CN115618693A - 一种声表面波谐振器仿真方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种声表面波谐振器仿真方法及系统，包括获取待仿真的声表面波谐振器的横向切片模型，确定横向切片模型中的镜像部分和非镜像部分；从镜像部分和非镜像部分各自提取预设层网格，得到镜像单元和非镜像单元；对于非镜像单元，利用有限单元法对非镜像单元的网格进行组装，得到有限元的系统矩阵作为第一矩阵；对第一矩阵进行排序处理，施加电势约束和周期条件得到第二矩阵；对于镜像单元，对第二矩阵进行对称处理得到第三矩阵；对第二矩阵和第三矩阵进行级联，得到声表面波滤波器的横向切片模型的仿真模型。本申请可针对拼接面不一致的情况进行级联，减少所需有限元仿真单元，加快横向切片模型的仿真速度，并提高仿真结果的准确性。
Description
技术领域
本申请涉及谐振器仿真分析技术领域，尤其涉及一种声表面波谐振器仿真方法及系统。
背景技术
典型的声表面波谐振器通常由中间的叉指电极换能器和两侧的反射栅组成，如下图1所示。在实际的仿真当中，由于全尺寸的谐振器模型体积较大，会占据相当多的自由度，因此研究人员一般使用横向切片模型或纵向切片模型，如下图2所示。其中，横向切片模型在声波传播方向(x方向)为切片结构，并在侧面(垂直于x方向的2表面)设置周期性边界条件，但在垂直于声波传播方向(y方向)为完整结构；纵向切片模型在声波传播方向(x方向)上为完整的结构，但在垂直于声波传播方向(y方向)上为切片结构，并在侧面(垂直于y方向的2表面)设置周期性条件。两种模型在设计的不同阶段使用，可以仿真出相应的声表面波谐振器的特性。
目前，对于纵向切片模型，研究人员提出了一种分层级联(HCT)技术，该技术可以利用纵向模型的高度周期性，取出一个单元块进行有限元仿真，并利用矩阵运算将仿真的单元块结合起来，起到大大加速纵向切片模型仿真的效果。其中，涉及分层级联技术的声表面波谐振器相关仿真技术包括以下几种：1)将谐振器划分为相同的单元块，利用矩阵级联消去，可以根据声表面波谐振器的纵向切片模型快速求解声表面波谐振器的导纳响应。2)对HCT技术延伸，加入热物理场。3)在传统的HCT上加入PDE偏微分方程模块。
然而，上述几种方法均存在自身的局限性：第一，依托纵向切片模型，由于横向面的不连续性，传统HCT在横向拼接时算法出现问题，并没有做到横向模型的加速仿真；第二，级联面在拼接的过程中，接触面必须大小一样以进行完全拼接，不能出现不完全拼接的情况，即不能出现拼接后发现该表面还有遗漏的自由度没有拼接的情况，如下图3所示。而一旦交界面不同，则需要加入相应的过度单元，如下图4所示，以使得交界面匹配后再进行拼接，无疑会增加拼接时的计算量，影响影响仿真效率；第三，上述方法在提取单元块的时候伴随着消去，同样会大大增加提取时的工作量和计算量，增大了仿真难度。
发明内容
本申请的目的在于提供一种声表面波谐振器仿真方法及系统，至少解决现有的声表面波谐振器仿真方法中存在的级联方式局限性强、仿真运算量大、效率低的技术问题之一。
为实现上述目的，本申请提供一种声表面波谐振器仿真方法，包括：
获取待仿真的声表面波谐振器的横向切片模型，确定所述横向切片模型中的镜像部分和非镜像部分；
从镜像部分和非镜像部分各自提取预设层网格，得到镜像单元和非镜像单元；
对于非镜像单元，利用有限单元法对非镜像单元的网格进行组装，得到有限元的系统矩阵，作为第一矩阵；对所述第一矩阵进行排序处理，施加电势约束和周期条件，得到第二矩阵；
对于镜像单元，对第二矩阵进行对称处理，得到第三矩阵；
对第二矩阵和第三矩阵进行级联，得到声表面波滤波器的横向切片模型的仿真模型。
进一步地，所述对第二矩阵和第三矩阵进行级联，得到声表面波滤波器的横向切片模型的仿真模型，包括：
判断待级联的两个级联面的大小；
当两个级联面大小相同时，执行常规级联操作，包括矩阵扩充、矩阵拼接及矩阵消去；
当两个级联面大小不同时，对小级联面进行自由度补充约束，将大级联面的自由度与小级联面进行匹配，消去多余自由度后执行所述常规级联操作。
进一步地，在所述执行常规级联操作之后，还包括：
