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
Rok 2004
-
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.
-
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...
-
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...
-
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.
-
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.
-
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.
-
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...
-
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.
-
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.
-
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.
Rok 2022
-
A Circular Waveguide Dual-Mode Filter With Improved Out-of-Band Performance for Satellite Communication Systems
PublikacjaThis letter presents a novel design for a 3-D-printed circular waveguide dual-mode (CWDM) filter with a modified cavity shape. The modification leads to a wide spurious-free stopband, which is highly desirable for channel separation in waveguide contiguous output multiplexers (OMUXs) in satellite communication systems. The new resonant cavity design is a result of applying shape deformation to a basic circular cavity in order to...
-
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....
-
An MOR Algorithm Based on the Immittance Zero and Pole Eigenvectors for Fast FEM Simulations of Two-Port Microwave Structures
PublikacjaThe aim of this article is to present a novel model-order reduction (MOR) algorithm for fast finite-element frequency-domain simulations of microwave two-port structures. The projection basis used to construct the reduced-order model (ROM) comprises two sets: singular vectors and regular vectors. The first set is composed of the eigenvectors associated with the poles of the finite-element method (FEM) state-space system, while...
-
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...
-
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...
-
Dispersive Delay Structures With Asymmetric Arbitrary Group-Delay Response Using Coupled-Resonator Networks With Frequency-Variant Couplings
PublikacjaThis 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...
-
Displacement Sensors Based on the Phase of the Reflection Coefficient of a Split Ring Resonator Loaded Transmission Line
Publikacja— In this paper, novel displacement sensors using a microstrip loaded with a pair of split ring resonators (SRRs) are proposed. It is shown that the phase of the reflection coefficient from the loading SRRs can be used for displacement sensing. The paper also proposes a differential version of the sensor that benefits from a higher sensitivity and reference zero, which is useful for alignment purposes. It is further shown that...
-
Fast Design Optimization of Waveguide Filters Applying Shape Deformation Techniques
PublikacjaThis paper presents an efficient design of microwave filters by means of geometry optimization using shape deformation techniques. This design procedure allows for modelling complex 3D geometries which can be fabricated by additive manufacturing (AM). Shape deforming operations are based on radial basis function (RBF) interpolation and are integrated into an electromagnetic field simulator based on the 3D finiteelement method (FEM)....
Rok 2018
-
A Compact Basis for Reliable Fast Frequency Sweep via the Reduced-Basis Method
PublikacjaA 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...
-
A GPU Solver for Sparse Generalized Eigenvalue Problems with Symmetric Complex-Valued Matrices Obtained Using Higher-Order FEM
PublikacjaThe paper discusses a fast implementation of the stabilized locally optimal block preconditioned conjugate gradient (sLOBPCG) method, using a hierarchical multilevel preconditioner to solve nonHermitian sparse generalized eigenvalue problems with large symmetric complex-valued matrices obtained using the higher-order finite-element method (FEM), applied to the analysis of a microwave resonator. The resonant frequencies of the low-order...
-
A Stabilized Complex LOBPCG Eigensolver for the Analysis of Moderately Lossy EM Structures
PublikacjaThis letter proposes a stabilized locally optimal block preconditioned conjugate gradient method for computing selected eigenvalues for complex symmetric generalized non-Hermitian eigenproblems. Effectiveness of the presented approach is demonstrated for a moderately lossy dual-mode dielectric resonator, modeled using finite-element method with higher order elements
-
Automatic Reduction-Order Selection for Finite-Element Macromodels
PublikacjaAn automatic reduction-order selection algorithm for macromodels in finite-element analysis is presented. The algorithm is based on a goal-oriented a posteriori error estimator that operates on low-order reduced blocks of matrices, and hence, it can be evaluated extremely quickly.
