CN116362093B - 基于多物理场分离自由度的仿真方法、系统及相关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于无线通信技术领域，尤其涉及一种基于多物理场分离自由度的仿真方法、系统及相关设备。本发明提出了一种基于多物理场中分离自由度的仿真方法，该方法对于有限单元法构建的滤波器件的矩阵中的内部自由度的矩阵，利用多物理场的仿真中只有部分物理场的矩阵随频率发生变化的特点，按照分块矩阵求逆的规则构建不会变化的缓存矩阵的形式降低了待求逆的矩阵维度，从而减少了层级级联技术中矩阵拼接的求逆计算量，提高了整体的仿真效率。

Description

基于多物理场分离自由度的仿真方法、系统及相关设备
技术领域
本发明适用于无线通信技术领域，尤其涉及一种基于多物理场分离的仿真方法、系统及相关设备。
背景技术
通过数值仿真方法对声表面波滤波器进行设计是当下较为主流的设计方法。常用的数值仿真方法包括等效电路模型、耦合模（COM）理论、P矩阵方法、有限元方法（FEM，ISBN：7-80159-853-9，2015）等，其中，有限单元法凭借其较高的仿真精度成为了主流的仿真算法，但是由于有限单元法的算法特性，其建模计算过程中有巨大的内存需求并且计算时间缓慢，从而限制了有限单元法的进一步应用。
对于有限单元法计算耗时巨大的问题，相关研究提出了如层次级联技术（HCT）等多种解决方案，尝试从降低整体矩阵尺寸、使用更高效的单元矩阵等方面来提高计算效率。但是已有的计算方法均依赖于传统的舒尔（Schur）补算法，舒尔补算法是一种矩阵的变换算法，在有限单元法中，其用于将整体矩阵依照内部自由度/>和保留自由度/>进行划分，得到分块的单元矩阵，即：
；
然后，通过对得到的单元矩阵进行计算，获得一个新的降维后的矩阵：
；
通过降维后的矩阵进行基于有限单元法的滤波器件的仿真，使得计算维度降低，从而优化仿真流程。但是可以发现，在计算的过程中需要对内部自由度矩阵/>进行矩阵求逆计算，这仍需要消耗较大的计算资源。
发明内容
本发明实施例提供一种基于多物理场分离的仿真方法、系统及相关设备，旨在解决现有技术在进行基于有限单元法和层次级联技术的频响特性仿真过程中矩阵求逆计算需要消耗较大计算资源且仿真效率低的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种基于多物理场分离自由度的仿真方法，所述仿真方法用于使用有限单元法进行的滤波器件的频响特性仿真，所述仿真方法包括以下步骤：
根据衬底和金属电极将滤波器件拆分为多个电极结构；
根据有限单元法，将所述电极结构划分为多个单元矩阵，所述单元矩阵具有内部自由度；
将所述内部自由度表示为矩阵及逆矩阵，并根据所述逆矩阵计算所述内部自由度的缓存矩阵；
根据所述缓存矩阵计算所述内部自由度的第二逆矩阵；
根据所述电极结构的拆分顺序将所述单元矩阵按照层次级联方法进行拼接，得到所述滤波器件的整体矩阵，其中，将所述第二逆矩阵代入所述层次级联方法以降低进行拼接时的所述单元矩阵中所述内部自由度的维度；
根据所述整体矩阵计算所述滤波器件的频响曲线，将所述频响曲线输出为仿真结果。
更进一步地，所述内部自由度包括不随频率发生变化的三个第一自由度、和随频率发生变化的第二自由度，定义所述内部自由度的所述矩阵为，所述第一自由度在所述矩阵中的子矩阵包括/>、/>、/>，所述第二自由度在所述矩阵中的子矩阵为/>，所述矩阵/>对应的所述逆矩阵为/>，所述逆矩阵/>满足以下关系式（1）：
（1）。
更进一步地，定义对应所述第一自由度数量的所述缓存矩阵分别为、/>、/>，所述缓存矩阵/>、/>、/>满足以下关系式（2）：
（2）。
更进一步地，定义所述第二逆矩阵为，所述第二逆矩阵满足以下关系式（3）：
（3）。
更进一步地，将所述第二逆矩阵代入所述层次级联方法以降低进行拼接时的所述单元矩阵中所述内部自由度的维度的步骤中，定义代入所述第二逆矩阵后的所述内部自由度的所述矩阵对应的逆矩阵为/>，且满足以下关系式（4）：
（4）。
更进一步地，所述第一自由度为电势自由度，所述第二自由度为位移自由度。
第二方面，本发明实施例还提供一种基于多物理场分离自由度的仿真系统，所述仿真系统用于使用有限单元法进行的滤波器件的频响特性仿真，所述仿真系统包括：
