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2018密苏里科技大学EMC LAB 暑期实习(11)

作者:时间:2018-10-22点击数:编辑:刘艳红

综述篇

本周是2018年华中科技大学同学来密苏里科技大学EMC LAB进行暑期实习的第十一周。秋意渐浓,罗拉的早晨和夜晚的气温已跌至十度。Final presentation 定在下周三和周四,届时华科的九位实习生都将进行答辩。即便是周末,各位同学也都还在EMC lab埋头苦干,精心准备着最后的展示。相信同学们都在这三个月收获颇丰,祝愿大家在下周答辩顺利!

个人篇

文|张中洋

温馨有趣的一周。

周五在导师Pommorenke家举行了一次火锅party,参与者有我们Lab的一些博士生、实习生,以及MST大学中和小帕熟识的一些中国学生,以及其儿子的一些同学。小帕有两个女儿、一个儿子,他们各自都选择在自己喜欢的填空下走着自己的路:小帕的儿子十分阳光活泼,预计留在美国继续学业;大女儿会说法语德语和英语,和男朋友在一起;而小女儿酷爱读书,喜欢在图书馆呆着,由于认为美国的医生太过重视钱而不足够关心人,她在下周四即将前往德国追求其理想中的医者仁心。小帕和其小女儿都能够说一口流利的中文,小女儿还在台湾交换留学过一年,可谓一家的中国通。最开始其实我是不太适应这种party的,感觉到的只有身处人群中的孤独,但是渐渐内心的感觉也开始发生了微妙的变化,感觉这也许是一个很棒的事情。最重要的一点是其给了我们一个以工作以外身份示人的机会。大家吃在一起,玩在一起,聊在一起,带来的是食物和酒,带走的是回忆的碎片和美好的瞬间。

周六MST大学举办了一个各国文化节一样的活动,各个国家的国旗飘扬,大家身着各自的民族服饰,在街上举行了盛大的Parade,还有各个国家的学生联合摆摊出来向群众们售卖特色食品,舞台上学生们的纵情高歌起舞,草地上的罗拉群众们悠闲的聊天,共同在这秋日清爽的蓝天暖阳下构筑了一道靓丽的风景线。




周三晚上到了杰弗逊城住下,等待着次日的考试。这次考试并没有考好,原因也很显然,这回并没有做好足够的准备。还是希望下次能够拿出足够的时间准备的。当日去了州立博物馆,那里的穹顶很是恢弘壮观。

 

文|彭哲坤

这周开始调试自动化代码,工作并没有想象中那么顺利,我需要尽可能地设计好用户接口,以适应大部分人的习惯。对于这一类自动化工具,最重要的还是要尽可能复用同一个函数,在函数内进行执行次数区分,而不是一次执行一个函数来解决所有问题。另外,由于Arduino极其容易受到静电场的影响,所以需要有一个比较好的shielding box容纳,另外需要设计好整个cabinet、静电枪、PC控制端和shielding box的分布以尽可能地减少静电场的影响。



周四考了一场GRE,和马哥跟张中洋一起进行了一场痛苦的试炼,考了一次感觉到自己的英语还是很差,需要继续学习。

周五晚上一起去小帕教授家里吃了一次火锅,尝试了一下教授理解中的hotpot。小帕教授还是很“中国化”的,带领一众非中国学生去适应中国特色。饭后仍然少不了“群魔乱舞”,小帕的舞姿还是很魔性。距离离去只有10天了,我好好准备好自己的答辩,为自己的实习之行添一个完美的句号。

 

文|张秀珍

本周是正式工作的最后一周,因为我们已经收到通知,需要在下周做final presentation。所以这一周我们需要完成最后的工作以便能够在最后的presentation上展示自己更加完整的工作部分。这周我的任务主要是完成相位偏移对整体信号强度的影响。

