prof. dr hab. inż. Michał Mrozowski
Zatrudnienie
- Kierownik Studiów Doktoranckich w Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki
- Kierownik katedry w Katedra Inżynierii Mikrofalowej i Antenowej
- Dyrektor Szkoły Doktorskiej w Szkoła Doktorska
Publikacje
Filtry
wszystkich: 191
Katalog Publikacji
-
Creating neural models using an adaptive algorithm for optimal size of neural network and training set.
PublikacjaZaprezentowano adaptacyjny algorytm generujący modele neuronowe liniowych układów mikrofalowych, zdolny do oszacowania optymalnego rozmiaru zbiory uczącego i sieci neuronowej. Stworzono kilka modeli nieciągłości falowodowych i mokropaskowych, a następnie zweryfikowano ich poprawność porównując wyniki analiz metodą dopasowania rodzajów i metodą momentów filtrów pasmowo-przepustowych.
-
Hybrid analysis of microwave components in cylindrical coordinates with function expansion in subdomains.
PublikacjaW artykule zaproponowano wydajną metodę przyspieszenia analizy FDTD, poprzez podział dziedziny obliczeniowej i zastosowanie różnych algorytmów w różnych elementach dziedziny. Zaproponowano uniwersalną metodę łączenia techniki PEE (Partial Eigenfunction Expansion)i niezmodyfikowanej FDTD w jednej analizie. Uzyskano redukcję liczby zmiennych oraz wydłużenie kroku czasowego.
-
Macromodels in the frequency domain analysis of microwave resonators.
PublikacjaW artykule zaprezentowana jest technika włączania makromodeli do metod siatkowych sformułowanych w dziedzinie częstotliwości.W odróżnieniu do poprzednich, nowy schemat nie wprowadza zależności częstotliwościowej do macierzy systemowej i dzięki temu może być użyta w analizie rezonatorów. Testy numeryczne pokazują wzrost dokładności obliczeń w szerokim zakresie częstotliwości, przy czym właściwości zbieżności iteracyjnego algorytmu...
-
Advances in computational electrodynamics.
PublikacjaArtykuł prezentuje wybrane metody, które są rozwijane w Politechnice Gdańskiej, i które mogą być wykorzystane do przyspieszenia komputerowego projektowania układów mikrofalowych i analizy numerycznej układów niskiej i dużej częstotliwości. Przeprowadzono przegląd metod tworzenia układów zastępczych i ich wykorzystanie do automatycznego projektowania filtrów pasmowo-przepustowych. Przedstawiono różne podejścia reprezentacji pola...
-
CAD-model construction based on adaptive radial basis functions interpolation technique.
PublikacjaZaprezentowana jest nowa metoda konstrukcji modeli układów mikrofalowych. Modele tworzone sa na podstawie wyników symulacji pełnofalowej przy użyciu funkcji radialnych. Zaletą użycia funkcji radialnych jest gwarantowana nieosobliwość problemu interpolacyjnego. Dodatkowo zastosowany został algorytm adaptacyjnego próbkowania minimalizujący liczbę próbek potrzebnych do konstrukcji modelu.
-
Multilevel model order reduction.
PublikacjaPrezentujemy wielopoziomowy algorytm redukcji rzędu modelu wykorzystany do zwiększenia efektywnosci analizy struktur mikrofalowych metodami siatkowymi.Schemat pozwala tworzyć makromodele zagniezdzone i laczyc te technike z szybkim przemiataniem częstotliwości (FFS). Implementacja metody pokazana jest na przukladzie różnic skończonych w dziedzinie częstotliwości i metody redukcji ENOR, lecz koncept moze być łatwo użyty w innych...
-
Mesh-free approach to Helmholtz equation based on radial basis functions.
PublikacjaW artykule zastosowano metodę radialnych funkcji bazowych do rozwiązania równania Helmholthza oraz zaproponowano nowy (adaptacyjny) algorytm wyznaczania centrów interpolacyjnych. W oparciu o prezentowany schemat wyznaczono długości fal odcięcia dla różnych kształtów przekrojów poprzecznych falowodów cylindrycznych.
-
3D Macromodels in the FDTD filter analysis.
PublikacjaW artykule pokazane jest zastosowanie makromodeli 3D do analizy filtrow metoda FDTD. Makromodele tworzone są w oparciu o opis objętości metodą FDFD, a następnie redukcję równań stanu metodą ENOR. Metoda pozwala na uzyskanie dużych dokładności przy czasie obliczeń zbliżonym do siatki podstawowej.
-
Fast synthesis of coupled-resonator filters.
PublikacjaZaproponowana została nowa, szybko zbieżna technika syntezy macierzy sprzężneń filtrów wykorzystujących rezonatory sprzężone. Metoda jest sformułowana jako nieliniowy problem najmniejszych kwadratów, optarty o zera i bieguny zwarciowej impedancji wejsciowej i wyjściowej oraz wartości własnych macierzy sprzężeń i jej podmacierzy.
-
Internet as a new platform for delivery of microwave CAD services.
PublikacjaZaprezentowano aplikację przeznaczoną do syntezy filtrów rezonatorowych, która jest realizacją nowego sposobu myślenia związanego z rewolucją usług internetowych, które charakteryzują się niskim kosztem tworzenia oraz szybką i bezpieczną dystrybucją. Opisano stworzoną wielowarstwową aplikację, która gwarantuje łatwy, bezpieczny oraz ograniczony dostęp do aplikacji dla szerokiego kręgu osób. Zawarto w niej algorytm szybkiej syntezy...