计算矩阵的最终导纳和目标自由度，计算格点位移的二维傅里叶变换，以对初始的横向切片模型进行优化设计。
进一步地，所述从镜像部分和非镜像部分各自提取预设层网格，得到镜像单元和非镜像单元，包括：
从镜像部分和非镜像部分各自提取一层网格，分别得到具有一层网格结构的镜像单元和非镜像单元。
进一步地，所述获取待仿真的声表面波谐振器的横向切片模型，包括：
基于物理场构建声表面波谐振器的三维模型；
选择频率点设定计算参数，根据所述计算参数划分所述三维模型后，得到声表面波谐振器的横向切片模型。
本申请还提供一种声表面波谐振器仿真系统，包括：
模型构建模块，用于获取待仿真的声表面波谐振器的横向切片模型，确定所述横向切片模型中的镜像部分和非镜像部分；
单元划分模块，用于从镜像部分和非镜像部分各自提取预设层网格，得到镜像单元和非镜像单元；
非镜像单元处理模块，用于对于非镜像单元，利用有限单元法对非镜像单元的网格进行组装，得到有限元的系统矩阵，作为第一矩阵；对所述第一矩阵进行排序处理，施加电势约束和周期条件，得到第二矩阵；
镜像单元处理模块，用于对于镜像单元，对第二矩阵进行对称处理，得到第三矩阵；
仿真模块，用于对第二矩阵和第三矩阵进行级联，得到声表面波滤波器的横向切片模型的仿真模型。
进一步地，所述仿真模块，还用于：
判断待级联的两个级联面的大小；
当两个级联面大小相同时，执行常规级联操作，包括矩阵扩充、矩阵拼接及矩阵消去；
当两个级联面大小不同时，对小级联面进行自由度补充约束，将大级联面的自由度与小级联面进行匹配，消去多余自由度后执行所述常规级联操作。
进一步地，所述的声表面波谐振器仿真系统，还包括优化设计模块，用于：
计算矩阵的最终导纳和目标自由度，计算格点位移的二维傅里叶变换，以对初始的横向切片模型进行优化设计。
进一步地，所述单元划分模块，还用于：
从镜像部分和非镜像部分各自提取一层网格，分别得到具有一层网格结构的镜像单元和非镜像单元。
进一步地，所述模型构建模块，还用于：
基于物理场构建声表面波谐振器的三维模型；
选择频率点设定计算参数，根据所述计算参数划分所述三维模型后，得到声表面波谐振器的横向切片模型。
相对于现有技术，本申请的有益效果在于：
1)在横向模型的仿真计算过程中，改善的级联算法可以应用于拼接面不一致时的情况，减少了需要的有限元仿真单元；应用改善后的算法和矩阵镜像算法，只需4个或5个基本单元切片的有限元仿真，结合矩阵运算就可以仿真出整个声表面波器件的响应，大大加快了横向切片模型的仿真速度。
2)采用基本单元的提取方式，提取时为最小单元只含有拼接面自由度，不需后续消去，大大减少了运算量。
3)可以准确仿真出一个声表面波谐振器的导纳响应及后续数据后处理过程，使得仿真效果更理想。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式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申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请提供的一种典型的声表面波谐振器的结构示意图；
图2是本申请提供的使用横向切片模型或纵向切片模型的切片结构示意图；
图3是本申请提供的大小相同或不同的交界面进行拼接的原理示意图；
图4是本申请提供的匹配交界面添加过度单元的原理示意图；
图5是本申请某一实施例提供的声表面波谐振器仿真方法的流程示意图；
图6是本申请某一实施例提供的声表面波谐振器的三维立体图；
图7是本申请某一实施例提供的不带piston的横向模型切片示意；
图8是本申请某一实施例提供的带piston的横向模型切片示意；
图9是本申请某一实施例提供的提取基本单元的网格的过程示意；
图10是本申请某一实施例提供的属于镜像对称的切片网格结构示意；
图11是本申请某一实施例提供的不带piston的切片模型所需求解的4种单元块结构示意；
图12是本申请某一实施例提供的带piston的切片模型所需求解的5种单元块结构示意；
图13是本申请某一实施例提供的交界面不同时的拼接过程示意；
图14是本申请某一实施例提供的矩阵消去过程中的矩阵分块处理示意；
