來源：Accurate Nonlinear GaN HEMT Simulations from X- to Ka-Band using a Single ASM-HEMT Model
摘要：本文首次研究了ASM-HEMT模型在寬頻帶范圍內的大信號準確性。在10、20和30 GHz的頻率下，通過測量和模擬功率掃描進行了比較。在相同的頻率范圍內，還比較了負載牽引測量和模擬。單一ASM-HEMT模型的大信號模擬與所有功率測量結果表現出極好的一致性。
關鍵詞：GaN, HEMT, 非線性建模, ASM-HEMT, X波段, Ka波段
文章研究了什么
文章研究了ASM-HEMT模型在不同頻率（X波段到Ka波段，即10 GHz到30 GHz）下的大信號準確性。研究團隊通過比較測量和模擬的功率掃描數據，以及負載牽引測量和模擬結果，來驗證ASM-HEMT模型的性能。他們使用了單一的ASM-HEMT模型，并將其與在10 GHz、20 GHz和30 GHz頻率下收集的測量數據進行對比，以評估模型在這些頻率范圍內的準確性。研究結果表明，ASM-HEMT模型在這些頻率下的大信號模擬與實際測量數據表現出了極好的一致性。
文章的創新點
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寬頻帶范圍的大信號準確性研究：文章首次對ASM-HEMT模型在X波段到Ka波段（10 GHz至30 GHz）的寬頻帶范圍內進行了大信號準確性的評估。這在以往的研究中并不常見，因為通常模型的準確性只在單一頻率或有限頻率范圍內進行驗證。
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單一模型的多頻率驗證：研究團隊沒有針對每個頻率單獨調整ASM-HEMT模型的參數，而是使用了一個單一的模型，并將其與10 GHz、20 GHz和30 GHz的測量數據進行比較。這種方法驗證了模型在不同頻率下的通用性和準確性。
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測量與模擬數據的詳細對比：文章不僅提供了脈沖IV（電流-電壓）特性和S參數（散射參數）的測量與模擬對比，還詳細展示了在不同頻率下的功率掃描和負載牽引測量結果。這種全面的對比分析有助于更深入地理解模型在實際應用中的性能。
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模型參數提取與優化：研究團隊詳細介紹了如何從脈沖IV和S參數測量中提取ASM-HEMT模型的核心參數，并通過冷FET方法計算外延寄生網絡值。這種參數提取和優化過程對于確保模型的準確性至關重要。
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行業標準模型的應用：文章研究的是ASM-HEMT模型，這是一個行業標準模型，其研究成果有助于推動該模型在射頻和功率設備設計中的應用，特別是在高頻段的設計中。
這些創新點共同推動了對GaN HEMT在高頻應用中性能理解的進步，并為射頻電路設計提供了一個可靠的模型工具。
文章的研究方法
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模型選擇與準備：選擇了ASM-HEMT模型作為研究對象，這是一個行業標準的緊湊模型，適用于GaN HEMT。研究團隊從空軍研究實驗室（AFRL）的140nm柵長GaN HEMT的測量數據中提取了ASM-HEMT模型。
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參數提取：使用脈沖IV（電流-電壓）測量數據和冷FET方法來提取和優化ASM-HEMT模型的核心參數。這包括從DC-IV（直流電流-電壓）數據中提取DC參數，以及計算外延寄生網絡值。
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模擬與測量對比：
- 脈沖IV對比：將優化后的ASM-HEMT模型與在Accent DiVA D265系統上收集的脈沖IV測量數據進行對比，以驗證模型的準確性。
- 小信號S參數對比：在特定的靜態偏置條件下，測量并模擬了S參數（散射參數），并進行了對比分析。
- 大信號功率掃描對比：在10 GHz、20 GHz和30 GHz的頻率下，使用AFRL的標量8-50 GHz負載牽引臺收集功率掃描數據，并與ASM-HEMT模型的模擬結果進行對比。
- 負載牽引對比：在相同的頻率和靜態偏置條件下，對比了測量的負載牽引輪廓和模擬的負載牽引輪廓。
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結果分析：對收集到的測量數據和模擬結果進行詳細分析，評估ASM-HEMT模型在不同頻率下的大信號準確性。這包括輸出功率、轉換增益、功率附加效率（PAE）等性能指標的對比。
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結論得出：基于上述對比分析，得出ASM-HEMT模型在10 GHz至30 GHz頻率范圍內具有良好的大信號準確性的結論，并強調了這一模型在高頻射頻電路設計中的應用潛力。
整個研究方法強調了模型驗證的重要性，并通過多維度的對比分析，確保了研究結果的可靠性和實用性。
文章的結論
文章的結論指出，研究團隊成功地驗證了ASM-HEMT模型在10 GHz至30 GHz頻率范圍內的大信號準確性。這是首次將單一ASM-HEMT模型的模擬結果與在這些頻率下收集的測量數據進行對比。研究結果表明，ASM-HEMT模型在模擬輸出功率、轉換增益和功率附加效率（PAE）等性能指標方面與實際測量數據表現出極好的一致性。這一發現表明ASM-HEMT模型是一個可靠的工具，可以用于高頻射頻電路的設計和分析，尤其是在高頻段的應用中。