-
Automated design of waveguide filters with frequency-dependent couplings.
PublikacjaW artykule zaproponowano szybką technikę pozwalającą na automatyczne projektowanie filtrów falowodowych ze sprzężeniami zależnymi od częstotliwości. Procedura optymalizacyjna jest trójetapowa z różnymi funkcjami celu w każdym etapie.
-
Szybka synteza prototypów filtrów rezonatorowych dla systemów telekomunikacji bezprzewodowej.
PublikacjaW niniejszym komunikacie opisana jest szybka technika syntezy macierzy sprzężeń. Synteza oparta jest na rozwiązaniu problemu programowania kwadratowego.Takie sformułowanie zagadnienia pozwala na znalezienie wartości sprzężeń miedzy poszczególnymi rezonatorami oraz miedzy rezonatorami a źródłem i obciążeniem jedynie wkilku krokach.
-
Stability of the FDTD scheme containing macromodels.
PublikacjaZaprezentowano analizę stabilnościową algorytmu różnic skończonych w dziedzinie czasu zawierającego makromodele. Pokazano, że dla uzyskania stabilnych makromodeli stabilność schematu FDTD połączonego z makromodelami zależy od sposobu przeprowadzenia interpolacji pól granicznych. Maksymalny dozwolony krok czasowy jest dużo większy niż dla subgriddingu.
-
Eficient multimode mixed time-frequency domain analysis and optimization of waveguide structures.
PublikacjaW pracy przedstawiona jest pełnofalowa analiza i optymalizacja struktur falowodowych o zadanej topologii. Nieciągłości falowodowe analizowane są z wykorzystaniem metody FDTD-IBC oraz scharakteryzowane uogólnioną macierzą rozproszenia. Efektywność metody zilustrowana jest na przykładzie filtru falowodowego siódmego rzędu.
-
A fast high-resolution 3-D Finite Difference Time-Domain scheme with macromodels.
PublikacjaZaprezentowano szybki trójwymiarowy wysokorozdzielczy algorytm różnic skończonych w dziedzinie czasu. Zwiększona rozdzielczość osiągnięta została poprzez połączenie standardowego schematu FDTD z makromodelami silnie zagęszczonych objętości stworzonych przez zastosowanie redukcji rzędu modelu. Nowy schemat FDTD z makromodelami jest wyprowadzony. Koszt numeryczny nowej metody jest wyestymowany. Doskonałe wyniki zostały zaobserwowane...
-
Design of waveguide filters using multiple irises and folded elements.
PublikacjaW pracy został zaprezentowany przegląd metod projektowania filtrów falowodowych w kontekście zarówno klasycznych metod syntezy jak i współczesnych algorytmów. W szczególności rozważonoanalizę filtrów z wieloaperturowymi przegrodami oraz filtrówzbudowanych w wygiętych odcinkach falowodów. Zaprezentowano przykłady w pełni wykorzystujące zalety wygiętych falowodów a także pokazano wydajne metody optymalizacji oparte na badaniu położeń...
-
Provisional model technique in the FDTD analysis of high-q resonators.
PublikacjaW artykule zaproponowano nową metodą wyznaczania wartości współczynnika dobroci oraz częstotliwości rezonansowych rezonatorów dużej dobroci na podstawie odpowiedzi układów w dziedzinie czasu. Przebiegi czasowe, będące rezultatem symulacji pełnofalowej układów, modelowane są dwukrotnie. Pierwszy model, tzw. model prowizoryczny, wykorzystywany jest do przedłużenia oryginalnego ciągu czasowego w celu zapobieżenia zniekształceniu wspomnianego...
-
Eficient multimode mixed time-frequency domain analysis and optimization of waveguide structures.
PublikacjaW pracy przedstawiona jest pełnofalowa analiza i optymalizacja struktur falowodowych o zadanej topologii. Nieciągłości falowodowe analizowane są z wykorzystaniem metody FDTD-IBC oraz scharakteryzowane uogólnioną macierzą rozproszenia. Efektywność metody zilustrowana jest na przykładzie filtru falowodowego siódmego rzędu.
-
Comments on ''An innovative fast powerful method for tackling electromagnetic eigenvalue problems for multistrip transmission lines''
PublikacjaPraca 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.
-
Automated CAD of coupled resonator filters
PublikacjaGradientowa 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...
-
Low order autoregressive (AR) models for FDTD analysis of microwave filters.
PublikacjaArtykuł opisuje zastosowanie modeli AR w celu poprawy efektywności analizy struktur filtrujących metodą różnic skończonych w dziedzinie czasu (FD-TD). Opisanych jest szereg kryteriów pozwalających na automatyczne tworzenie modeli AR sygnałów czasowych, w tym wybór fragmentu odpowiedzi układu stanowiący podstawę ekstrakcji współczynników modelu, współczynnika decymacji oraz rzędu modelu. Skuteczność wprowadzonych kryteriów...
-
Reduced order models of refined Yee´s cells.
PublikacjaArtykuł 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.
PublikacjaZaproponowano 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.
-
Multimode, multiparametric surrogate models for fast design of waveguide components.