图15是本申请某一实施例提供的在声表面波谐振器中添加渐变阻尼层后的结构示意；
图16是本申请某一实施例提供的对拼接后的矩阵求解得到导纳信息的过程示意；
图17是本申请又一实施例提供的声表面波谐振器仿真方法的流程示意；
图18是本申请某一实施例提供的有限元软件分析结果与本申请的横向网格拼接结果的对比示意；
图19是本申请某一实施例提供的声表面波谐振器仿真系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图5，本申请某一实施例提供一种声表面波谐振器仿真方法。如图5所示，该声表面波谐振器仿真方法包括步骤S10至步骤S40。各步骤具体如下：
步骤S10、获取待仿真的声表面波谐振器的横向切片模型，确定所述横向切片模型中的镜像部分和非镜像部分。
在一个具体地实施方式中，所述获取待仿真的声表面波谐振器的横向切片模型，包括：
1.1)基于物理场构建声表面波谐振器的三维模型；
1.2)选择频率点设定计算参数，根据所述计算参数划分所述三维模型后，得到声表面波谐振器的横向切片模型。
参见图6，图6首先为本实施例中提供一种的声表面波谐振器的三维模型，需要说明的是，本实施例要仿真的模型主要分为：带piston和不带piston的横向模型。
具体地，带piston的横向模型可以被切分为如下的部分：empty，busbar，frontairgap，front piston，aperture，back piston，back airgap，PML。
其中PML与empty的切片模型是一致的，front airgap与back airgap，frontpiston与back piston互为左右对称的镜像关系，可以使用镜像矩阵算法进行复用。因此不带piston的只需要empty，busbar，front airgap，aperture四个基本模型的计算，带piston的需要empty，busbar，front airgap，front piston，aperture五个模型的计算。为了方面描述，通常将不带piston称为四段切片法，带piston称为五段切片法。其中，不带piston称为四段切片法以及带piston称为五段切片法的切片结构示意分别如图7、8所示。
步骤S20、从镜像部分和非镜像部分各自提取预设层网格，得到镜像单元和非镜像单元。
如图9所示，在一个具体地实施方式中，从镜像部分和非镜像部分各自提取一层网格，分别得到具有一层网格结构的镜像单元和非镜像单元。
需要说明的是，此处之所以提取一层网格，是因为这样提取时不需要进行矩阵消去，从而简化操作。
步骤S30、对于非镜像单元，利用有限单元法对非镜像单元的网格进行组装，得到有限元的系统矩阵，作为第一矩阵；对所述第一矩阵进行排序处理，施加电势约束和周期条件，得到第二矩阵。
本步骤中，提取一层网格后，通过FEM(有限单元法)对区域进行分析，可以将最小网格区域的刚度矩阵，质量矩阵导出，其满足以下有限元的基本关系：
[A]＝[K-ω2M]
[A]·[x]＝[F]
其中，[A]代表有限元的系统矩阵，K为有限元的刚度矩阵，ω＝2πf为角频率，M为质量矩阵，x为自由度向量，F为处理后的载荷矢量，与施加的应力和约束条件有关。
需要说明的是，[A]代表有限元的系统矩阵，也即步骤S30中所述的第一矩阵。该矩阵代表某一频率下有限元求解的依据，而有限元的求解的第一步就是根据网格组装系统矩阵。
具体地，系统矩阵与域的形状、控制域的场方程、节点选择和网格有关，即改变或施加边界条件不改变系统矩阵。自由度向量x包含固体力学的三个位移分量x，y，z和一个电势分量V。其中，有限元的矩阵语言描述为：
其中，
为第i个节点的自由度，f1，……fn是载荷矢量的分量，A11到Ann是系统矩阵的分块矩阵。
步骤S30中，在得到第一矩阵后，对所述第一矩阵进行排序处理，施加电势约束和周期条件，得到第二矩阵。
具体地，对该矩阵做排序处理，前侧自由度排到前面，后侧自由度排到后面；施加电势约束，则将电势施加的自由度合并；左右两侧施加周期条件，将相同的自由度相加，处理过程具体如下：
1)周期条件的处理：