-
Block Conjugate Gradient Method with Multilevel Preconditioning and GPU Acceleration for FEM Problems in Electromagnetics
PublikacjaIn this paper a GPU-accelerated block conjugate gradient solver with multilevel preconditioning is presented for solving large system of sparse equations with multiple right hand-sides (RHSs) which arise in the finite-element analysis of electromagnetic problems. We demonstrate that blocking reduces the time to solution significantly and allows for better utilization of the computing power of GPUs, especially when the system matrix...
Rok 2010
-
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...
-
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...
-
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...
Rok 2009
-
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.
-
Adaptive CAD-Model Construction Schemes
PublikacjaTwo advanced surrogate model construction techniques are discussed in this paper. The models employ radial basis function (RBF)interpolation scheme or artificial neural networks (ANN) with a new training algorithm. Adaptive sampling technique is applied withrespect to all variables. Histograms showing the quality of the models are presented. While the quality of RBF models is satisfactory, theperformance of the ANN models obtained...
Rok 2015
-
A Goal-Oriented Error Estimator for Reduced Basis Method Modeling of Microwave Devices
PublikacjaThis letter proposes a novel a-posteriori error estimator suitable for the reduced order modeling of microwave circuits. Unlike the existing error estimators based on impedance function residuals, the new one exploits the residual error associated with the computation of the scattering matrix. The estimator can be effectively used in the Reduced Basis Method (RBM) to automatically generate reduced-order models. The results of numerical...
-
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 Reduced Model Order Selection
PublikacjaThis letter proposes to automate generation of reduced-order models used for accelerated -parameter computation by applying a posteriori model error estimators. So far,a posteriori error estimators were used in Reduced Basis Method (RBM) and Proper Orthogonal Decomposition (POD) to select frequency points at which basis vectors are generated. This letter shows how a posteriori error estimators can be applied to automatically select...
Rok 2020
-
A Highly Sensitive Planar Microwave Sensor for Detecting Direction and Angle of Rotation
PublikacjaThis article presents a technique based on a modified complementary split-ring resonator (CSRR) to detect angular displacement and direction of rotation with high resolution and sensitivity over a wide dynamic range. The proposed microwave planar sensor takes advantage of the asymmetry of the sensor geometry and measures the angle of rotation in terms of the change in the relative phase of the reflection coefficients. The sensor...
-
A Subspace-Splitting Moment-Matching Model-Order Reduction Technique for Fast Wideband FEM Simulations of Microwave Structures
PublikacjaThis article describes a novel model-order reduction (MOR) approach for efficient wide frequency band finite-element method (FEM) simulations of microwave components. It relies on the splitting of the system transfer function into two components: a singular one that accounts for the in-band system poles and a regular part that has no in-band poles. In order to perform this splitting during the reduction process, the projection...
-
An Efficient Simulation Method of Massive MIMO Antenna Arrays used in 5G Mobile Phones
PublikacjaThis paper deals with a model-order reduction method, applied to speed-up the simulations of MIMO antenna arrays, performed by means of finite element method. The obtained results of the numerical tests show that the described technique is reliable and considerably increases the efficiency of the standard finite element method.
-
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...
-
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...
Rok 2014
-
A Linear Phase Filter in Quadruplet Topology With Frequency-Dependent Couplings
PublikacjaThis 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...
-
A Self-Equalized Waveguide Filter With Frequency-Dependent (Resonant) Couplings
PublikacjaThis letter presents a design of a fifth-order linear phase filter with frequency-dependent couplings. The filter is composed of a triplet that is directly coupled to two resonators at the input and output. To provide group delay flattening a cross-coupling in the trisection has a strongly dispersive character with a negative slope parameter. To achieve this, an E-plane stub with a septum was used. To further improve the filter...
-
Accurate design of pseudoelliptic inline SIW filters with frequency-dependent couplings
PublikacjaThis paper presents an accurate synthesis method for inline SIW (Substrate Integrated Waveguide) generalized Chebyshev bandpass filters with frequency-dependent couplings. The technique is based on the synthesis of a coupling matrix that takes into account the impedance of the frequency-dependent stub. Thus, a loading effect compensation in adjacent resonators (via resonant frequency adjustment) and coupling elements (via coupling-value...
