Wyszukiwarka
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 2016
-
GPU-accelerated finite element method
PublikacjaIn this paper the results of the acceleration of computations involved in analysing electromagnetic problems by means of the finite element method (FEM), obtained with graphics processors (GPU), are presented. A 4.7-fold acceleration was achieved thanks to the massive parallelization of the most time-consuming steps of FEM, namely finite-element matrix-generation and the solution of a sparse system of linear equations with the...
-
Greedy Multipoint Model-Order Reduction Technique for Fast Computation of Scattering Parameters of Electromagnetic Systems
PublikacjaThis paper attempts to develop a new automated multipoint model-order reduction (MOR) technique, based on matching moments of the system input–output function, which would be suited for fast and accurate computation of scattering parameters for electromagnetic (EM) systems over a wide frequency band. To this end, two questions are addressed. Firstly, the cost of the wideband reduced model generation is optimized by automating a...
-
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...
-
Low-Cost Surrogate Models for Microwave Filters
PublikacjaA novel low-cost kriging-based multivariable parametric macromodeling technique for microwave filters is presented. Kriging is used to model both the residues and poles of a microwave filter's reflection coefficient, and the zeros of the transmission coefficient. The proposed residue-pole-zero (RPZ) technique is demonstrated to efficiently model a high dimensional (8D) microwave filter with pseudoelliptic characteristics.
-
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...
Rok 2014
-
GPU-Accelerated Finite-Element Matrix Generation for Lossless, Lossy, and Tensor Media [EM Programmer's Notebook]
PublikacjaThis paper presents an optimization approach for limiting memory requirements and enhancing the performance of GPU-accelerated finite-element matrix generation applied in the implementation of the higher-order finite-element method (FEM). It emphasizes the details of the implementation of the matrix-generation algorithm for the simulation of electromagnetic wave propagation in lossless, lossy, and tensor media. Moreover, the impact...
Rok 2017
-
GPU-Accelerated LOBPCG Method with Inexact Null-Space Filtering for Solving Generalized Eigenvalue Problems in Computational Electromagnetics Analysis with Higher-Order FEM
PublikacjaThis paper presents a GPU-accelerated implementation of the Locally Optimal Block Preconditioned Conjugate Gradient (LOBPCG) method with an inexact nullspace filtering approach to find eigenvalues in electromagnetics analysis with higherorder FEM. The performance of the proposed approach is verified using the Kepler (Tesla K40c) graphics accelerator, and is compared to the performance of the implementation based on functions from...
-
Local Mesh Deformation for accelerated parametric studies based on the Finite Element Method
PublikacjaThis paper presents an approach for enhancing the efficiency of two-dimensional Finite Element Method analysis in parametric studies or optimisation process of microwave components. The new approach involves local mesh deformation applied near the elements that are modified during computations. Since in the proposed approach the topology of the mesh remains unchanged, a new mesh does not have to be generated from scratch when the...
-
Local mesh morphing technique for parametrized macromodels in the finite element method
PublikacjaThis paper presents a novel approach for enhancing the efficiency of the design process of microwave devices by means of the finite element method. It combines mesh morphing with local model order reduction (MOR) and yields parametrized macromodels that can be used to significantly reduce the number of variables in the FEM system of equations and acceleration of computer simulation. A projection basis for local reduction is generated...
Rok 2002
-
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...
-
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...
-
Low-order models from FD-TD time samples
PublikacjaNiniejszy artykuł zawiera opis szeregu kryteriów pozwalających na automatyczne tworzenie wysokiej jakości modeli sygnałów czasowych uzyskanych w drodze symulacji obwodów wysokiej częstotliwości metodą różnic skończonych w dziedzinie czasu. Podany jest szczegółowy opis selekcji kluczowych parametrów modeli takich jak wybór długości ciągu użytego do konstrukcji modeli, współczynnika decymacji silnie nadpróbkowanego przebiegu w dziedzinie...
Rok 2008
-
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.
-
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.
-
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...
Rok 2022
-
High Dynamic Range Microwave Displacement and Rotation Sensors Based on the Phase of Transmission in Groove Gap Waveguide Technology
PublikacjaThis research is focused on the design and realization of displacement sensors in gap waveguide technology. It is shown that with a small but fundamental change in the structure of a conventional gap waveguide, a linear displacement can be sensed. To this end, a unique feature of gap waveguides, i.e. the fact that no electrical connection between the top and bottom parts of the gap waveguide is required, is used. It is further shown...
-
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....
-
Inline Microwave Filters With N+1 Transmission Zeros Generated by Frequency-Variant Couplings: Coupling-Matrix-Based Synthesis and Design
PublikacjaA general coupling-matrix-based synthesis methodology for inline Nth-order microwave bandpass filters (BPFs) with frequency-variant reactive-type couplings that generate N+1 transmission zeros (TZs) is presented in this brief. The proposed approach exploits the formulation of the synthesis problem as three inverse nonlinear eigenvalue problems (INEVPs) so that the coupling matrix is built from their sets of eigenvalues. For this...
-
Low-Loss Mechanically Tunable Resonator and Phase Shifters in Groove Gap Waveguide Technology
PublikacjaThis research is focused on the design and realization of high-performance high-power variable phase shifters in groove gap waveguide technology. Specifically, it is shown that the unique characteristic of groove gap waveguides, which is its proper operation without the need for electrical connection between the top and bottom sections of the waveguide, can be used to design mechanically tunable devices. Using the proposed method,...
-
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....