PublikacjaPrzedstawiona została efektywna technika tworzenia wieloparametrycznych mo-deli zastępczych na podstawie wyników symulacji pełnofalowej przy wykorzy-staniu metody Cauchy`ego wielu zmiennych. Metoda pozwala na automatyczny wy-bór rzędu modelu i minimalizuje liczbę koniecznych analiz pełnofalowych. Te-chnika ta jest wykorzystana do tworzenia modeli uogólnionej macierzy rozpro-szenia.
-
Metamateriały o ujemnych epsilon i mi
PublikacjaW artykule przedstawiono nowy rodzaj złożonych materiałów, których zarówno przenikalność elektryczna i magnetyczna są ujemne. Omówiono ich własności oraz sposób otrzymywania. Opisano kilka struktur spełniających warunki materiału lewoskrętnego. Przedstawiono kierunki dotychczasowych badań oraz pierwsze próby zastosowań.
-
Efficient implementation of the Cauchy method for automated CAD-model construction.
PublikacjaW 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.
-
A simple high-accuracy subgridding scheme
PublikacjaArtykuł wprowadza nową metodę włączania obszarów o gęstszej siatce w metodzie różnic skończonych w dziedzinie czasu. Obszary o różnych gęstościach siatki łączone są poprzez prostą interpolację pola elektrycznego i magnetycznego. Metoda wymaga nieparzystego współczynnika zagęszczenia i daje niskie współczynniki odbicia od zagęszczonych obszarów zwiększając dokładność obliczeń FDTD i jednocześnie skracając czas obliczeń. Prezentowane...
-
New approach to computer aided design of coupled resonator filters
PublikacjaW niniejszej pracy zastosowane zostały gradientowa metoda optymalizacji oraz nowa definicja funkcji celu do projektowania filtrów mikrofalowych. Definicja funkcji celu została oparta na badaniu położenia zer i biegunów funkcji przenoszenia optymazlizownanych układów.
-
Makromodele w metodzie różnic skończonych.
PublikacjaPrzedstawiono nową technikę zwiększającą dokładność i szybkość pełnofalowej analizy złożonych struktur mikrofalowych wykorzystującą technikę redukcji rzędu modelu ang. Model Order Reduction (MOR) w połączeniu z metodami różnic skończonych (FDTD, FDFD). Zastosowanie wysokorozdzielczego algorytmu FDTD i FDFD zawierającego makromodele pozwala na dobre odwzorowanie zmienności pól elektromagnetycznych w całej dziedzinie obliczeniowej....
-
Mesh-free approach to Helmholtz equation on radial basis functions
PublikacjaMetoda radialnych funkcji bazowych (RBF) jest coraz czesciej stosowana przy rozwiazywaniu rownan rozniczkowych czastkowych oraz zagadnien wlasnych. W szczegolnosci znalazla ona zastosowanie w problemach elektrodynamiki obliczeniowej. W publikacji zastosowano RBF do rozwiazania rownania Helmholtza. Wprowadzono nowy algorytm - adaptacyjny do wyznaczania centrow interpolacyjnych. Przedstawiona metode zastosowano do wyznaczenia rozkladow...
-
Wieloparametryczne, matematyczne modele zastępcze układów mikrofalowych
PublikacjaArtykuł przedstawia technikę tworzenia wieloparametrycznych modeli zastępczych układów mikrofalowych na podstawie wyników analizy pełnofalowej, wykorzystującą interpolację wymierną funkcji wielu zmiennych. Powstały problem interpolacyjny rozwiązywany jest metodą najmniejszych kwadratów. Procedura tworzenia modelu jest w pełni zautomatyzowana, adaptacyjnie dobieranie są zarówno położenia próbek jak i rząd modelu. Dołączone są przykłady...
-
Multivariate models of inter-resonator couplings for microwave filter synthesis
PublikacjaArtykuł przedstawia technikę budowy modeli częstotliwości rezonansowej, współczynnika sprzężenia między rezonatorami oraz sprzężenia ze źródłem/obciążeniem. Przedstawiony jest model siedmiu zmiennych uwzglęgniający topologię rezonatorów. Na podstawie modelu wykonana została synteza filtrów mikrofalowych.
-
Efficient finite difference analysis of microstructured optical fibers [on line]
PublikacjaW pracy przedstawiono nową technikę numerycznej analizy mikrostruktur światłowodowych. Technika ta polega na połączeniu metody różnic skończonych i dyskretnych rozwinięć funkcyjnych. Pozwala to na zmniejszenie rozmiaru macierzy powstających przy analizie problemu, a jednocześnie na bezpośrednią implementację radiacyjnych warunków brzegowych. Testy algorytmu przeprowadzono dla kilku wybranych struktur, uzyskując bardzo dobrą zgodność...
-
Rectangular Waveguide Filters Based on Deformed Dual-Mode Cavity Resonators
PublikacjaIn this paper, a novel design for rectangular waveguide filters with deformed dual-mode (DM) cavity resonators is demonstrated. The new resonant cavity shape is a result of applying shape deformation to the basic rectangular cavity to enable its dual-mode operation. Internal coupling between the two orthogonal cavity modes is realized by geometry deformation, eliminating the need for additional coupling elements. The designs are...
