一种有限元结合Mason模型的体声波滤波器设计方法

一种有限元结合mason模型的体声波滤波器设计方法
技术领域
1.本发明涉及体声波滤波器技术领域，尤其涉及一种有限元结合mason模型的体声波滤波器设计方法。


背景技术：

2.由薄膜体声波谐振器(fbar)组成的体声波(baw)滤波器是一种ic工艺兼容的新型滤波器，对新一代个人移动终端射频前端的小型化、多功能、集成化至关重要。精确的设计是baw滤波器研发业界公认的难题，传统滤波器的设计思路是先制造一定数量fbar滤波器，通过工艺提取其阻抗特性曲线，通过等效模型的反复拟合提取出适合的材料与结构参数，不断修正建立的等效模型，保证所使用的等效模型具有一定可靠性，再进行所需目标的正向设计。这个过程设计到滤波器的实体流片耗时较长，且需要一定成本，通过这种方法确定的等效模型只能对同一批制造的fbar滤波器有较好的拟合效果，更换材料与结构需重新拟合，鲁棒性较差，无法普适。


技术实现要素：

3.为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种有限元结合mason模型的体声波滤波器设计方法。
4.本发明提出的一种有限元结合mason模型的体声波滤波器设计方法，包括：
5.构建mason等效电路模型，并根据mason等效电路模型得到体声波滤波器的设计指标；其中，设计指标包括每个谐振器的目标阻抗特性曲线和体声波滤波器的目标s参数曲线；
6.建立每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型；
7.根据每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型和目标阻抗特性曲线，求解得到每个谐振器的结构参数；结构参数包括：电极厚度、谐振器面积与谐振器形状；
8.根据每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型以及结构参数，建立体声波滤波器的三维电磁模型；
9.根据每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型以及结构参数，利用等效介电常数法计算每个谐振器的等效介电常数；并将等效介电常数导入体声波滤波器的三维电磁模型中进行电磁仿真，得到仿真s参数曲线；
10.根据电磁仿真的结果和目标s参数曲线，对体声波滤波器的三维电磁模型进行验证；
11.其中，建立每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型，包括：
12.建立每个谐振器的三维几何模型；
13.定义三维几何模型的材料参数；其中，材料参数包括：弹性劲度常数、密度和相对介电常数；
14.对每个谐振器的三维几何模型添加物理场；其中，物理场包括固体力学物理场、静
电物理场和压电效应模块；
15.对三维几何模型进行网格划分。
16.进一步地，对三维几何模型进行网格划分，具体包括：
17.根据三维几何模型，确定网格划分方式；
18.根据确定的网格划分方式对三维几何模型进行网格划分。
19.进一步地，根据三维几何模型，确定网格划分方式，包括：
20.根据三维几何模型的结构，将三维几何模型划分为多个区域；
21.根据每个区域的形状、结构以及每个区域对仿真结果的影响程度，确定各区域进行网格划分时的网格形状和网格尺寸。
22.进一步地，还包括材料库，材料库存有预先获取的材料参数。
23.进一步地，材料参数的获取方法包括：
24.选取实体谐振器，并提取出实体谐振器的结构数据；其中，结构数据包括材料参数和结构参数；
25.对实体谐振器进行测试，得到实体谐振器的实际阻抗特性曲线；
26.根据实体谐振器的结构数据，建立实体谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型；
27.利用有限元分析法对实体谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型进行求解，得到材料参数。
28.进一步地，利用有限元分析法对实体谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型进行求解，得到材料参数，具体包括：
29.对实体谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型进行有限元仿真，得到实体谐振器的仿真阻抗特性曲线；
30.根据实体谐振器的仿真阻抗特性曲线和实际阻抗特性曲线，调整三维有限元多物理场力-电耦合模型的材料参数直至仿真阻抗特性曲线与实际阻抗特性曲线的差异在预定范围内；