其中，XL、XR、X0、fL、fR、f0按顺序依次为：左侧自由度向量、右侧自由度向量、内部自由度向量、左侧自由度对应载荷矢量向量、右侧自由度对应载荷矢量向量、内部自由度对应载荷矢量向量。
在XR＝XL，fR＝-fL的条件下，合并前两个自由度即可得到：
2)电势终端的处理：
同理，将电势相同的格点相加合并，置于矩阵最后，最后得到的矩阵为：
其中，B11到Bnn是系统矩阵变换后的分块矩阵，XF、XB、V1、V0按顺序依次为：前侧自由度向量、后侧自由度向量、电势自由度、接地自由度；Q1、Q2均为电极上累计的电荷分量。
因此，通过上述处理，不需要进行矩阵消去，就得到了基本单元的B矩阵，也即步骤S30中所述的第二矩阵。
步骤S40、对于镜像单元，对第二矩阵进行对称处理，得到第三矩阵。
对于镜像单元，本步骤中采取以下的算法。请参阅图10，如图10所示的对称单元，在x方向是对称的。提取front airgap的矩阵，并将其分为纵向(l)和横向(t)，得到：
其中，XLt、XLl、VRt、VRl按顺序依次为：左侧横向自由度向量、左侧纵向自由度向量、右侧横向电势自由度向量、右侧纵向电势自由度向量；LLt、LLl、LRt、LRl按顺序依次为：左侧横向自由度对应载荷矢量分量、左侧纵向自由度对应载荷矢量分量、右侧横向自由度对应载荷矢量分量、右侧纵向自由度对应载荷矢量分量。
对称后的矩阵为：
其中，XLt-S、XLl-S、VRt-S、VRl-S、LLt-S、LLl-S、LRt-S、LRl-S依次表示对称后的左侧横向自由度向量、左侧纵向自由度向量、右侧横向电势自由度向量、右侧纵向电势自由度向量、左侧横向自由度对应载荷矢量分量、左侧纵向自由度对应载荷矢量分量、右侧横向自由度对应载荷矢量分量、右侧纵向自由度对应载荷矢量分量。
因此，通过上述步骤可得到第三矩阵。对于不带piston的模型，需要FEM求解的单元块为图11所示的四种，对于带piston的模型，要FEM求解的单元块则为图12所示的五种。
步骤S50、对第二矩阵和第三矩阵进行级联，得到声表面波滤波器的横向切片模型的仿真模型。
可以理解的是，在上述步骤S10-S40中，已经针对模型中的镜像单元和非镜像单元(基本单元)的矩阵进行了求解。针对不带piston的模型和带piston的模型，区别主要为FEM求解的单元块不同，即分别为四种和五种。当最小的单元块确定后，本步骤中需要做的是将这些单元块矩阵进行级联。
在前述的现有级联手段中，级联面在拼接的过程中，接触面必须大小一样，也即要进行完全拼接，不能出现不完全拼接的情况。而在实际拼接时，往往会存在接触面不同的情况，因此本步骤中，通过对常规的级联算法进行改进，针对接触面大小相同或不同的情况，均能够进行级联，从而避免了现有手段的局限性。
在一个具体地实施例中，步骤S50中对第二矩阵和第三矩阵进行级联，得到声表面波滤波器的横向切片模型的仿真模型，包括：
5.1)判断待级联的两个级联面的大小；
5.2)当两个级联面大小相同时，执行常规级联操作，包括矩阵扩充、矩阵拼接及矩阵消去；
5.3)当两个级联面大小不同时，对小级联面进行自由度补充约束，将大级联面的自由度与小级联面进行匹配，消去多余自由度后执行所述常规级联操作。
请参阅图13，图13提供了针对不同大小级联面的级联方法的原理示意图。在一个示例性的实施例方式中，如图13所示，步骤5.3)又包括：
5.31)识别较大级联面和较小级联面，级联面也即图13中所述的交界面；
5.32)识别较大级联面的约束条件(在本例中为电势约束)，根据节点位置索引将小级联面对应位置的矩阵元素加入相同约束；
5.33)遍历较小级联面的矩阵元素，根据节点位置索引匹配对应位置的较大级联面的自由度，一一对应后消去较大级联面多余的自由度。
为了帮助理解，下面将使用数学语言(矩阵运算)对步骤5.3)描述：
第一步：根据交界面的大小分为较大交界面和较小交界面，在本例中，较大交界面为前侧块的后侧面，前侧块矩阵为：
其中，B11-F到Bnn-F代表前侧块B矩阵的分块子矩阵，XF-F、XB-F、XG-F分别为前侧块矩阵前表面自由度，前侧块矩阵后表面自由度，前侧块矩阵目标待求自由度；V1、V0均代表电势自由度分量，Q1、Q2均为电极上累计的电荷分量。
