基于FDTD算法对模型精度的调整方法与流程

    技术2026-06-08  4


    本发明涉及工业仿真,更具体地说,涉及一种基于fdtd算法对封装模型或pcb模型的精度的调整方法。


    背景技术:

    1、随着信息技术的飞速发展,电磁波在各种系统和设备中的传播和互作用行为的研究变得尤为重要。fdtd(有限差分时域)算法作为一种强大的电磁场数值计算方法,以其独特的优势在电磁领域得到了广泛应用。该技术背景主要聚焦于fdtd算法在电磁场模拟中的核心地位。fdtd算法基于时域maxwell方程组,能够直接模拟电磁场的时域行为,无需引入额外的数学假设,保证了模拟的准确性和可靠性。此外,其计算简单、易于实现的特点,使得fdtd算法在处理各种形状和材料的场问题时展现出强大的适应性和灵活性。

    2、尽管fdtd算法在电磁场模拟中取得了显著的成果,但其自身也存在一些局限性和挑战。这些局限性和挑战构成了fdtd算法技术背景的另一个重要方面。首先,fdtd算法采用六面体网格进行空间离散,对于复杂结构,如圆形、弧形、斜线等的近似度较低,可能导致求解精度下降。此外,时域离散会引入各向异性和色散误差,特别是在非均匀介质和高精度模拟中更为显著。


    技术实现思路

    1、本发明提供一种基于fdtd算法对模型精度的调整方法,旨在解决fdtd算法在进行空间离散时引起的模型近似度较差的问题,提高fdtd算法的仿真精度。

    2、为实现上述目的,本发明提供了一种基于fdtd算法对模型精度的调整方法,包括:

    3、步骤s101,导入设计文件进行模型建模,所述模型为fdtd共形调整的封装模型或pcb模型,然后对模型相关参数及信息进行抓取;

    4、步骤s102,调用相关参数及信息,使用提前写好的占比参数,使用调整公式计算调整因子p;

    5、步骤s103,调用模型dkfactor公式,计算模型调整参数dkfactor;

    6、步骤s104,统计模型中非共形网格的数量,在进行材料解析时将每个非共形网格的相对介电常数dk乘上调整参数dkfactor,再将得到的结果应用到该网格中,进行最终的电磁场求解。

    7、在一个实施例中,所述相关参数及信息包括:

    8、传输线厚度;

    9、传输线线宽;

    10、整个模型直线和斜线之间的比例;

    11、最大叠层的厚度/传输线的厚度;

    12、模型的叠层数;

    13、传输线距离参考层的最小距离;

    14、识别模型是否存在差分对;

    15、识别模型传输线类型;

    16、识别传输线是否存在完整参考;

    17、识别模型是否为wirebond。

    18、在一个实施例中,所述相关参数表示符号具体如下:

    19、传输线厚度符号为t;

    20、传输线线宽符号为w;

    21、整个模型直线和斜线之间的比例符号为i_ratio;

    22、最大叠层的厚度/传输线的厚度符号为tdmaxt;

    23、模型的叠层数符号为layers;

    24、传输线距离参考层的最小距离符号为h,其中h=min(hup,hdown);

    25、差分对符号为diff_pair;

    26、传输线类型符号为ustrip;

    27、传输线完整参考符号为coplanar;

    28、wirebond符号为f_wire。

    29、在一个实施例中,相关信息的判断方法为:

    30、若模型无差分对,则该值为0,若模型有差分对,则该值为1;

    31、若传输线类型为带状线,则该值为0,若传输线类型为微带线则该值为1;

    32、若传输线没有完整参考,则该值为0,若有,则该值为1;

    33、若模型是wirebond,则该值为1.2,否则该值为1。

    34、在一个实施例中,提前写好的占比参数包括:

    35、传输线线宽与线厚比值r_tw;

    36、传输线直线与斜线比例r_slant;

    37、最大层厚与传输线厚度的比值r_tdmaxt;

    38、模型叠层数r_layer;

    39、传输线的参考距离与线宽的比值r_hw;

    40、模型是否为差分r_diff;

