原文地址：RF Analysis 1 (Bata)
RF Analysis
2010/3/27
一．导言
本文浅显的介绍SpectreRF仿真原理。
SpectreRF仿真遵循图1的流程，具体分为PSS，PAC，PSP，PXF，Pnoise，QPSS，QPAC，QPSP，QPXF，QPnoise，Envelope
新浪博客
RF Analysis
2010/3/27
一．导言
本文浅显的介绍SpectreRF仿真原理。
SpectreRF仿真遵循图1的流程，具体分为PSS，PAC，PSP，PXF，Pnoise，QPSS，QPAC，QPSP，QPXF，QPnoise，Envelope
等几种仿真运算。本文将对于大部分SpectreRF仿真从工作原理，工作条件，实际应用等方面全面介绍，并适当的引用插图增加理解。在本文后半部分，通过对比几种仿真的相同相异之处增进读者对他们的理解。本文力求带给读者一些粗浅的了解，限于个人能力及篇幅的限制，详细地介绍请参考SpectreRF User
Guide。该书也是本文的主要参考文献。
我们可以与传统的分析对比，看出周期性或准周期性分析与传统分析的相似之处。
DC Operating point
PSS & QPSS
AC analysis
PAC & QPAC
XF analysis
PXF & QPXF
Noise analysis
P/QPNoise
SP analysis
PSP & QPSP
Transient analysis
Envelope
二．周期稳态分析
周期稳态（PSS）分析是一个大信号的直接计算分析，电路的时间常数独立的决定电路状态的反应。其稳态响应表现出很长的时间常数，如在高Q滤波器和振荡器中有很好的应用[1]。
PSS分析直接计算稳态电路的状态响应。SpectreRF仿真使用Shooting Method的技术实施PSS的分析[2]；也有一说使用Shooting Newton（牛顿迭代）[3]。PSS会先寻找一个有效工作的初始条件，利用时域的方法，在稳定状态计算仿真结果。像图2所示，首先利用迭代的方法得到初始条件，每次的步长为PSSfund [2]。下一次Shooting Method的初始条件就是由上一次迭代最后的几个数据计算得来的。如果20次迭代不产生一个解决方案，这可能表明该电路将不会收敛到一个PSS的情况[2][i]。
Shooting
Method[5]（打靶法），在数值分析中，打靶法是将解归约为一个初值问题，再求解边界值的方法。个人认为SpectreRF仿真中使用线性打靶法，即假设边界值问题是线性的[ii]。
假设前提：
所有的激励和响应都是以PSSfund为周期的，当然，PSSfund的谐波是使用者可以设置的[iii]。
必须注意，PSS仿真必须符合周期性假设。这需要使用者在实际使用时保证要分析的电路满足这个假设。
另外，在Shooting Method周期的开始和结束部分必须满足近乎线性的关系[5]。
PSS仿真用于分析增益，固定频率的频率特性，IP3等。PSS在一个仿真过程中只可以使用一次。
三．周期小信号的分析
SpectreRF周期小信号（PAC，PSP，PXF，和Pnoise）分析，类似传统的小信号分析（AC，SP，XF，和Noise），但他们的定期特性在变频电路起着至关重要的作用。传统的（AC，SP，XF，和Noise）小信号分析，仅对直流线性或时间不变的工作点进行分析处理，无法计算变频影响。一旦模拟器执行了PSS的分析，周期小信号分析可以线性的处理包括变频影响在内的定期（时变）工作点的电路。小信号分析以PSS分析为基础，执行一个或多个定期小信号分析，例如在混频器的转换增益、振荡器的噪声和开关电容滤波器中都有应用。
1.PAC分析
PAC是一个像AC分析的小信号分析，但这种仿真不再是一个简单的直流工作点分析，而是围绕着周期性变化的工作点线分析。这种分析，允许计算包括频率转换在内的转移函数。在概念上类似于正常的小信号交流分析，但它也计算了变频对电路的影响。当一个小正弦应用于线性电路的周期时变，电路响应出相应的谐波，PAC计算每一个系列频率的传递函数；因为输入和输出频率由本振谐波抵消，这些传递函数是与其它信号完全不同的。PAC在分析小信号频率可任意接近甚至等于本振频率[2]。
假设前提：
PAC的小信号分析假定该电路在小信号的方式响应正弦波形。这需要保持PAC信号的幅度在1dB 压缩点10dB以下[2][iv]。
需要注意的是,虽然小信号可以被用来衡量在PSS在大信号的分析失真，但小信号基频的谐波PAC也没有计算[5][v]。
在内部，小信号传递函数的计算分析使用时域技术。与PSS相同，在PAC的分析中使用大量的测试点，对于传递函数的准确性有帮助，在小信号频率上也有同样的需要。所以小信号的频率太高，精度就会下降。
PAC仿真不可以单独使用，必须与PSS一同使用。
