氮化镓射频峰值电流、脉外平均电流及效率的获取方法
阅读说明：本技术 氮化镓射频峰值电流、脉外平均电流及效率的获取方法 (Method for acquiring radio frequency peak current, extra-pulse average current and efficiency of gallium nitride ) 是由 卢益锋 林科闯 刘胜厚 蔡仙清 张辉 于 2021-07-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种氮化镓射频峰值电流、脉外平均电流及效率的获取方法,效率的获取方法包括：对氮化镓射频器件进行射频脉冲一次测量,获取第一平均电流和第一占空比；在相同的输入功率下,使用相同幅度的脉冲信号对氮化镓射频器件进行射频脉冲二次测量,获取第二平均电流和第二占空比；所述第一占空比不等于第二占空比；基于所述第一平均电流、第一占空比、第二平均电流和第二占空比,获取峰值电流；基于所述第一平均电流、第一占空比、第二平均电流、第二占空比和峰值电流,获取氮化镓射频效率。本发明近似拟合去掉电流崩塌的影响,实现高精度获取氮化镓射频峰值电流、脉外平均电流及动态效率。(The invention discloses a method for acquiring radio frequency peak current, extra-pulse average current and efficiency of gallium nitride, which comprises the following steps: performing primary radio frequency pulse measurement on the gallium nitride radio frequency device to obtain a first average current and a first duty ratio; under the same input power, performing radio frequency pulse secondary measurement on the gallium nitride radio frequency device by using pulse signals with the same amplitude to obtain a second average current and a second duty ratio; the first duty cycle is not equal to the second duty cycle; acquiring a peak current based on the first average current, the first duty ratio, the second average current and the second duty ratio; and acquiring the radio frequency efficiency of the gallium nitride based on the first average current, the first duty ratio, the second average current, the second duty ratio and the peak current. The method removes the influence of current collapse by approximate fitting, and realizes high-precision acquisition of the radio-frequency peak current, the extrapulse average current and the dynamic efficiency of the gallium nitride.)
