of brevity, the device can be called a CCFET. Operating principle of the proposed transistor is based on one of the galvanomagnetic phenomena, the Biot-Savart-Laplace law and a Gradual Channel Detachment Effect (GCDE). The transistor is dedicated...
-
Realizacja scalonego filtru kanałowego CMOS do wielosystemowego odbiornika telefonii bezprzewodowej
PublicationW pracy przedstawiono projekt i realizację fizyczną scalonego filtru kanałowego przeznaczonego do wielosystemowego odbiornika telefonii bezprzewodowej. Przedstawiony filtr aktywny wykonano w technice RC w technologii 0,35 um CMOS
-
Komputerowa weryfikacja układów cyfrowych CMOS utworzonych z podukładów zasilanych ze źródeł o różnych wartościach napięcia
PublicationW pracy zaprezentowano wyniki komputerowej weryfikacji cyfrowego układu CMOS utworzonego z klastrów, z których każdy jest zasilany odpowiednio malejącymi wartościami napięć. Zbiór klastrów został utworzony przy pomocy algorytmu ECA (Evolutionary Clustering Algorithm) dla potrzeb redukcji mocy pobieranej ze źródła zasilającego. Otrzymane rozwiązanie, charakteryzujące się zmniejszeniem zapotrzebowania na moc, nie powoduje pogorszenia...
-
MEMS based voice message system for elevators
PublicationW artykule przedstawiono implementację systemu głosowych komunikatów w windach. Prezentowany system posiada unikalną cechę polegającą na tym, że do działania nie potrzebuje połączenia z systemem sterującym windy. Zasilany z baterii lub akumulatorów może być zamontowany w ścianie windy, wymaga tylko prostej kalibracji. System oparty jest na akcelerometrach MEMS dokonujących pomiaru przeciążeń w kabinie windy. W artykule przedstawiono...
-
Kompresja wartości chwilowej sygnału - nowe podejście w analogowym przetwarzaniu sygnałów
PublicationObecnie, w elektronice występuje silny trend w kierunku obniżenia napięć zasilania urządzeń. Jest to wymuszone tym, iż wiele z tych urządzeń jest przenośnych i zasilanych bateryjnie, na przykład telefony komórkowe. Aby efektywnie wydłużyć czas pracy baterii, pobór mocy urządzenia musi zostać obniżony. Jakkolwiek, niskie napięcie zasilania powoduje znaczne utrudnienia w przetwarzaniu sygnałów analogowych. Amplitudy przetwarzanych...
-
Implementacja cyfrowego równoległego systemu rozmytego w układzie FPGA
PublicationW artykule przedstawiono praktyczną implementację cyfrowego równoległego systemu rozmytego w układzie FPGA. Poszczególne zbiory rozmyte posiadają swój kod, który wykorzystywany jest do adresowania pamięci przechowującej reguły. W proponowanym systemie proces wnioskowania przebiega równolegle dla aktywowanych reguł.
-
Metody sprzętowej implementacji kryptografii odpornej na kryptoanalizę
PublicationW pracy zaprezentowano problematykę kryptoanalizy implementacji sprzętowych bazującej na informacji z kanału bocznego. Opisano rodzaje ataków pasywnych ze szczególnym uwzględnieniem analizy czasowej i analizy poboru mocy. Przedstawiono podstawowe metody zapobiegania atakom. Zaproponowano metodę projektowania wykorzystującą wyrównywanie mocy w asynchronicznych układach kombinacyjnych oraz w układach synchronicznych. Dokonano implementacji...
-
Projektowanie filtrów cyfrowych IIR o nietypowych charakterystykach przy użyciu algorytmu ewolucji różnicowej
PublicationW artykule przedstawiono zastosowanie algorytmu ewolucji różnicowej do projektowania filtrów cyfrowych o nietypowych charakterystykach amplitudowych. Przy użyciu proponowanej metody zaprojektowano trzy filtry o charakterystykach: liniowo narastającej, liniowo opadającej oraz nieliniowo narastającej. Opisane tą metodą filtry są stabilne a ich charakterystyki amplitudowe spełniają wszystkie założenia projektowe.