Steady-State Methods for Simulating Analog and Microwave Circuits

انگیزه شروع کار شرح داده شده در این کتاب، علاقه طراحان مدار مایکروویو هیولت پاکارد به تکنیک های شبیه سازی بود که می توانست با مشکل یافتن راه حل های حالت پایدار برای مدارهای غیرخطی، به ویژه مدارهای حاوی عناصر توزیع شده مانند خطوط انتقال، مقابله کند. . بررسی مسئله محاسبه راه‌حل‌های حالت پایدار در این زمینه منجر به مجموعه‌ای از الگوریتم‌های عددی جدید شده است که ما به همراه برخی مطالب پیش‌زمینه در این کتاب گردآوری کرده‌ایم. اگرچه می‌خواستیم تا حد امکان مخاطبان گسترده‌تری را جذب کنیم، اما پرداختن عمیق به موضوع مستلزم حفظ تمرکز محدود بود. سازش ما این بود که فرض کنیم خواننده با روش‌های عددی پایه، مانند روش‌هایی که ممکن است در [dahlquist74] یا [vlach83] یافت می‌شود، آشنا باشد، اما هیچ دانش تخصصی از روش‌ها برای مسائل حالت پایدار را فرض نکنیم. اگرچه ما بر روی الگوریتم‌هایی برای محاسبه راه‌حل‌های حالت پایدار مدارهای آنالوگ و مایکروویو تمرکز می‌کنیم، روش‌های موجود در اینجا ماهیت کلی دارند و ممکن است در رشته‌های دیگر مورد استفاده قرار گیرند. تعدادی از الگوریتم‌های جدید ارائه شده‌اند، مشارکت‌ها عمدتاً حول رویکردهای جدید برای تعادل هارمونیک و روش‌های فرکانس-زمان مخلوط متمرکز هستند. این روش‌ها، همراه با مطالب پیش‌زمینه مناسب، در آنچه که امیدواریم ترکیبی منطقی رضایت‌بخش از نظریه، عمل و نتایج باشد، توصیف شده‌اند. این تئوری به گونه ای ارائه شده است که بتوان الگوریتم ها را به طور کامل درک کرد و صحت آنها را مشخص کرد.

The motivation for starting the work described in this book was the interest that Hewlett-Packard's microwave circuit designers had in simulation techniques that could tackle the problem of finding steady­ state solutions for nonlinear circuits, particularly circuits containing distributed elements such as transmission lines. Examining the problem of computing steady-state solutions in this context has led to a collection of novel numerical algorithms which we have gathered, along with some background material, into this book. Although we wished to appeal to as broad an audience as possible, to treat the subject in depth required maintaining a narrow focus. Our compromise was to assume that the reader is familiar with basic numerical methods, such as might be found in [dahlquist74] or [vlach83], but not assume any specialized knowledge of methods for steady-state problems. Although we focus on algorithms for computing steady-state solutions of analog and microwave circuits, the methods herein are general in nature and may find use in other disciplines. A number of new algorithms are presented, the contributions primarily centering around new approaches to harmonic balance and mixed frequency-time methods. These methods are described, along with appropriate background material, in what we hope is a reasonably satisfying blend of theory, practice, and results. The theory is given so that the algorithms can be fully understood and their correctness established.