[发明专利]滤波器件能量耐受值的预测方法、系统及相关设备

说明书

本发明适用于热仿真领域，尤其涉及一种滤波器件能量耐受值的预测方法、系统及相关设备。本发明提出了一种将电学仿真、热仿真与实际测试相耦合的滤波器件的能量耐受值的预测方法，通过将多种仿真数据耦合计算得到功率预测因子，使得计算耐受值时能够体现电路元件发热时受到的封装环境影响、以及电子元件之间的热串扰的影响，相比现有技术，能够使数据更贴合实际的热学仿真结果。

技术领域

本发明适用于热仿真领域，尤其涉及一种滤波器件能量耐受值的预测方法、系统及相关设备。

背景技术

声表面波（SAW）器件、体声波（BAW）器件均属于MEMS（微机电系统）压电滤波器，具有工作频率高、体积小、适宜于大规模生产等特点，被广泛应用于无线通信领域。一般的，MEMS压电滤波器在压电基材上制造而成，构成MEMS滤波器的主体为SAW或BAW谐振器。

随着通信技术的发展，MEMS压电滤波器不断向着高频化、低损耗、高功率耐受等方向发展，对射频信号的通信距离、质量要求越高，MEMS压电滤波器需要承受的输入功率越大，因此在性能设计的阶段就需要寻找合适的方法预测其能承受的输入能量大小。

MEMS压电滤波器工作中的损耗功率几乎都在以热量的形式耗散，也就是说损耗功率近似于发热功率，基于这一规则，建立接近真实器件的热分析模型来预测MEMS压电滤波器的热学特性是优化其功率耐受性设计的重要手段。而MEMS压电滤波器的功率耐受性仿真，实际就是获取其在工作时损耗掉的电学能量转化为热能后在滤波器上的温度分布，通过设计优化，使其在规定输入功率下最高温度不达到电极损毁的阈值。

问题在于，滤波器的软件仿真相对于实物的实际测试环境而言有难以避免的环境误差；另一方面，由于滤波器的设计涉及到电场与固体力学的耦合，其结构以及物理求解模型的复杂程度不利于直接进行数值分析。现有技术常用二维简化模型、等效电路模型或者其他唯象模型等进行设计，一般是通过构建的等效电路的模型的电流电压获得所有电路元件的发热功率，通过发热功率的大小来判断滤波器的功率耐受性能，电路元件包括MEMS压电滤波器内部的谐振器、电容、电阻等。然而，上述方法仅仅只能评估理想状态下谐振器的发热能力，而没有考虑谐振器发热时受到的封装环境影响以及谐振器之间的热串扰，导致软件仿真测试的结构与实际滤波器的耐受功率测试得到的结果存在偏差。

发明内容

本发明提供一种滤波器件能量耐受值的预测方法、系统及相关设备，旨在解决现有技术测试得到的滤波器件的发热数据因为热串扰和封装环境的影响存在误差的问题。

第一方面，本发明提供一种滤波器件能量耐受值的预测方法，所述预测方法包括以下步骤：

构建第一滤波器件的第一电学仿真电路，通过所述第一电学仿真电路获取第一输入功率时所述第一滤波器件中每一个电路元件的第一损耗功率；

构建所述第一滤波器件的第一传热模型；

将所述第一滤波器件中每一个所述电路元件的第一损耗功率皆作为所述第一传热模型的发热功率，并对所述第一传热模型进行热仿真，获取所述第一滤波器件中所有电路元件的第一平均温度；

对所述第一滤波器件进行功率容量测试，并获取所述第一滤波器件在预设环境温度下实测的第一功率容量；

根据所述第一输入功率、所述第一平均温度、所述第一功率容量和所述预设环境温度计算得到功率预测因子；

构建第二滤波器件的第二电学仿真电路，通过所述第二电学仿真电路获取第二输入功率时所述第二滤波器件中每一个电路元件的第二损耗功率；

构建所述第二滤波器件的第二传热模型；

将所述第二滤波器件中每一个所述电路元件的第二损耗功率皆作为所述第二传热模型的发热功率，并对所述第二传热模型进行热仿真，获取所述第二滤波器件中所有电路元件的第二平均温度；