拆分模块，用于根据衬底和金属电极将滤波器件拆分为多个电极结构；
有限单元划分模块，用于根据有限单元法，将所述电极结构划分为多个单元矩阵，所述单元矩阵具有内部自由度；
缓存矩阵计算模块，用于将所述内部自由度表示为矩阵及逆矩阵，并根据所述逆矩阵计算所述内部自由度的缓存矩阵；
多物理场分离模块，用于根据所述缓存矩阵计算所述内部自由度的第二逆矩阵；
级联模块，用于根据所述电极结构的拆分顺序将所述单元矩阵按照层次级联方法进行拼接，得到所述滤波器件的整体矩阵，其中，将所述第二逆矩阵代入所述层次级联方法以降低进行拼接时的所述单元矩阵中所述内部自由度的维度；
仿真输出模块，用于根据所述整体矩阵计算所述滤波器件的频响曲线，将所述频响曲线输出为仿真结果。
第三方面，本发明实施例还提供一种计算机设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述实施例中任意一项所述的基于多物理场分离自由度的仿真方法中的步骤。
第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述实施例中任意一项所述的基于多物理场分离自由度的仿真方法中的步骤。
本发明所达到的有益效果，在于提出了一种基于多物理场中分离自由度的仿真方法，该方法对于有限单元法构建的滤波器件的矩阵中的内部自由度的矩阵，利用多物理场的仿真中只有部分物理场的矩阵随频率发生变化的特点，按照分块矩阵求逆的规则构建不会变化的缓存矩阵的形式降低了待求逆的矩阵维度，从而减少了层级级联技术中矩阵拼接的求逆计算量，提高了整体的仿真效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于多物理场分离自由度的仿真方法的步骤流程框图；
图2是本发明实施例提供的基于多物理场分离自由度的仿真方法中滤波器件的结构划分示意图；
图3是本发明实施例提供的基于多物理场分离自由度的仿真方法中单个物电极结构中多物理场的自由度的划分示意图；
图4是本发明实施例提供的基于多物理场分离自由度的仿真系统的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参照图1，图1是本发明实施例提供的基于多物理场分离自由度的仿真方法的步骤流程框图，所述仿真方法用于使用有限单元法进行的滤波器件的频响特性仿真，所述仿真方法包括以下步骤：
S101、根据衬底和金属电极将滤波器件拆分为多个电极结构。
请参照图2，图2是本发明实施例提供的滤波器件的结构划分示意图，长矩形区域为压电衬底，衬底上部的凸出部分为金属电极，图2中单个压电衬底与金属电极即表示一组电极结构，在实际的滤波器件中，多个电极区域可组成插指换能器（IDT），而插指换能器两侧则可由多个电极结构组成反射栅（Reflector）。
S102、根据有限单元法，将所述电极结构划分为多个单元矩阵，所述单元矩阵具有内部自由度。
具体的，有限单元法是一种基于物理模型的偏微分方程，具体是将已知边界条件的连续区域离散划分为有限个网格，再通过网格节点重新连接构建整体方程，求解得到模型的精确数值解的方法。对于步骤S102，现有技术的基于有限单元法的仿真实际上是构建了一个关于矩阵中多物理场参数的方程组，其仿真是为了对该方程组进行求解。为便于理解，示例性的，对于划分出的矩阵的方程组：
；
其中是由仿真时的控制方程、单元类型、网格划分决定的刚度矩阵；/>是由边界条件、体力等决定的荷载向量；而/>则是仿真中待求解的各个节点上的自由度向量，如位移、温度、电势等，根据自由度的类型及其位置，可以将自由度/>划分为保留自由度/>与内部自由度/>，因此矩阵/>也可以根据内部自由度/>和保留自由度/>进行划分。多物理场即是指仿真过程中自由度向量之间的耦合关系，关于自由度的划分，请参照图3，图3是本发明实施例提供的单个物电极结构中多物理场的自由度的划分示意图，对于矩阵/>的各个自由度，可以表示为：
；
故矩阵可以划分为如图3所示的四个自由度，图3中，/>为连接时保留的自由度，/>为连接时消去的自由度。
当作为仿真对象的滤波器件划分得到的节点数过多且满足一定条件时，刚度矩阵的维度会由于过大而难以求解。