技术领域
本发明涉及氮化镓射频技术领域，特别涉及一种氮化镓射频峰值电流、脉外平均电流及效率的获取方法。
背景技术
参见图1所示，传统器件的射频动态效率获取方法为进行单次射频脉冲测量，其中单个周期内脉内宽度时间为w1(脉冲信号为高电平的时间)，脉外持续时间为u1(脉冲信号为低电平的时间)，占空比可获取平均电流、峰值电流i1(脉冲信号为高电平时的电流)和脉外电流i2(脉冲信号为低电平时的电流)的关系式，如下：
对于传统的器件而言，平均电流I1和脉外的电流i2是规则的，均可以通过测试得到，因此可以计算出峰值电流i1：
基于峰值电流i1，获取传统器件的射频动态效率，如下：
但是，氮化镓射频器件因其异质外延技术，故存在电流崩塌效应，参见图2所示，具体表现在栅极和漏极在不同的应力下沟道电子发生部分俘获，使得栅极和漏极在不同的应力下沟道电子发生部分俘获，表现为漏极电流的降低(幅度及恢复时间)，电流崩塌的特性导致传统的射频动态效率测试产生较大的偏差。
进一步的，参见图3所示，氮化镓射频动态电流i2曲线随着不同的输入功率变化差异很大，且幅度下降较大，因此，无法使用传统的拟合等方法进行获取。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种氮化镓射频峰值电流、脉外平均电流及效率的获取方法，在单次射频脉冲测量的基础上进行射频脉冲二次测量，实现高精度获取氮化镓射频峰值电流、脉外平均电流及动态效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一方面，一种氮化镓射频峰值电流的获取方法，包括：
对氮化镓射频器件进行射频脉冲一次测量，获取第一平均电流和第一占空比；
在相同的输入功率下，使用相同幅度的脉冲信号对氮化镓射频器件进行射频脉冲二次测量，获取第二平均电流和第二占空比；所述第一占空比不等于第二占空比；
基于所述第一平均电流、第一占空比、第二平均电流和第二占空比，获取峰值电流。
优选的，所述基于所述第一平均电流、第一占空比、第二平均电流和第二占空比，获取峰值电流，具体包括：
获取所述第一平均电流与射频脉冲一次测量的第一峰值电流和第一脉外平均电流的关系式，如下：
其中，I1表示第一平均电流；i1表示第一峰值电流；i2表示第一脉外平均电流；dc1表示第一占空比；w1表示单个周期内第一脉冲宽度时间；u1表示单个周期内第一脉外持续时间；
获取所述第二平均电流与射频脉冲二次测量的第二峰值电流和第二脉外平均电流的关系式，如下：
其中，I2表示第二平均电流；i11表示第二峰值电流；i22表示第二脉外平均电流；dc2表示第二占空比；w2表示单个周期内第二脉冲宽度时间；u2表示单个周期内第二脉外持续时间；
基于射频脉冲一次测量和射频脉冲二次测量输入信号幅度相等，且氮化镓射频器件增益恒定，可得第一峰值电流等于第二峰值电流，即峰值电流；第一脉外平均电流等于第二脉外平均电流，即脉外平均电流；具体如下：
联合式(1)～式(3)，获得峰值电流，如下：
优选的，所述第一脉冲宽度时间小于等于2ms；所述第二脉冲宽度时间小于等于2ms。
另一方面，一种氮化镓射频脉外平均电流的获取方法，包括：
对氮化镓射频器件进行射频脉冲一次测量，获取第一平均电流和第一占空比；
在相同的输入功率下，使用相同幅度的脉冲信号对氮化镓射频器件进行射频脉冲二次测量，获取第二平均电流和第二占空比；所述第一占空比不等于第二占空比；
基于所述第一平均电流、第一占空比、第二平均电流和第二占空比，获取脉外平均电流。
优选的，所述基于所述第一平均电流、第一占空比、第二平均电流和第二占空比，获取脉外平均电流，具体包括：
获取所述第一平均电流与射频脉冲一次测量的第一峰值电流和第一脉外平均电流的关系式，如下：
其中，I1表示第一平均电流；i1表示第一峰值电流；i2表示第一脉外平均电流；dc1表示第一占空比；w1表示单个周期内第一脉冲宽度时间；u1表示单个周期内第一脉外持续时间；