-
Inline Waveguide Filter With Compact Frequency-Dependent Coupling Producing Two Additional Poles and Three Transmission Zeros
PublikacjaThis work reports a compact frequency-dependent coupling (FDC) structure introduced in a rectangular waveguide, which allows to generate two additional in-band transmission poles and three transmission zeros (TZs). This serves to increase the order/selectivity of the waveguide bandpass filter in a compact inline topology, thus without the need for any additional space/volume or cross coupling. The proposed FDC consists of a partial-height...
-
An Optimized Ka-Band Low Profile Dual-Polarized Transmitarray Antenna With 2D Beam Switching
PublikacjaThis article presents an optimized dual-polarized transmitarray antenna (TA) designed for MIMO applications at the Ka-band, capable of switching beams in two directions. The antenna aperture uses a small unit cell with three layers of Taconic RF-35 dielectric substrates, which can be easily fabricated using PCB technology. The unit cell achieved a 360-degree phase shift and a transmission magnitude exceeding –0.4 dB at 28 GHz....
-
Design of novel highly sensitive sensors for crack detection in metal surfaces: theoretical foundation and experimental validation
PublikacjaThe application of different types of microwave resonators for sensing cracks in metallic structures has been subject of many studies. While most studies have been focused on improving the sensitivity of planar crack sensors, the theoretical foundation of the topic has not been treated in much detail. The major objective of this study is to perform an exhaustive study of the principles and theoretical foundations for crack sensing...
-
Gradient-based optimization of filters using FD-TD software
PublikacjaW 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...
-
Improving the accuracy of subgridding scheme in finite differences method based on Legendre polynomials expansion
PublikacjaIn this article the Legendre polynomials have been used to interpolate the field at the boundary of the meshes of different densities. The numerical verification of the proposed technique has been carried out in frequency domain. It has been shown that the accuracy of the presented method is very high and stable - the error monotonically decreases as a function of the refinement factor.
-
Advances in macromodeling technique
PublikacjaThe paper discuses recent advances in the finite differencetime domain method employing macromodels. New techniquesfor creating irregularly shaped macromodels, grouping ofmacromodels and advanced macromodel cloning are introduced.The last technique is particularly important for efficient analysisof the structures based on Photonic Crystals (PhC). The methodallows one to shorten considerably the preprocessing time, theRAM usage...
-
Automated microwave planar filter design with generalized Chebyshev characteristics.
PublikacjaIn this paper a technique of automatization of design of microwave filters with generalized Chebyshev characteristics is presented. A full wave electromagnetic simulator linked with the Matlab computing environment is used to ensure a rigorous numerical analysis while at the same time allowing automatization. To decrease time of optimization and overall design process, the Cauchy interpolation technique was used. An automated design...
-
Advanced Macromodel Matrix Structure Cloning for FDTD
PublikacjaWe propose an improved macromodel-based techniquefor efficient analysis of the structures based on PhotonicCrystals (PhC). The technique involves a new structure of thecoupling matrix and advanced cloning of not only the macromodel matrices, but also the coupling matrices SE and SH.The method allows one to shorten considerably the preprocessingtime, the RAM usage and also the iterating speed of performingFDTD. With this...
-
On the synthesis of coupled-lossy resonator filters with unloaded quality factor control
PublikacjaA technique for fast synthesis of coupling matrix low-pass prototypes of generalized Chebyshev bandpass filters with lossy resonators is presented in this paper. The coupling matrix is found by solving a nonlinear least squares problem based on zeros and poles of filter's transfer functions. Additional constraints are introduced that allow one to control the level of unloaded quality factor of resonators.
-
A diplexer design method using an augmented channel filter approach
PublikacjaContinuous development in RFID andmicrocontrollers technologies gives new possibilities to createsystems that are able to integrate a lot of sensors based ondifferent technologies. This integration brings us closer to realizethe Ubiquitous Network Society vision. However, many problemsmust be addressed before we will benefit from such systems. Inthis paper we describe concept of integrating RFID technologywith other sensors technologies...
-
Krylov Space Iterative Solvers on Graphics Processing Units
PublikacjaCUDA architecture was introduced by Nvidia three years ago and since then there have been many promising publications demonstrating a huge potential of Graphics Processing Units (GPUs) in scientific computations. In this paper, we investigate the performance of iterative methods such as cg, minres, gmres, bicg that may be used to solve large sparse real and complex systems of equations arising in computational electromagnetics.
-
Synthesis of coupled lossy resonator filters.
PublikacjaA technique for fast synthesis of coupling matrix low-pass prototypes of generalized. Chebyshev bandpass filters with lossy resonators is presented in this letter. The coupling matrix is found by solving a nonlinear least squares problem based on zeros and poles of filter's transfer functions.
-
Tuning matrix-vector multiplication on GPU
PublikacjaA matrix times vector multiplication (matvec) is a cornerstone operation in iterative methods of solving large sparse systems of equations such as the conjugate gradients method (cg), the minimal residual method (minres), the generalized residual method (gmres) and exerts an influence on overall performance of those methods. An implementation of matvec is particularly demanding when one executes computations on a GPU (Graphics...
-
Jacobi and gauss-seidel preconditioned complex conjugate gradient method with GPU acceleration for finite element method
PublikacjaIn this paper two implementations of iterative solvers for solving complex symmetric and sparse systems resulting from finite element method applied to wave equation are discussed. The problem under investigation is a dielectric resonator antenna (DRA) discretized by FEM with vector elements of the second order (LT/QN). The solvers use the preconditioned conjugate gradient (pcg) method implemented on Graphics Processing Unit (GPU)...