在本发明实施例中，根据有限单元法，将所述电极结构划分为多个单元矩阵，所述单元矩阵包括内部自由度，以及保留自由度。需要说明的是，对于图2中的滤波器件，其包括不具有金属电极的衬底区域，在一般的基于有限元方法的仿真过程中，不具有金属电极的衬底区域也会进行矩阵划分，但在拼接时不会进行自由度的保留和消去计算。
S103、将所述内部自由度表示为矩阵及逆矩阵，并根据所述逆矩阵计算所述内部自由度的缓存矩阵。
在现有技术的滤波器件仿真过程中，由于电极结构存在周期性，因此自由度的降维通常采用层次级联方法来实现，即每次只对一个电极结构进行计算，然后通过级联的形式获得整个声表面波器件的频响特性。层次级联方法是将矩阵中的内部自由度消除，而只保留边界自由度的一种方法，其中矩阵/>由刚度矩阵/>与质量矩阵/>构成，即。而层次级联方法在级联的过程中，虽然通过舒尔补运算消去了内部自由度，但舒尔补运算的计算过程中仍然使用了内部自由度矩阵的逆矩阵作为计算参数，本发明实施例即针对该逆矩阵的计算进行优化。
更进一步地，所述内部自由度包括不随频率发生变化的第一自由度、和随频率发生变化的第二自由度，是否跟随频率发生变化是按照物理参数的特性决定的。具体的，所述第一自由度为电势自由度，所述第二自由度为位移自由度。为便于说明，本发明实施例对滤波器件的矩阵中自由度的变化关系进行以下推导：
对于电势自由度和位移自由度/>，一个内部自由度的矩阵/>可以表示为：
；
由于舒尔补算法中需要对内部自由度进行求逆计算，而求逆计算一般消耗大量的计算资源，因此需要降低/>在求逆计算中的时间复杂度。由矩阵/>的表达式根据频率周期性的变化可以变换得到：
；
因此，本发明实施例得到如下推论：在频响特性的计算过程中，内部自由度矩阵中只有一部分的自由度发生了变化，即不同频率周期/>下的/>取值不同（），而/>与/>不发生变化。
根据上述推论，如果可以充分利用频点计算中内部自由度矩阵只有位移相关矩阵随频率变化，而其他元素不随频率变化的特点，就有可以实现矩阵计算的加速效果。在本发明实施例中，为了优化层次级联方法中舒尔补运算求解逆矩阵的复杂度，对于不随频率发生变化的自由度，采用预先计算缓存矩阵的方式进行多物理场中自由度的计算分离，具体是通过提高内部自由度矩阵逆矩阵/>的计算效率，从而提高整体频响特性的仿真效率。
具体的，定义所述内部自由度的所述矩阵为，所述第一自由度在所述矩阵中的子矩阵包括/>、/>、/>，所述第二自由度在所述矩阵中的子矩阵为/>，根据分块矩阵求逆计算的规则，所述矩阵/>对应的所述逆矩阵为/>，所述逆矩阵/>满足以下关系式（1）：
（1）。
由于部分子矩阵不随频率发生变化，且只有子矩阵随频率发生变化，更进一步地，定义对应所述第一自由度数量的所述缓存矩阵分别为/>、/>、/>，本发明实施例中的所述缓存矩阵用于在计算过程中替换原本的所述第一自由度的子矩阵，所述缓存矩阵/>、/>、/>满足以下关系式（2）：
（2）。
S104、根据所述缓存矩阵计算所述内部自由度的第二逆矩阵。
更进一步地，定义所述第二逆矩阵为，所述第二逆矩阵满足以下关系式（3）：
（3）。
需要指出的是，由于滤波器件的仿真中对于不同自由度的仿真要求不同，在具有多个自由度不随频率变化的情况下，对所述子矩阵、所述缓存矩阵的数量进行调整，并将上述关系式在多个子矩阵的情况下进行相同形式的推导，是可以根据实际需要进行的。
S105、根据所述电极结构的拆分顺序将所述单元矩阵按照层次级联方法进行拼接，得到所述滤波器件的整体矩阵，其中，将所述第二逆矩阵代入所述层次级联方法以降低进行拼接时的所述单元矩阵中所述内部自由度的维度。
更进一步地，将所述第二逆矩阵代入所述层次级联方法以降低进行拼接时的所述单元矩阵中所述内部自由度的维度的步骤中，定义代入所述第二逆矩阵后的所述内部自由度的所述矩阵对应的逆矩阵为/>，且满足以下关系式（4）：
（4）。
根据关系式（4），在整个层次级联的计算中，实际需要求逆计算的矩阵由原本的所述逆矩阵变为所述第二逆矩阵/>，且所述第二逆矩阵/>中只涉及随频率发生变化的自由度，因此所述第二逆矩阵/>的自由度将小于矩阵/>的自由度，相当于通过第二逆矩阵/>代入层次级联方法的计算中优化了计算量，使得计算效率得到提升。