较小交界面为后侧块的前侧面，后侧块矩阵为：
其中，B11-B到Bnn-B代表后侧块B矩阵的分块子矩阵，XF-B、XB-B、XG-B分别为后侧块矩阵前表面自由度，后侧块矩阵后表面自由度，后侧块矩阵目标待求自由度；V1、V0均代表电势自由度分量，Q1、Q2均为电极上累计的电荷分量。
第二步：识别较大交界面的约束条件，在图13中为较小交界面中圈出的部分，施加了1V的电势约束，因此在前侧面也根据自由度-坐标索引寻找到矩阵中约束的部分，对后侧块的前侧面重新排序之后，挑选出需要补充约束的自由度后，矩阵为：
其中，B11-B1…Bnn-B1等分量代表处理后的后侧块B矩阵的分块子矩阵，BVnn等分量为补充约束自由度对应的矩阵分量，XF-B1为处理后的后侧块矩阵前表面自由度，QX为后侧块待施加电势约束的自由度所对应电极上的积累电荷量；
为需要施加约束的格点自由度。
将其中根据约束分为不同的类别，矩阵行列相加，自由度合并至电压，矩阵变为：
其中，下标“B1...Bm”代表经过第m次处理，Q1-2、Q2-2代表经处理后的电极上累计的电荷分量。
第三步：对较大自由度面多余自由度的消去，首先筛选多余自由度的位置，在矩阵中进行定位，然后行交换列交换到最后一行一列，得到：
其中，Bnn-surplus等分量代表多余自由度对应的系统矩阵分量，Xsurplus代表多余自由度向量。然后将多余的部分消去，消去算法使用消元法，具体操作如下：
例如矩阵
可以写为：
由表达式①可得X2＝B-1(M-AX1)；带入②得(C+DB-1A)X1＝N-DB-1M，这样就消去了X2；
对矩阵做如下分块，执行上述的消元过程，即可消去X0。其中，分块的结构如图14所示。
具体地，执行消元过程包括以下步骤：
1)得到处理好的前侧矩阵，为：
2)对前侧矩阵和后侧矩阵进行扩充，扩充后的矩阵分别为：
相加后为：
然后要将消去的自由度放置于最后一行一列，为：
最后使用上述的消元算法，消去后矩阵为：
综上，通过该操作就完成了两个单元层的拼接，根据此过程一步一步进行拼接，就能够完成一个声表面波滤波器横向切片模型的仿真。
在一个优选地实施例中，为了吸收边界泄漏的声波，加入“渐变阻尼层”。阻尼层由15-20层网格单元块构成，阻尼层的方程为：
其中从内部到外部阻尼层，Q的值为单调不递增的数列。一个典型的Q的数组为[200,150,100,50,20,10,10,10,10,10,10,10]。阻尼层的合成方式与上面的过程相同，可以起到吸收声波的作用。其中，加入“渐变阻尼层”到声表面波滤波器横向切片模型的结构示意图如图15所示
在一个实施例中，在所述执行常规级联操作之后，还包括计算矩阵的最终导纳和自由度，以对初始的横向切片模型进行优化设计。
本实施例中，将矩阵进行求解，即可获得导纳等信息，其中导纳求解过程如图16所示。
进一步地，对自由度求解：
求得
从中提取XG即可。求解出自由度后，可根据此来进一步调整最初设计，实现优化迭代和循环。
综上所述，本申请实施例提供的声表面波谐振器仿真方法，在横向模型的仿真计算过程中，通过改善的级联算法可以应用于拼接面不一致时的情况，减少了需要的有限元仿真单元；应用改善后的算法和矩阵镜像算法，只需4个或5个基本单元切片的有限元仿真，结合矩阵运算就可以仿真出整个声表面波器件的响应，大大加快了横向切片模型的仿真速度。通过采用基本单元的提取方式，提取时为最小单元只含有拼接面自由度，不需后续消去，大大减少了运算量。且该方法能够准确仿真出一个声表面波谐振器的导纳响应及后续数据后处理过程，使得仿真效果更理想。
参见图17，在一个示例性的实施例中，还提供了该声表面波谐振器仿真方法的全流程。如图17所示，首先选择物理场建立完整的声表面波谐振器模型，选择频率点设定计算参数，划分横向切片模型。然后，对基本单元(非镜像单元)进行有限元仿真，导出系统矩阵，对对称的单元(镜像单元)进行B矩阵对称处理。接着进入级联操作，首先判断两个级联面的大小，若两个级联面一样大，则执行常规级联过程，包括矩阵扩充、相加和消去，若两个级联面不一样大，则先识别出较小级联面和较大级联面，对较小级联面进行自由度的补充约束，然后对较大级联面的自由度和较小级联面进行匹配，并消去多余的自由度，然后执行常规的级联操作。在完成级联之后，可以计算出最终的导纳和自由度，以对切片模型进行优化设计。
