フーリエ変換器を用いた非線形振動回路の動特性解析

摘要

非線形振動回路の周波数応答曲線をSpice上で自動的に追跡する目的でフーリエ変換器を開発した。 これはサンプルホールド回路から構成されており，一周期区間を高調波成分の2倍の点で等間隔分割し，それらのサンプル値を用いて調波成分を見つけることができる。 このため一周期区間のデータで周波数解析が可能である。 一方，増幅器などの多くの振動回路は大きなダンピング係数を持っており，過渡現象は短時間で減衰することが多い。 このような回路の定常振動解析に対しては，このフーリエ変換器を直接利用し，周波数を連続的に変化させることにより周波数応答曲線を得ることができる。 次に，この変換器を減衰係数の小さい回路に適用するための，周波数領域での緩和法に基づいたアルゴリズムを提案し，その収束性について証明した。 このことから，非線形性が比較的に弱い回路に対してSpice 上での実時間で定常振動解や周波数応答曲線が効率的に得られることが分かった。