[發明專利]基于多物理場分離自由度的仿真方法、系統及相關設備

有效

• 申請號: 202310627251.1
• 申請日: 2023-05-31
• 公開（公告）號: CN116362093B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 朱玉泉;關鵬;郭嘉帥
• 申請（專利權）人: 深圳飛驤科技股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T17/20;G06F17/16;G06F119/08;G06F111/10
• 代理公司: 深圳君信誠知識產權代理事務所(普通合伙) 44636
• 代理人: 劉偉

本發明適用于無線通信技術領域，尤其涉及一種基于多物理場分離自由度的仿真方法、系統及相關設備。本發明提出了一種基于多物理場中分離自由度的仿真方法，該方法對于有限單元法構建的濾波器件的矩陣中的內部自由度的矩陣，利用多物理場的仿真中只有部分物理場的矩陣隨頻率發生變化的特點，按照分塊矩陣求逆的規則構建不會變化的緩存矩陣的形式降低了待求逆的矩陣維度，從而減少了層級級聯技術中矩陣拼接的求逆計算量，提高了整體的仿真效率。

技術領域

本發明適用于無線通信技術領域，尤其涉及一種基于多物理場分離的仿真方法、系統及相關設備。

背景技術

通過數值仿真方法對聲表面波濾波器進行設計是當下較為主流的設計方法。常用的數值仿真方法包括等效電路模型、耦合模（COM）理論、P矩陣方法、有限元方法（FEM，ISBN：7-80159-853-9，2015）等，其中，有限單元法憑借其較高的仿真精度成為了主流的仿真算法，但是由于有限單元法的算法特性，其建模計算過程中有巨大的內存需求并且計算時間緩慢，從而限制了有限單元法的進一步應用。

對于有限單元法計算耗時巨大的問題，相關研究提出了如層次級聯技術（HCT）等多種解決方案，嘗試從降低整體矩陣尺寸、使用更高效的單元矩陣等方面來提高計算效率。但是已有的計算方法均依賴于傳統的舒爾（Schur）補算法，舒爾補算法是一種矩陣的變換算法，在有限單元法中，其用于將整體矩陣依照內部自由度和保留自由度進行劃分，得到分塊的單元矩陣，即：

；

然后，通過對得到的單元矩陣進行計算，獲得一個新的降維后的矩陣：

；

通過降維后的矩陣進行基于有限單元法的濾波器件的仿真，使得計算維度降低，從而優化仿真流程。但是可以發現，在計算的過程中需要對內部自由度矩陣進行矩陣求逆計算，這仍需要消耗較大的計算資源。

發明內容

本發明實施例提供一種基于多物理場分離的仿真方法、系統及相關設備，旨在解決現有技術在進行基于有限單元法和層次級聯技術的頻響特性仿真過程中矩陣求逆計算需要消耗較大計算資源且仿真效率低的問題。

第一方面，本發明實施例提供一種基于多物理場分離自由度的仿真方法，所述仿真方法用于使用有限單元法進行的濾波器件的頻響特性仿真，所述仿真方法包括以下步驟：

根據襯底和金屬電極將濾波器件拆分為多個電極結構；

根據有限單元法，將所述電極結構劃分為多個單元矩陣，所述單元矩陣具有內部自由度；

將所述內部自由度表示為矩陣及逆矩陣，并根據所述逆矩陣計算所述內部自由度的緩存矩陣；

根據所述緩存矩陣計算所述內部自由度的第二逆矩陣；

根據所述電極結構的拆分順序將所述單元矩陣按照層次級聯方法進行拼接，得到所述濾波器件的整體矩陣，其中，將所述第二逆矩陣代入所述層次級聯方法以降低進行拼接時的所述單元矩陣中所述內部自由度的維度；

根據所述整體矩陣計算所述濾波器件的頻響曲線，將所述頻響曲線輸出為仿真結果。

更進一步地，所述內部自由度包括不隨頻率發生變化的三個第一自由度、和隨頻率發生變化的第二自由度，定義所述內部自由度的所述矩陣為，所述第一自由度在所述矩陣中的子矩陣包括、、，所述第二自由度在所述矩陣中的子矩陣為，所述矩陣對應的所述逆矩陣為，所述逆矩陣滿足以下關系式（1）：

（1）。

更進一步地，定義對應所述第一自由度數量的所述緩存矩陣分別為、、，所述緩存矩陣、、滿足以下關系式（2）：

（2）。

更進一步地，定義所述第二逆矩陣為，所述第二逆矩陣滿足以下關系式（3）：