在实验过程中,有两个发射天线,两端的原始信号都是通过相同的signal generator产生同一频率且相同幅值的信号,一个发射天线直接与信号发生器相连,另一个天线还需要在中间接一个phase shifter。通过测量发现,phase shifter产生的相位偏移在120°左右,为了对比发现相位偏移的影响,我们通过两个phase shifter产生0°、90°和180°的相位偏移,并通过测量不同高度的三个平面(2 inches、50cm、92cm)的信号强度,通过这些得到了信号扩散的规律以及距离和相位偏移对其的影响。除了这些,我们需要完成最后presentation的slides,以便在下周有更好的调整。

这周六有州立纪念日,在校园里有很多人举办游行和展览,同时还有万国的美食,很开心这次能有这样的机会去体验美国的文化,早上已经在路上看见了很多人坐在校园路上准备今天的庆祝,还有人抛洒彩虹粉,满满的青春气息。

文|王晓纤

  这周我提取了EMI Filter的Q3D寄生参数,将之前建模的common mode chokes和capacitors打包成symbol,最后将所有symbol和寄生参数按电路图组装,得到了cm和dm的仿真数据。此外,我还尝试测量DUT上EMI Filter部分的s4p参数和dm数据。

      在此之前,我从未使用过Q3D,多亏了成电实习生车畅的帮助,我快速上手了Q3D。首先得把属于EMI Filter的板子导出Q3D模型,在Q3D中pin的相应位置放置边长1mm的立方体,作为terminal的仿真,特别注意立方体的材料得选择为copper。在放置完所有立方体后,可以运行自动分配到Net的功能。立方体就会被相应地链接到Net上。每一个Net都必须有一个sink和一个source。点击立方体的某一个面,设置为sink或source。在设置仿真setup时,选定频率,仿真完成后就会生成电路模型,可以导入ADS中。

      在ADS中,我将之前建模的电路模型打包成symbol。先在电路的端口上放置相应数量的pin,注意num必须连续。为了之后方便地辨识模型,在symbol中加上文字标注模型名称。

      测量DUT上EMI Filter部分的s4p参数时我遇到了一个棘手的问题。板子上只有边缘一小部分是ground,为了测四个端口,就得在端口间飞线。飞线带来的问题就是其电感会影响电路,从而影响测量结果。在将测量数据和仿真数据比较之后,它们之间有较大的差异。但由于Q3D只提取了10M频率时的寄生参数,测量板子又有飞线,它们都是有误差的。在周五和范教授讨论之后,他建议我们用胶布隔绝部分电路,再将ground延展到端口附近,可以大大减少飞线带来的影响。

 

文|李姜帅

1.  BSS项目结项

这周的第一件事就是继续上周在time domain的验证。一开始,我们将在scope上采样得到的时域信号进行剖分和再重组,将每一组的重组信号做了512倍点数的FFT 变换,得到了图一的结果,刚好通过补零做FFT 看似增大了BW,而且mixed的频谱也只有一个峰。但是,Victor说这不是我们想要的,做FFT时候将信号补零只能够增大频谱图的平滑度但是并不会改变单一频点的信息量,而且扩大做FFT的点数也极度影响了最终的效率。之后他指出,我应该减小每一组信号的点数,然后做等点FFT,这样得到的结果才是我们想要的,结果如图二。

                           

这样做出来的频谱图虽然不是很好看,但是在peak点包含了所有我么想要的信息,而且极大缩短了计算时间和由插零而引起的幅度偏差。之后,按照这样的思路,我重新剖分了所有的信号,计算FFT,取单一频点的值,重组成频域信号,再做BSS,如下图所示。

             

可见,BSS成功了;下图展示的是resolved result,整个resolving也成功了,因此,总体上我们在time domain里成功验证了我们之前在frequency domain的结果是正确的。

                           

最后,我们进入了项目最后的环节:在两个源的远场扫一个2D  plane,做完所有的分离工作之后,通过ESM聚焦回两个源的近场。

图中标红点的是两个emission sources的实际位置,在聚焦之后的近场图中,深色位置基本和实际源的位置相对应,并且和原本mixed信号相比能够很明显的剥离出这两个源。但是由于扫描的面积还不够大,对应的聚焦的aperture不够大,导致源的聚焦不够精确;对于3GHzemission source而言,radiated power也很小,远小于现实中10GHz左右的emission source,所以最后的结果还能更加精确,这也是日后能改进和注意的地方。