-
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...
-
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.
-
Dimensional Synthesis of Coupled-Resonator Pseudoelliptic Microwave Bandpass Filters with Constant and Dispersive Couplings
PublikacjaIn this paper, we propose a novel technique for the dimensional synthesis of coupled-resonator pseudoelliptic microwave filters with constant and dispersive couplings. The proposed technique is based on numerical simulations of small structures, involving up to two adjacent resonators, and it accounts for a loading effect from other resonators by replacing them with terminations coupled through appropriately scaled inverters. The...
Rok 2011
-
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...
-
A Novel Modal Technique for Time and Frequency Domain Analysis of Waveguide Components
PublikacjaW 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.
-
Analysis of microstructured optical fibers using compact macromodels
PublikacjaW niniejszym artykule zaproponowano nową technikę analizy światłowodów fotonicznych. Zaprezentowany algorytm jest kombinacją metody redukcji rzędu modelu oraz techniki dyskretnych rozwinięć funkcyjnych i pozwala w znaczącym stopniu zmniejszyć liczbę zmiennych (nawet do 85%), redukując (nawet 16 krotnie) czas symulacji.
-
Design of Microwave Lossy Filter Based on Substrate Integrated Waveguide (SIW)
PublikacjaIn this letter, we propose a lossy three-pole Chebyshev filter centered at 5.15 GHz, based on the substrate integrated waveguide (SIW) with scattering characteristics shifted down by 5.68 dB. The filter is composed of three directly coupled SIW cavities with three lossy couplings between nonadjacent resonators. These additional couplings are realized using mixed coupled slot and microstrip lines connected with metal electrode leadless...
-
Efficient calculation of the resonant frequencies of a SIW resonator with FDFD-based macromodel algorithm
PublikacjaW pracy przedstawiono efektywną metodę do analizy struktur ze integrowanym podłożem (SIW). W celu szybkiego obliczenia częstotliwości rezonansowych używany jest algorytm FDFD z zaimplementowanymi makromodelami.
-
GPU Acceleration of Multilevel Solvers for Analysis of Microwave Components With Finite Element Method
PublikacjaThe letter discusses a fast implementation of the conjugate gradient iterative method with ${rm E}$-field multilevel preconditioner applied to solving real symmetric and sparse systems obtained with vector finite element method. In order to accelerate computations, a graphics processing unit (GPU) was used and significant speed-up (2.61 fold) was achieved comparing to a central processing unit (CPU) based approach. These results...
Rok 2021
-
A Microwave Sensor with Operating Band Selection to Detect Rotation and Proximity in the Rapid Prototyping Industry
PublikacjaThis paper presents a novel sensor for detecting and measuring angular rotation and proximity, intended for rapid prototyping machines. The sensor is based on a complementary split-ring resonator (CSRR) driven by a conductor-backed coplanar waveguide. The sensor has a planar topology, which makes it simple and cost-effective to produce and accurate in measuring both physical quantities. The sensor has two components, a rotor, and...
-
Extending the Frequency Limit of Microstrip-Coupled CSRR Using Asymmetry
PublikacjaAbstract— 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...
Rok 2023
-
A Multifunctional Microwave Filter/Sensor Component Using a Split Ring Resonator Loaded Transmission Line
PublikacjaThis research is focused on the design and realiza2 tion of a microwave component with multifunctional filter/sensor 3 operation using a resonator-loaded transmission line (TL). It is 4 shown that while the structure acts as a bandstop filter, the 5 phase of the reflection coefficient from the loading resonator(s) 6 on a movable layer can be used for displacement sensing, thus 7 allowing for combining filtering with sensing in...
-
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...
