2016密苏里科技大学EMC实验室实习项目周记（12）

公共篇

这周是距离离开的倒数第二周，离别的伤感已经渐渐开始蔓延，3个月的科研生活和课外活动带给我们难忘的记忆，也在一定程度上对我们人生的轨迹多了一份新的认识。

由于下周开始答辩，其实大家都挺忙的，也希望最后大家多能为自己交上一份满意的答卷，为实验室做出一点贡献。

个人篇

曾晨（启明学院13级信息类数理提高班）

本周工作主要集中在敏感度测试，测试芯片不同部位在不同条件下阈值变化，从而推断是否工作时该芯片部分活跃，进而和近场检测做出比较。检测结果如下：

Separate the IC into 3*3 parts, and name it in the following way

Width of IC: 10mm

Length of IC: 12mm

1. Test1:

Injection place -- A2

Threshold:

1/ Standby mode: 3650 -- 3750V

2/ antutu: 2500V – 2650V

2. Test2:

Injection place – B3

Threshold:

1/ Standby mode: 4900 -- 5000V

2/ antutu: 3300 -- 3450V

3. Test3:

Injection place – C2

Threshold:

1/ Standby mode: 6850 -- 7000V

2/ antutu: 4000 -- 4250V

4. Test4:

Injection place – B1

Threshold:

1/ Standby mode: > 8000V

2/ antutu: > 8000V

5. Test5:

Injection place – B2

Threshold:

1/ Standby mode: 7000 -- 7200V

2/ antutu: 5900 – 6100V

由此可以看出，芯片的右部在运行antutu时相较于standby mode比较活跃，这个也和近场检测结果吻合。近场检测结果如下：

图1近场扫描结果

宋皓升（材料学院13级功能材料）

根据和Victor的讨论，我开始对dipole再次做仿真模拟。我首先在其正上方放了一块水，然后通过扫描参数增加水的厚度，记录远场接收到的能量数据。结果显示水的确可以吸收辐射波能量。

图2 water above dipole

接着我在水块中央挖了一个直径为30mm的孔，当做aperture，记录远场接收到的能量数据。而结果和我们预期的有些出入。比如，当水的厚度为40mm时，有aperture的情况能量应该高于没有aperture的情况。我分析可能由于孔径不够大，于是在下面一个模型中，我将孔径增大到50mm。

图3 30mm aperture above dipole

这次结果说明在某一段频率范围内，能量的确由于aperture上升了。接下来我要做的就是控制水的厚度为40mm保持不变，改变吸波材料的情况。

图4 no-aperture case

图5 with the 30mm aperture

图6 with the 50mm aperture

因此，当aperture直径达到50mm时，在大于1.05GHz频率范围内，辐射能量会因为aperture而上升，即可以通过这种方法分辨能量源。

刘远卓（启明学院13级种子班）

本周主要针对VB编程进行了优化。之前开例会时范教授的设想，最理想的情况是对目标进行扫描后，得到近场数据，通过MATLAB的计算，得到所需dipole模型的信息，通过VB的编程，直接在CST中建立出所需的模型。

真的能达到一个工具化的效果还需要很多细节需要处理。之前通过VB进行编程所用的dipole的数据都是手动提取出来的。本周一开始，先进行的是直接通过MATLAB编写代码，这样就可以直接调用MATLAB的数据得到VB代码。

进一步，需要通过MATLAB来直接生成CST工程。这个问题由于未能找到直接以文本的形式打开CST工程的软件所以一直没有进展。通过直接和CST的support部门进行沟通后，找到了有关材料。现在可以直接通过MATLAB来运行VB文件，VB代码可以直接新建工程以及进行建模、仿真等其他操作，但需要知道CST的安装目录，直接调用CST DESIGN ENVIRONMENT.exe启动文件。也可以直接通过MATLAB调用函数新建CST工程。但由于所用语言不通，有一定的局限性。

