声表面波器件的仿真方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及声表面波仿真技术领域，提供了一种声表面波器件的仿真方法、装置、电子设备及存储介质。该仿真方法具体利用频域有限元算法对器件进行分割和计算，在具体计算过程中，通过重新设计仿真过程，对矩阵方程中的自由度的重新划分，保留了预设面上的位移量，从而基于预设面上的位移量可以计算出该预设面上的波数域振型分布结果，还可以通过确定出的叉指电极上的电荷量来计算出器件的导纳，进而最终绘制出频响曲线。该仿真过程具有简单以及求解效率高的特点。效率高的特点。效率高的特点。

【技术实现步骤摘要】
声表面波器件的仿真方法、装置、电子设备及存储介质


[0001]本申请涉及声表面波仿真
，特别涉及一种声表面波器件的仿真方法、装置、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]一般，完整尺寸的表面声波(surface acoustic wave，SAW)器件模型包含自由度数量(百万自由度级)远远超过普通电脑的内存和计算能力，因此，通常采用附加周期性边界条件的切片模型来替代完整尺寸的有限单元(Finite Element Method，FEM)模型，具体可以通过将完整尺寸的SAW器件划分为相同的单元块，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，但由于为了追求仿真效率，在仿真计算过程中会消去大量内部电势自由度等，来求解出SAW器件的导纳，实际上，器件的振型也是评估器件的重要指标，而采样现有的仿真算法来同时确定器件振型，需要非常繁琐的逆求解过程，因此，目前亟需一种能够同时快速精准的求解SAW器件的导纳和振型的方法。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术的问题，本申请实施例提供了一种声本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种声表面波器件的仿真方法，其特征在于，所述方法包括：对声表面波器件模型进行分割和识别处理，得到多个单元模型对应的核心单元模型；基于预设频率，利用有限元算法对所述核心单元模型进行解析处理，得到所述核心单元模型的系统矩阵方程；所述系统矩阵方程用于表征系统矩阵、预设侧面周期边界条件上的自由度矢量、其余自由度矢量与预设侧面周期边界条件上的载荷矢量、其他载荷矢量的关系；所述其余自由度矢量表示除所述预设侧面周期边界条件上的自由度的系统自由度矢量；对所述核心单元模型的系统矩阵方程中的各项参数进行分类和重排处理，得到所述核心单元模型的初始目标矩阵方程；所述初始目标矩阵方程用于表征重排后系统矩阵、预设面上的位移矢量、级联面上的自由度矢量、叉指电极的电势与所述预设面上的载荷矢量、所述级联面上的载荷矢量、叉指电极的电荷量的关系；基于所述核心单元模型的初始目标矩阵方程，对各单元模型进行级联处理，得到所述声表面波器件模型的目标矩阵方程；基于所述声表面波器件模型的目标矩阵方程确定所述预设面上的位移矢量和所述叉指电极的电荷量；基于所述预设面上的位移矢量、所述叉指电极的电荷量、所述预设频率和所述叉指电极的预设电压确定所述声表面波器件模型的波数域振型分布结果和导纳。2.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述基于预设频率，利用有限元算法对所述核心单元模型进行解析处理，得到所述核心单元模型的系统矩阵方程；所述系统矩阵方程用于表征系统矩阵、预设侧面周期边界条件上的自由度矢量、其余自由度矢量与预设侧面周期边界条件上的载荷矢量、其他载荷矢量的关系，包括：确定所述核心单元模型的预设侧面周期边界条件；基于预设频率，利用有限元算法对所述核心单元模型进行网格划分和特征参数提取，得到所述系统矩阵和系统自由度矢量矩阵；所述系统自由度矢量矩阵包括所述预设侧面周期边界条件上的自由度矢量和所述其余自由度矢量；基于所述系统矩阵、所述系统自由度矢量矩阵、所述预设侧面周期边界条件上的载荷矢量和所述其他载荷矢量确定所述核心单元模型的系统矩阵方程。