面向毫米波应用的鲁棒帕累托型 GaN HEMT 管柢尺寸优化

本文提出一种面向GaN HEMT管柢尺寸的鲁棒帕累托设计方法，特别适用于5G应用中的功率放大器(PA)和低噪声放大器(LNA)设计。我们考虑五个关键设计变量和两种配置(PA和LNA)，存在多个目标。根据在多种栅源电压($V_{\text{GS}}$)下的最坏情况性能评估设计。我们在多个$V_{\text{GS}}$值范围内进行仿真，以确保全面且鲁棒的分析。对于PA，优化目标是在调制64-QAM信号刺激下，最大化最坏情况调制平均输出功率($P_{\text{out,avg}}$)和功率添加效率($\text{PAE}_{\text{avg}}$)，同时最小化最坏情况平均基极温度($T_{\text{j,avg}}$)。相反，对于LNA，重点在于最大化最坏情况最大振荡频率($f_{\text{max}}$)和增益，同时最小化最坏情况最小噪声系数($\text{NF}_{\text{min}}$)。我们利用无导数优化方法有效地识别鲁棒帕累托最优器件设计。该方法增强了我们对权衡空间的理解，促进了更明智的决策。此方法在不同应用中具有普适性。虽然它无法保证全局最优设计，但我们展示了其在GaN管柢尺寸中的有效性。该方法的主要优势在于，只需少量仿真即可获得接近或甚至最优的设计，而无需进行详尽的全网格搜索。