获取所述第二平均电流与射频脉冲二次测量的第二峰值电流和第二脉外平均电流的关系式，如下：
其中，I2表示第二平均电流；i11表示第二峰值电流；i22表示第二脉外平均电流；dc2表示第二占空比；w2表示单个周期内第二脉冲宽度时间；u2表示单个周期内第二脉外持续时间；
基于射频脉冲一次测量和射频脉冲二次测量输入信号幅度相等，且氮化镓射频器件增益恒定，可得第一峰值电流等于第二峰值电流，即峰值电流；第一脉外平均电流等于第二脉外平均电流，即脉外平均电流；具体如下：
联合式(1)～式(3)，获得脉外平均电流，如下：
优选的，所述第一脉冲宽度时间小于等于2ms；所述第二脉冲宽度时间小于等于2ms。
再一方面，一种氮化镓射频效率的获取方法，包括：
对氮化镓射频器件进行射频脉冲一次测量，获取第一平均电流和第一占空比；
在相同的输入功率下，使用相同幅度的脉冲信号对氮化镓射频器件进行射频脉冲二次测量，获取第二平均电流和第二占空比；所述第一占空比不等于第二占空比；
基于所述第一平均电流、第一占空比、第二平均电流和第二占空比，获取峰值电流；
基于所述第一平均电流、第一占空比、第二平均电流、第二占空比和峰值电流，获取氮化镓射频效率。
优选的，所述基于所述第一平均电流、第一占空比、第二平均电流和第二占空比，获取峰值电流，具体包括：
获取所述第一平均电流与射频脉冲一次测量的第一峰值电流和第一脉外平均电流的关系式，如下：
其中，I1表示第一平均电流；i1表示第一峰值电流；i2表示第一脉外平均电流；dc1表示第一占空比；w1表示单个周期内第一脉冲宽度时间；u1表示单个周期内第一脉外持续时间；
获取所述第二平均电流与射频脉冲二次测量的第二峰值电流和第二脉外平均电流的关系式，如下：
其中，I2表示第二平均电流；i11表示第二峰值电流；i22表示第二脉外平均电流；dc2表示第二占空比；w2表示单个周期内第二脉冲宽度时间；u2表示单个周期内第二脉外持续时间；
基于射频脉冲一次测量和射频脉冲二次测量输入信号幅度相等，且氮化镓射频器件增益恒定，可得第一峰值电流等于第二峰值电流，即峰值电流；第一脉外平均电流等于第二脉外平均电流，即脉外平均电流；具体如下：
联合式(1)～式(3)，获得峰值电流，如下：
优选的，所述基于所述第一平均电流、第一占空比、第二平均电流、第二占空比和峰值电流，获取氮化镓射频效率，如下：
优选的，所述第一脉冲宽度时间小于等于2ms；所述第二脉冲宽度时间小于等于2ms。
本发明具有如下有益效果：
本发明一种氮化镓射频峰值电流、脉外平均电流及效率的获取方法，在单次射频脉冲测量的基础上进行射频脉冲二次测量，实现高精度获取氮化镓射频峰值电流、脉外平均电流及动态效率，进而实现对氮化镓射频器件的对应指标进行评估。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的一种氮化镓射频峰值电流、脉外平均电流及效率的获取方法不局限于实施例。
附图说明
图1为传统的单次射频脉冲测量示意图；
图2为单次射频脉冲测量时氮化镓电流崩塌下的电流特性曲线图；
图3为不同输入功率下单次射频脉冲测量时氮化镓电流崩塌下的电流特性曲线图；
图4为本发明的氮化镓射频峰值电流的获取方法流程图；
图5为本发明的两次射频脉冲测量时氮化镓电流崩塌下的电流特性曲线图；
图6为本发明的氮化镓射频脉外平均电流的获取方法流程图；
图7为本发明的氮化镓射频效率的获取方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明实施例保护的范围。
参见图4所示，一种氮化镓射频峰值电流的获取方法，包括：
S401，对氮化镓射频器件进行射频脉冲一次测量，获取第一平均电流和第一占空比；
S402，在相同的输入功率下，使用相同幅度的脉冲信号对氮化镓射频器件进行射频脉冲二次测量，获取第二平均电流和第二占空比；所述第一占空比不等于第二占空比；
S403，基于所述第一平均电流、第一占空比、第二平均电流和第二占空比，获取峰值电流。
