【技术实现步骤摘要】
一种基于灰狼算法的HEMT小信号等效电路模型参数提取方法
[0001]本专利技术属于半导体、集成电路以及微电子
，具体涉及一种基于灰狼算法的HEMT小信号等效电路模型参数提取方法。
技术介绍
[0002]HEMT即高电子迁移率场效应晶体管是电子系统的核心部件，其广泛应用于射频和微波波段的低噪声放大器或功率放大器等集成电路中。随着HEMT应用的不断丰富，例如个人移动通信、空间卫星通信、深空探测、射电天文等应用，快速准确地提取HEMT小信号等效电路模型参数，建立HEMT器件精确的小信号等效电路模型，对电路设计具有十分重要的意义，逐渐成为半导体、集成电路以及微电子
研究的重点和热点。
[0003]传统的HEMT小信号等效电路模型参数提取方法十分繁琐复杂，需要大量的时间、物质以及人力成本。传统的提取方法通常首先需要在不同偏压情况下分别提取小信号等效电路模型中寄生参数部分的寄生电容、寄生电感和寄生电阻的值，再用寄生电容、寄生电感和寄生电阻的值对正常偏压下测量得到的HEMT散射参数进行去嵌，进而计算得到小信号等效电路模型中本征参数部分的参数值。由于在提取过程中常常会使用近似条件来降低提取复杂度，因此经前述传统方法初步提取的小信号等效电路模型模拟的散射参数会与测试所得的散射参数有很大差距，所以需要对小信号等效电路模型参数进行二次优化，使得小信号等效电路模型模拟的散射参数与测试所得的散射参数保持一致。因此提出一种快速准确便捷的HEMT小信号等效电路模型参数提取方法具有十分重要的意义。
技术实现思路
>[0004]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于灰狼算法的HEMT小信号等效电路模型参数提取方法以此实现HEMT小信号等效电路模型参数的快速准确便捷提取。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：S1，设置小信号等效电路模型的参数，包括寄生参数部分和本征参数部分；
[0006]S2，设置灰狼算法的参数，包括狼群规模、最大迭代次数；
[0007]S3，构建误差函数，设置误差阈值；
[0008]S4，灰狼算法中每个狼群个体的位置对应一组小信号等效电路模型中的寄生参数，根据灰狼算法原理对每个狼群个体的位置进行更新；
[0009]S5，利用每个狼群个体位置更新之后的对应的寄生参数对HEMT器件通过测试得到的散射参数进行去嵌操作，得到对应每个狼群个体的仅由小信号等效电路模型中的本征参数部分贡献得到的导纳参数；
[0010]S6，利用所述对应每个狼群个体的导纳参数计算得到对应每个狼群个体的本征参数部分的参数值；
[0011]S7，利用更新之后的对应每个狼群个体位置的寄生参数和计算得到的对应每个狼
群个体的本征参数，根据小信号等效电路模型计算对应每个狼群个体的模型拟合的散射参数；
[0012]S8，利用误差函数，根据每组模型拟合的散射参数和通过测试获取的HEMT器件的散射参数，计算每个狼群个体对应的误差值，找出最小误差值对应的狼群个体，确定其对应的HEMT小信号等效电路模型参数为本轮迭代所提取的最终HEMT小信号等效电路模型参数；
[0013]S9，判断所述本轮迭代的最小误差值是否小于或者小于等于误差阈值，当本轮迭代的最小误差值小于或者小于等于误差阈值时，认为HEMT小信号等效电路模型参数提取完成，否则，再次从S4进行迭代更新。
[0014]根据HEMT器件类型，确定其小信号等效电路模型、寄生参数以及本征参数。
[0015]所述HEMT器件类型为GaAs HEMT、InP HEMT或GaN HEMT。
[0016]小信号等效电路模型参数包括设置初值及其变化范围，初值随机设置或者在更小的变化范围内设置。
[0017]构建误差函数Error用于描述模型拟合的散射参数和通过测试获取的HEMT器件的散射参数的差别，误差函数Error如下：
[0018][0019]其中，代表小信号等效电路模型中的参数变量值，m为小信号等效电路模型中的参数数量，N为所抽样的频率点数，ω
i
为第i个频率点上的角频率，为第i个频率点上的角频率，和为模型拟合的散射参数，S
11
(ω
i
)
mea
、S
12
(ω
i
)
mea
、S
21
(ω
i
)
mea
和S
22
(ω
i
)
mea
为通过测试获取的HEMT器件的散射参数。
[0020]去嵌操作依据小信号等效电路模型的具体拓扑结构确定。
[0021]误差阈值Error threshold确定原则如下：
