SAW物理仿真的方法、系统和相关设备与流程

saw物理仿真的方法、系统和相关设备
技术领域
1.本发明属于无线通讯领域，尤其涉及一种saw物理仿真的方法、系统和相关设备。


背景技术：

2.声表滤波器(surface acoustic wave，简称saw)的设计是否可靠，很大程度上依赖于其物理仿真模型的准确性，从类型上讲，对saw的物理仿真大体上分为等效电路模型(mbvd)、耦合模模型(com)、有限元方法(fem)等三大类，其中等效电路模型对实际物理的简化较大导致准确性较低，而有限元方法因为计算缓慢而无法用于saw器件的快速迭代设计，在兼顾计算精度与速度方面，耦合模模型相比其他两种方法更平衡，因此也更广泛的应用在设计迭代中。
3.saw器件设计根据不同频段和规格要求，往往需要兼顾多种设计模式。在规格书要求比较严格的情况下，saw器件需要由插指换能器(idt)、双模声表面波结构(dms)、电容电感等匹配原件，共同组成结构比较复杂的电路。在这之中，dms在设计上的复杂多变尤其突出，其本身可能包含不同阶数的idt组合。为了能兼顾上述各层次的仿真需求，需要eda(electronic design automation，电子设计自动化)软件能同时支持谐振器级别的仿真，包括idt、各阶dms等，以及滤波器级别的仿真，包括电路结构、匹配元件、电磁影响等。
4.现有技术中，对idt、各阶dms、电路仿真、带匹配元件和电磁影响的仿真，往往都是各自独立的软件模块，甚至对dms的仿真，会出现独立的二阶dms、三阶dms、五阶dms等模块。现有的仿真方法缺乏通用性，无法扩展，难以系统性的整合成为一套完整的仿真方案。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种saw物理仿真的方法、系统和相关设备，旨在解决传统的仿真方案缺乏通用性，无法扩展，难以系统性整合的问题。
6.第一方面，本发明实施例提供一种saw物理仿真的方法，所述方法包括以下步骤：
7.确定指条的基本参数，所述基本参数包括几何参数、材料参数、调整参数、中间变量；
8.根据所述基本参数按照预设空间位置构建不同的仿真指条对象，所述仿真指条对象包括电极对象、反射栅对象、间隔对象；
9.将不同的所述仿真指条对象按照预设电学规则连接，得到多个仿真谐振器对象，并计算每一个所述仿真谐振器对象的电学响应参数；
10.将不同的所述仿真谐振器对象按照预设电学规则与电路匹配元件对象连接，得到仿真滤波器单元，并根据连接使用的所述仿真谐振器对象对应的所述电学响应参数计算所述仿真滤波器单元的总体电学响应参数；
11.将所述仿真滤波器单元按照预设电学规则与射频前端对象的散射矩阵进行耦合，得到以所述仿真滤波器单元构成的仿真射频前端模组的物理仿真结果。
12.更进一步地，所述预设空间位置为根据所述电极对象、所述反射栅对象、所述间隔
对象的物理特性来决定构成所述指条对象的所述基本参数的空间位置。
13.更进一步地，所述预设电学规则为根据相互连接的所述仿真指条对象，或相互连接的所述仿真谐振器对象和所述电路匹配元件对象，或相互连接所述仿真滤波器单元和所述仿真射频前端对象的物理特性来决定其构成所述仿真谐振器对象、所述仿真滤波器单元、所述仿真射频前端模组的电路连接方式。
14.更进一步地，所述仿真谐振器对象包括idt对象和dms对象。
15.更进一步地，所述电路匹配元件对象包括电容对象、电感对象、以及体现电路元件的物理特性的电路仿真对象。
16.更进一步地，所述射频前端对象包括开关对象、放大器对象、低噪放对象。
17.第二方面，本发明实施例还提供一种saw物理仿真系统，包括：
18.基本参数设定模块，用于确定指条的基本参数，所述基本参数包括几何参数、材料参数、调整参数、中间变量；
19.指条设定模块，用于根据所述基本参数按照预设空间位置构建不同的仿真指条对象，所述仿真指条对象包括电极对象、反射栅对象、间隔对象；
20.谐振器设定模块，用于将不同的所述仿真指条对象按照预设电学规则连接，得到多个仿真谐振器对象，并计算每一个所述仿真谐振器对象的电学响应参数；
21.滤波器设定模块，用于将不同的所述仿真谐振器对象按照预设电学规则与电路匹配元件对象连接，得到仿真滤波器单元，并根据连接使用的所述仿真谐振器对象对应的所述电学响应参数计算所述仿真滤波器单元的总体电学响应参数；
22.模组仿真模块，用于将所述仿真滤波器单元按照预设电学规则与射频前端对象的散射矩阵进行耦合，得到以所述仿真滤波器单元构成的仿真射频前端模组的物理仿真结果。
23.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saw物理仿真的方法中的步骤。
24.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saw物理仿真的方法中的步骤。