3.根据权利要求2所述的仿真方法，其特征在于，所述核心单元模型包括相对设置的第一侧面和第二侧面；所述预设侧面周期边界条件包括第一侧面上周期边界条件和第二侧面上周期边界条件；所述基于所述系统矩阵、所述系统自由度矢量矩阵、所述预设侧面周期边界条件上的载荷矢量和所述其他载荷矢量确定所述核心单元模型的系统矩阵方程，包括：确定所述第一侧面上周期边界条件的自由度矢量的数量、所述第二侧面上周期边界条件的自由度矢量的数量和其余自由度矢量的数量；依次按照所述其余自由度矢量、所述第一侧面上周期边界条件的自由度矢量和所述第二侧面上周期边界条件的自由度矢量进行排序，构成所述系统自由度矢量矩阵；依次按照所述其余载荷矢量、所述第一侧面上周期边界条件的载荷矢量和所述第二侧面上周期边界条件的载荷矢量进行排序，构成系统载荷矩阵；所述第一侧面上周期边界条件的载荷矢量和所述第二侧面上周期边界条件的载荷矢量互为相反数；基于所述第一侧面上周期边界条件的自由度矢量的数量、所述第二侧面上周期边界条
件的自由度矢量的数量和所述其余自由度矢量的数量对初始系统矩阵进行分块处理，得到所述系统矩阵；基于所述系统矩阵、所述系统自由度矢量矩阵和所述系统载荷矩阵确定所述核心单元模型的系统矩阵方程。4.根据权利要求3所述的仿真方法，其特征在于，所述叉指电极包括交错排布的第一叉指电极和第二叉指电极；所述系统矩阵为3乘3分块矩阵，表示为：所述对所述核心单元模型的系统矩阵方程中的各项参数进行分类和重排处理，得到所述核心单元模型的初始目标矩阵方程；所述初始目标矩阵方程用于表征处理后系统矩阵、预设面上的位移矢量、级联面上的自由度矢量、叉指电极的电势与所述预设面上的载荷矢量、所述级联面上的载荷矢量、叉指电极的电荷量的关系，包括：对所述系统自由度矢量矩阵和所述系统载荷矩阵进行分类和重排处理，得到第一更新系统自由度矢量矩阵和第一更新系统载荷矩阵；所述第一更新系统自由度矢量矩阵包括所述其余自由度矢量和周期边界条件的自由度矢量；所述第一更新系统载荷矩阵包括所述其余载荷矢量和零；基于第一更新系统自由度矢量矩阵，对所述系统矩阵中的各分块矩阵进行处理，得到第一更新系统矩阵；基于所述叉指电极的类型，对所述第一更新系统矩阵、所述第一更新系统自由度矢量矩阵和所述第一更新系统载荷矩阵进行分类和重排处理，得到所述重排后系统矩阵、重排后系统自由度矢量矩阵和重排后系统载荷矩阵；所述重排后系统自由度矢量矩阵包括剩余自由度矢量、所述第一叉指电极的电势和所述第二叉指电极的电势；所述重排后系统载荷矩阵包括剩余载荷矢量、所述第一叉指电极的电荷量和所述第二叉指电极的电荷量；所述剩余自由度矢量为除所述第一叉指电极的电势和所述第二叉指电极的电势的所述系统自由度矢量；所述剩余载荷矢量为除所述第一叉指电极的载荷矢量和所述第二叉指电极的载荷矢量的系统载荷矢量；基于预设面和级联面，对所述重排后系统矩阵、所述重排后系统自由度矢量矩阵和所述重排后系统载荷矩阵依次进行分类、重排和内部自由度消除处理，得到所述核心单元模型的初始目标矩阵方程。5.根据权利要求4所述的仿真方法，其特征在于，所述基于第一更新系统自由度矢量矩阵，对所述系统矩阵中的各分块矩阵进行处理，得到第一更新系统矩阵，包括：将分块矩阵A
11
作为分块矩阵A
′
11
；将分块矩阵A
12
和分块矩阵A
13
之和确定为分块矩阵A
′
12
；将分块矩阵A
21
和分块矩阵A
31
之和确定为分块矩阵A
′
11
；将分块矩阵A
22
、分块矩阵A
23
