一种滤波器的热场仿真分析、设计方法及包含其的装置制造方法及图纸

本公开提供一种电子系统的热场有限元仿真方法，所述电子系统包括多个组件，仿真方法包括：建立所述电子系统的几何模型；确定所述电子系统的多个热源，在单一分析模块中对多个热源进行物理场有限元分析，同时提取多个热源的性能参数；根据提取的多个热源的性能参数对所述电子系统进行热场有限元仿真，得到仿真结果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
一种滤波器的热场仿真分析、设计方法及包含其的装置


[0001]本公开涉及电子领域，具体而言，涉及滤波器的仿真分析、设计方法及包含其的装置。

技术介绍

[0002]滤波器作为射频前端的核心器件对推动新一代通信标准的发展，个人移动终端的小型化、多功能化有着至关重要的意义，因此对滤波器的性能提出了很高的要求，例如低插入损耗、陡峭滤波曲线、高隔离性以及更小的尺寸。体声波谐振器因其具有体积小、频率高、功率容量大、灵敏度高等优点在射频滤波器中应用的比例越来越大。新一代的体声波谐振器技术能够有效地解决滤波器的上述技术问题。使用体声波谐振器技术构建的滤波器具有更陡峭的滤波曲线、更低的插入损耗以及卓越的带外抑制能力。
[0003]然而随着滤波器使用场景的增多，所施加的功率逐渐增加，使得体声波谐振器的自发热现象严重，由于滤波器对温度较为敏感，过高的温度会造成滤波器性能变差。现有的设计流程中并没有考虑自热效应的影响，也没有改善自热效应引起滤波器温度过高从而导致性能变差的措施。因此提供一种能解决上述技术问题的新的滤波器的设计方法是业界期望的。

