来源：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模型在宽频带范围内的大信号准确性。在10、20和30 GHz的频率下，通过测量和模拟功率扫描进行了比较。在相同的频率范围内，还比较了负载牵引测量和模拟。单一ASM-HEMT模型的大信号模拟与所有功率测量结果表现出极好的一致性。
关键词：GaN, HEMT, 非线性建模, ASM-HEMT, X波段, Ka波段
文章研究了什么
文章研究了ASM-HEMT模型在不同频率（X波段到Ka波段，即10 GHz到30 GHz）下的大信号准确性。研究团队通过比较测量和模拟的功率扫描数据，以及负载牵引测量和模拟结果，来验证ASM-HEMT模型的性能。他们使用了单一的ASM-HEMT模型，并将其与在10 GHz、20 GHz和30 GHz频率下收集的测量数据进行对比，以评估模型在这些频率范围内的准确性。研究结果表明，ASM-HEMT模型在这些频率下的大信号模拟与实际测量数据表现出了极好的一致性。
文章的创新点
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宽频带范围的大信号准确性研究：文章首次对ASM-HEMT模型在X波段到Ka波段（10 GHz至30 GHz）的宽频带范围内进行了大信号准确性的评估。这在以往的研究中并不常见，因为通常模型的准确性只在单一频率或有限频率范围内进行验证。
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单一模型的多频率验证：研究团队没有针对每个频率单独调整ASM-HEMT模型的参数，而是使用了一个单一的模型，并将其与10 GHz、20 GHz和30 GHz的测量数据进行比较。这种方法验证了模型在不同频率下的通用性和准确性。
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测量与模拟数据的详细对比：文章不仅提供了脉冲IV（电流-电压）特性和S参数（散射参数）的测量与模拟对比，还详细展示了在不同频率下的功率扫描和负载牵引测量结果。这种全面的对比分析有助于更深入地理解模型在实际应用中的性能。
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模型参数提取与优化：研究团队详细介绍了如何从脉冲IV和S参数测量中提取ASM-HEMT模型的核心参数，并通过冷FET方法计算外延寄生网络值。这种参数提取和优化过程对于确保模型的准确性至关重要。
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行业标准模型的应用：文章研究的是ASM-HEMT模型，这是一个行业标准模型，其研究成果有助于推动该模型在射频和功率设备设计中的应用，特别是在高频段的设计中。
这些创新点共同推动了对GaN HEMT在高频应用中性能理解的进步，并为射频电路设计提供了一个可靠的模型工具。
文章的研究方法
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模型选择与准备：选择了ASM-HEMT模型作为研究对象，这是一个行业标准的紧凑模型，适用于GaN HEMT。研究团队从空军研究实验室（AFRL）的140nm栅长GaN HEMT的测量数据中提取了ASM-HEMT模型。
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参数提取：使用脉冲IV（电流-电压）测量数据和冷FET方法来提取和优化ASM-HEMT模型的核心参数。这包括从DC-IV（直流电流-电压）数据中提取DC参数，以及计算外延寄生网络值。
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模拟与测量对比：
- 脉冲IV对比：将优化后的ASM-HEMT模型与在Accent DiVA D265系统上收集的脉冲IV测量数据进行对比，以验证模型的准确性。
- 小信号S参数对比：在特定的静态偏置条件下，测量并模拟了S参数（散射参数），并进行了对比分析。
- 大信号功率扫描对比：在10 GHz、20 GHz和30 GHz的频率下，使用AFRL的标量8-50 GHz负载牵引台收集功率扫描数据，并与ASM-HEMT模型的模拟结果进行对比。
- 负载牵引对比：在相同的频率和静态偏置条件下，对比了测量的负载牵引轮廓和模拟的负载牵引轮廓。
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结果分析：对收集到的测量数据和模拟结果进行详细分析，评估ASM-HEMT模型在不同频率下的大信号准确性。这包括输出功率、转换增益、功率附加效率（PAE）等性能指标的对比。
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结论得出：基于上述对比分析，得出ASM-HEMT模型在10 GHz至30 GHz频率范围内具有良好的大信号准确性的结论，并强调了这一模型在高频射频电路设计中的应用潜力。
整个研究方法强调了模型验证的重要性，并通过多维度的对比分析，确保了研究结果的可靠性和实用性。
文章的结论
文章的结论指出，研究团队成功地验证了ASM-HEMT模型在10 GHz至30 GHz频率范围内的大信号准确性。这是首次将单一ASM-HEMT模型的模拟结果与在这些频率下收集的测量数据进行对比。研究结果表明，ASM-HEMT模型在模拟输出功率、转换增益和功率附加效率（PAE）等性能指标方面与实际测量数据表现出极好的一致性。这一发现表明ASM-HEMT模型是一个可靠的工具，可以用于高频射频电路的设计和分析，尤其是在高频段的应用中。
