Enchancing multivariate steady-state time-domain analysis

Abstract

Menetelmiä kuten harmoninen balanssi ja transienttianalyysi on kehitetty yli vuosikymmen Teknillisen korkeakoulun piiriteorian ryhmässä ja AWR-APLACissa. Nyt oli aika jatkaa uudemman menetelmän, usean aikamuuttujan jatkuvuustilan (MSSTD) analyysin, kehittämistä. Myös tällä menetelmällä voidaan simuloida halutun piirin aika-alueen jatkuvuustila kuten yllä mainituilla menetelmilläkin. Useat fysikaaliset järjestelmät kuten radiotaajuuspiirit, SC-suodattimet, vaihelukitut silmukat ja mikserit käyttävät kahta herätetaajuutta, jotka voidaan näytteistää kahdella erillisellä aikamuuttujalla. Siksi MSSTD-analyysi on tehty kykeneväksi simuloimaan kahdella aikamuuttujalla. Verrattuna muihin menetelmiin MSSTD-analyysi sopii hyvin voimakkaasti epälineaarisille, suurille piireille.

Suurikokoiset piirit vaativat käytettäväksi jotain muuta menetelmää kuin suoraa LU-hajotelmaa piiriyhtälömatriisille kaikkien solmujännitteiden ratkaisemiseksi aika-alueessa. Iteratiivinen yleinen minimiresiduaali (GMRES) -algoritmi on käytännöllinen tähän tarkoitukseen, mutta toimiakseen tehokkaasti se tarvitsee pohjustinmatriisin. Muutama uusi pohjustin on toteutettu APLAC-piirisimulaattoriin tämän työn aikana erityisesti yhden, mutta myös kahden aikamuuttujan simulaatiota varten. Näiden pohjustimien lisäksi jo olemassa olevaa MSSTD-menetelmää on kehitetty nopeammaksi ja luotettavammaksi monin tavoin.

MSSTD-menetelmä päivittää epälineaaristen elementtien tilan nopeammin kuin ennen. Simulointiaikaa lyhentää myös uusi algoritmi, joka laskee paremman alkuarvauksen analyysille. Saavutettu nopeutus käyttäen kaikkia uusia ominaisuuksia samanaikaisesti on yli kymmenen suuruusluokkaa.