实验七谐波平衡法仿真

实验七、谐波平衡法仿真

概述

本练习将继续进行1.9G放大器（amp_1900)的设计和给出谐波平衡仿真器的基本知识，谐波平衡仿真能分析频谱、压缩输出功率，计算TOI和其它一些非线性测量。

任务

●建立并运行一个基频谐波平衡仿真。

●建立并运行一个双频谐波平衡仿真。

●应用仿真和源控制的变量。

●测试增益，压缩功率输出，资用功率，噪声系数，三阶交调（IP3 )和其

它一些特性。

●在谐波平衡(HB)数据中运用ts（时间序列）变换。

●方程式、平面曲线和MIX表格的操作。

目录

1.建立一个具有P＿1基频源的电路 (116)

2.建立一个单音（one-tone)谐波平衡仿真 (116)

3.对V out以dBm为单位写一个测量方程式并仿真 (116)

4.对频谱、方程和节点电压的ts（时间序列）作图 (117)

5.运用函数和索引对V out和Mix进行操作 (118)

6.对传递功率和Zin进行仿真 (120)

7.运用XDB仿真器对增益压缩进行测试 (121)

8.对扫描的功率的压缩状况进行仿真 (122)

9.对不同的增益、功率和线性方程作图 (124)

10.带变量的双音（two-tone）谐波平衡仿真 (125)

11.运用方程获取和控制谐波平衡数据 (126)

12.对IP3或TOI (3阶交截点）仿真 (127)

13.选作一针对TOI测量作RF功率扫描 (128)

步骤

1．建立一个具有P-I基频源的电路

a．如果文件system_prj仍然打开，就关掉它。然后，打开任务amp_1900和原理图s_final。

b．用一个新名称：hb_basic保存原理图s_final。删除所有仿真测量组件及输入端口(Term)。如下图一样开始建立设置。

c．为RF输入端插入一个P_1 Tone（从source_Freq Domain面板调入）。d．如图示输入4个pin labels（node names节点名）：Vin，V out，VC和VB，这样电压在数据组（dataset）中是可用的。

e．如图设置RF源：Freq（频率）=1 900MHz，同时，去掉极性（Polar）函数，只剩dbm_to_watts函数：P=dbmtow（- 40）。同时将源的名称转换为RF_source。

端口数被定义为Num=1。

2.建立一个单音谐波平衡仿真

a．进入Simulation-HB面板并如下图在原理图上放入谐波平衡仿真控制器。b．在屏幕上进行频率设置：改变频率为Freq[l]=1900MHz，使其与P_lTone源的频率相匹配。

3.对Vout以dBm of Vout）写一个测量方程式并仿真

a．从仿真面板中，在原理图上插入一个测量方程（measurement equation）。b．写一个方程式，计算在V out点的输出功率用dBm表示：dbm_out=dBm(V out ［1］),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，方程式应只表示以dBm表示的1900MHz的输出功率。

c．仿真—现在应该没有任何警告和错误信息。

d．改变谐波平衡控制器的频率为：Freq[1]=1800MHz。现在，再次仿真，并阅读错误信息—源的频率与谐波平衡器频率1800MHz相差100MHz。当源频率与控制器频率不同时，就会出现这种常见的错误。

e．重新设置谐波平衡控制器频率，改为：Freq[1]=1900MHz并再次仿真。4.对频谱、方程和节点电压的ts（时间序列）作图

a．在数据显示中，对V out(dBm)作图。同时，插入一个dbm_out列表。无论你何时写入一个测量方程，该列表都将出现在数据组中。这两个值应该与下图所示相同。

b．把一个Marker（标记）放在基频上，并验证你的放大器在1.9GHz频率点上当输出功率dBm=-4.876时，是否有大约35dB的增益。

结果的备注：若在仿真控制器中将Order设为3，你将得到3个频率：一个基波和两个谐波。DC成分也总是出现在图中，因为谐波平衡法总是要计算DC的收敛。

c．插入一个stacked矩形图并插入两个数据轨迹作为时域信号：Vin和V out。

ts（时间序列）函数作用于谐波平衡法并将结果转换到时域。在这个例子中，你将发现放大器并不是如你希望的那样转换信号。在下图中这两个信号被分离成两个图。如图示把Maker放在同一时间点。

d．在轨迹图中（如图）直接把V out改为VC，Vin改为VB来编辑y轴标识。

现在就能看到反相了。这就说明匹配网络对相位有着很大的影响。

5.运用函数和索引对vout和mix进行操作

a．如图所示插入一Mix和V out的列表。不管谐波仿真何时运行，在数据组中就会产生一个Mix表格（索引值）。注意到除非你是用的是dB, dBm,等单位，否则V out是一个复数（幅度和角度）。在下面的步骤中，你将学会在Mix表格里怎样列方程以显示或对一个特定的频率进行操作与方程式。

不管是在多音还是混频发生的情况下，这都特别有用。

b．编辑列表并加入Vin。通过双击列表，进入“Plot Traces & Attributes”对话框。点击“Advanced”按钮。过输入dBm函数，编辑Vin：dBm(Vin），然后点OK。.请注意不论你何时变量信息或函数帮助按钮都会出现。

c．现在你的列表中应包含原理图的方程dBm_out和表达式dBm(Vin)（对所有的频率）。现在，通过键入在Vin自变量中的索引值[1]来编辑dBm(Vin)