31.当仿真阻抗特性曲线与实际阻抗特性曲线的差异在预定范围内时，将该实体谐振器对应的有限元模型的材料参数作为后续三维有限元多物理场力-电耦合模型的材料参数。
32.进一步地，根据每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型以及目标阻抗特性曲线，求解得到每个谐振器的结构参数，具体包括：
33.对每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型进行仿真，得到每个谐振器的仿真阻抗特性曲线；
34.根据每个谐振器的仿真阻抗特性曲线和目标阻抗特性曲线，调整每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型的结构参数直至每个谐振器的仿真阻抗特性曲线和目标阻抗特性曲线的差异在预定范围内；
35.将与目标阻抗特性曲线的差异在预定范围内的仿真阻抗特性曲线对应的结构参数作为对应的谐振器的结构参数。
36.进一步地，根据每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型以及结构参数，利用等效介电常数法计算每个谐振器的等效介电常数，具体包括：
37.将每个谐振器的结构参数导入对应的三维有限元多物理场力-电耦合模型进行有限元仿真，得到每个谐振器的仿真阻抗特性曲线：
38.根据仿真阻抗特性曲线，通过计算式1计算得到每个谐振器的等效介电常数；
39.其中，计算式1为
40.等效介电常数为
41.式中，y为谐振器导纳，z为谐振器阻抗，ω为角频率，a为有源区面积，d为压电层厚度，ε0为真空介电常数，εr为等效介电常数；
42.其中，等效介电常数包括实部、虚部和损耗角正切值。
43.进一步地，根据目标s参数曲线和仿真s参数曲线，对体声波滤波器的三维电磁模型进行验证，具体包括：
44.将仿真s参数曲线和目标s参数曲线进行比较；
45.若仿真s参数曲线和目标s参数曲线的差异在预定范围内，则体声波滤波器的三维电磁模型通过验证；
46.若仿真s参数曲线和目标s参数曲线的差异在预定范围之外，则体声波滤波器的三维电磁模型未通过验证。
47.进一步地，当体声波滤波器的三维电磁模型未通过验证之后，还包括：
48.根据每个谐振器的目标阻抗特性曲线和对应的三维有限元多物理场力-电耦合模型，重新调整每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型的结构参数，直到仿真s参数曲线和目标s参数曲线的差异在预定范围内。
49.本发明还提出了一种基于多物理场耦合建模的体声波滤波器，包括根据上述任意一项所述的基于多物理场耦合建模的体声波滤波器的设计方法获得的体声波滤波器。
50.本发明中，所提出的有限元结合mason模型的体声波滤波器设计方法，节约了工艺制造的时间，节省了工艺成本，鲁棒性强，设计精确度高。
附图说明
51.图1为本发明提出的一实施例中有限元结合mason模型的体声波滤波器设计方法的流程示意图。
52.图2为本发明提出的一实施例中体声波滤波器的等效电路模型示意图。
53.图3为本发明提出的一实施例中用于提取材料参数的实体谐振器对应的三维有限元多物理场力-电耦合模型示意图。
54.图4为本发明提出的一实施例中用于提取材料参数的实体谐振器对应的三维有限元多物理场力-电耦合模型仿真结果与实测结果示意图。
55.图5为本发明提出的一实施例中谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型的示意图。
56.图6为本发明提出的一实施例中进行网格划分后的谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型的示意图。
57.图7为本发明提出的一实施例中体声波滤波器的三维电磁模型示意图。
58.图8为本发明提出的一实施例中一谐振器的等效介电常数的示意图。
59.图9为本发明提出的一实施例中另一谐振器的等效介电常数的示意图。
60.图10为本发明提出的一实施例中体声波谐振滤波器电磁模型仿真结果示意图。
61.图11为本发明提出的一实施例中体声波谐振滤波器电磁模型另一仿真结果示意图。
具体实施方式
62.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
63.参照图1和图2，本发明提出的一种有限元结合mason模型的体声波滤波器设计方法，包括：
64.构建mason等效电路模型，并根据mason等效电路模型得到体声波滤波器的设计指标；其中，设计指标包括每个谐振器的目标阻抗特性曲线和体声波滤波器的目标s参数曲线；
