包絡仿真綜合了時域和頻域描述的特性，快速提供複雜信號全面分析結果，如數字調製的射頻信號等。簡單地說，這種仿真器允許輸入波形表達成載波為射頻的調製信號，在包絡仿真中，每一節點電壓由具有時變傅立葉係數的級數來表示，其中頻率可定義。
基本介紹
- 中文名：包絡仿真
- 外文名：Envelope simulation
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基本步驟
1.對所需觀察節點上的時域波形在每個時間step點上進行抽樣。
2.隨後對抽樣值進行諧波平衡分析（注意：包絡仿真中需要設定單一頻率或多個頻率的基頻值，只有仿真器中設定的基頻及其諧波、混頻產物參與諧波平衡計算，這些頻率分量在包絡仿真中可以稱為載波相關頻率。電路中其他頻率與此無關，不參與諧波平衡分析），這樣每個時間點上都有一個離散頻譜圖。
3.選取同一個載波相關頻率分量的各個時間點上的幅度、相位值繪製頻點時間圖，因此每個載波相關頻點都有一個頻點時間圖。
4.對每個載波相關頻點時間圖進行傅立葉變換，得到以載波相關頻點為中心零點的頻譜圖，該頻譜圖的外形稱為調製包絡譜（實際上就是因為調製或瞬態變換效應，在載波相關頻點周圍產生的頻譜，可以是離散譜，也可以是連續譜）。此外，該調製包絡為窄寬頻譜圖，即它的頻寬要遠遠小於載波相關頻率，否則各個載波相關頻點附近的調製包絡就會互相重疊，使得仿真結果不正確。調製包絡頻寬由時間step決定，單邊帶頻寬為0.5/step。
套用場合
1.數字調製射頻信號輸入時，觀察放大器的頻譜再生和鄰近功率信號泄露；
2.對於瞬態控制電壓激勵振盪器，觀察振盪器打開瞬間在時間軸上時域和頻域輸出回響；
3.鎖相環瞬態回響；
4.自動增益控制和自動衰減擴展的瞬態回應；
5.電路對信號的影響，包括瞬態幅度、相位、頻率調製等；
6.觀察放大器時域信號中的諧波成分；
7.放大器和混頻器的三階交調和高階交調分析；
8.瞬態回應的時域最佳化；
9.交調失真分析（儘管諧波平衡仿真是具有Krylov選項實現交調失真，並在許多情況下仿真速度更快）。
資料分析
時域數據抽取
選擇需要觀察的諧波頻譜線進行分析：
（1）振盪器起振；
（2）脈衝射頻回應；
（3）自動增益控制的瞬態分析；
（4）相位對時間；
（5）壓控振盪器瞬間頻率，鎖相環鎖定時間；
（6）幅度與相位對時間；
（7）星座圖；
（8）EVM，誤碼率。
頻域數據抽取
選擇需要觀察的時域變化頻譜線進行FFT變換分析：
（1）鄰近通道功率比（ACPR）；
（2）噪聲功率比（NPR）；
（3）功率附加效率（PAE）；
（4）鎖相環的參考頻率饋通；
（5）高階交調（3rd，5th，7th，9th）。
套用場合
1.包絡仿真能夠高效分析具有數字調製信號的電路，因為它僅對載波離散頻率點（設定的基波及其諧波）進行諧波平衡分析，而對它們周圍的包絡進行瞬態分析。
2.比諧波平衡仿真速度快，因為信號中的絕大部分頻譜分量是包絡頻譜，如果都進行諧波平衡仿真，幾乎無法承擔。
3.包絡仿真既不在信號複雜性上進行妥協近似，不像諧波平衡仿真或托勒密仿真和DSP仿真。
4.包絡仿真是模擬/射頻電路或系統與數位訊號處理/通信系統進行實時協仿真（使用托勒密仿真）的重要橋樑。
使用方法
（1）在設計中添加電路組件和時域源或頻域源，並正確在線上拓撲。
（2）在設計中添加包絡仿真控制項，並正確設定各項參數。注意：除非必要，請保持EnvParams和HB Params 卷標頁內的默認值。包絡仿真同時在時域與頻域進行，設定終止時間和時間步長，時間步長決定了調製包絡的最大容許頻寬（±0.5/TStep）。分析頻寬（1/TStep）應該至少是調製頻寬的兩倍以保證在最大調製頻率出獲得準確結果。然後輸入基波頻率和階數。
（3）如果設計包含組件OscPort，選擇Env Oscillator卷標頁並設定振盪器選項。
（4）可以使用以前的仿真結果來加速仿真過程。
（5）仿真結束後，可以在數據顯示視窗查看結果，包絡仿真資料都有ENV前綴。
包絡仿真相比於諧波平衡仿真的優點
（1）在諧波平衡仿真中，如果添加更多的節點或頻譜分量，所需RAM和CPU資源將呈幾何級數增長。選擇Krylov solver選項將對此有所改善，但是因為信號的天然周期性，改善空間不大。
（2）相對應地，包絡仿真所需的RAM和CPU資源與節點數或頻譜分量呈線性關係。僅當增加時間步長時才增加更多的仿真時間點，仿真時間越長，求解的頻寬就越好。
（3）包絡仿真時，每個頻譜頻率的幅度與相位隨著時間改變，所以產生諧波的信號不再限定為常數，因為要滿足諧波平衡條件。
局限性
包絡仿真假設信號可以在時域內表示為由包絡與載波構成的，在頻域載波頻譜是一系列離散頻率點，即設定的基波及其諧波，包絡頻譜連續發布在每一個載波頻率點周圍一定頻寬內。通常，當相鄰載波頻率點周圍的包絡頻譜沒有交疊時，包絡仿真效率遠大於頻寬瞬態仿真，否則使用頻寬瞬態仿真和Spice仿真是更好的選擇。特別是振盪器分析的情況，相鄰包絡頻譜交疊可能會引起收斂問題；並且噪聲的計算是不準確的，因為噪聲在交疊包絡頻譜內導致其值以2倍計算。