-
Single and Dual-GPU Generalized Sparse Eigenvalue Solvers for Finding a Few Low-Order Resonances of a Microwave Cavity Using the Finite-Element Method
PublikacjaThis paper presents two fast generalized eigenvalue solvers for sparse symmetric matrices that arise when electromagnetic cavity resonances are investigated using the higher-order finite element method (FEM). To find a few loworder resonances, the locally optimal block preconditioned conjugate gradient (LOBPCG) algorithm with null-space deflation is applied. The computations are expedited by using one or two graphical processing...
-
Compressed Projection Bases for Model-Order Reduction of Multiport Microwave Components Using FEM
PublikacjaThis paper presents a projection basis compression technique for generating compact reduced-order models (ROM) in the FE analysis of microwave devices. In this approach redundancy is removed from the projection basis by means of the proper orthogonal decomposition technique applied to the projected system of linear equations. Compression allows for keeping the size of a reduced-order model as small as possible without compromising...
-
A Task-Scheduling Approach for Efficient Sparse Symmetric Matrix-Vector Multiplication on a GPU
PublikacjaIn this paper, a task-scheduling approach to efficiently calculating sparse symmetric matrix-vector products and designed to run on Graphics Processing Units (GPUs) is presented. The main premise is that, for many sparse symmetric matrices occurring in common applications, it is possible to obtain significant reductions in memory usage and improvements in performance when the matrix is prepared in certain ways prior to computation....
-
Automated Design of Linear Phase Filters
PublikacjaThis paper presents a fast technique for an automated design of microwave filters with linear phase. The proposed method exploits the cost function defined using the location of complex zeros and poles of the filter’s transfer and reflection function. The effectiveness of the proposed technique is presented with two illustrative examples.
-
Zero-Pole Electromagnetic Optimization
PublikacjaA 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...
-
Projection framework for hybrid methods derived from finite difference operators in time and frequency domain
PublikacjaW 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.
-
A memory efficient and fast sparse matrix vector product on a Gpu
PublikacjaThis paper proposes a new sparse matrix storage format which allows an efficient implementation of a sparse matrix vector product on a Fermi Graphics Processing Unit (GPU). Unlike previous formats it has both low memory footprint and good throughput. The new format, which we call Sliced ELLR-T has been designed specifically for accelerating the iterative solution of a large sparse and complex-valued system of linear equations arising...
-
Macromodeling in Finite Differences
PublikacjaRozdział opisuje technikę wykorzystania procesu makromodelowania (wykorzystanie makromodelu do opisu równań różnicowych) w analizie różnic skończonych w dziedzinie czasu. Zawarte informacje pozwalają na samodzielne zaimplementowanie metody i pokazują możliwości poprawienia uzyskiwanych wyników.
-
Fast frequency sweep based on the model order reduction technique for calculating scattering parametersjinjFDFDj
PublikacjaArtykuł prezentuje ulepszoną, efektywną metodę przemiatania częstotliwościowego dla metody FDFD. Liczba równań opisujących analizowaną strukturę jest redukowana za pomocą metody redukcjirzędu modeli, a następnie macierz wynikowa jest diagonalizowana. Kosztowne czasowo odwracanie dużych macierzy jest zastąpione prostym mnożeniem małej macierz diagonalnej przez wektor. Zaprezentowana metoda przemiatania częstotliwościowego może...
-
Multi-core and Multiprocessor Implementation of Numerical Integration in Finite Element Method
PublikacjaThe paper presents techniques for accelerating a numerical integration process which appears in the Finite Element Method. The acceleration is achieved by taking advantages of multi-core and multiprocessor devices. It is shown that using multi-core implementation with OpenMP and a GPU acceleration using CUDA architecture allows one to achieve the speedups by a factor of 5 and 10 on a CPU and GPUs, respectively.
-
Finite element matrix generation on a GPU
PublikacjaThis paper presents an efficient technique for fast generation of sparse systems of linear equations arising in computational electromagnetics in a finite element method using higher order elements. The proposed approach employs a graphics processing unit (GPU) for both numerical integration and matrix assembly. The performance results obtained on a test platform consisting of a Fermi GPU (1x Tesla C2075) and a CPU (2x twelve-core...
-
Accuracy, Memory and Speed Strategies in GPU-based Finite-Element Matrix-Generation
PublikacjaThis paper presents strategies on how to optimize GPU-based finite-element matrix-generation that occurs in the finite-element method (FEM) using higher order curvilinear elements. The goal of the optimization is to increase the speed of evaluation and assembly of large finite-element matrices on a single GPU (Graphics Processing Unit) while maintaining the accuracy of numerical integration at the desired level. For this reason,...
-
Coupled-Resonator Waveguide Filter in Quadruplet Topology With Frequency-Dependent Coupling - A Design Based on Coupling Matrix
PublikacjaThis 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...
-
Model order reduction for subgridding in fdtd scheme
PublikacjaW artykule zaprezentowana została technika pozwalająca na uzyskanie wysokiej rozdzielczości w metodzie FDTD. Prezentowany algorytm jest połączeniem metod redukcji rzędu modelu i lokalnych zagęszczeń zaimplementowanych do FDTD. Pozwala to zmniejszyć liczbę użytych zmiennych stanu, a także skrócić krok czasowy, co skutkuje znacznie krótszym czasem symulacji, niż w przypadku klasycznej metody FDTD.