总的而言,项目终了。当项目结束的那一刻,我竟然没有想象中那么的释然和喜悦,反而是疲惫和枉然充斥罢。或许是自己的原因,又或许是外界的原因,但是归根结底还是自己的问题。“要是你足够强大,你就不会为自己的选择而踟蹰,甚至是迷茫;要是你足够渊博,你就不会被简单的问题困扰;要是你足够拼命,你就不会在不该倦怠的时候歇息片刻;要是你足够幸运,嗯,或许,我想,要是你,足够幸运的话,你就会比现在更加开心是的,你只会比现在更开心,而已。”平凡的人总是在否定之否定的大体系中蹒跚向前,步履维艰。我一直渴望幸运能够降临于吾,奈何,我却仅仅只是寻觅着幸运的影子。当自己的付出与幸运正比的时候,你就永远不会感受到幸运,你只会感受到理所当然,然后就会更加理性,更加努力,也会更加疲惫和苦恼。但是,转念一想,感受不到幸运,是因为自己足够努力,付出的足够多,这何尝不是将自己的人生握在了自己手上呢。唉,或许卑微如我的人就会这样自嘲自解吧,这对我而言,也是一种快乐啊。

 

文|马富为

    很突然的接到通知,final presentation的时间提前到了下周三。比我之前预料的早了一周多。下周三最终的展示结束之后,我们也要收拾收拾,准备踏上归途了。三个月的实习也即将结束了。

这是相当紧张忙碌的一周。在对模型进行改进之后,我们又重新测量了数据,并得到了较为理想的结果。

             

蓝色的点是测量值,红色的曲线是通过提取的源端电压和阻抗计算得到的共模电流幅值分布。跟测量结果十分吻合。

另一方面,我们希望利用提取到的源预测长度改变时传输线上的电流分布。之前计算得到的结果不太理想,在计算模型改进后,我们也得到了更好的结果。

                           

长度为2.889m时测量值和电流分长度为1.2m时原电路电流分布和预测的值

 

然后在周四去了州府杰斐逊城,在那里参加了GRE考试,忙里偷闲下午去逛了州府大楼。挺有创意的,那既是一个政府办公的建筑,也被改为了州历史博物馆,外观还贼像国会大厦。

             

             

   

随着最终展示时间的逼近,就开始了紧张忙碌地制作PPT,这周末以及下周的重心都会放在最终展示的准备工作上。希望可以有一个很好的表现。至少不要坏了学校的名声啊。

文|彭年

这周收到消息过几天就要做presentation了,也就意味着我们的实习即将结束。这周的组会上,我大概简短的给老师介绍了一下我的研究课题——state estimation。老师给我提了一些意见,希望final presentation 会表现更好。另外,小帕出差后回来了,所以mentor需要向他展示我们这一周所做的项目进展。这周,我们使用了phase shifter在我们的measurement中。由于cable以及天线的位置,我们无法做到两个sources发出的信号总是同相的。但是这不影响我们的rough measurement。我们使用一个phase shifter,用VNA测出其偏移角度。在grid measurement中,其中一个cable使用phase shifter,分别将phase shifter的value调到最小,中间,最大。看grid measurement中每个cell的最大值。画出图形后,可以得出,最大值之间有1~2dbm差别。在图形上看来,就是之间的平移。关于grid measurement,我们得到了数据矩阵,从实验的角度和理论想加的角度,我们能得到相似的结论。另外,还有一个新的学生加入了这个项目,所以需要教她一些setup以及我们做了啥。

听完我们的介绍后,小帕希望我们在更近或更远的地方做measurement,比如10cm,3m等,而且希望我们的偏移能够达到180度,所以我们要用两个phase shifter串联。改进信号发生器,之前使用的是宽带信号,现在使用single signal。

             