示例性地，在实际应用中若要求解一个谐振器的导纳响应，其电极为铝电极，衬底为异质集成的钽酸锂-碳化硅结构。波长为1.4um，占空比为0.5，电极厚度120nm，钽酸锂厚度400nm，衬底仿真厚度为4.2um孔径长度为20个波长。空气隙2个波长，汇流条2.5个波长，空白区域为2个波长并在此基础上加入渐变阻尼。将仿真结果与本专利方法的计算结果对比如图18所示，由图18可知，二者的频率十分接近。其中，仿真采用的设备配置可以是：CPU采用i9-12900KF，显卡采用RTX3050，内存采用3600MHz DDR4 16GB×2(未开启超频)，而在二者达到几乎相同的仿真效果的前提下，本申请提供的算法所耗费的时间仅仅为有限元软件分析的1/5。因此，本申请能够大大加快声表面波谐振器仿真的速度。
参见图19，在本申请某一实施例中，还提供一种声表面波谐振器仿真系统，包括：
模型构建模块01，用于获取待仿真的声表面波谐振器的横向切片模型，确定所述横向切片模型中的镜像部分和非镜像部分；
单元划分模块02，用于从镜像部分和非镜像部分各自提取预设层网格，得到镜像单元和非镜像单元；
非镜像单元处理模块03，用于对于非镜像单元，利用有限单元法对非镜像单元的网格进行组装，得到有限元的系统矩阵，作为第一矩阵；对所述第一矩阵进行排序处理，施加电势约束和周期条件，得到第二矩阵；
镜像单元处理模块04，用于对于镜像单元，对第二矩阵进行对称处理，得到第三矩阵；
仿真模块05，用于对第二矩阵和第三矩阵进行级联，得到声表面波滤波器的横向切片模型的仿真模型。
作为优选地实施例，仿真模块01，还用于：
判断待级联的两个级联面的大小；
当两个级联面大小相同时，执行常规级联操作，包括矩阵扩充、矩阵拼接及矩阵消去；
当两个级联面大小不同时，对小级联面进行自由度补充约束，将大级联面的自由度与小级联面进行匹配，消去多余自由度后执行所述常规级联操作。
作为优选地实施例，所述的声表面波谐振器仿真系统，还包括优化设计模块，用于：
计算矩阵的最终导纳和自由度，以对初始的横向切片模型进行优化设计。
作为优选地实施例，单元划分模块02，还用于：
从镜像部分和非镜像部分各自提取一层网格，分别得到具有一层网格结构的镜像单元和非镜像单元。
作为优选地实施例，模型构建模块01，还用于：
基于物理场构建声表面波谐振器的三维模型；
选择频率点设定计算参数，根据所述计算参数划分所述三维模型后，得到声表面波谐振器的横向切片模型。
可以理解的是，上述的声表面波谐振器仿真系统可实施上述方法实施例的声表面波谐振器仿真方法。上述方法实施例中的可选项也适用于本实施例，这里不再详述。本申请实施例的其余内容可参照上述方法实施例的内容，在本实施例中，不再进行赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分仅仅为一种逻辑功能划分，在实际应用中对其实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或页面组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性、机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种声表面波谐振器仿真方法，其特征在于，包括：
获取待仿真的声表面波谐振器的横向切片模型，确定所述横向切片模型中的镜像部分和非镜像部分；
从镜像部分和非镜像部分各自提取预设层网格，得到镜像单元和非镜像单元；
对于非镜像单元，利用有限单元法对非镜像单元的网格进行组装，得到有限元的系统矩阵，作为第一矩阵；对所述第一矩阵进行排序处理，施加电势约束和周期条件，得到第二矩阵；
对于镜像单元，对第二矩阵进行对称处理，得到第三矩阵；
对第二矩阵和第三矩阵进行级联，得到声表面波滤波器的横向切片模型的仿真模型。
2.根据权利要求1所述的声表面波谐振器仿真方法，其特征在于，所述对第二矩阵和第三矩阵进行级联，得到声表面波滤波器的横向切片模型的仿真模型，包括：