-
Evaluation of accuracy of surrogate models
PublikacjaArtykuł przestawia statystyczne podejście do oceny dokładności modeli zastępczych. Prezentowana jest miara dokładności bazująca na dystrybucji błędów w zbiorze testowym. Praca zawiera dyskusję na temat oceny dokładności samego modelu oraz zasadności wyboru kryterium zatrzymującego proces automatycznego tworzenia modelu.
-
Analysis of a high-quality photonic crystal resonator
PublikacjaArtykuł przedstawia kompleksową analizę rezonatora 2D o wysokiej dobroci uzyskanego dzięki zastosowaniu fotonicznych kryształów. Struktura rezonatora została zoptymalizowana w celu osiągnięcia maksymalnej dobroci. Analiza została wykonana przy pomocy metody FDTD z zaimplementowanymi makromodelami, a wyniki poddano następnie obróbce cyfrowej w oparciu o technikę GPOF. Taka kombinacja zastosowanych metod okazała się bardzo efektywna...
-
Object oriented grid computing for computational electromagnetics
PublikacjaArtykuł opisuje bibliotekę WiCommGrid napisaną w języku java, która realizuje ideę wymiany informacji pomiędzy węzłami środowiska rozproszonego z zastosowaniem programowania zorientowanego obiektowo. Biblioteka ta przystosowana jest do współdziałania z wieloma systemami operacyjnymi oraz z rożnym środowiskiem sprzętowym. Zbudowaną aplikację zastosowano do zrównoleglonych obliczeń rozkładu pola elektromagnetycznego w oparciu o algorytm...
-
Approximate analytical boundary conditions for efficient finite difference frequency domain simulations in cylindrical coordinates
PublikacjaW artykule zaprezentowano prostą technikę analizy rezonatora otwartego. Algorytm łączy w sobie metodę różnic skończonych i rozwinięć funkcyjnych , umożliwiając implementację warunków brzegowych symulujących otwartą przestrzeń. Metoda testowana była w analizie rezonatorów o różnych wymiarach,a otrzymane wyniki dobrze zgadzały się z rezultatami innych metod.
-
Macromodeling of multiport systems using a fast implementation of the vector fitting method
PublikacjaMakromodelowanie 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...
-
Fast multiplexer cad using surrogate models for channel filters synthesis
Publikacjaartykuł przedstawia metodę szybkiego projektowania multiplekserów mikrofalowych wykorzystującą dokładne modele zastępcze na etapie projektowania kanałów. przedstawiony został przykład trój-kanałowego multipleksera z filtrami dwurodzajowymi.
-
Grouping macromodels by using multilevel model order reduction
Publikacjaartykuł pprezentuje nowatorską technikę grupowania makromodeli dla metody fdtd. nowa technika bazuje na schemacie wielopoziomowej redukcji rzędu modeli. grupowanie makromodeli pozwala na zwiększenie szybkości symulacji w porównaniu do niezgrupowanych makromodeli, zapewniając przy tym porównywalną dokładność.
-
Optimization of a FDTD code for graphical processing units
PublikacjaArtykuł prezetuje implementację algorytmu FDTD w postaci jawnej przeznaczonej dla kart graficznych. Wykazany został wzrost efektywności obliczeń numerycznych w odniesieniu do implementacji przeznaczonej dla procesora komputerowego.
-
Implementation of matrix-type FDTD algorithm on a graphics accelerator
PublikacjaArtykuł prezetuje implementację algorytmu FDTD w postaci macierzowej przeznaczonej dla kart graficznych. Wykazany został wzrost efektywności obliczeń numerycznych w odniesieniu do implementacji przeznaczonej dla procesora komputerowego.
-
A technique of stabilizing FDTD-subgridding algorithm using reciprocity principle
PublikacjaW artykule przedstawiono wykorzystanie zasady wzajemności w procesie stabilizacji zagęszczania siatki dla fdtd. Metoda ta oryginalnie służyła tylko do sprawdzenia stabilności algorytmów zagęszczających siatki fdtd, jednak pozwala ona na zmianę współczynnika sprzężenia pomiędzy polami występującymi na brzegach w ten sposób, że algorytm siatkowania jest stabilny. Zaprezentowana metoda została zweryfikowana testami numerycznymi pod...
-
Towards automated full-wave design of microwave structures
PublikacjaArtykuł przedstawia problematykę automatycznego projektowania układów mikrofalowych i jego znaczenie. przedstawia stan rynku narzędzi projektowania, pojawiąjące się rozwiązania i przyszłe trendy.
-
Dolnoprzepustowe prototypy elektryczne multiplexerów dla systemów komunikacji bezprzewodowej
PublikacjaW pracy przedstawiona jest technika znajdowania prototypów dolnoprzepustowych multiplekserów dla nowoczesnych systemów bezprzewodowych pracujących na wysokich częstotliwościach. Możliwe jest uzyskanie prototypów układów o odpowiedzi amplitudowej o równomiernym zafalowaniu i zawierających zera w charakterystyce transmisyjnej. Wynikowy prototyp na postać macierzy sprzężeń i umożliwia syntezę układu fizycznego o stałych rozłożonych
-
How to render FDTD computations more effective using agraphics accelerator.