    41、模型传输线类型r_ustrip;

    42、模型是否具有完整参考r_coplanar。

    43、在一个实施例中,所述调整公式具体为:

    44、p=[(r_tw*t/w)+(r_slant*i_ratio)+(r_tdmaxt*tdmaxt)+(r_layer*la yers)+(r_hw*h/w)+(r_diff*diff_pair)+(r_ustrip*ustrip)+(r_coplanar*cop lanar)]*f_wire。

    45、在一个实施例中,所述模型dkfactor公式具体为:

    46、dkfactor=c4*p4+c3*p3+c2*p2+c1*p+c0

    47、其中,c0、c1、c2、c3、c4为材料模型曲线拟合方程中的数据因子,c4=-0.0692,c3=0.1673,c2=-0.2275,c1=0.314,c0=0.7289。

    48、在一个实施例中,当模型存在多种材料,则统计所有材料同时存在的非共形网格的数量。

    49、一种计算机可读介质,所述计算机可读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,实现基于fdtd算法对模型精度的调整方法。

    50、一种计算机程序产品,包括计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,实现基于fdtd算法对模型精度的调整方法。

    51、本发明具有如下有益效果:

    52、1、仿真精度高:本发明推导出fdtd算法在封装/pcb领域的网格共形调整公式,以得到模型网格共形的调整参数,再将该参数应用到数值求解中,以此弥补fdtd算法因模型近似度较差而导致仿真精度低的问题。

    53、2、通用性强:本发明提出的fdtd算法通过计算模型参数得出网格共形调整系数,并将这些系数应用于材料调整,显著提升了算法的通用性。该方法能有效解决多种模型在网格共形空间离散化过程中因复杂结构和时域离散引入的各向异性和色散误差问题,从而显著提高了仿真精度。



    技术特征:

    1.一种基于fdtd算法对模型精度的调整方法,其特征在于,所述基于fdtd算法对模型精度的调整方法包括:

    2.根据权利要求1所述的基于fdtd算法对模型精度的调整方法,其特征在于,所述相关参数及信息包括:

    3.根据权利要求2所述的基于fdtd算法对模型精度的调整方法,其特征在于,所述相关参数表示符号具体如下:

    4.根据权利要求3所述的基于fdtd算法对模型精度的调整方法,其特征在于,相关信息的判断方法为:

    5.根据权利要求3所述的基于fdtd算法对模型精度的调整方法,其特征在于,提前写好的占比参数包括:

    6.根据权利要求5所述的基于fdtd算法对模型精度的调整方法,其特征在于,所述调整公式具体为:

    7.根据权利要求6所述的基于fdtd算法对模型精度的调整方法,其特征在于,所述模型dkfactor公式具体为:

    8.根据权利要求7所述的基于fdtd算法对模型精度的调整方法,其特征在于,当模型存在多种材料,则统计所有材料同时存在的非共形网格的数量。

    9.一种计算机可读介质,所述计算机可读介质上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时,实现如权利要求1至7中任一项所述的基于fdtd算法对模型精度的调整方法。

    10.一种计算机程序产品,包括计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时,实现如权利要求1至7中任一项所述的基于fdtd算法对模型精度的调整方法。


    技术总结
    本发明提供了一种基于FDTD算法对模型精度的调整方法,包括:步骤S101,导入设计文件进行模型建模,抓取模型相关参数及信息;步骤S102,调用相关参数及信息,使用提前写好的占比参数,使用调整公式计算调整因子P;步骤S103,调用模型DKFactor公式,计算模型调整参数DKFactor;步骤S104,统计模型中非共形网格的数量,在进行材料解析时将每个非共形网格的相对介电常数DK乘上调整参数DKFactor,再将结果应用到该网格中,进行最终的电磁场求解。解决FDTD算法在进行空间离散时引起的模型近似度较差问题和时域离散引入的各向异性和色散误差问题,提高FDTD算法的仿真精度。

    技术研发人员:李棉榕,蒋春强,吴寅芝,郭茹,徐刚
    受保护的技术使用者:芯瑞微(上海)电子科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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