、分块矩阵A
32
和分块矩阵A
33
之和确定为分块矩阵A
′
11
；基于所述分块矩阵A
′
11
、所述分块矩阵A
′
12
、所述分块矩阵A
′
11
和所述分块矩阵A
′
11
，生成所述第一更新系统矩阵；所述第一更新系统矩阵表示为：
6.根据权利要求5所述的仿真方法，其特征在于，所述基于所述叉指电极的类型，对所述第一更新系统矩阵、所述第一更新系统自由度矢量矩阵和所述第一更新系统载荷矩阵进行分类和重排处理，得到所述重排后系统矩阵、所述重排后系统自由度矢量矩阵和所述重排后系统载荷矩阵，包括：基于所述叉指电极的类型，对所述第一更新系统自由度矢量矩阵、所述第一更新系统载荷矩阵和所述第一更新系统矩阵分别进行重新分类划分，得到第二更新系统自由度矢量矩阵、第二更新系统载荷矩阵和第二更新系统矩阵；所述第二更新系统自由度矢量矩阵包括所述剩余自由度矢量、第一叉指电极的电势矢量和第二叉指电极的电势矢量；所述第二更新系统载荷矩阵包括所述剩余载荷矢量、第一叉指电极的载荷矢量和第二叉指电极的载荷矢量；所述第二更新系统矩阵表示为：其中，I表示剩余自由度；α表示第一叉指电极；β表示第二叉指电极；对所述第二更新系统自由度矢量矩阵和所述第二更新系统载荷矩阵中的矢量进行缩并处理，得到所述重排后系统自由度矢量矩阵和所述重排后系统载荷矩阵；基于所述重排后系统自由度矢量矩阵，对所述第二更新系统矩阵中的各分块矩阵进行处理，得到所述重排后系统矩阵。7.根据权利要求6所述的仿真方法，其特征在于，所述基于所述重排后系统自由度矢量矩阵，对所述第二更新系统矩阵中的各分块矩阵进行处理，得到所述重排后系统矩阵，包括：基于分块矩阵A
Iα
和第一行向量的转置确定分块矩阵a
Iα
；以及基于分块矩阵A
Iβ
和第二行向量的转置确定分块矩阵a
Iβ
；所述第一行向量的维度为第一叉指电极上自由度的数量，且所有分量为1；所述第二行向量的维度为第二叉指电极上自由度的数量，且所有分量为1；基于所述第一行向量和分块矩阵A
αI
确定分块矩阵a
αI
；以及基于所述第二行向量和分块矩阵A
βI
确定分块矩阵a
βI
；基于所述第一行向量、分块矩阵A
αα
和所述第一行向量的转置确定分块矩阵a
αα
；以及基于所述第一行向量、分块矩阵A
αβ
和所述第二行向量的转置确定分块矩阵a
αβ
；基于所述第二行向量、分块矩阵A
βα
和所述第一行向量的转置确定分块矩阵a
βα
；以及基于所述第二行向量、分块矩阵A
ββ
和所述第二行向量的转置确定分块矩阵a
ββ
；基于所述分块矩阵a
Iα
、所述分块矩阵a
Iβ
、所述分块矩阵a
αI
、所述分块矩阵a
βI
、所述分块矩阵a
αα
、所述分块矩阵a
ββ
、所述分块矩阵a
βα
和所述分块矩阵a
ββ
，生成所述重排后系统矩阵；所述重排后系统矩阵，表示为：
8.根据权利要求7所述的仿真方法，其特征在于，所述基于预设面和级联面，对所述重排后系统矩阵、所述重排后系统自由度矢量矩阵和所述重排后系统载荷矩阵依次进行分类、重排和内部自由度消除处理，得到所述核心单元模型的初始目标矩阵方程，包括：按照所需的预设面上位移自由度、所述级联面上自由度和所述其余内部自由度对所述重排后系统自由度矢量矩阵中的剩余自由度矢量进行重新分类处理，得到所述预设面上的位移矢量、左级联面上的自由度矢量、右级联面上的自由度矢量和所述其余内部自由度矢量；基于所述预设面上的位移矢量、所述左级联面上的自由度矢量、所述右级联面上的自由度矢量、所述其余内部自由度矢量、所述第一叉指电极的电势矢量和所述第二叉指电极的电势矢量，构建准目标系统自由度矢量矩阵；基于所述准目标系统自由度矢量矩阵，对所述重排后系统矩阵进行分...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：上海馨欧集成微电有限公司，
类型：发明
国别省市：