65.建立每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型；
66.根据每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型和目标阻抗特性曲线，求解得到每个谐振器的结构参数；结构参数包括：电极厚度、谐振器面积与谐振器形状；
67.根据每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型以及结构参数，建立体声波滤波器的三维电磁模型；
68.根据每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型以及结构参数，利用等效介电常数法计算每个谐振器的等效介电常数；并将等效介电常数导入体声波滤波器的三维电磁模型中进行电磁仿真；
69.根据电磁仿真的结果和目标s参数曲线，对体声波滤波器的三维电磁模型进行验证。
70.本发明先通过电学等效模型得到体声波滤波器的设计指标，并通过有限元法建立每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型，然后根据每个谐振器的目标阻抗特性曲线，利用有限元仿真分析法对三维有限元多物理场力-电耦合模型进行求解，得到每个谐振器的结构参数，达到滤波器结构正向设计目的，替代了通过工艺提取结构参数的方法，不需要经过大量的流片与测试，节约了工艺制造的时间，节省了工艺成本；而且，利用等效介电常数法根据每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型和对应的结构参数计算每个谐振器的等效介电常数，用等效介电常数的形式来包含声电效应，将谐振器完全放在电磁场中作为一种特殊的介电体考虑，将等效介电常数导入体声波滤波器的三维电磁模型中进行电磁仿真得到仿真s参数曲线，通过将力-电-声多物理场进行耦合，避免了声场仿真和电磁场仿真需要分开进行、步骤复杂且较为费时的缺点，只需要进行一次电磁仿真就可获得滤波器的性能参数，且得到的体声波滤波器的仿真s参数曲线更加逼近实测曲线。
71.综上所述，本发明提出的有限元结合mason模型的体声波滤波器设计方法，节约了工艺制造的时间，节省了工艺成本，鲁棒性强，设计精确度高。
72.其中，本实施例通过ads(advanced design system)软件根据电学等效模型得到体声波滤波器的设计指标。
73.在进一步地实施例中，谐振器的三维几何模型包括由上至下依次设置的调频层、顶电极、压电层、底电极和衬底；选择aln作为调频层和压电层的压电材料，选择mo作为顶电极和底电极的电极材料，选择si作为衬底的材料。
74.在进一步地实施例中，在固体力学场中，电极和衬底等普通声学层设定为线弹性材料，在纵向尺度上定义为自由边界，在横向尺度上定义为固定约束，并定义压电材料的机械阻尼和介电损耗；在静电场中，定义电荷守恒区域和终端区域，并在顶电极和底电极面分别设置1v的终端和0v接地。
75.在实际设计中，仅用电学等效模型是不够的，电学等效模型往往设定了一系列理想前提条件，例如仅考虑纵向激励未考虑横向杂散。为了能够对谐振器的阻抗特性进行更全面的分析，并直观地获得谐振状态下谐振器中各物理场状态，在本实施例中，建立每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型，包括：
76.建立每个谐振器的三维几何模型；
77.定义三维几何模型的材料参数；其中，材料参数包括：弹性劲度常数、密度和相对介电常数；
78.对每个谐振器的三维几何模型添加物理场；其中，物理场包括固体力学物理场、静电物理场和压电效应模块；
79.对三维几何模型进行网格划分。
80.其中，谐振器在进行传统有限元分析网格离散时常使用四面体离散，但这种离散方式在仿真时是十分困难的，若四面体网格太粗容易影响多物理场仿真求解过程的收敛性，而若四面体网格太密则容易降低多物理场仿真求解过程的计算效率。如图5和图6所示，为了解决这一问题，在进一步地实施例中，对三维几何模型进行网格划分，具体包括：
81.根据三维几何模型，确定网格划分方式；
82.根据确定的网格划分方式对三维几何模型进行网格划分。
83.在进一步地实施例中，根据三维几何模型，确定网格划分方式，包括：
84.根据三维几何模型的结构，将三维几何模型划分为多个区域；
85.根据每个区域的形状、结构以及每个区域对仿真结果的影响程度，确定各区域进行网格划分时的网格形状和网格尺寸。
86.如此设置，本实施例能够将三维几何模型划分为多个区域，并根据各个区域的形状确定各个区域进行网格划分时的网格形状，如边角，交接处，斜坡结构，镂空结构等，灵活使用不同的网格形状进行网格离散；当某个区域的结构较为复杂且对仿真求解结果影响大时，对该区域进行细划分；当某个区域的结构规整时，对该区域进行粗划分。
