WO2024149731 - VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM BERECHNEN VON FREQUENZVERSCHIEBUNGEN VON BEI EINEM MEMS-SYSTEM AUFTRETENDEN WINKELFREQUENZEN, UND MEMS-SYSTEM

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Publication Number WO/2024/149731
Publication Date 18.07.2024
International Application No. PCT/EP2024/050347
International Filing Date 09.01.2024
Title **
[German] VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM BERECHNEN VON FREQUENZVERSCHIEBUNGEN VON BEI EINEM MEMS-SYSTEM AUFTRETENDEN WINKELFREQUENZEN, UND MEMS-SYSTEM
[English] METHOD AND DEVICE FOR CALCULATING FREQUENCY SHIFTS OF ANGULAR FREQUENCIES OCCURRING IN A MEMS SYSTEM, AND MEMS SYSTEM
[French] PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE CALCUL DE DÉCALAGES DE FRÉQUENCE DE FRÉQUENCES ANGULAIRES SE PRODUISANT DANS UN SYSTÈME MEMS, ET SYSTÈME MEMS
Applicants **
ROBERT BOSCH GMBH
Inventors
DEGENFELD-SCHONBURG, Peter
Priority Data
102023200286.8   16.01.2023   DE
102023200184.5   11.01.2023   DE
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EPO Filing, Examination, Granting8255
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USA Filing, Examination, Granting4740
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Abstract[German] Bei einem computerimplementierten Verfahren zum Berechnen von Frequenzverschiebungen von bei einem mikroelektromechanischen, MEMS,-System auftretenden Winkelfrequenzen wird das MEMS-System durch ein finite-Elemente (FE)-Modell modelliert. Es werden modale Winkelfrequenzen und Formfaktoren für eine Vielzahl von Hauptmoden des FE-Modells berechnet. Die Gesamtheit der Moden des FE-Modells wird dabei in die Vielzahl von Hauptmoden und in eine Vielzahl von Nebenmoden unterteilt. Die Hauptmoden umfassen eine Antriebsmode des MEMS-Systems. Für jeden Knoten des FE-Modells wird unter Verwendung der Formfaktoren eine von den Nebenmoden abhängige erste Kraft auf den Knoten berechnet und es wird eine von den Nebenmoden und der Antriebsmode abhängige zweite Kraft auf den Knoten berechnet. Erste Hilfsmoden werden berechnet, welche der ersten Kraft entsprechen. Zweite Hilfsmoden werden berechnet, welche der zweiten Kraft entsprechen. Ein erster Energiebeitrag und ein zweiter Energiebeitrag werden unter Verwendung der ersten und zweiten Hilfsmoden berechnet. Unter Verwendung der modalen Winkelfrequenzen, des ersten Energiebeitrags und des zweiten Energiebeitrags wird eine Frequenzverschiebung einer der Winkelfrequenzen berechnet, welche von einer Amplitude der Antriebsmode abhängt.[English] In a computer implemented method for calculating frequency shifts of angular frequencies occurring in a micro-electromechanical system, MEMS, the MEMS system is modelled by a finite element (FE) model. Modal angular frequencies and form factors are calculated for a plurality of major modes of the FE model. The entirety of the modes of the FE model are thereby divided into a plurality of main modes and into a plurality of minor modes. The major modes comprise a drive mode of the MEMS system. For each node of the FE model, a first force on the node dependent on the minor modes is calculated using the form factors, and a second force on the node dependent on the minor modes and the drive mode is calculated. First auxiliary modes are calculated, which correspond to the first force. Second auxiliary modes are calculated, which correspond to the second force. A first energy contribution and a second energy contribution are calculated using the first and second auxiliary modes. Using the modal angular frequencies, a frequency shift of one of the angular frequencies is calculated from the first energy contribution and the second energy contribution, which is dependent on an amplitude of the drive mode.[French] Dans un procédé mis en œuvre par ordinateur pour calculer des décalages de fréquence de fréquences angulaires se produisant dans un système micro-électromécanique, MEMS, le système MEMS est modélisé par un modèle d'élément fini (FE). Des fréquences angulaires modales et des facteurs de forme sont calculés pour une pluralité de modes majeurs du modèle FE. La totalité des modes du modèle FE est ainsi divisée en une pluralité de modes principaux et en une pluralité de modes secondaires. Les modes principaux comprennent un mode d'excitation du système MEMS. Pour chaque nœud du modèle FE, une première force sur le nœud dépendant des modes mineurs est calculée à l'aide des facteurs de forme, et une seconde force sur le nœud dépendant des modes mineurs et du mode d'excitation est calculée. Des premiers modes auxiliaires, qui correspondent à la première force, sont calculés. Des seconds modes auxiliaires, qui correspondent à la seconde force, sont calculés. Une première contribution d'énergie et une seconde contribution d'énergie sont calculées à l'aide des premier et second modes auxiliaires. En utilisant les fréquences angulaires modales, un décalage de fréquence de l'une des fréquences angulaires est calculé à partir de la première contribution d'énergie et de la seconde contribution d'énergie, qui dépend d'une amplitude du mode d'excitation.

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