諧波平衡法

諧波平衡法，或稱描述函數法，是經典控制理論中處理非線性問題行之有效的方法。方法的內容之一是用近似方程有、無周期解來判斷原系統方程有、無周期解。原始的諧波平衡法，其基本原理是將動態方程的每一狀態變量用一個傅里葉級數表示，以滿足其周期性的要求。然后，應用優化算法，優化傅里葉級數的系數，使得系統方程具有最小的誤差。這種原始方法，雖然避開了在時域內對動態方程進行數值積分迭代的復雜過程，但其主要缺點是相當多的變量需要被優化。

算法

在各種近似解析方法中，諧波平衡法是概念最明了、使用最簡便的近似方法，而且應用范圍不僅限于弱非線性系統，也適用于強非線性系統。該方法的基本思想是認為在非線性系統中盡管存在非線性因素的影響，但在一定條件下其定常解仍然是近似簡諧的。

諧波平衡法解的精度取決于諧波項個數的選取。當諧波項項數選取得過多時，則要求求解一個多自由度高階的非線性方程組，導致求解困難；當諧波項數取得太少(如只取一個諧波項)時，則會引起比較大的誤差。針對諧波平衡法這個缺點，Lau 和Cheung 于1981 年提出了增量諧波平衡法(IHB 法)，廣泛應用于求解各種非線性振動問題。

應用

隨著無線通信的發展，射頻電路逐漸得到了廣泛應用。在射頻電路設計中，通常需要得到射頻電路在信號激勵下的穩態響應。如果采用傳統的SPICE 模擬器對射頻電路進行模擬，為了得到電路的穩態響應，通常需要經過很長的瞬態模擬時間，電路的響應才會穩定。對于射頻電路的穩態響應，可以采用特殊的模擬技術在較短的時間內獲得，諧波平衡法就是其中之一。

諧波平衡分析法是一種混合的頻域/時域分析技術，將時域和頻域通過FFT 結合起來，它將電路狀態變量近似寫成傅立葉級數展開的形式，通常展開項必須取得足夠大，以保證高次諧波對于模擬結果的影響可以忽略不計。諧波平衡法在商用RF 軟件中得到了很好的應用，如ADS，AWR，HSpice，Nexxim 等都支持HB 分析。

諧波平衡仿真是非線性系統分析最常用的分析方法，用于仿真非線性電路中的噪聲、增益壓縮、諧波失真、振蕩器寄生、相噪和互調產物，它要比SPICE 基仿真器快得多，可以用來對混頻器、振蕩器、放大器等進行仿真分析。

對放大器而言，采用諧波平衡法分析的目的就是進行大信號的非線性模擬。通過它可以模擬電路的1dB 輸出功率、效率及IP3 等與非線性有關的量。（有修改）