-
Compact Quasi-Elliptic-Type Inline Waveguide Bandpass Filters With Nonlinear Frequency-Variant Couplings
PublikacjaThis work presents the design techniques to synthesize a class of compact inline quasi-elliptic-type waveguide cavity bandpass filters based on novel nonlinear frequency-variant couplings (NFVCs). These highly dispersive frequency-variant couplings (FVCs) are realized by means of a pair of partial-height posts that are placed at the junctions between every two cavity resonators. Each NFVC produces a transmission pole in between...
-
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...
Rok 2002
-
A new class of eigenfunction expansion methods for fast frequency-domain analysis of waveguides
PublikacjaZaprezentowano 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.
-
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...
-
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.
Rok 2007
-
A new conformal radiation boundary condition for high accuracy finite difference analysis of open waveguides
PublikacjaW publikacji zaprezentowano nowe warunki brzegowe przeznaczone dla precyzyjnej analizy otwartych prowadnic falowych metodą różnic skończonych. Praca zawiera również liczne przykłady zastosowania proponowanej techniki oraz porównanie otrzymanych rezultatów numerycznych z wynikami otrzymywanymi przy użyciu innych metod.
-
Equivalent spice circuits with guaranteed passivity from nonpassive models
PublikacjaW 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.
Rok 2013
-
A Novel Coupling Matrix Synthesis Technique for Generalized Chebyshev Filters With Resonant Source–Load Connection
PublikacjaThis 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...
-
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...
-
A Trisection Filter Design With Negative Slope of Frequency-Dependent Crosscoupling Implemented in Substrate Integrated Waveguide (SIW)
PublikacjaThis 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...
-
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...
-
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...
-
Generation of large finite-element matrices on multiple graphics processors
PublikacjaThis paper presents techniques for generating very large finite-element matrices on a multicore workstation equipped with several graphics processing units (GPUs). To overcome the low memory size limitation of the GPUs, and at the same time to accelerate the generation process, we propose to generate the large sparse linear systems arising in finite-element analysis in an iterative manner on several GPUs and to use the graphics...
Rok 2003
-
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...
-
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.
-
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.
-
Finite-difference analysis of a loaded hemispherical resonator
PublikacjaPrzedstawiono 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.
Rok 2012
-
A Substrate Integrated Waveguide (SIW) Bandpass Filter in A Box Configuration With Frequency-Dependent Coupling
PublikacjaThis 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...
-
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 filters with frequency-dependent couplings: coupling matrix synthesis
Publikacja -
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...
-
Efficient model order reduction for FEM analysis of waveguide structures and resonators
PublikacjaAn efficient model order reduction method for three-dimensional Finite Element Method (FEM) analysis of waveguide structures is proposed. The method is based on the Efficient Modal Order Reduction (ENOR) algorithm for creating macro-elements in cascaded subdomains. The resulting macro-elements are represented by very compact submatrices, leading to significant reduction of the overall number of unknowns. The efficiency of the model...
-
Efficient Multiscale Finite Difference Frequency Domain Analysis Using Multiple Macromodels with Compressed Boundaries
PublikacjaW niniejszym artykule zaprezentowany został nowatorski pomysł na zmniejszenie numerycznej złożoności metody różnic skończonych przy użyciu wielu makromodeli. Skuteczność techniki macromodelingu zależy od liczby portów modelu. Aby zwiększyć efektywność algorytmu, próbki pola na granicy makromodeli są zastępowane przez amplitudy wielomianów Legendre'a. Przedefiniowanie problemu w taki sposób powoduje znaczną redukcję czasu analizy....
-
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...
-
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...
Rok 2008
-
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...
-
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
-
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.
Rok 2016
-
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...
-
Effect of mesh deformation on the accuracy of 3D FEM electromagnetic analysis
PublikacjaIn this paper, the accuracy of 3D FEM electromagnetic simulations in parametric analysis using mesh deformation techniques is discussed. Mesh deformation techniques allow one to preserve the mesh topology while the geometry is changed. It is shown that the application of mesh deformation can provide accurate simulation results even for very large deformations. On the other hand, it is also shown that the technique has to be used...