87.本实施例能够根据谐振器的具体结构进行针对性地网格划分，有利于提高提高后续有限元仿真的效率和精确性。
88.其中，每个区域对仿真结果的影响程度根据经验总结得到。
89.当然，本实施例中的网格形状不限四面体网格，还包括五面体网格和六面体网格。
90.在本实施例中，还包括材料库，材料库存有预先获取的材料参数，方便定义三维几何模型的材料参数。
91.如图3和图4所示，在进一步实施例中，材料参数的获取方法包括：
92.选取实体谐振器，并提取出实体谐振器的结构数据；其中，结构数据包括材料参数
和结构参数；
93.对实体谐振器进行测试，得到实体谐振器的实际阻抗特性曲线；
94.根据实体谐振器的结构数据，建立实体谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型；
95.利用有限元分析法对实体谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型进行求解，得到材料参数。
96.在进一步地实施例中，利用有限元分析法对实体谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型进行求解，得到材料参数，具体包括：
97.对实体谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型进行有限元仿真，得到实体谐振器对应的三维有限元多物理场力-电耦合模型的仿真阻抗特性曲线；
98.根据实体谐振器对应的三维有限元多物理场力-电耦合模型的仿真阻抗特性曲线和实际阻抗特性曲线，调整结构数据中的材料参数直至仿真阻抗特性曲线与实际阻抗特性曲线的差异在预定范围内；
99.当实体谐振器对应的三维有限元多物理场力-电耦合模型的仿真阻抗特性曲线与实际阻抗特性曲线的差异在预定范围内时，将该实体谐振器对应的有限元模型的材料参数作为后续三维有限元多物理场力-电耦合模型的材料参数。
100.如此设置，能够保证材料库中的材料参数的准确性，有利于提高后续的仿真结果的准确性。
101.在本实施例中，根据每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型以及目标阻抗特性曲线，求解得到每个谐振器的结构参数，具体包括：
102.对每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型进行仿真，得到每个谐振器的仿真阻抗特性曲线；
103.根据每个谐振器的仿真阻抗特性曲线和目标阻抗特性曲线，调整每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型的结构参数直至每个谐振器的仿真阻抗特性曲线和目标阻抗特性曲线的差异在预定范围内；
104.将与目标阻抗特性曲线的差异在预定范围内的仿真阻抗特性曲线对应的结构参数作为对应的谐振器的结构参数。
105.如此设置，可利用有限元仿真分析法根据每个谐振器的目标阻抗特性曲线对谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型进行求解，得到每个谐振器的结构参数，替代了利用工艺提取谐振器的结构参数的方法，不需要经过大量的流片与测试，节约了工艺制造的时间，节省了工艺成本。
106.在本实施例中，根据每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型以及结构参数，利用等效介电常数法计算每个谐振器的等效介电常数，具体包括：
107.将每个谐振器的结构参数导入对应的三维有限元多物理场力-电耦合模型进行有限元仿真，得到每个谐振器的仿真阻抗特性曲线：
108.根据仿真阻抗特性曲线，通过计算式1计算得到每个谐振器的等效介电常数；
109.其中，计算式1为
110.等效介电常数为
111.式中，y为谐振器导纳，z为谐振器阻抗，ω为角频率，a为有源区面积，d为压电层厚度，ε0为真空介电常数，εr为等效介电常数；
112.其中，等效介电常数包括实部、虚部和损耗角正切值。
113.由于等效介电常数的实部和波的传播速度有关，虚部决定了波的衰减特性，代表了材料的损耗，如体声波谐振器压电层的介质损耗、机械损耗及电极的欧姆损耗和引线损耗等，本技术通过三维物理模型的有限元仿真对复数的相对介电常数进行具体描述，对于体声波滤波器的仿真更准确，有利于提高后续设计的精确度；而且由于谐振器的压电特性完全体现在等效介电常数中，可将谐振器完全放在电磁场中作为一种特殊的介电体考虑，后续只要通过一次电磁仿真计算就可以获得谐振器的性能参数，避免了声场仿真和电磁场仿真需要分开进行、步骤复杂且较为费时的缺点。