PublikacjaGraphics processing units (GPUs) for years have been dedicated mostly to real time rendering. Recently leading GPU manufactures have extended their research area and decided to support also graphics computing. In this paper, we describe an impact of new GPU features on development process of an efficient finite difference time domain (FDTD) implementation.
-
An Efficient Framework For Fast Computer Aided Design of Microwave Circuits Based on the Higher-Order 3D Finite-Element Method
PublikacjaIn this paper, an efficient computational framework for the full-wave design by optimization of complex microwave passive devices, such as antennas, filters, and multiplexers, is described. The framework consists of a computational engine, a 3D object modeler, and a graphical user interface. The computational engine, which is based on a finite element method with curvilinear higher-order tetrahedral elements, is coupled with built-in...
-
A Novel Synthesis Technique for Microwave Bandpass Filters with Frequency-Dependent Couplings
PublikacjaThis paper presents a novel synthesis technique for microwave bandpass filters with frequency-dependent couplings. The proposed method is based on the systematic extraction of a dispersive coupling coefficient using an optimization technique based on the zeros and poles of scattering parameters representing two coupled resonators.The application of this method of synthesis is illustrated using two examples involving four and five-pole...
-
Generalized Chebyshev Bandpass Filters With Frequency-Dependent Couplings Based on Stubs
PublikacjaThis 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...
-
Kriging Models for Microwave Filters
PublikacjaSurrogate modeling of microwave filters’ response is discussed. In particular, kriging is used to model either the scattering parameters of the filter or the rational representation of the filter’s characteristics. Surrogate models for these two variants of kriging are validated in solving a microwave filter optimization problem. A clear advantage of surrogate models based on the rational representation over the models based on scattering...
-
Macromodeling techniques for accelerated finite element analysis
PublikacjaThis paper deals with the Model Order Reduction applied locally in the Finite Element Method (FEM) analysis. Due to the reduction process, blocks of FEM system matrices associated with selected subregions of the computational domain are projected onto the subspaces spanned by the vectors of suited orthogonal projection basis. In effect, large and sparse FEM matrices are replaced with small and dense ones, called macromodels. This...
-
Akceleracja metody elementów skończonych przy użyciu procesora graficznego
PublikacjaArtykuł przedstawia rezultaty akceleracji obliczeń metody elementów skończonych z użyciem procesora graficznego. Dzięki zastosowaniu masowo zrównoleglonych obliczeń na procesorze graficznym dwóch najbardziej kosztownych obliczeniowo etapów generacji macierzy współczynników i rozwiązywania układu równań przy użyciu metody gradientów sprzężonych z wielopoziomowym prekondycjonerem o schemacie V udało się pięciokrotnie skrócić czas...
-
Spurious Modes in Model Order Reduction in Variational Problems in Electromagnetics
PublikacjaIn 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...
-
Microwave Ring Resonator Based Pressure Sensor
PublikacjaThis paper demonstrates a microwave pressure sensor, which is based on microstrip line-fed ring resonators. The first ring resonator is loaded with the concentric cylindrical shafts, while the same number of the hollow shanks as the shafts are mounted on the second ring resonator. The arrangement of the cylindrical shaft and hollow shank allows for mechanical movement between two substrates while maintaining electrical contact....
-
Novel Low-Loss Substrates for 5G Applications
PublikacjaThis paper presents a feasibility study of a new type of microwave low-loss dielectric substrates for 5G network applications. The new substrate materials are composites of polypropylene and high-dielectric-constant micro-ceramics. This combination is expected to form a very low-loss dielectric material at low fabrication cost. Two substrate samples with different dielectric properties are fabricated and their characteristics at...
-
Inline Microstrip Bandpass Filter With Two Transmission Zeros and Increased Order Using Spurious Resonance of Frequency-Dependent Inverter
PublikacjaA design method for a class of fourth-order inline microstrip bandpass filter with two transmission zeros and 20% fractional bandwidth is presented. The filter consists of two quarter-wavelength transmission-line resonators coupled by a frequency-dependent inverter. The inverter is composed of two open-ended stubs that are connected by an interdigital capacitor and introduces two poles and two transmission zeros in the filter response....
-
Miniaturized Inline Bandpass Filters Based on Triple-Mode Integrated Coaxial-Waveguide Resonators
PublikacjaThis work presents a design technique to implement miniaturized cross-coupled bandpass filters in inline physical configurations based on triple-mode resonators. Triple-mode resonances are obtained by using integrated coaxial-waveguide cavity resonators. They consist of two coaxial conducting posts placed in the sidewalls of a rectangular waveguide cavity. In the proposed triplet, a transmission zero (TZ) can be positioned at any...
-
Bayesian Optimization for solving high-frequency passive component design problems
PublikacjaIn this paper, the performance of the Bayesian Optimization (BO) technique applied to various problems of microwave engineering is studied. Bayesian optimization is a novel, non-deterministic, global optimization scheme that uses machine learning to solve complex optimization problems. However, each new optimization scheme needs to be evaluated to find its best application niche, as there is no universal technique that suits all...
-
Deflated Preconditioned Solvers for Parametrized Local Model Order Reduction
PublikacjaOne of steps in the design of microwave filters is numerical tuning using full-wave simulators. Typically, it is a time-consuming process as it uses advanced computational methods, e.g. the finite-element method (FEM) and it usually requires multiple optimization steps before the specification goals are met. FEM involves solving a large sparse system of equations at many frequency points and therefore its computational cost is...
