Dans TINA v16 et versions ultérieures, vous pouvez analyser les circuits RF et micro-ondes non linéaires à l'aide de la méthode d'analyse par équilibre harmonique. L'avantage de cette approche est qu'elle ne nécessite pas de simulation temporelle détaillée, qui peut s'avérer prohibitive pour les signaux de la gamme des GHz. Il vous suffit de spécifier les harmoniques de base souhaitées ; le programme calcule et affiche alors les raies spectrales résultantes. Des exemples de circuits pour l'analyse par équilibre harmonique sont disponibles dans… Exemples\RF\HB dossier de TINA.

Voyons quelques exemples.

Circuit tripleur de fréquence

Ouvrez le circuit Tripler BJT.TSC du dossier Examples\RF\HB de TINA.

Ce circuit tripleur de fréquence génère un signal de sortie de 2.4 GHz, soit exactement trois fois la fréquence d'entrée de 800 MHz, en utilisant un transistor bipolaire haute fréquence (MMBR941).

Pour obtenir le spectre de sortie, exécutez l'analyse d'équilibre harmonique depuis le menu Analyse en utilisant les paramètres ci-dessous. Assurez-vous de sélectionner Vout dans le champ Sortie.

Les tensions spectrales suivantes seront affichées.

On constate que la composante spectrale dominante apparaît à la troisième harmonique (2.4 GHz) avec une amplitude de 113.85 mV, tandis que la composante fondamentale à 800 MHz est nettement plus faible, à seulement 1.77 mV. Ceci confirme le bon fonctionnement du triplement de fréquence.

Vous pouvez également afficher les raies spectrales graphiquement en cliquant sur Match nul bouton dans la boîte de dialogue Analyse de l'équilibre harmonique.

Notez que vous pouvez afficher les valeurs numériques des raies spectrales en cliquant sur  (Étiquetage automatique)  bouton sur le diagramme, puis cliquer sur le haut d'une ligne du spectre.

Vous pouvez également spécifier directement les raies spectrales souhaitées en indiquant leurs fréquences. Ceci est particulièrement utile lorsque certaines raies spectrales sont éloignées de la fréquence fondamentale, car les définir comme des multiples de cette fréquence nécessiterait un nombre excessif de raies spectrales.

Démodulateur AM avec diode PIN

Pour illustrer cette technique, ouvrez le fichier de circuit AM Demodulator with PIN Diode.TSC du dossier Examples\RF\HB dans TINA.

Il s'agit d'un circuit détecteur à diode PIN simple avec un filtre passe-bas RC à sa sortie.

Le signal AM est représenté par trois générateurs : un à la fréquence porteuse de 1 GHz et deux générateurs formant les bandes latérales supérieure et inférieure, chacune espacée de 100 kHz de la porteuse.

Calculez maintenant l'amplitude du signal de modulation à la sortie du détecteur PIN en utilisant l'analyse d'équilibre harmonique.

Choisir Analyse de l'équilibre harmonique… du Analyse menu. La Analyse HB Dialogue apparaît.

Comme décrit précédemment, dans ce cas, nous ne spécifions que les trois fréquences connues dans le Analyse HB On utilise le dialogue plutôt que de calculer toutes les raies spectrales à partir de la fréquence de base, car cela nécessiterait le calcul de 10 000 raies. Cependant, pour la fréquence de base de 100 kHz, le calcul de cinq raies spectrales est nécessaire en raison de la distorsion introduite.

par la diode.

Maintenant, appuyez sur Calculer bouton, et les valeurs des tensions spectrales apparaissent.

Notez que, bien que cela ne soit pas nécessaire, les formes d'onde peuvent tout de même être calculées à l'aide d'une analyse transitoire à ces fréquences.

Choisir Transitoire du Analyse / Transitoire… menu. La Analyse transitoire de dialogue apparaît.

Appuyez sur la touche OK Cliquez sur le bouton. Après un bref calcul, la forme d'onde du signal AM et du signal démodulé apparaissent dans la fenêtre du diagramme.

Nous pouvons également revérifier les résultats de l'analyse d'équilibre harmonique à l'aide de l'analyse par séries de Fourier.

Pour effectuer l'analyse par séries de Fourier, cliquez sur le signal démodulé supérieur. Sélectionnez Fourier… du Processus menu de la fenêtre de dialogue.

Série Fourier de dialogue apparaît.

Assurez-vous que la fréquence de base est réglée sur 100 kHz.

Appuyez sur la touche Calculer bouton. Le spectre de la série de Fourier apparaît.

La valeur calculée de 208.75 mV à 100 kHz est très proche de la valeur de 202.70 mV calculée à l'aide de la méthode d'équilibre harmonique.

Enfin, notons que, comme nous l'avons vu dans cet exemple, les performances croissantes des ordinateurs modernes rendent les méthodes temporelles de plus en plus compétitives par rapport à la méthode d'équilibrage harmonique.