25.本发明所达到的有益效果，由于通过仿真编程的方式实现仿真对象各层次的构建，组成滤波器的基本单元，通过继承嵌套的方式，独立构建每一个基本谐振器单元，组合到滤波器层次时，可以任意指定谐振器单元之间的连接关系，因此能赋予仿真计算更大的自由度，有利于灵活的滤波器设计与规模化的快速迭代，同时，在相同的仿真架构中兼容了idt和dms的声电耦合计算，以及电路和匹配元件的电学计算，能够兼容各种结构各种阶数的dms设计，实现了saw物理仿真方案的整合。
附图说明
26.图1是本发明实施例提供的saw物理仿真的方法的步骤流程示意图；
27.图2是本发明实施例提供的电极对象示意图；
28.图3是本发明实施例提供的仿真谐振器对象的结构示意图；
29.图4是本发明实施例提供的仿真滤波器单元电路的连接关系图例；
30.图5是本发明实施例提供的仿真射频前端模组的滤波器波形示意图；
31.图6是本发明实施例提供的saw物理仿真系统的结构示意图；
32.图7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
33.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。
34.请参照图1，图1是本发明实施例提供的saw物理仿真的方法的步骤流程示意图，所述方法包括以下步骤：
35.s101、确定指条的基本参数，所述基本参数包括几何参数、材料参数、调整参数、中间变量。
36.具体的，步骤s101是为了描述一根指条单元性质，所述几何参数包括指条宽度、孔径长度、电极厚度等一系列几何尺寸；材料参数包括压电基底的波速、压电耦合系数等参数；调整参数是耦合模方法中为了拟合实际物理现象而存在的一系列调整物理量；中间变量是为了方便指条计算而定义的一些性质。
37.示例性的，当所述指条为描述一组金属电极中的一根电极或一个间隙时，所述基本参数包括：
38.几何参数：对于一根电极来说，需要指条宽度、金属化率、电极高度、孔径长度；对于一个间隙来说，需要间隙的宽度。
39.材料参数：相对介电常数、参考波速、表示saw渗透深度的参数、表示saw反射的参数、材料的机电耦合系数。
40.调整参数：损耗系数、高频下由于电容造成的相对电阻、机电耦合系数调整系数、反射系数调整系数。
41.中间变量：例如电极的极性(接电或接地)、中心频率、波的振幅等。
42.s102、根据所述基本参数按照预设空间位置构建不同的仿真指条对象，所述仿真指条对象包括电极对象、反射栅对象、间隔对象。
43.更进一步地，所述预设空间位置为根据所述电极对象、所述反射栅对象、所述间隔对象的物理特性来决定构成所述指条对象的所述基本参数的空间位置。
44.所述电极对象、所述反射栅对象和所述间隔对象各自计算p矩阵的方法由于其空间内指条位置的不同也各不相同，进行p矩阵级联的方法具有区别。
45.示例性的，请参照图2，图2是本发明实施例提供的电极对象示意图，图2为一个由多个单根电极组成的整体，其中每个电极都可以有不同的电极宽度、不同的孔径长度、不同的电极极性，在本发明实施例中，多个单根指条会整合在一个仿真指条对象中，并可以通过多个单根指条的所述基本参数计算出整个所述仿真指条对象的性质。
46.s103、将不同的所述仿真指条对象按照预设电学规则连接，得到多个仿真谐振器对象，并计算每一个所述仿真谐振器对象的电学响应参数。
47.更进一步地，所述预设电学规则为根据相互连接的所述仿真指条对象，或相互连
接的所述仿真谐振器对象和所述电路匹配元件对象，或相互连接所述仿真滤波器单元和所述仿真射频前端对象的物理特性来决定其构成所述仿真谐振器对象、所述仿真滤波器单元、所述仿真射频前端模组的电路连接方式。
48.更进一步地，所述仿真谐振器对象包括idt对象和dms对象。示例性的，在步骤s102所得到的所述仿真指条对象中，可以将不同指条之间如何进行级联的函数存储在各自的指条对象中，因此计算不同结构时，可以以任意方式进行级联，请参照图3，图3中分别展示了本发明实施例利用所述仿真指条对象级联得到的所述仿真谐振器对象的结构，其分别为在传播方向和孔径方向都均匀的均匀idt谐振器，在传播方向渐变的三阶对称dms，包含在中间插入的反射栅、且在孔径方向渐变的四阶非对称dms。
49.s104、将不同的所述仿真谐振器对象按照预设电学规则与电路匹配元件对象连接，得到仿真滤波器单元，并根据连接使用的所述仿真谐振器对象对应的所述电学响应参数计算所述仿真滤波器单元的总体电学响应参数。
50.更进一步地，所述电路匹配元件对象包括电容对象、电感对象、以及体现电路元件的物理特性的电路仿真对象。
51.示例性的，步骤s104可以计算出单工器、双saw、双工器等的所述仿真滤波器单元的总体电学响应参数，请参照图4，图4是本发明实施例提供的仿真滤波器单元电路的连接关系图例，包括呈三角形的三个输入输出端口，多个呈圆形的电容、电感、idt、dms等的元器件，呈多边形的各元器件之间的连接节点与接地节点。
52.s105、将所述仿真滤波器单元按照预设电学规则与射频前端对象的散射矩阵进行耦合，得到以所述仿真滤波器单元构成的仿真射频前端模组的物理仿真结果。
53.更进一步地，所述射频前端对象包括开关对象、放大器对象、低噪放对象。
54.示例性的，请参照图5，图5是本发明实施例提供的仿真射频前端模组的滤波器波形示意图，可以看出，本发明实施例利用所述saw物理仿真的方法得到的物理仿真结果能够很好地仿真出需要的滤波器特性。