-
Modal FEM Analysis of Ferrite Resonant Structures
PublikacjaThe finite-element method (FEM) is applied for modal analysis of ferrite-loaded spherical resonators. To improve the efficiency of the numerical calculations, the body-of-revolution (BOR) technique is utilized. Due to the frequency-dependent ferrite permeability, FEM leads to a nonlinear eigenvalue problem that is challenging to solve. To this end, Beyn’s method is proposed. The effectiveness of the proposed approach is confirmed...
-
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...
Rok 2005
-
High Q-factor Microwave Fabry-Perot Resonator With Distributed Bragg Reflectors
PublikacjaZrealizowany został rezonator Fabry-Perot pracujący na częstotliwości 39 GHz i wykorzystujący dwie pary ćwierćfalowych kwarcowych reflektorów Bragga. Dla fali o długości 98.26 mm otrzymano dobroć ok. 560,000, co oznacza 4.3-krotny wzrost w porównaniu z identycznym rezonatorem bez reflektorów Bragga. Analizę problemu wykonano przy pomocy metody różnic skończonych w dziedzinie częstotliwości (FDFD) i porównano z uproszczonym rozwiązaniem...
-
Low-Reflection Subgridding
PublikacjaArtykuł przedstawia technikę umieszczania makromodeli w trójwymiarowej siatce dyskretyzacji metody różnic skończonych. Umożliwia ona łączenie obszarów siatki o różnym kroku dyskretyzacji. Zastosowana prosta interpolacja liniowa wraz z kolokacją pól sąsiadujących ze sobą podobszarów prowadzi do uzyskania małego współczynnika odbicia od obszaru z gęstą siatką.
-
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...
-
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.
Rok 2009
-
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.
Rok 2004
-
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.
-
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...
-
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...
-
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.
-
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...
Rok 2010
-
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.
-
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)...
-
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.
Rok 2023
-
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...
-
Inline Waveguide Filter With Transmission Zeros Using a Modified-T-Shaped-Post Coupling Inverter
PublikacjaThis letter reports the design techniques for a class 2 of inline waveguide bandpass filters with sharp-rejection capabil3 ities at the lower stopband based on a novel nonlinear-frequency4 variant-coupling (NFVC) structure. The proposed NFVC consists 5 of a modified-T-shaped metallic post (MTP) that is placed at the 6 center of the waveguide broad wall with its open arms lying 7 along the waveguide width. The engineered NFVC structure 8...
-
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...
-
Multifunctional Bandpass Filter/Displacement Sensor Component
PublikacjaThis paper presents the design and realization of a multifunctional bandpassfilter/displacement-sensor using an edge-coupled microstrip bandpass filter loaded by a pair of split ring resonators (SRRs). It is shown that while the structure acts as a bandpass filter at its operating frequency, the phase of the reflection coefficient from a movable loading resonator at the resonance frequency of the resonator can be used for displacement...
Rok 2021
-
Inverse Nonlinear Eigenvalue Problem Framework for the Synthesis of Coupled-Resonator Filters With Nonresonant Nodes and Arbitrary Frequency-Variant Reactive Couplings
PublikacjaA novel, general circuit-level description of coupledresonator microwave filters is introduced in this article. Unlike well-established coupling-matrix models based on frequency-invariant couplings or linear frequency-variant couplings (LFVCs), a model with arbitrary reactive frequencyvariant coupling (AFVC) networks is proposed. The engineered formulation is more general than prior-art ones—with the only restriction that the coupling...
Rok 2011
-
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.
Rok 2003
-
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.
-
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.
Rok 2015
-
Miniaturized bandpass substrate integrated waveguide filter with frequency-dependent coupling realized using asymmetric GCPW discontinuity
PublikacjaAn asymmetric GCPW discontinuity is proposed to provide frequency-dependent coupling in microwave bandpass filters. Wider and narrow sections introduce, respectively, the capacitive and inductive component to the equivalent circuit representing coupling. By selecting the dimensions of the discontinuity and width of the inductive window in substrate integrated waveguide, an additional transmission zero can be introduced at prescribed...
-
Model Order Reduction for Problems With Dispersive Surface Boundary Conditions
PublikacjaThis letter proposes a new scheme for reduced-order finite-element modeling of electromagnetic structures with nonlinear, dispersive surface boundary conditions, which optimally exploits the numerically stable and efficient MOR framework for second-order systems provided by SAPOR method. The presented results of numerical experiments for an example of a waveguide filter demonstrate the superior accuracy of the resulting reduced models...
Rok 2006
-
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.
Rok 2012
-
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.
Rok 2013
-
Multilevel model order reduction with generalized compression of boundaries for 3-d FEM electromagnetic analysis
PublikacjaThis paper presents a multilevel Model Order Reduction technique for a 3-D electromagnetic Finite Element Method analysis. The reduction process is carried out in a hierarchical way and involves several steps which are repeated at each level. This approach brings about versatility and allows one to efficiently analyze complex electromagnetic structures. In the proposed multilevel reduction the entire computational domain is covered...
Rok 2020
-
Near Field Coupled Wireless Microwave Sensor
PublikacjaThis paper presents a wireless planar microwave sensor operating at industrial scientific and medical (ISM) frequency for the detection of dielectric materials. The microwave sensor consists of a reader (ground defected microstrip coupled line) and a passive tag where a complementary split-ring resonator (CSRR) is made on the commercially available copper-foil. The CSRR is a peel-off type tag that is excited using the near field...
wyświetlono 4050 razy