判断待级联的两个级联面的大小；
当两个级联面大小相同时，执行常规级联操作，包括矩阵扩充、矩阵拼接及矩阵消去；
当两个级联面大小不同时，对小级联面进行自由度补充约束，将大级联面的自由度与小级联面进行匹配，消去多余自由度后执行所述常规级联操作。
3.根据权利要求2所述的声表面波谐振器仿真方法，其特征在于，在所述执行常规级联操作之后，还包括：
计算矩阵的最终导纳和目标自由度，计算格点位移的二维傅里叶变换，以对初始的横向切片模型进行优化设计。
4.根据权利要求1所述的声表面波谐振器仿真方法，其特征在于，所述从镜像部分和非镜像部分各自提取预设层网格，得到镜像单元和非镜像单元，包括：
从镜像部分和非镜像部分各自提取一层网格，分别得到具有一层网格结构的镜像单元和非镜像单元。
5.根据权利要求1所述的声表面波谐振器仿真方法，其特征在于，所述获取待仿真的声表面波谐振器的横向切片模型，包括：
基于物理场构建声表面波谐振器的三维模型；
选择频率点设定计算参数，根据所述计算参数划分所述三维模型后，得到声表面波谐振器的横向切片模型。
6.一种声表面波谐振器仿真系统，其特征在于，包括：
模型构建模块，用于获取待仿真的声表面波谐振器的横向切片模型，确定所述横向切片模型中的镜像部分和非镜像部分；
单元划分模块，用于从镜像部分和非镜像部分各自提取预设层网格，得到镜像单元和非镜像单元；
非镜像单元处理模块，用于对于非镜像单元，利用有限单元法对非镜像单元的网格进行组装，得到有限元的系统矩阵，作为第一矩阵；对所述第一矩阵进行排序处理，施加电势约束和周期条件，得到第二矩阵；
镜像单元处理模块，用于对于镜像单元，对第二矩阵进行对称处理，得到第三矩阵；
仿真模块，用于对第二矩阵和第三矩阵进行级联，得到声表面波滤波器的横向切片模型的仿真模型。
7.根据权利要求6所述的声表面波谐振器仿真系统，其特征在于，所述仿真模块，还用于：
判断待级联的两个级联面的大小；
当两个级联面大小相同时，执行常规级联操作，包括矩阵扩充、矩阵拼接及矩阵消去；
当两个级联面大小不同时，对小级联面进行自由度补充约束，将大级联面的自由度与小级联面进行匹配，消去多余自由度后执行所述常规级联操作。
8.根据权利要求7所述的声表面波谐振器仿真系统，其特征在于，还包括优化设计模块，用于：
计算矩阵的最终导纳和目标自由度，计算格点位移的二维傅里叶变换，以对初始的横向切片模型进行优化设计。
9.根据权利要求6所述的声表面波谐振器仿真系统，其特征在于，所述单元划分模块，还用于：
从镜像部分和非镜像部分各自提取一层网格，分别得到具有一层网格结构的镜像单元和非镜像单元。
10.根据权利要求6所述的声表面波谐振器仿真系统，其特征在于，所述模型构建模块，还用于：
基于物理场构建声表面波谐振器的三维模型；
选择频率点设定计算参数，根据所述计算参数划分所述三维模型后，得到声表面波谐振器的横向切片模型。
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| CN202211426306.4A CN115618693A (zh) | 2022-11-15 | 2022-11-15 | 一种声表面波谐振器仿真方法及系统 |
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|---|---|---|---|---|
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| WO2024207826A1 (zh) * | 2023-04-03 | 2024-10-10 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种声表面波器件的仿真方法、装置、电子设备及存储介质 |
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2022
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