-
Electromagnetic Simulation with 3D FEM for Design Automation in 5G Era
PublikacjaElectromagnetic simulation and electronic design automation (EDA) play an important role in the design of 5G antennas and radio chips. The simulation challenges include electromagnetic effects and long simulation time and this paper focuses on simulation software based on finite-element method (FEM). The state-of-the-art EDA software using novel computational techniques based on FEM can not only accelerate numerical analysis, but...
-
Application of mesh deformation for modeling of conformal RF components with 3D FEM
PublikacjaIn this paper, a method of analysis of conformal RF components has been proposed. In this approach, modeling of a curved structure is based on mesh deformation of planar objects rather than the construction of conformal geometry at CSG level. Since the model is represented as a 3D mesh, the deformation only requires the calculation of nodes position in the bent structure. The results of the proposed algorithm have been validated...
-
Comparison of Compact Reduced Basis Method with Different Model Order Reduction Techniques
PublikacjaDifferent strategies suitable to compare the performance of different model order reduction techniques for fast frequency sweep in finite element analysis in Electromagnetics are proposed and studied in this work. A Frobenius norm error measure is used to describe how good job a reduced-order model is doing with respect to the true system response. In addition, the transfer function correct behavior is monitored by studying the...
-
Simple and accurate field interpolation in finite difference methods
PublikacjaW artykule wprowadzono nową metodę interpolacji pól w metodzie różnic skończonych. Metoda jest prosta i daje wyniki bardziej dokładne niż w przypadku interpolacji liniowej. Proponowana metoda interpolacji może zostać użyta do poprawienia dokładności takich metod, jak subgridding.
-
A Wideband Rotary-Joint-Free H-Plane Horn Antenna With 360° Steerable Radiation Pattern Using Gap Waveguide Technology
PublikacjaConsidering the limitations of electronically steerable antennas such as limited steering span, gain degradation for large steering angles, complexity, and cost, this article is focused on the design of a simple mechanically steerable H-plane horn antenna. It is shown that since there is no need for an electrical connection between the top and bottom sections of a gap waveguide (GWG), if a sectoral horn is properly designed and realized...
-
Frequency-Variant Double-Zero Single-Pole Reactive Coupling Networks for Coupled-Resonator Microwave Bandpass Filters
PublikacjaIn this work, a family of frequency-variant reactive coupling (FVRC) networks is introduced and discussed as new building blocks for the synthesis of coupled-resonator bandpass filters with real or complex transmission zeros (TZs). The FVRC is a type of nonideal frequency-dependent inverter that has nonzero elements on the diagonal of the impedance matrix, along with a nonlinear frequency-variation profile of its transimpedance...
-
A fast technique for diplexer design
Publikacjaw artykule zaprezentowano nową metodę projektowanie mikrofalowych diplekserów. metoda bazuje na dokładnej syntezie filtrów kanałowych wykorzystującej modele zastępcze współczynników sprzężeń w celu uzyskania wstępnych wartości wymiarów układu. następnie dokonywana jest pełnofalowa optymalizacja filtrów kanałowych. ostateczne strojenie numeryczne jest ograniczone do tylko jednego elementu.
-
An extended basis inexact shift–invert Lanczos for the efficient solution of large-scale generalized eigenproblems
PublikacjaThis paper proposes a technique, based on the Inexact Shift–Invert Lanczos (ISIL) method with Inexact Jacobi Orthogonal Component Correction (IJOCC) refinement, and a preconditioned conjugate-gradient (PCG) linear solver with multilevel preconditioner, for finding several eigenvalues for generalized symmetric eigenproblems. Several eigenvalues are found by constructing (with the ISIL process) an extended projection basis. Presented...
-
A Compact and Lightweight Microwave Tilt Sensor Based on an SRR-Loaded Microstrip Line
PublikacjaIn this paper, the symmetry property of split ring resonators (SRRs) is exploited to develop a tilt sensor. The sensor is composed of an SRR-loaded microstrip line operating at microwave frequencies. It is shown that the depth of notch in the reflection characteristic of the microstrip is a function of the tilt angle of the SRR. Thus, it can be used for sensing inclination. The sensor benefits from very compact size and light weight....
-
Crack Detection in Metallic Surfaces Based on Dumbbell-Shaped Defected Ground Structures in Microstrip Technology
PublikacjaIn this paper, a novel crack detection sensor using a microstrip loaded with a Dumbbell-Shaped Defected Ground Structure (DS-DGS) is proposed. The sensing element is etched in the ground plane of a microstrip line and it is easy to fabricate. The electromagnetic (EM) field of the microstrip couples to the DS-DGS, thus demonstrating a bandstop behavior. It is shown that in the presence of a crack in a metallic surface underneath the...
-
Revisiting Toroidal Dipolar Moment in Planar Metamaterial
PublikacjaThis 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,...
-
Modulation of dielectric properties in low-loss polypropylene-based composites at GHz frequencies: theory and experiment
PublikacjaPolymer composites with high dielectric constant and low loss tangent are highly regarded as substrates for modern high-speed electronics. In this work, we analyze the high-frequency dielectric properties of two types of composites based on polypropylene infused with high-dielectric-constant microparticles. Two types of fillers are used: commercial ceramics or titanium oxide ( TiO2) with different concentrations. The key observation...
wyświetlono 4048 razy