114.为了对体声波滤波器的三维电磁模型进行验证，在本实施例中，根据目标s参数曲线和仿真s参数曲线，对体声波滤波器的三维电磁模型进行验证，具体包括：
115.将仿真s参数曲线和目标s参数曲线进行比较；
116.若仿真s参数曲线和目标s参数曲线的差异在预定范围内，则体声波滤波器的三维电磁模型通过验证；
117.若仿真s参数曲线和目标s参数曲线的差异在预定范围之外，则体声波滤波器的三维电磁模型未通过验证；
118.在进一步地实施例中，当体声波滤波器的三维电磁模型未通过验证之后，还包括：
119.根据每个谐振器的目标阻抗特性曲线和对应的三维有限元多物理场力-电耦合模型，重新调整每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型的结构参数，直到仿真s参数曲线和目标s参数曲线的差异在预定范围内。
120.如此设置，可进一步保证三维有限元多物理场力-电耦合模型寻到满足目标阻抗特性曲线的结构参数。
121.当然，在进一步地实施例中，在根据电磁仿真的结果和目标s参数曲线，对体声波滤波器的三维电磁模型进行验证之后，还包括：
122.根据通过验证的体声波滤波器的三维电磁模型，进行版图设计。
123.在进一步地具体实施例中，谐振器的数量为2个，两个谐振器级联。其中，本实施例中的等效电路模型如图2所示。本实施例中的体声波滤波器的三维电磁模型如图7所示，本实施例中的两个谐振器的等效介电常数曲线如图8和图9所示。当两个谐振器级联构成体声波梯形滤波器时，体声波滤波器电磁模型s参数仿真结果如图10和图11所示。
124.根据图10和图11可知，体声波滤波器电磁模型仿真得到的仿真s参数曲线与ads(advanced design system)软件模拟出的目标s参数曲线吻合的很好。
125.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种有限元结合mason模型的体声波滤波器设计方法，其特征在于，包括：构建mason等效电路模型，并根据mason等效电路模型得到体声波滤波器的设计指标；其中，设计指标包括每个谐振器的目标阻抗特性曲线和体声波滤波器的目标s参数曲线；建立每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型；并根据每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型和目标阻抗特性曲线，求解得到每个谐振器的结构参数；结构参数包括：电极厚度、谐振器面积与谐振器形状；根据每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型以及结构参数，建立体声波滤波器的三维电磁模型；根据每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型以及结构参数，利用等效介电常数法计算每个谐振器的等效介电常数；并将等效介电常数导入体声波滤波器的三维电磁模型中进行电磁仿真；根据电磁仿真的结果和目标s参数曲线，对体声波滤波器的三维电磁模型进行验证；其中，建立每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型，包括：建立每个谐振器的三维几何模型；定义三维几何模型的材料参数；其中，材料参数包括：弹性劲度常数、密度和相对介电常数；对每个谐振器的三维几何模型添加物理场；其中，物理场包括固体力学物理场、静电物理场和压电效应模块；对三维几何模型进行网格划分。2.根据权利要求1所述的有限元结合mason模型的体声波滤波器设计方法，其特征在于，对三维几何模型进行网格划分，具体包括：根据三维几何模型，确定网格划分方式；根据确定的网格划分方式对三维几何模型进行网格划分。3.根据权利要求2所述的有限元结合mason模型的体声波滤波器设计方法，其特征在于，根据三维几何模型，确定网格划分方式，包括：根据三维几何模型的结构，将三维几何模型划分为多个区域；根据每个区域的形状、结构以及每个区域对仿真结果的影响程度，确定各区域进行网格划分时的网格形状和网格尺寸。4.根据权利要求1所述的有限元结合mason模型的体声波滤波器设计方法，其特征在于，还包括材料库，材料库存有预先获取的材料参数。5.根据权利要求4所述的有限元结合mason模型的体声波滤波器设计方法，其特征在于，材料参数的获取方法包括：选取实体谐振器，并提取出实体谐振器的结构数据；其中，结构数据包括材料参数和结构参数；对实体谐振器进行测试，得到实体谐振器的实际阻抗特性曲线；根据实体谐振器的结构数据，建立实体谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型；利用有限元分析法对实体谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型进行求解，得到材料参数。6.根据权利要求5所述的有限元结合mason模型的体声波滤波器设计方法，其特征在