技术实现思路

[0004]本公开针对上述技术问题，设计出了一种基于有限元的滤波器系统的热场仿真分析、设计方法，能有效分析滤波器系统中组件的自热效应，以及基于仿真结果优化电子系统的设计方法。
[0005]在下文中将给出关于本公开的简要概述，以便提供关于本公开某些方面的基本理解。应当理解，此概述并不是关于本公开的穷举性概述。它并不是意图确定本公开的关键或重要部分，也不是意图限定本公开的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出本公开的某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0006]根据本公开的第一方面，提供一种电子系统的热场有限元仿真方法，所述电子系统包括多个组件，仿真方法包括：建立所述电子系统的几何模型；确定所述电子系统的多个热源，在单一分析模块中对多个热源进行物理场有限元分析，同时提取多个热源的性能参数；根据提取的多个热源的性能参数对所述电子系统进行热场有限元仿真，得到仿真结果。
[0007]根据本公开的第二方面，提供一种电子系统的结构设计方法，所述电子系统包括多个组件，设计方法，包括：确定所述组件的物理结构；确定所述电子系统的物理结构；根据前述的热场有限元仿真方法对所述组件以及电子系统的述物理结构进行仿真，得到仿真结果；基于所述仿真结果进行所述组件或电子系统结构的结构优化。
[0008]根据本公开的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令用于执行如前述任意一项所述的方法。
[0009]根据本公开的第四方面，提供一种电子系统的发热评估装置，包括存储介质以及
处理单元，所述存储介质用于存储可执行如前述中任意一项所述的方法的计算机指令，所述处理单元可调用所述计算机指令。
[0010]根据本公开的第五方面，提供一种电子系统的设计装置，包括存储介质以及处理单元，所述存储介质用于存储可执行前述中所述的方法的计算机指令，所述处理单元可调用所述计算机指令。
[0011]本公开的方案至少能有助于实现如下效果之一：缩短仿真的时间，提高仿真的效率，可以得到不同功率下滤波器稳态热分布的仿真结果，对发热较为严重的组件进行合理的优化设计，改善组件的自热效应，降低滤波器的温度，提高滤波器的工作稳定性。
附图说明
[0012]参照附图下面说明本公开的具体内容，这将有助于更加容易地理解本公开的以上和其他目的、特点和优点。附图只是为了示出本公开的原理。在附图中不必依照比例绘制出单元的尺寸和相对位置。
[0013]图1示出了根据本公开具体实施方式的滤波器结构设计流程图。
[0014]图2示出了根据本公开滤波器有限元热场仿真流程图。
[0015]图3示出了本公开仿真得到的滤波器S参数曲线。
[0016]图4
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图6示出了本公开滤波器功率在1W时，不同频率的热场仿真结果图。
[0017]图7
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图9示出了本公开滤波器功率在3W时，不同频率的热场仿真结果图。
具体实施方式
[0018]在下文中将结合附图对本公开的示例性公开内容进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实现本公开的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实现本公开的过程中可以做出很多特定于本公开的决定，以便实现开发人员的具体目标，并且这些决定可能会随着本公开的不同而有所改变。
[0019]在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本公开，在附图中仅仅示出了与根据本公开的方案密切相关的特征，而省略了与本公开关系不大的其他细节。
[0020]应理解的是，本公开并不会由于如下参照附图的描述而只限于所描述的实施形式。本文中，在可行的情况下，不同实施方案之间的特征可替换或借用、以及在一个实施方案中可省略一个或多个特征。应理解的是，本公开的设计方法在实施例中为示例性的。
[0021]本公开可应用于具有多组件的电子系统中。具有多组件的电子系统通常各组件之间通过互连工艺连接并集成封装在一起。随着组件个数的增加，电子系统的复杂性也随之增加，运行时产生的热量将极大影响电子系统的性能。
[0022]现有技术中存在对电子系统进行单一物理场的有限元热场仿真分析；然而单一物理场的有限元热场仿真分析，导致最终仿真的结果准确性不够高。现有技术中也存在对电子系统进行混合热场仿真分析，混合热场仿真分析是对电子系统采取电路仿真分析为主、有限元仿真分析为辅，将二者关联后进行的综合热场仿真分析，综合热场仿真分析的结果不够符合实际器件的发热现象。本申请人也曾在之前的专利技术中提出对电子系统进行有限元热场仿真分析，确定电子系统运行时多个产生热量的来源，通过热源的具体选择，采用有限元分析(Finite Element Analysis，FEA)对选择的电子系统的多个热源分别在不同分析模
块中进行物理场分析后再进行耦合场分析，进而得到更符合实际器件的发热现象的仿真结果。然而，在此种的分析方法中，由于需要在有限元分析软件中根据具体热源选择不同分析模块分别进行物理场分析后再根据获取的结果进行耦合，因此有限元仿真的时间较长，效率较低。
[0023]本公开提供了一种新的电子系统的热场有限元仿真方法，其既能得到更符合实际器件的发热现象的仿真结果，又能有效减少热场有限元仿真分析的时间，提高热场有限元仿真的效率。
[0024]本公开中提及的有限元分析是一种求解偏微分方程的数值方法，有限元分析用较简单的问题代替复杂问题后通过数学近似对真实物理系统进行模拟、求解。具体地，有限元分析将求解域看成是由许多称为有限元的、小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的)近似解，再通过推导求解总的满足条件，从而得到问题的近似解。有限元分析不仅计算精度高，能适应各种复杂形状，而且还能将偏微分方程的求解结果转化为数字图像、动画等可读的后处理结果，使得分析结果直观、形象本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子系统的热场有限元仿真方法，所述电子系统包括多个组件，其特征在于，包括：建立所述电子系统的几何模型；确定所述电子系统的多个热源，在单一分析模块中对多个热源进行物理场有限元分析，同时提取多个热源的性能参数；根据提取的多个热源的性能参数对所述电子系统进行热场有限元仿真，得到仿真结果。2.如权利要求1所述的热场有限元仿真方法，其特征在于：根据所述多个热源的热损耗大小选择适配的分析模块，将其他热源的热损耗以参数形式补偿到所述分析模块中。3.如权利要求2所述的热场有限元仿真方法，其特征在于：所述电子系统是滤波器，所述组件包括体声波谐振器，所述体声波谐振器包括压电层和上、下电极，所述多个热源包括压电层和上、下电极。4.如权利要求3所述的热场有限元仿真方法，其特征在于：选择声学分析模块作为滤波器的物理场分析模块，将等效后的电学参数补偿到所述声学分析模块中以在同一分析模块中进行所述多个热源的物理场分析。5.如权利要求4所述的热场有限元仿真方法，其特征在于：所述声学分析模块为压电模块，所述等效后的电学参数为等效后具有欧姆损耗的上、下电极相对介电常数。6.如权利要求5所述的热场有限元仿真方法，其特征在于：相对介电常数等效是通过将有限元仿真软件中的静电偏微分方程与处理后的电流偏微分方程进行比较后等效得到的。7.如权利要求6所述的热场有限元仿真方法，其特征在于：所述电流偏微分方程为其中为哈密顿算符、σ为电导率、ε0为绝对介电常数、ε
r
为相对介电常数、ω为角频率、V为电压；对其两边都除以jω得到处理后的电流偏微分方程8.如权利要求7所述的热场有限元仿真方法，其特征在于：所述静电偏微分方程为其中为哈密顿算符、ε0为绝对介电常数、ε
r
为相对介电常数、V为电压；将所述静电偏微分方程与所述处理后的电流偏微分方程进行比对得到具有欧姆损耗的上下电极相对介电常数9.如权利要求8所述的热场有限元仿真方法，其特征在于：将具有欧姆损耗的所述上下电极相对介电常数的虚部替换所述压电模块中默认的上下电极相对介电常数的虚部。10.如权利要求9所述的热场有限元仿真方法，其特征在于：在...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏沁园，赖志国，杨清华，
申请(专利权)人：苏州汉天下电子有限公司，
类型：发明
国别省市：