具体的，所述的第一平均电流和第二平均电流可通过串联在电源上的精密电流表测量获得。所述氮化镓射频器件包括氮化镓放大器。
所述第一占空比表示如下：
其中，dc1表示第一占空比；w1表示单个周期内第一脉冲宽度时间(脉冲信号为高电平的持续时间)；u1表示单个周期内第一脉外持续时间(脉冲信号为低电平的持续时间)；
所述第二占空比表示如下：
其中，dc2表示第一占空比；w11表示单个周期内第二脉冲宽度时间；u11表示单个周期内第二脉外持续时间。
需要说明的是，所述第一占空比dc1不等于第二占空比dc2，所述第一占空比dc1大于第二占空比dc2还是小于第二占空比dc2可根据实际需要进行处理，本实施例不做具体限制。
参见图5所示，为两次射频脉冲测量时氮化镓电流崩塌下的电流特性曲线图。从图可以看出，射频脉冲一次测量与射频脉冲二次测量的电流特性曲线图走势完全一致，由于两次测量占空比的不一样，因此两次测量的平均电流(第一平均电流和第二平均电流)也不相同，由于两次测量的峰值电流和脉外平均电流相等，因此，基于所述第一平均电流、第二平均电流、第一占空比和第二占空比即可计算出峰值电流。
本实施例中，所述基于所述第一平均电流、第一占空比、第二平均电流和第二占空比，获取峰值电流，具体包括：
获取所述第一平均电流与射频脉冲一次测量的第一峰值电流和第一脉外平均电流的关系式，如下：
其中，I1表示第一平均电流；i1表示第一峰值电流；i2表示第一脉外平均电流；
获取所述第二平均电流与射频脉冲二次测量的第二峰值电流和第二脉外平均电流的关系式，如下：
其中，I2表示第二平均电流；i11表示第二峰值电流；i22表示第二脉外平均电流；
由于射频脉冲一次测量和射频脉冲二次测量输入信号幅度相等，且脉宽较窄不考虑发热，因此氮化镓射频器件增益保持恒定，故有第一峰值电流等于第二峰值电流，即峰值电流；第一脉外平均电流等于第二脉外平均电流，即脉外平均电流；具体如下：
联合式(1)～式(3)，获得峰值电流，如下：
具体的，所述第一脉冲宽度时间小于等于2ms；所述第二脉冲宽度时间小于等于2ms。
参见图6所示，一种氮化镓射频脉外平均电流的获取方法，包括：
S601，对氮化镓射频器件进行射频脉冲一次测量，获取第一平均电流和第一占空比；
S602，在相同的输入功率下，使用相同幅度的脉冲信号对氮化镓射频器件进行射频脉冲二次测量，获取第二平均电流和第二占空比；所述第一占空比不等于第二占空比；
S603，基于所述第一平均电流、第一占空比、第二平均电流和第二占空比，获取脉外平均电流。
具体的，所述的第一平均电流和第二平均电流可通过测量获得。所述氮化镓射频器件包括氮化镓放大器。
所述第一占空比表示如下：
其中，dc1表示第一占空比；w1表示单个周期内第一脉冲宽度时间(脉冲信号为高电平的持续时间)；u1表示单个周期内第一脉外持续时间(脉冲信号为低电平的持续时间)；
所述第二占空比表示如下：
其中，dc2表示第一占空比；w11表示单个周期内第二脉冲宽度时间；u11表示单个周期内第二脉外持续时间。
需要说明的是，所述第一占空比dc1不等于第二占空比dc2，所述第一占空比dc1大于第二占空比dc2还是小于第二占空比dc2可根据实际需要进行处理，本实施例不做具体限制。
参见图5所示，为两次射频脉冲测量时氮化镓电流崩塌下的电流特性曲线图。从图可以看出，射频脉冲一次测量与射频脉冲二次测量的电流特性曲线图走势完全一致，由于两次测量占空比的不一样，因此两次测量的平均电流(第一平均电流和第二平均电流)也不相同，由于两次测量的峰值电流和脉外平均电流相等，因此，基于所述第一平均电流、第二平均电流、第一占空比和第二占空比即可计算出脉外平均电流。
本实施例中，所述基于所述第一平均电流、第一占空比、第二平均电流和第二占空比，获取脉外平均电流，具体包括：
获取所述第一平均电流与射频脉冲一次测量的第一峰值电流和第一脉外平均电流的关系式，如下：
其中，I1表示第一平均电流；i1表示第一峰值电流；i2表示第一脉外平均电流；dc1表示第一占空比；w1表示单个周期内第一脉冲宽度时间；u1表示单个周期内第一脉外持续时间；