另一方面，在本发明实施例中，由于电极结构存在周期性，且所述缓存矩阵对应的自由度不会随频率变化，因此三个所述缓存矩阵在整个仿真计算的过程中只需要进行一次计算，对于步骤S102划分出的多个所述单元矩阵，在后续进行拼接时使用到的所述缓存矩阵依然相同。因此，本发明实施例还通过缓存矩阵的设置避免了多个单元矩阵拼接时的重复计算，节约了计算时间。
S106、根据所述整体矩阵计算所述滤波器件的频响曲线，将所述频响曲线输出为仿真结果。
基于有限单元法进行仿真的所述滤波器件，在将各个单元矩阵拼接后即可得到作为实际仿真输出的所述整体矩阵，根据所述整体矩阵，可以计算包括所述频响曲线在内的多种仿真结果。
本发明所达到的有益效果，在于提出了一种基于多物理场中分离自由度的仿真方法，该方法对于有限单元法构建的滤波器件的矩阵中的内部自由度的矩阵，利用多物理场的仿真中只有部分物理场的矩阵随频率发生变化的特点，按照分块矩阵求逆的规则构建不会变化的缓存矩阵的形式降低了待求逆的矩阵维度，从而减少了层级级联技术中矩阵拼接的求逆计算量，提高了整体的仿真效率。
本发明实施例还提供一种基于多物理场分离自由度的仿真系统，请参照图4，图4是本发明实施例提供的基于多物理场分离自由度的仿真系统200的结构示意图，所述仿真系统用于使用有限单元法进行的滤波器件的频响特性仿真，所述仿真系统200包括：
拆分模块201，用于根据衬底和金属电极将滤波器件拆分为多个电极结构；
有限单元划分模块202，用于根据有限单元法，将所述电极结构划分为多个单元矩阵，所述单元矩阵具有内部自由度；
缓存矩阵计算模块203，用于将所述内部自由度表示为矩阵及逆矩阵，并根据所述逆矩阵计算所述内部自由度的缓存矩阵；
多物理场分离模块204，用于根据所述缓存矩阵计算所述内部自由度的第二逆矩阵；
级联模块205，用于根据所述电极结构的拆分顺序将所述单元矩阵按照层次级联方法进行拼接，得到所述滤波器件的整体矩阵，其中，将所述第二逆矩阵代入所述层次级联方法以降低进行拼接时的所述单元矩阵中所述内部自由度的维度；
仿真输出模块206，用于根据所述整体矩阵计算所述滤波器件的频响曲线，将所述频响曲线输出为仿真结果。
所述基于多物理场分离自由度的仿真系统200能够实现如上述实施例中的基于多物理场分离自由度的仿真方法中的步骤，且能实现同样的技术效果，参上述实施例中的描述，此处不再赘述。
本发明实施例还提供一种计算机设备，请参照图5，图5是本发明实施例提供的计算机设备的结构示意图，所述计算机设备300包括：存储器302、处理器301及存储在所述存储器302上并可在所述处理器301上运行的计算机程序。
所述处理器301调用所述存储器302存储的计算机程序，执行本发明实施例提供的基于多物理场分离自由度的仿真方法中的步骤，请结合图1，具体包括以下步骤：
S101、根据衬底和金属电极将滤波器件拆分为多个电极结构。
S102、根据有限单元法，将所述电极结构划分为多个单元矩阵，所述单元矩阵具有内部自由度。
S103、将所述内部自由度表示为矩阵及逆矩阵，并根据所述逆矩阵计算所述内部自由度的缓存矩阵。
更进一步地，所述内部自由度包括不随频率发生变化的第一自由度、和随频率发生变化的第二自由度，定义所述内部自由度的所述矩阵为，所述第一自由度在所述矩阵中的子矩阵分别为/>、/>、/>，所述第二自由度在所述矩阵中的子矩阵为/>，所述矩阵/>对应的所述逆矩阵为/>，所述逆矩阵/>满足以下关系式（1）：
（1）。
更进一步地，所述第一自由度为电势自由度，所述第二自由度为位移自由度。
更进一步地，定义对应所述第一自由度数量的所述缓存矩阵分别为、/>、/>，所述缓存矩阵/>、/>、/>满足以下关系式（2）：
（2）。
S104、根据所述缓存矩阵计算所述内部自由度的第二逆矩阵。
更进一步地，定义所述第二逆矩阵为，所述第二逆矩阵满足以下关系式（3）：
（3）。
S105、根据所述电极结构的拆分顺序将所述单元矩阵按照层次级联方法进行拼接，得到所述滤波器件的整体矩阵，其中，将所述第二逆矩阵代入所述层次级联方法以降低进行拼接时的所述单元矩阵中所述内部自由度的维度。
更进一步地，将所述第二逆矩阵代入所述层次级联方法以降低进行拼接时的所述单元矩阵中所述内部自由度的维度的步骤中，定义代入所述第二逆矩阵后的所述内部自由度的所述矩阵对应的逆矩阵为/>，且满足以下关系式（4）：