-
Fast Full-Wave Multilevel Zero-Pole Optimization of Microwave Filters
PublikacjaA new concept is proposed for the full-wave computer-aided design of microwave filters. The method consists of two stages and operates on the zeros and poles of the transfer function and their derivatives. These quantities are evaluated from the response computed by a full-wave electromagnetic solver with two levels of accuracy. The two stages make use of different models that are optimized using a low-accuracy electromagnetic...
-
Geometry Parametric Model Order Reduction with Randomly Generated Projection Bases
PublikacjaIn this work, a reduced-order model for geometry parameters and fast frequency sweep is proposed. The Finite Element Method is used to solve time-harmonic Maxwell’s equations. Taking into account the electromagnetic field does not arbitrarily vary as a function of frequency and geometry parameters, a low dimension system manifold is identified. Thus, the original Finite Element problem can be approximated by a model of reduced...
Rok 2019
-
An Enhanced Reduced Basis Method for Wideband Finite Element Method Simulations
PublikacjaIn this paper, we present a novel strategy for selecting expansion points in the reduced basis method. A single computation of the error estimator is used to select a few expansion points in the multi-parameter space simultaneously. The number of selected points is determined adaptively, based on the accuracy of the current reduced model. The reliability and efficiency of this proposed approach are illustrated by numerical tests...
-
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...
-
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...
-
Design of Microwave-Based Angular Displacement Sensor
PublikacjaThis letter presents a novel microwave-based rotation sensor having a wide dynamic range to detect and measure the angular displacement in terms of the change in resonant frequency. The proposed sensor is based on the microstrip technology, where a rotor comprised of a complementary splitring resonator (CSRR) placed on the ground plane of the microstrip line is free to rotate around its axis. The mechanical rotation of CSRR determines...
Rok 2024
-
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....
-
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...
Rok 2006
-
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...
-
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.
-
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.
Rok 2017
-
Communication and Load Balancing Optimization for Finite Element Electromagnetic Simulations Using Multi-GPU Workstation
PublikacjaThis paper considers a method for accelerating finite-element simulations of electromagnetic problems on a workstation using graphics processing units (GPUs). The focus is on finite-element formulations using higher order elements and tetrahedral meshes that lead to sparse matrices too large to be dealt with on a typical workstation using direct methods. We discuss the problem of rapid matrix generation and assembly, as well as...
-
GPU-Accelerated 3D Mesh Deformation for Optimization Based on the Finite Element Method
PublikacjaThis paper discusses a strategy for speeding up the mesh deformation process in the design-byoptimization of high-frequency components involving electromagnetic field simulations using the 3D finite element method (FEM). The mesh deformation is assumed to be described by a linear elasticity model of a rigid body; therefore, each time the shape of the device is changed, an auxiliary elasticity finite-element problem must be solved....
Rok 2005
-
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...
-
Eigenvalue approach to synthesis of prototype filters with source/load coupling
PublikacjaArtykuł przedstawia nową, szybko zbieżną, technikę syntezy macierzy sprzężeń filtrów o charaktrystyce Czebyszewa. Synteza opiera się na zastosowaniu metody najmniejszych kwadratów w odniesieniu do wartości własnych macierzy sprzężeń oraz jej podmacierzy.
-
Fast numerical analysis of dielectric resonators with perturbed rotational symmetry
PublikacjaW artykule zaprezentowano metody szybkiej analizy rezonatorow o symetrii zblizonej do osiowej metodą różnic skończonych w dziedzinie częstotliwości. Dzięki użyciu techniki rozwinęć funkcyjnych w jednorodnych obszarach uzyskano redukcję rozmiaru i znaczne przyspieszenie zbieżności problemu własnego, reprezentującegowspomniane układy. Dzięki elastycznemu sposobowi łączenia dziedzin z i bez rozwinięć funkcyjnych możliwe było zaadaptowanie...
wyświetlono 4051 razy