这期我们看一个电路仿真任务,频谱线任务,也叫谐波平衡(Harmonic Balance):
谱线任务可用于interwetten与威廉的赔率体系 频域中的高度非线性电路。计算谱线执行的是谐波平衡 (HB) 分析。 HB 分析求解动态系统的稳态,并产生给定频率的正弦函数的傅立叶系数。通常,我们可以为 HB 分析定义许多独立的激励频率(音调)。根据这些基本频率的数量 n,我们称之为 n 音分析。这个分析中考虑的频率,是用户指定的特定数量谐波的混频频率。考虑的谐波越多,结果越接近实际混合效果。
使用这个任务的两个必备条件是AC电压源和探针,我们可以先从简单的线性电路开始学习。点击电压源,可以设置HB的个数和每个的系数,然后有两个振幅相位,AC和HB,AC是给AC任务的,我们就看HB任务。
添加一个频谱线任务,可以设置多个频率点以及谐波个数。注意这类的频点数量要和上面电压源要的Maximum Number Of Harmonics(默认为2)个数一致,所以我们这里放两个频率:
这类的计算方式有两种,一个是“钻石”法,一个是“方形”法。钻石是指菱形,详情可见帮助。简单说就是,钻石法让每个频率的谐波个数都是右下角设置的Harmonics;方形法是可以分别定义每个频率的谐波个数。
回到我们简单的电路,我们的电压源默认设置了HB系数[1]为1,[0]是0,所以只用到任务中的第一个频率,就是100。更新任务得到:
所以探针的电压和电流波形是100GHz的正弦,电流幅值0.02A,电压源电压幅值为1V,这个就是默认设置的那个HB振幅。然后我们还看了三个谐波频率,200,300和400:
验证Prms: VmIm/2=10.02/2=10mW
再试一种情况,三个谐波,用后面两个,电压为0.5:
那么任务中也要三个频率:
这样的电压电流就是330GHz的一个频点(150+180):
当然如果三个系数都是1那就三个频率相加了。这个线性电路较简单,我们简单了解这个任务都能干什么就行。下面我们看一个复杂一点的案例。
自带案例混波器:
里面有非线性的二极管,以SPICE模型导入。简单的 LC 谐振电路用于在输出端滤除所需的 IF 频率。
先看低频振荡频率LO,用的第一个频率系数,振幅为参数ULO=2Sqr(2501e-3exp(LOlevel/10*Log(10))),就是10dBm:
再看射频频率,用的是第二个系数,振幅是URF,等于1dBm。看Value是0.709,所以LO大概是RF的三倍。
查看任务,两个频率925MHz和970MHz:
更新任务得到结果;
先看电压电流,可见有了谐波,可添加marker:
时域调制波形:
可见确实以45MHz的IF频率为主(1/2.3e-8约为45e6);放大可见其他高频因素:
如果我们增加谐波数,可见更多谐波:
小结:
1)频谱任务需要AC电压源和探针。
2)电压源中谐波个数要与任务中频率个数相同。
3)频谱任务支持复杂非线性电路,可分析混合器、调制电路等等。
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