（4）。
S106、根据所述整体矩阵计算所述滤波器件的频响曲线，将所述频响曲线输出为仿真结果。
本发明实施例提供的计算机设备300能够实现如上述实施例中的基于多物理场分离自由度的仿真方法中的步骤，且能实现同样的技术效果，参上述实施例中的描述，此处不再赘述。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例提供的基于多物理场分离自由度的仿真方法中的各个过程及步骤，且能实现相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存取存储器（Random AccessMemory，简称RAM）等。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如ROM/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端（可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式用等同变化，均属于本发明的保护之内。

Claims (5)

1.一种基于多物理场分离自由度的仿真方法，所述仿真方法用于使用有限单元法进行的滤波器件的频响特性仿真，其特征在于，所述仿真方法包括以下步骤：
根据衬底和金属电极将滤波器件拆分为多个电极结构；
根据有限单元法，将所述电极结构划分为多个单元矩阵，所述单元矩阵具有内部自由度；所述内部自由度包括不随频率发生变化的第一自由度和随频率发生变化的第二自由度；
将所述内部自由度表示为矩阵及逆矩阵，并根据所述逆矩阵计算所述内部自由度的缓存矩阵；定义所述内部自由度的所述矩阵为，所述第一自由度在所述矩阵中的子矩阵包括/>、/>、/>，所述第二自由度在所述矩阵中的子矩阵为/>，所述矩阵/>对应的所述逆矩阵为，所述逆矩阵/>满足以下关系式（1）：
（1）；
定义对应所述第一自由度的数量的所述缓存矩阵分别为、/>、/>，所述缓存矩阵/>、/>、满足以下关系式（2）：
（2）；
根据所述缓存矩阵计算所述内部自由度的第二逆矩阵；定义所述第二逆矩阵为，所述第二逆矩阵满足以下关系式（3）：
（3）；
根据所述电极结构的拆分顺序将所述单元矩阵按照层次级联方法进行拼接，得到所述滤波器件的整体矩阵，其中，将所述第二逆矩阵代入所述层次级联方法以降低进行拼接时的所述单元矩阵中所述内部自由度的维度；定义代入所述第二逆矩阵后的所述内部自由度的所述矩阵对应的逆矩阵为/>，且满足以下关系式（4）：
（4）；
根据所述整体矩阵计算所述滤波器件的频响曲线，将所述频响曲线输出为仿真结果。
2.如权利要求1所述的基于多物理场分离自由度的仿真方法，其特征在于，所述第一自由度为电势自由度，所述第二自由度为位移自由度。
3.一种基于多物理场分离自由度的仿真系统，所述仿真系统用于使用有限单元法进行的滤波器件的频响特性仿真，其特征在于，所述仿真系统包括：
拆分模块，用于根据衬底和金属电极将滤波器件拆分为多个电极结构；
有限单元划分模块，用于根据有限单元法，将所述电极结构划分为多个单元矩阵，所述单元矩阵具有内部自由度；所述内部自由度包括不随频率发生变化的第一自由度和随频率发生变化的第二自由度；
缓存矩阵计算模块，用于将所述内部自由度表示为矩阵及逆矩阵，并根据所述逆矩阵计算所述内部自由度的缓存矩阵；定义所述内部自由度的所述矩阵为，所述第一自由度在所述矩阵中的子矩阵包括/>、/>、/>，所述第二自由度在所述矩阵中的子矩阵为/>，所述矩阵/>对应的所述逆矩阵为/>，所述逆矩阵/>满足以下关系式（1）：
（1）；
定义对应所述第一自由度的数量的所述缓存矩阵分别为、/>、/>，所述缓存矩阵/>、/>、满足以下关系式（2）：
（2）；
多物理场分离模块，用于根据所述缓存矩阵计算所述内部自由度的第二逆矩阵；定义所述第二逆矩阵为，所述第二逆矩阵满足以下关系式（3）：
（3）；
级联模块，用于根据所述电极结构的拆分顺序将所述单元矩阵按照层次级联方法进行拼接，得到所述滤波器件的整体矩阵，其中，将所述第二逆矩阵代入所述层次级联方法以降低进行拼接时的所述单元矩阵中所述内部自由度的维度；定义代入所述第二逆矩阵后的所述内部自由度的所述矩阵对应的逆矩阵为/>，且满足以下关系式（4）：