[0022]Error threshold＝1
‑
GOF
[0023]其中，GOF为预设拟合度值。
[0024]本征参数部分的参数值的计算方法依据小信号等效电路模型的具体拓扑结构确定。
[0025]采用不定导纳矩阵法计算模型拟合的导纳参数，再将导纳参数转换为散射参数，获得模型拟合的散射参数。
[0026]在S4到S7中的任意的至少一个步骤中，判断当前迭代次数是否大于或者大于等于最大迭代次数，若当前迭代次数大于或者大于等于最大迭代次数时，HEMT小信号等效电路模型参数提取完成。
[0027]与现有技术相比，该基于灰狼算法的HEMT小信号等效电路模型参数提取方法具有的优点如下：本专利技术所述方法需要测试数据量小，相比于传统的HEMT小信号等效电路模型参数提取方法需要至少在三种偏压下进行散射参数测试，该方法仅需在一种偏压下进行散射参数测试；由于基于灰狼算法直接进行模型参数优解寻找，相比于传统的HEMT小信号等
效电路模型参数提取方法无需进行小信号等效电路模型参数分步提取，提取速度更快；采用本专利技术进行模型参数最优解的寻找，无需进行二次拟合，模型拟合精度高。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1是本专利技术实施例提供的一种基于灰狼算法的HEMT小信号等效电路模型参数提取方法的流程示意图。
[0030]图2是本专利技术实施例提供的一种GaAs HEMT小信号等效电路模型。
[0031]图3是本专利技术实施例提供的一种对应本实施例中的GaAs HEMT小信号等效电路模型的去嵌操作流程图。
[0032]图4a是本专利技术实施例提供的一种通过测试得到的GaAs HEMT散射参数S
11
与通过模型拟合的散射参数S
11
对比结果图。
[0033]图4b是本专利技术实施例提供的一种通过测试得到的GaAs本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于灰狼算法的HEMT小信号等效电路模型参数提取方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，设置小信号等效电路模型的参数，包括寄生参数部分和本征参数部分；S2，设置灰狼算法的参数，包括狼群规模、最大迭代次数；S3，构建误差函数，设置误差阈值；S4，灰狼算法中每个狼群个体的位置对应一组小信号等效电路模型中的寄生参数，根据灰狼算法原理对每个狼群个体的位置进行更新；S5，利用每个狼群个体位置更新之后的对应的寄生参数对HEMT器件通过测试得到的散射参数进行去嵌操作，得到对应每个狼群个体的仅由小信号等效电路模型中的本征参数部分贡献得到的导纳参数；S6，利用所述对应每个狼群个体的导纳参数计算得到对应每个狼群个体的本征参数部分的参数值；S7，利用更新之后的对应每个狼群个体位置的寄生参数和计算得到的对应每个狼群个体的本征参数，根据小信号等效电路模型计算对应每个狼群个体的模型拟合的散射参数；S8，利用误差函数，根据每组模型拟合的散射参数和通过测试获取的HEMT器件的散射参数，计算每个狼群个体对应的误差值，找出最小误差值对应的狼群个体，确定其对应的HEMT小信号等效电路模型参数为本轮迭代所提取的最终HEMT小信号等效电路模型参数；S9，判断所述本轮迭代的最小误差值是否小于或者小于等于误差阈值，当本轮迭代的最小误差值小于或者小于等于误差阈值时，认为HEMT小信号等效电路模型参数提取完成，否则，再次从S4进行迭代更新。2.根据权利要求1所述的基于灰狼算法的HEMT小信号等效电路模型参数提取方法，其特征在于，根据HEMT器件类型，确定其小信号等效电路模型、寄生参数以及本征参数。3.根据权利要求1所述的基于灰狼算法的HEMT小信号等效电路模型参数提取方法，其特征在于，所述HEMT器件类型为GaAs HEMT、InP HEMT或GaN HEMT。4.根据权利要求1所述的基于灰狼算法的HEMT小信号等效电路模型参数提取方法，其特征在于，小信号等效电路模型参数包括设置初值及其变化范围，初值随机设置或者在更小的变化范围内设置。5.根据权利要求1所述的基于灰狼算法的HEMT小信号等效电路模型参数提取方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘海文，宋泽人，徐玉莲，田洪亮，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。