4. Нелинейное моделирование
Для выполнения анализа в нелинейном моделировании используется гармонический баланс, ко-
торый является эффективным методом для анализа усилителей мощности, смесителей, умножителей и
генераторов.
Моделирование с помощью гармонического баланса производится просто. Ввод схемы, изме-
ряемые величины и анализ выполняются аналогично линейному моделированию. Отличие состоит в том,
что для выполнения гармонического баланса требуется наличие источников напряжения, тока или мощ-
ности. Имитатор гармонического баланса позволяет определять одночастотное и многочастотное возбу-
ждение портов, чтобы выполнить одно- и многосигнальный анализ. Всякий раз, когда источник гармо-
нического баланса определён в схеме, имитатор гармонического баланса вызывается автоматически при
моделировании.
Одночастотный анализ с использованием гармонического баланса включает в себя моделирова-
ние на одной основной частоте из множества частот и с постоянной составляющей тока. Этот анализ
требует, чтобы вы определили основную частоту и общее количество гармоник.
Двух- и многочастотный анализ с помощью гармонического баланса используется, чтобы опре-
делить реакцию на выходе схемы при возбуждении её портов разными частотами. Типичным примером
являются смесители, на которые подаются частоты радиосигнала и гетеродина. Или определение интер-
модуляционных искажений при подаче близко расположенных частот в усилителях.
Microwave Office содержит большое количество функций постобработки для отображения ре-
зультатов в частотной и временной области. Здесь предлагается полная система нелинейных измеряемых
величин, которая включает в себя S-параметры при большом сигнале, мощность, напряжение и ток в
произвольных узлах и точках пересечения, КПД суммирования мощности. Поскольку анализ с помощью
гармонического баланса даёт решение для мощности и частоты в каждой гармонике, используются ин-
дексы, чтобы отличать различные параметры.
Следующие примеры иллюстрируют некоторые из основных особенностей нелинейного моде-
лирования в Microwave Office.
4.1. Моделирование усилителя мощности.
Этот пример показывает, как использовать Microwave Office, чтобы моделировать схему усили-
теля мощности, используя нелинейный гармонический баланс. Для этого необходимы следующие шаги:
o Использование нелинейных моделей из библиотеки элементов;
o Создание измеряемых величин вольтамперной характеристики;
o Создание цепи смещения транзистора и измеряемых величин напряжения и тока;
o Добавление к схеме аннотации;
o Импортирование входной и выходной согласующих цепей;
o Добавление к схеме портов гармонического баланса;
o Создание схемы с иерархической структурой, содержащей подсхемы;
o Создание измеряемых величин выходной мощности;
o Создание измеряемых величин характеристики динамической нагрузки;
o Добавление двухчастотного порта гармонического баланса.
Создайте новый проект и сохраните его с именем Amplifier.
4.1.1. Установка единиц измерения, используемых по умолчанию.
Чтобы установить единицы измерения, ко-
торые будут использоваться в проекте по умолча-
нию:
55
1. Выберите в меню Options>Project
Options или дважды щёлкните по
группе Project Options в окне про-
смотра проекта. Откроется диалоговое
окно Project Options (рис. 4.1).
2. Нажмите панель Global Options в
верхней части диалогового окна.
3. Установите нужные единицы измере-
ния, щёлкая по стрелкам, справа от
поля ввода соответствующей единицы
так, чтобы они соответствовали пока-
занным на рис. 4.1, снимите флажок в
поле Metric units (Метрические еди-
ницы), установите mil в поле Length type и нажмите OK.
Рис. 4.1
4.1.2. Импортирование схемы.
Создать схему можно обычным образом, выбрав в меню Project>Add Schematic>New Schematic
или щёлкнув мышкой по значку Add New Schematic на панели инструментов. Затем в окне просмотра