（4）；
仿真输出模块，用于根据所述整体矩阵计算所述滤波器件的频响曲线，将所述频响曲线输出为仿真结果。
4.一种计算机设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-2中任意一项所述的基于多物理场分离自由度的仿真方法中的步骤。
5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-2中任意一项所述的基于多物理场分离自由度的仿真方法中的步骤。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020123698A1 (en) * 2018-12-11 2020-06-18 Resonant, Inc. Fast, highly accurate, full-fem surface acoustic wave simulation
CN113962089A (zh) * 2021-10-22 2022-01-21 中国电子科技集团公司第二十六研究所 一种基于精确理论解的声表面波滤波器的设计方法
CN114117690A (zh) * 2022-01-27 2022-03-01 深圳飞骧科技股份有限公司 声表面波滤波器仿真方法、相关设备及存储介质
CN115563836A (zh) * 2022-11-04 2023-01-03 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 多物理场耦合谐振器的仿真方法及装置、存储介质和终端
CN115577603A (zh) * 2022-12-06 2023-01-06 深圳飞骧科技股份有限公司 降低单元矩阵维度的仿真方法、系统及相关设备
CN115577604A (zh) * 2022-12-06 2023-01-06 深圳飞骧科技股份有限公司 快速构建整体矩阵的仿真方法、系统及相关设备

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11182522B2 (en) * 2016-08-29 2021-11-23 Resonant, Inc. Hierarchical cascading in FEM simulations of SAW devices

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020123698A1 (en) * 2018-12-11 2020-06-18 Resonant, Inc. Fast, highly accurate, full-fem surface acoustic wave simulation
CN113962089A (zh) * 2021-10-22 2022-01-21 中国电子科技集团公司第二十六研究所 一种基于精确理论解的声表面波滤波器的设计方法
CN114117690A (zh) * 2022-01-27 2022-03-01 深圳飞骧科技股份有限公司 声表面波滤波器仿真方法、相关设备及存储介质
CN115563836A (zh) * 2022-11-04 2023-01-03 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 多物理场耦合谐振器的仿真方法及装置、存储介质和终端
CN115577603A (zh) * 2022-12-06 2023-01-06 深圳飞骧科技股份有限公司 降低单元矩阵维度的仿真方法、系统及相关设备
CN115577604A (zh) * 2022-12-06 2023-01-06 深圳飞骧科技股份有限公司 快速构建整体矩阵的仿真方法、系统及相关设备

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
采用非匹配网格离散的快速边界元-有限元宽频声振耦合分析;王博;王焘;尤军峰;校金友;;西安交通大学学报(10);第173-182页 *

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