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谐波平衡法仿真设计
摘要
谐波平衡法仿真是研究非线性电路的非线性特性和系统失真的频域仿真分析法。一般适合模拟射频微波电路仿真。首先介绍谐波平衡法仿真基本原理及相关控件使用情况,然后利用实例详细介绍谐波平衡仿真法的一般相关操作及注意事项。在射频电路设计中,通常需要得到射频电路的稳态响应。如果采用传统的SPICE模拟器对射频电路进行仿真,通常需要经过很长的瞬态模拟时间电路的响应才会稳定。对于射频电路,可以采用特殊的仿真技术在较短的时间内获得稳态响应,谐波平衡法就是其中之一。
正文
实验综述
谐波平衡仿真是非线性系统分析最常用的分析方法,用于仿真非线性电路中的噪声、增益压缩、谐波失真、振荡器寄生、相噪和互调产物,它要比SPICE仿真器快得多,可以用来对混频器、振荡器、放大器等进行仿真分析。对放大器而言,采用谐波平衡法分析的目的就是进行大信号的非线性模拟。
(1)确定电流或电压的频谱成分;
(2)计算参数,如:三阶截取点,总谐波失真及交调失真分量;
(3)执行电源放大器负载激励回路分析;
(4)执行非线性噪声分析。
(实验步骤、记录、数据、分析)

(1)打开上一章的仿真原理图s_final。
(2)用一个新名称HB_basic保存原理图,删除所有仿真测量组件及输入端口(Term)。
(3)在“source_Freq Domain”元件面板列表中选择P_1 Tone控件,插入输入端;
(4)在图中标注Vin,Vout,VC和VB四个节点;
(5)修改P_1Tone源参数,同时命名为RF_source,如图2. 1所示:
Freq= GHz
Z=50 Ohm
P= dbmtow(-40)
Num=1
RF源设置

(1)选择“Simulation-HB”类元件面板,在原理图上放置谐波平衡仿真控制器, ;
(2)修改参数
Freq[l]=
Order[1]=3谐波次数为3
谐波平衡仿真控制器

(1)在“Simulation-HB”元件面板列表中选择测量方程控件,放置到原理图中。双击测量方程控件,输入dbm_out=dBm(Vout[1])方程,。
测量方程控件设置
方括号[1]中的数字指的是在分析中计算频率的索引值。当Order=3时,索引值表示为:index[0]是直流,index[l]是1900MHz,index[2]是二次谐波即3800MHz。index[3]是指三次谐波。因此,方程式表示以dBm表示的1900MHz信号的输出功率。
完整电路图:
HB_basic电路原理图
(2)进行仿真,没有任何警告和错误信息,仿真通过;
(3)改变谐波平衡控制器参数Freq[1]=1800MHz。再次仿真,出现错误信息,原因是源的频率(1900MHz)与HB1频率(1800MHz)相差100MHz。故源频率与控制器频率一定保持一致

(1)在数据显示窗口,插入Vout矩形图,得到输出信号的频谱;
(2)在基频上插入Marker,。