一种滤波器的热场仿真分析、设计方法及包含其的装置与流程

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。

背景技术：

1、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。

2、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

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

7、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。

8、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。

技术特征：

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：

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、εr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、εr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：在所述压电模块中进行模型处理和网格划分。

11.如权利要求10所述的热场有限元仿真方法，其特征在于：在所述压电模块中进行物理场仿真得到滤波器的散射参数(s参数)，进而得到上下电极的欧姆损耗密度分布和压电材料的压电损耗密度分布。

12.如权利要求11所述的热场有限元仿真方法，其特征在于，根据提取的压电损耗密度分布和欧姆损耗密度分布在固体传热模块中对所述滤波器进行稳态热场有限元仿真，得到稳态下的温度分布仿真结果。

13.一种电子系统的结构设计方法，所述电子系统包括多个组件，其特征在于，包括：

14.如权利要求13所述的设计方法，其特征在于：所述仿真结果包括每个所述组件对应的子仿真结果，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包括：

15.如权利要求13所述的设计方法，其特征在于：所述仿真结果包括每个所述组件对应的子仿真结果，所述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包括：

16.一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用于存储计算机指令，所述计算机指令用于执行如权利要求1-15中任意一项所述的方法。

17.一种电子系统的发热评估装置，其特征在于：

18.一种电子系统的设计装置，其特征在于：

技术总结
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。

技术研发人员：柏沁园,赖志国,杨清华
受保护的技术使用者：苏州汉天下电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13