2.PXF分析
PXF（定期传递函数）分析，可以直接计算有用的量，例如转换效率，图像和边带抑制及电源抑制。PXF分析的主要用途是衡量各种转换收益。在计算CG时，PXF往往比PAC更好，因为PXF提供了射频端口转换为IF频段的所有频率信息。当模拟振荡器，PXF的可以确定tstab[vi]的具体值[2]。
假设前提：
需要注意的是,虽然小信号可以被用来衡量在PSS在大信号的分析失真，但小信号基频的谐波PSF无法计算。
与PAC相同，定期传递函数的计算分析使用时域技术。同样需要考虑选择步长的问题。
PXF仿真不可以单独使用，必须与PSS一同使用。
| 图1
SpectreRF仿真流程图 |
DC Operating point
PSS & QPSS
AC analysis
PAC & QPAC
XF analysis
PXF & QPXF
Noise analysis
P/QPNoise
SP analysis
PSP & QPSP
Transient analysis
Envelope
二．周期稳态分析
周期稳态（PSS）分析是一个大信号的直接计算分析，电路的时间常数独立的决定电路状态的反应。其稳态响应表现出很长的时间常数，如在高Q滤波器和振荡器中有很好的应用[1]。
PSS分析直接计算稳态电路的状态响应。SpectreRF仿真使用Shooting Method的技术实施PSS的分析[2]；也有一说使用Shooting Newton（牛顿迭代）[3]。PSS会先寻找一个有效工作的初始条件，利用时域的方法，在稳定状态计算仿真结果。像图2所示，首先利用迭代的方法得到初始条件，每次的步长为PSSfund [2]。下一次Shooting Method的初始条件就是由上一次迭代最后的几个数据计算得来的。如果20次迭代不产生一个解决方案，这可能表明该电路将不会收敛到一个PSS的情况[2][i]。
| 图2
PSS的计算流程图 |
假设前提：
所有的激励和响应都是以PSSfund为周期的，当然，PSSfund的谐波是使用者可以设置的[iii]。
必须注意，PSS仿真必须符合周期性假设。这需要使用者在实际使用时保证要分析的电路满足这个假设。
另外，在Shooting Method周期的开始和结束部分必须满足近乎线性的关系[5]。
PSS仿真用于分析增益，固定频率的频率特性，IP3等。PSS在一个仿真过程中只可以使用一次。
三．周期小信号的分析
SpectreRF周期小信号（PAC，PSP，PXF，和Pnoise）分析，类似传统的小信号分析（AC，SP，XF，和Noise），但他们的定期特性在变频电路起着至关重要的作用。传统的（AC，SP，XF，和Noise）小信号分析，仅对直流线性或时间不变的工作点进行分析处理，无法计算变频影响。一旦模拟器执行了PSS的分析，周期小信号分析可以线性的处理包括变频影响在内的定期（时变）工作点的电路。小信号分析以PSS分析为基础，执行一个或多个定期小信号分析，例如在混频器的转换增益、振荡器的噪声和开关电容滤波器中都有应用。
1.PAC分析
PAC是一个像AC分析的小信号分析，但这种仿真不再是一个简单的直流工作点分析，而是围绕着周期性变化的工作点线分析。这种分析，允许计算包括频率转换在内的转移函数。在概念上类似于正常的小信号交流分析，但它也计算了变频对电路的影响。当一个小正弦应用于线性电路的周期时变，电路响应出相应的谐波，PAC计算每一个系列频率的传递函数；因为输入和输出频率由本振谐波抵消，这些传递函数是与其它信号完全不同的。PAC在分析小信号频率可任意接近甚至等于本振频率[2]。
假设前提：
PAC的小信号分析假定该电路在小信号的方式响应正弦波形。这需要保持PAC信号的幅度在1dB 压缩点10dB以下[2][iv]。
需要注意的是,虽然小信号可以被用来衡量在PSS在大信号的分析失真，但小信号基频的谐波PAC也没有计算[5][v]。
在内部，小信号传递函数的计算分析使用时域技术。与PSS相同，在PAC的分析中使用大量的测试点，对于传递函数的准确性有帮助，在小信号频率上也有同样的需要。所以小信号的频率太高，精度就会下降。
PAC仿真不可以单独使用，必须与PSS一同使用。
2.PXF分析
PXF（定期传递函数）分析，可以直接计算有用的量，例如转换效率，图像和边带抑制及电源抑制。PXF分析的主要用途是衡量各种转换收益。在计算CG时，PXF往往比PAC更好，因为PXF提供了射频端口转换为IF频段的所有频率信息。当模拟振荡器，PXF的可以确定tstab[vi]的具体值[2]。
假设前提：
需要注意的是,虽然小信号可以被用来衡量在PSS在大信号的分析失真，但小信号基频的谐波PSF无法计算。
与PAC相同，定期传递函数的计算分析使用时域技术。同样需要考虑选择步长的问题。
PXF仿真不可以单独使用，必须与PSS一同使用。