谐波平衡法

谐波平衡法，或称描述函数法，是经典控制理论中处理非线性问题行之有效的方法。方法的内容之一是用近似方程有、无周期解来判断原系统方程有、无周期解。原始的谐波平衡法，其基本原理是将动态方程的每一状态变量用一个傅里叶级数表示，以满足其周期性的要求。然后，应用优化算法，优化傅里叶级数的系数，使得系统方程具有最小的误差。这种原始方法，虽然避开了在时域内对动态方程进行数值积分迭代的复杂过程，但其主要缺点是相当多的变量需要被优化。

算法

在各种近似解析方法中，谐波平衡法是概念最明了、使用最简便的近似方法，而且应用范围不仅限于弱非线性系统，也适用于强非线性系统。该方法的基本思想是认为在非线性系统中尽管存在非线性因素的影响，但在一定条件下其定常解仍然是近似简谐的。

谐波平衡法解的精度取决于谐波项个数的选取。当谐波项项数选取得过多时，则要求求解一个多自由度高阶的非线性方程组，导致求解困难；当谐波项数取得太少(如只取一个谐波项)时，则会引起比较大的误差。针对谐波平衡法这个缺点，Lau 和Cheung 于1981 年提出了增量谐波平衡法(IHB 法)，广泛应用于求解各种非线性振动问题。

应用

随着无线通信的发展，射频电路逐渐得到了广泛应用。在射频电路设计中，通常需要得到射频电路在信号激励下的稳态响应。如果采用传统的SPICE 模拟器对射频电路进行模拟，为了得到电路的稳态响应，通常需要经过很长的瞬态模拟时间，电路的响应才会稳定。对于射频电路的稳态响应，可以采用特殊的模拟技术在较短的时间内获得，谐波平衡法就是其中之一。

谐波平衡分析法是一种混合的频域/时域分析技术，将时域和频域通过FFT 结合起来，它将电路状态变量近似写成傅立叶级数展开的形式，通常展开项必须取得足够大，以保证高次谐波对于模拟结果的影响可以忽略不计。谐波平衡法在商用RF 软件中得到了很好的应用，如ADS，AWR，HSpice，Nexxim 等都支持HB 分析。

谐波平衡仿真是非线性系统分析最常用的分析方法，用于仿真非线性电路中的噪声、增益压缩、谐波失真、振荡器寄生、相噪和互调产物，它要比SPICE 基仿真器快得多，可以用来对混频器、振荡器、放大器等进行仿真分析。

对放大器而言，采用谐波平衡法分析的目的就是进行大信号的非线性模拟。通过它可以模拟电路的1dB 输出功率、效率及IP3 等与非线性有关的量。（有修改）