另外,这周小帕邀请我们去他家吃火锅,作为一个生活在美国的德国人,中文说得很溜。和外国家庭还有lab的小伙伴待在一起,很开心。最后还要群魔乱舞的dancing环节,认识一些新朋友,也不错。

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文|徐扬

      Automatic tribo-charging test system

      周三时机械臂终于到Lab了,随之运来的还有张笨重的实验桌,桌子挺大还很沉,当时为怎么把它从仓库搬到climate chamber里犯了愁,桌子高度正好跟门宽差不多,而中途要经过四扇门真的很伤。幸而Kinny拿来个简单却又非常实用的工具 – 小滑车,之后搬东西这事进行得很愉快,把各组件搬到chamber里进行组装了。Kinny总有些原理简单却又非常实用的小工具,在木工方面很在行,大家在实验setup的时候很多时候都要问一下Kinny的意见,他总有些非常实用而又简单易行的点子 (~ ̄▽ ̄)~。几经折腾,顺利运行机械臂。这是一个六轴的机械臂,自由度非常高,脚本采用C语言,简单试了下,设置了一系列动作,实际运动过程很是流畅,后期需要给机械臂安装上吸盘(抓取DUT),sponsor那又送来了iMac Pro, 这也意味着吸盘的承重能力需要增强,之前用真空泵加吸盘的方法不再满足要求了,需要重新想个法子;另外要实现ionizer (用于去除物体表面电荷)的自动化。

 

      Common mode choke

 



                            


    在上周采用整个电感核心提取值的过程中,发现在30MHz附近就出现了谐振,同时提取出的37000。于是我们想通过减小sample的体积以达到将谐振点向高频移动的目的,从而在100MHz以下我们能得到更多的信息,要想办法让谐振发生在高于100MHz处 – 这样才能提取100MHz前的值,否则在几十MHz附近值就断了,无法提取。
    在测试不同大小的样本过程中,随着样本越来越小,谐振点向高频处偏移,同时提取出来的值逐渐增大。另外提取出来的值差别挺大,并不合理,说明应该是提取值时采用的电路模型需要改进。在提取值的过程中,我们目前采用的是电容、电阻并联模型。在测试结果中发现阻抗实部总是占据主导地位,后续提取模型需要考虑电感核心电导性的影响。

     在尝试提取μ值的过程中,我们首先将电感核心的一部分打磨成很小的长方体,并在周围涂上一层银漆,同时并不是一个完整的环,留一个缺口,一边接probe的信号头,另一边接地,测量其阻抗以提取μ。然而提取出来的μ在80MHz以下表现为常亮,这与之前确定的μ随频率变化的结论不符合,另外在CST模型中,设置μ为frequency dependent,得出的电感值变化也非常小,这意味着采用在外围涂银漆提取μ的方法不正确。

 随后我们采用在样本外围绕一圈漆包线并测试线圈的阻抗的方法来提取u,但是结果显示在样本有线圈缠绕和线圈单独测试两种情况下电感值差别在8dB左右,而且在800MHz以下电感值为常数,说明这个方法也不能用于μ值得提取。

    接下来一方面改进提取的模型,另一方面探寻测量μ的方法。

    周五晚小帕教授家举办火锅party,他很喜欢中国的火锅,而且不怕辣,筷子用得也很娴熟(虽然有很多外国友人,不过只许用筷子小帕教授中文也不错,虽然说得不太好,有时有半句没半句的,但很多时候我们说的他都听得懂,还常用国语跟大家打趣~或许重点不是火锅吧,而是大家一起聚会的温馨的氛围。

 

 

文|杨光

这周是多灾多难的一周,被victor连骂一周~总是因为一些细节问题在产生歧义,这周知道了3d slam的更加细节的知识,kinetic只能很慢移动的原因是不能只面对墙扫描,全是白色没有太多的信息量不利于更新信息。三个月的打磨,但是最终东西终于做出来了。即将准备下周四的presentation很开心,快要回国,更想念国内的朋友家人。这周是国内保研出结果的一周,朋友圈充斥着各种朋友们的好结果,还没考完托福的我非常慌张,即将失学也要加油啦!

 

 

 

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