Maury MT2000有源负载牵引在片测试GaN HEMT方案分享

随着无线通信技术的高速发展 ,对无线通信系 统中的核心器件功率放大器提出了更高的要求，要求其具有更高的功率和效率。由于在大信号激励条件下，功率放大器工作在非线性区域 ，产生基波压缩特性、谐波失真和调幅 - 调相特性等非线性特征 , 因此传统的小信号 S 参数分析理论已无法满足目前的大功率器件设计需求 , 针对大信号工作状态下的功率器件建模技术成为研究热点。  

目前，功率放大器模型主要分为 3 类:

物理模型 、紧凑模型 和行为模型 。行为模型无需获取器件或电路的内部拓扑结构 ,仅针对输入输出信号的映射关系来生成。系统模型 ,有利于快速获取电路模型 ,并且可以精确地描述器件的非线性特性和记忆效应。

多谐波失真行为(EPHD) 模型基于谐波负载牵引系统测试 ,分析器件的大信号性能 ,提取出被测器件的非线性行为模型 , 可以最大程度地揭示被测器的实际性能 ,并且弥补 GaN 大功率功放非线性仿真准确性不足的现状。

近期，某研究所基于多谐波失真行为模型原理, 采用 MT2000有源谐波时域负载牵引系统和MPI探针台对总栅长为1.25 mm的GaN 高电子迁移率晶体管（High Elec- tron Mobility Transistor , HEMT ) 管芯进行在片测试 ，提取出该管芯的非线性行为模型,并在ADS软件中搭建负载牵引电路 , 验证了该模型的准确性 。

多谐波失真行为模型通过谐波负载牵引系统测量被测器件。

针对工作在大信号非线性区 域 内 的 大 功 率 器 件 设 计 的 建 模 需 求 ,  基 于 多 谐 波失真行为( EPHD )模型原理, 采用 MT2000 有源时域负载牵引系统对总栅长 为 1 . 25 mm 的 GaN HEMT管芯进行在片有源负载牵引测试 。提取出该管芯在 2 . 7 ~ 3 . 5 GHz 的非线性行为模型 ,  并在 ADS 软件中搭建负载牵引电路 ,  对该行为模型的准确性进行了仿真验证 。结果显示 ,  该模型的最佳功率阻抗点 、最佳效率阻抗点 、输出功 率和附加效率等均与测试结果一致,  验证了该模型的准确性 。  由于该模型在输出端加入了二次谐波负载牵引 ,  在测试频段内能获 得10%左右的效率提升 ,  可以用于指导有较高效率要求的GaN HEMT放大器的电路设计 。