55.本发明所达到的有益效果，由于通过仿真编程的方式实现仿真对象各层次的构建，组成滤波器的基本单元，通过继承嵌套的方式，独立构建每一个基本谐振器单元，组合到滤波器层次时，可以任意指定谐振器单元之间的连接关系，因此能赋予仿真计算更大的自由度，有利于灵活的滤波器设计与规模化的快速迭代，同时，在相同的仿真架构中兼容了idt和dms的声电耦合计算，以及电路和匹配元件的电学计算，能够兼容各种结构各种阶数的dms设计，实现了saw物理仿真方案的整合。
56.本发明实施例还提供一种saw物理仿真系统，请参照图6，图6是本发明实施例提供的saw物理仿真系统的结构示意图，saw物理仿真系统200包括：
57.基本参数设定模块201，用于确定指条的基本参数，所述基本参数包括几何参数、材料参数、调整参数、中间变量；
58.指条设定模块202，用于根据所述基本参数按照预设空间位置构建不同的仿真指条对象，所述仿真指条对象包括电极对象、反射栅对象、间隔对象；
59.谐振器设定模块203，用于将不同的所述仿真指条对象按照预设电学规则连接，得到多个仿真谐振器对象，并计算每一个所述仿真谐振器对象的电学响应参数；
60.滤波器设定模块204，用于将不同的所述仿真谐振器对象按照预设电学规则与电
路匹配元件对象连接，得到仿真滤波器单元，并根据连接使用的所述仿真谐振器对象对应的所述电学响应参数计算所述仿真滤波器单元的总体电学响应参数；
61.模组仿真模块205，用于将所述仿真滤波器单元按照预设电学规则与射频前端对象的散射矩阵进行耦合，得到以所述仿真滤波器单元构成的仿真射频前端模组的物理仿真结果。
62.所述saw物理仿真系统200能够实现如上述实施例中的saw物理仿真的方法中的步骤，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。
63.本发明实施例还提供一种计算机设备，请参照图7，图7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。
64.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saw物理仿真的方法中的步骤，请结合图1，具体包括：
65.s101、确定指条的基本参数，所述基本参数包括几何参数、材料参数、调整参数、中间变量；
66.s102、根据所述基本参数按照预设空间位置构建不同的仿真指条对象，所述仿真指条对象包括电极对象、反射栅对象、间隔对象；
67.s103、将不同的所述仿真指条对象按照预设电学规则连接，得到多个仿真谐振器对象，并计算每一个所述仿真谐振器对象的电学响应参数；
68.s104、将不同的所述仿真谐振器对象按照预设电学规则与电路匹配元件对象连接，得到仿真滤波器单元，并根据连接使用的所述仿真谐振器对象对应的所述电学响应参数计算所述仿真滤波器单元的总体电学响应参数；
69.s105、将所述仿真滤波器单元按照预设电学规则与射频前端对象的散射矩阵进行耦合，得到以所述仿真滤波器单元构成的仿真射频前端模组的物理仿真结果。
70.更进一步地，所述预设空间位置为根据所述电极对象、所述反射栅对象、所述间隔对象的物理特性来决定构成所述指条对象的所述基本参数的空间位置。
71.更进一步地，所述预设电学规则为根据相互连接的所述仿真指条对象，或相互连接的所述仿真谐振器对象和所述电路匹配元件对象，或相互连接所述仿真滤波器单元和所述仿真射频前端对象的物理特性来决定其构成所述仿真谐振器对象、所述仿真滤波器单元、所述仿真射频前端模组的电路连接方式。
72.更进一步地，所述仿真谐振器对象包括idt对象和dms对象。
73.更进一步地，所述电路匹配元件对象包括电容对象、电感对象、以及体现电路元件的物理特性的电路仿真对象。
74.更进一步地，所述射频前端对象包括开关对象、放大器对象、低噪放对象。
75.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saw物理仿真的方法中的步骤，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。
76.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saw物理仿真的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。
77.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 access memory，简称ram)等。
78.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。
79.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。
80.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。