本周还分析了Excitation selection的帮助文档，它可以定义一系列时域中的的port mode作为激励源，并且所选的mode都是同步激励的，理论上讲，原先计算64次才能合成得到的结果只需要仿真一次就可以得到。另外还分析了不同solver的加速性能。Time Domain Solver、Frequency Domain Solver、Eigenmode Solver、Integral Equation Solver四种solver都能进行分布式计算，通过设定将EMCLAB14这台公共机作为管理的主机，EMCLAB 14, 16, 25 and 99这几台公共机就可以被安排进行运算。这样大大增加了仿真效率。但只有Time Domain Solver和Integral Equation Solver才可以进行GPU加速。

钟 阳（光电学院13级光电）

实习进入尾声，我继续做着关于De-embedding的项目，利用ADS将传输线厚度为0.6mil的1x fixture和DUT连接，设置相应的四个端口，完成Cascade。

图7. Cascade in ADS

图8. TDR曲线

从ADS导出一个*.s4p文件，在分别采用SFD(Smart Fixture De-embedding)和AFR算法进行De-embedding，进而将两个De-embedding的S参数结果与DUT的S参数进行对比，接着完成对AFR算法的改进。

首先，利用SFD初步判断De-embedding的效果：

图9-a. Insertion Loss S21

图9-b. Return Loss S11

不难发现，对于插入损耗，De-embedding后的结果与DUT的几乎一致，但是对于S11，两者差异明显，尤其是在低频区域。

接下来调试一段MATLAB Code:

……

图10. AFR算法的MATLAB Code部分截图

该算法的中间变量多为三维数组，其中S参数构成二维矩阵，叠加上1000个频率点组成三维数组。加之大量的傅里叶变换与逆变换，时域和频域的采样点数目的差异容易造成相互运算的数组之间的维度不匹配。因此调试与修改这段Code远比想象中复杂。

图11. AFR得到的S11

可以发现，相比SFD的De-embedding结果，AFR在低频处的精度有所提升，但仍然需要继续改进。

孙 泽（光电学院13级光电）

一转眼已经是倒数第二周了，我们在EMC实验室三个月的实习即将结束，大家都在抓紧最后的时间推进项目的进度。

这一周我主要进行USB CDE项目中USB插拔这种scenario的实验和分析。周一我完成了给USB线缆充1kV, 2kV和3kV时的测量。得到的实验结果显示当将充了电的线缆插入connector时，流过线缆的电流随线缆的初始电位线性变化，这一点是符合我们预期的。但是同时我也发现D+/D-的电压也同时随着线缆初始电位线性变化，这与之前的非线性变化不同。在周二的组会上我向Dr. Pommerenke展示了实验的结果，他认为是由于我的初始电位还不够高，所以才得出了这样的结论。他建议我进行1Kv~15Kv的实验。

于是本周接下来的时间我继续进行USB插拔实验。与此同时还进行了这种模型的ADS仿真。

图12 ADS仿真

接下来就是在EMC实验室的最后一周了，在做完plug in test之后我的项目也将告一段落，剩下的时间就是总结过去三个月自己的成果，准备最终的答辩。

向浩维（启明学院13级自动化实验班）

这一周，按照Jim对我的要求，我在HFSS，Q2D以及FEMAS中比较了一下Huray Model。看一下FEMAS中的模型是否能和其他两个软件对的上。

结果并不是很理想，虽然Q2D和HFSS的结果符合的还不错，但是FEMAS与这两个软件的S21差的十分远。针对这个现象，Jim让我先试试只有Roughness的例子，先不要加Dielectric loss。再试试这个想法之后，应该会在下周一的时候和Jim报告一下。

其次是对于Huray model，需要做一些Sensitivity的分析，来判断一下输入对结果的敏感程度。其次Jim对delta/a的比值比较感兴趣，也就是skin depth与Huray model的snowball半径的比值，这个比值可以反映在实际的模型中，电流到底是在哪个部位的模型。

图13 FEMAS Setup

图14 HFSS Setup

图15 Q2D Setup

图16 HFSS Single bit response