Técnica de simulación no lineal del estado transitorio de circuitos osciladores de microondas

Abstract

Los circuitos osciladores de microondas suelen presentar un estado transitorio de larga duración en comparación con el período de oscilación. En estos casos, la simulación de este estado mediante integración temporal presenta un alto coste computacional. La técnica tempo-frecuencial de transitorio de envolvente evita este problema, ya que toma como variables de estado las componentes armónicas de voltajes y corrientes evitando la necesidad de muestrear el período de oscilación. Esta técnica está implementada en varios simuladores comerciales de circuitos de microondas.

Sin embargo, existen casos en los que el transitorio de envolvente no detecta resonancias existentes en el transitorio, que luego son observadas experimentalmente. Para solventar estas situaciones, se presenta una nueva técnica de simulación que, mediante un análisis de perturbaciones sobre los resultados de balance armónico, permite la detección a priori de cualquier posible comportamiento resonante en el transitorio.

Microwave oscillator circuits usually have a long-term transient state compared to the period of oscillation. In these cases, the simulation of this state through time domain integration presents a high computational cost. The envelope transient time-frequency technique avoids this problem, since it takes the harmonic components of voltages and currents as state variables avoiding the need of sampling the oscillation period. This technique is implemented in several commercial microwave circuit simulators.

However, there are cases in which the envelope transient does not detect existing resonances in the transient, which are then observed experimentally. To solve these situations, a new simulation technique is presented that, through a perturbation analysis on the results of harmonic balance, allows the a priori detection of any possible resonant behavior in the transient.