获取所述第二平均电流与射频脉冲二次测量的第二峰值电流和第二脉外平均电流的关系式，如下：
其中，I2表示第二平均电流；i11表示第二峰值电流；i22表示第二脉外平均电流；dc2表示第二占空比；w2表示单个周期内第二脉冲宽度时间；u2表示单个周期内第二脉外持续时间；
由于射频脉冲一次测量和射频脉冲二次测量输入信号幅度相等，且脉宽较窄不考虑发热，因此氮化镓射频器件增益保持恒定，故有第一峰值电流等于第二峰值电流，即峰值电流；第一脉外平均电流等于第二脉外平均电流，即脉外平均电流；具体如下：
联合式(1)～式(3)，获得脉外平均电流，如下：
具体的，所述第一脉冲宽度时间小于等于2ms；所述第二脉冲宽度时间小于等于2ms。
参见图7所示，一种氮化镓射频效率的获取方法，包括：
S701，对氮化镓射频器件进行射频脉冲一次测量，获取第一平均电流和第一占空比；
S702，在相同的输入功率下，使用相同幅度的脉冲信号对氮化镓射频器件进行射频脉冲二次测量，获取第二平均电流和第二占空比；所述第一占空比不等于第二占空比；
S703，基于所述第一平均电流、第一占空比、第二平均电流和第二占空比，获取峰值电流；
S704，基于所述第一平均电流、第一占空比、第二平均电流、第二占空比和峰值电流，获取氮化镓射频效率。
具体的，所述的第一平均电流和第二平均电流可通过测量获得。所述氮化镓射频器件包括氮化镓放大器。
所述第一占空比表示如下：
其中，dc1表示第一占空比；w1表示单个周期内第一脉冲宽度时间(脉冲信号为高电平的持续时间)；u1表示单个周期内第一脉外持续时间(脉冲信号为低电平的持续时间)；
所述第二占空比表示如下：
其中，dc2表示第一占空比；w11表示单个周期内第二脉冲宽度时间；u11表示单个周期内第二脉外持续时间。
需要说明的是，所述第一占空比dc1不等于第二占空比dc2，所述第一占空比dc1大于第二占空比dc2还是小于第二占空比dc2可根据实际需要进行处理，本实施例不做具体限制。
参见图5所示，为两次射频脉冲测量时氮化镓电流崩塌下的电流特性曲线图。从图可以看出，射频脉冲一次测量与射频脉冲二次测量的电流特性曲线图走势完全一致，由于两次测量占空比的不一样，因此两次测量的平均电流(第一平均电流和第二平均电流)也不相同，由于两次测量的峰值电流和脉外平均电流相等，因此，基于所述第一平均电流、第二平均电流、第一占空比和第二占空比即可计算出峰值电流。进一步的，基于峰值电流，计算出动态效率。
本实施例中，所述基于所述第一平均电流、第一占空比、第二平均电流和第二占空比，获取峰值电流，具体包括：
获取所述第一平均电流与射频脉冲一次测量的第一峰值电流和第一脉外平均电流的关系式，如下：
其中，I1表示第一平均电流；i1表示第一峰值电流；i2表示第一脉外平均电流；dc1表示第一占空比；w1表示单个周期内第一脉冲宽度时间；u1表示单个周期内第一脉外持续时间；
获取所述第二平均电流与射频脉冲二次测量的第二峰值电流和第二脉外平均电流的关系式，如下：
其中，I2表示第二平均电流；i11表示第二峰值电流；i22表示第二脉外平均电流；dc2表示第二占空比；w2表示单个周期内第二脉冲宽度时间；u2表示单个周期内第二脉外持续时间；
由于射频脉冲一次测量和射频脉冲二次测量输入信号幅度相等，且脉宽较窄不考虑发热，因此氮化镓射频器件增益保持恒定，故有第一峰值电流等于第二峰值电流，即峰值电流；第一脉外平均电流等于第二脉外平均电流，即脉外平均电流；具体如下：
联合式(1)～式(3)，获得峰值电流，如下：
具体的，所述基于所述第一平均电流、第一占空比、第二平均电流、第二占空比和峰值电流，获取氮化镓射频效率，如下：
优选的，所述第一脉冲宽度时间小于等于2ms；所述第二脉冲宽度时间小于等于2ms。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
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