Reconstructing wide-band system response from full-wave electromagnetic simulation by adaptive frequency sampling and implicit rational macromodeling

• Autorzy: Karwowski A.

Warianty tytułu

PL

Rekonstrukcja szerokopasmowej odpowiedzi systemu z wyników pełnofalowej symulacji elektromagnetycznej z zastosowaniem częstotliwościowego próbkowania adaptacyjnego i makromodelowania wymiernego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

System performance evaluation over a broad frequency range is a crucial issue in many electromagnetic engineering problems. In this paper, a simple adaptive frequency sampling scheme employing interval bisection technique combined with the Cauchy method supported by Stöer- Bulirsch algorithm is examined as a tool for interpolating wide-band system responses from electromagnetic (EM) simulation. Emphasis is placed on examining the convergence of the method. The overall approach does not require matrix inversion, is derivative-free and capable to perform interpolation over a wide frequency band with a single implicitly constructed rational interpolant. The relevant algorithms are easily interfaced with existing EM simulators. Good performance of the method in terms of computational efficiency and accuracy is demonstrated in the context of the method of moments on a sample numerical example involving broadband evaluation of the impedance of a wire radiator.

PL

Określenie właściwości systemu (obiektu) w szerokim zakresie częstotliwosci jest kluczowym problemem w wielu zagadnieniach inżynierii pola elektromagnetycznego. W tym artykule omawiamy prosty algorytm częstotliwościowego próbkowania adaptacyjnego, oparty na połowieniu przedziału i połączony z metodą Cauchy'ego interpolacji wymiernej, jako skuteczną metodę szerokopasmowej interpolacji/ekstrapolacji wyników pełnofalowej analizy elektromagnetycznej obiektu promieniującego. Makromodel wymierny wysokiego rzędu jest konstruowany implicite za pomocą algorytmu Stöera-Bulirscha bez konieczności rozwiązywania układu równań na współczynniki funkcji interpolującej i obliczania pochodnych. Wszystkie cząstkowe algorytmy interpolacji łatwo dołączyć do istniejących software'owych symulatorów elektromagnetycznych. Skuteczność omawianego podejścia w połączeniu z metodą momentów zademonstrowano na przykładzie szerokopasmowej analizy prostej anteny cienkoprzewodowej.

Słowa kluczowe

EN

wideband analysis; rational interpolation; adaptive frequency sampling; Stöer-Bulirsch algorithm; method of moments

PL

analiza szerokopasmowa; interpolacja wymierna; częstotliwościowe próbkowanie adaptacyjne; algorytm Stöera-Bulirscha; metoda momentów

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 88, nr 12a
• Strony: 174--177
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Karwowski A.

• Institute of Electronics, Silesian University of Technology, ul. Akademicka 16, 44-100 Gliwice, Poland,

Bibliografia

• [1] Kottapalli K., Sarkar T. K., Hua Y., Miller E. K., Burke G. J.: Accurate computation of wide-band response of electromagnetic systems utilizing narrow-band information, IEEE Trans. Microw. Theory Tech., 39(4), pp. 682-687, Apr. 1991.
• [2] Dhaene T., Ureel J., Fache N., De Zutter D.: Adaptive frequency sampling algorithm for fast and accurate S-parameter modeling of general planar structures, IEEE International Microwave Symposium Digest, Vol. 3, pp. 1427-1430, May 1995.
• [3] Adve R.S., Sarkar T. K., Rao S. M. , Miller E. K.: The principle of analytic continuation - how to use it? Proceedings of the URSI International Symposium on Signals, Systems, and Electronics, ISSSE ’95, pp. 319-322, Oct. 1995.
• [4] Adve R. S., Sarkar T., Rao S., Miller E., Pflug D.: Application of the Cauchy method for extrapolating/interpolating narrowband system responses, IEEE Trans. Microw. Theory Tech., 45(5), pp. 837-845, May 1997.
• [5] Lehmensiek R., Meyer P.: Creating accurate multivariate rational interpolation models of microwave circuits by using efficient adaptive sampling to minimize the number of computational electromagnetic analyses, IEEE Trans. Microw. Theory Tech., 49(8), pp. 1419-1430, Aug. 2001.
• [6] Song, Z. F., Su D. L., Duval F., Louis A.: Model order reduction for PEEC modeling based on moment matching, Progress In Electromagnetics Research, 114, pp. 285-299, 2011.
• [7] Peik S. F., Mansour R. R., Chow Y. L.: Multidimensional Cauchy method and adaptive sampling for an accurate microwave circuit modeling, IEEE Trans. Microw. Theory Tech., 46(12), pp. 2364-2371, Dec. 1998.
• [8] Stöer J., Bulirsch R.: Introduction to Numerical Analysis., Springer-Verlag, 1980.
• [9] Ding Y., Wu K.-L., Fang D. G.: A broad-band adaptive-frequency-sampling approach for microwave-circuit em simulation exploiting Stöer-Bulirsch algorithm, IEEE Trans. Microw. Theory Tech., 51(3), pp. 928-934, Mar. 2003.
• [10] Chen J. Q., Chen R. S., Liu Z. W.: Stöer-Bulirsch adaptive frequency sampling method for efficient analysis of frequency selective surfaces, Microwave and Optical Technology Letters, 50(3), pp. 755-758, 2008.
• [11] Karwowski A.: Efficient wide-band interpolation of MoM-derived frequency responses using Stöer-Bulirsch algorithm,IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility, EMC 2009, pp. 249-252, Aug. 2009.
• [12] Rao S., Wilton D., Glisson A.: Electromagnetic scattering by surfaces of arbitrary shape, IEEE Trans. Antennas Propag., 30(3), pp. 409-418, May 1982.