于，利用有限元分析法对实体谐振器的三维有限元力-电耦合模型进行求解，得到材料参数，具体包括：对实体谐振器对应的三维有限元力-电耦合模型进行有限元仿真，得到仿真阻抗特性曲线；根据仿真阻抗特性曲线和实际阻抗特性曲线，调整三维有限元力-电耦合模型的材料参数直至仿真阻抗特性曲线与实际阻抗特性曲线的差异在预定范围内；当仿真阻抗特性曲线与实际阻抗特性曲线的差异在预定范围内时，将该实体谐振器对应的三维有限元力-电耦合模型的材料参数作为后续三维有限元力-电耦合模型的材料参数。7.根据权利要求1所述的有限元结合mason模型的体声波滤波器设计方法，其特征在于，根据每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型以及目标阻抗特性曲线，求解得到每个谐振器的结构参数，具体包括：对每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型进行仿真，得到每个谐振器的仿真阻抗特性曲线；根据每个谐振器的仿真阻抗特性曲线和目标阻抗特性曲线，调整每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型的结构参数直至每个谐振器的仿真阻抗特性曲线和目标阻抗特性曲线的差异在预定范围内；将与目标阻抗特性曲线的差异在预定范围内的仿真阻抗特性曲线对应的结构参数作为对应的谐振器的结构参数。8.根据权利要求1所述的有限元结合mason模型的体声波滤波器设计方法，其特征在于，根据每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型以及结构参数，利用等效介电常数法计算每个谐振器的等效介电常数，具体包括：将每个谐振器的结构参数导入对应的三维有限元多物理场力-电耦合模型进行有限元仿真，得到每个谐振器的仿真阻抗特性曲线：根据仿真阻抗特性曲线，通过计算式1计算得到每个谐振器的等效介电常数；其中，计算式1为等效介电常数为式中，y为谐振器导纳，z为谐振器阻抗，ω为角频率，a为有源区面积，d为压电层厚度，ε0为真空介电常数，ε
r
为等效介电常数；其中，等效介电常数包括实部、虚部和损耗角正切值。9.根据权利要求1所述的有限元结合mason模型的体声波滤波器设计方法，其特征在于，根据电磁仿真的结果和目标s参数曲线，对体声波滤波器的三维电磁模型进行验证，具体包括：将基于电磁仿真的s参数曲线和基于mason等效电路仿真的目标s参数曲线进行比较；若基于电磁仿真的s参数曲线和基于mason等效电路的仿真的目标s参数曲线的差异在预定范围内，则体声波滤波器的三维电磁模型通过验证；若基于电磁仿真的s参数曲线和基于mason等效电路仿真的目标s参数曲线的差异在预
定范围之外，则体声波滤波器的三维电磁模型未通过验证。10.根据权利要求9所述的有限元结合mason模型的体声波滤波器设计方法，其特征在于，当体声波滤波器的三维电磁模型未通过验证之后，还包括：根据每个谐振器的目标阻抗特性曲线和对应的三维有限元多物理场力-电耦合模型，重新调整每个谐振器的三维有限元多物理场力-电耦合模型的结构参数，直到基于电磁仿真的s参数曲线和基于mason等效电路仿真的目标s参数曲线的差异在预定范围内。

技术总结
本发明公开了一种有限元结合Mason模型的体声波滤波器设计方法，包括根据Mason等效电路模型优化得到体声波滤波器的设计指标；根据测试数据优化出基于有限元方法的力-电模型材料参数；将自主画网格技术用于有限元力-电模型中；通过拟合每个谐振器的设计指标，确定有限元模型中对应的谐振器结构参数。最终建立体声波滤波器的有限元电磁模型；其中，利用等效介电常数法将有限元力-电模型等效介电常数导入有限元电磁模型中进行电磁仿真，与Mason模型的滤波器仿真结果对比验证，确保最终得到的有限元电磁模型合理性，达到滤波器结构正向设计目的。本发明利用三种模型的关系正向设计体声波滤波器结构参数，可以大大缩短滤波器设计周期，提高结构多样性。提高结构多样性。提高结构多样性。


技术研发人员：陈士涛 于君英 赵烁 洪思成 黄志祥
受保护的技术使用者：安徽大学
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/8/9