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本文对场效应管的非线性模型展开了研究,提出了一种简单有效的场效应管非线性建模方法。所做的工作主要包括以下几个方面: 1、建立了MGF4961B场效应管的模型,实现了模型参数的提取。场效应管的模型包括无源三维电磁模型和有源非线性参数模型两部分: (1)建立场效应管无源线性三维电磁仿真模型。本文以型号为MGF4961B的砷化镓高迁移率晶体管(GaAs HEMT)为研究和建模对象,在HFSS三维电磁仿真软件中重构晶体管内部无源部分的结构,建立了场效应管无源部分的三维电磁仿真模型,并通过仿真测试出无源部分的频率响应特性。 (2)建立了晶体管有源非线性参数模型。首先选择合适的非线性模型的经验公式,结合晶体管生产厂商提供的参考数据,由晶体管I-V特性估算出晶体管电压和电流的数据,通过数据拟合的方法提取经验公式中的未知待定参数; (3)将有源非线性参数模型和无源线性模型相结合,通过综合优化仿真,使得所建模型的频率响应性能(S参数特性)和数据手册中提供的实际测量数据尽量接近,确定最终的完整的晶体管模型。 2、场效应管模型准确性的验证。利用所建场效应管模型设计、制作了一个Ku波段的有源二倍频器。该二次倍频电路的输入频率6GHz,输出频率12GHz。通过将倍频电路的测试结果和仿真结果进行对比发现,倍频电路的测试性能与仿真结果吻合,从而说明所建模型比较准确。为进一步确认模型的准确性,本文设计、制作了两组实验电路,分别使其仿真的谐波抑制或驻波的性能较差,在相同环境(同样的仪器、供电条件等)下进行测量。对比发现倍频电路在相应性能上是和仿真结果变化趋势一致,由此可以进一步判定所建模型的准确度。