2016密苏里科技大学EMC实验室实习项目周记（9）

公共篇

上周末，是美国的labor day，学长借此短暂的假期驱车带我们前往密苏里州的圣路易斯游玩。我们参观了富丽堂皇的天主教大教堂，还游玩了人山人海的动物园。

图1圣路易斯大教堂

图2动物园的动物

这周，来自浙大的三名实习生完成了他们的实习答辩，离开罗拉回到祖国。感谢并珍惜有他们的日子，临走时我们合影留恋，希望这两个月的相处是我们共同的美好回忆。

图3与浙大学生合影

个人篇

刘远卓（启明学院13级种子班）

首先是VB编程部分，本周继续进行贴片天线板的dipole模型仿真。需要得到8*8每个dipole的电场及磁场分布以及耦合电压及电流。由于每个dipole的加权值不同，可以通过Matlab计算，所得数据导出为txt文件，通过代码导入到CST中。

接着对数据进行处理，打开文件，逐行读取，提取复数的实部和虚部，计算幅度和向量。其中有一些小细节需要注意，比如求角度时相限的划分，小数点后有效位数的截取。由于dipole是逐列创建的，而数据时逐行读取的，因此需要进行转换。最终结果与Matlab及HFSS对比相一致。

图4 Ex、Ey结果对比

由于我们建立dipole模型的目的是解析贴片天线的耦合结构，因此需要将64个dipole的结果整合起来，得到总的耦合电压和耦合电流。

图5 耦合电压与耦合电流的结果对比

组会上与大家分享了VBA编程的内容。未来的工作首先可以进行para sweep,使得每次只需仿真一个dipole,从而减少仿真时间。除此之外，范教授建议通过对天线或其他实验板的扫描，得到场分布，从而直接通过代码建立出dipole模型。这样扩大了代码的使用范围及利用率。

图6倒F型天线模型

除此之外，本周开始了1.575G倒F型天线的仿真。倒F天线是在倒L天线的垂直元末端加上一个倒L结构构成。它使用附加的结构来调整天线和馈电同轴线的匹配。该天线具有低轮廓结构，辐射场具有水平和垂直两种极化，另外由于结构紧凑而且具有等方向辐射特性，同时其良好的接地设计可以有效提高天线的工作效率。1.575G是华为测试板上GPS模块的谐振频率，但由于测试板是多层板，与我仿真的情况可能会所不同，因此需要我调整天线尺寸来使其达到1.57G的谐振频率。

曾晨（启明学院13级信息类数理提高班）

本周工作包括:1/测试工作，2/展示了toolbox，3/近场扫描，由于学姐也要走了，所以接下来的工作将会更加繁忙。

第一方面工作还是根据benchmark测试手机，结果如下：

Injection place = CPU

TLP Voltage = 200V

(250V may lead to system crush)

Aututu

Basemark OS II

Overall / system / memory / graphics / web

Vellamo – Test1: Metal Mode

Vellamo – Test2: Chrome Mode

结论是benchmark之间性能是差别很大的，这么多benchmark中只有antutu还比较好用，而对于antutu，当pulse rate小于某个阈值时对手机影响不大，大于该阈值后会影响逐渐变大，最后会导致系统崩溃。

第二部分工作是展示audio processing tool box，在周四的会议上向sony远程展示了其的使用，出人意料的获得了sony的肯定，而小帕也表示不错，但是之后还是提出了一些意见，在之后的工作中还会改进。

随后一部分工作是近场扫描和热力成像方面的工作，近场扫描后的结果可以从下图中看到结果，上面是场强成像，下面是信号。

图7场强成像与信号

宋皓升（材料学院13级功能材料专业）

根据上周的测试结果，我和Dr. Victor汇报了我项目的进展，他建议我用水当吸波材料来进行实验。

首先我利用CST建模证实了水的确有吸波的效果，其中有一次建模我用的是Far Field Monitor，并不能得到理想的结果，在Victor的指导下，我将其改为probe探针去接收patch辐射的信号，得到了我们想要的结果。

接着，我们开始了实际set-up的实验。

首先，我测试了当patch上方没有任何遮挡物的情况。

图8 patch上方没有任何遮挡物

接着，我在patch上方放置了一个透明的装有水的塑料箱。（大小是32cm*56cm，水的厚度是6cm）

图9 patch上方放置了一个透明的装有水的塑料箱

在低频情况下，接收到的能量上升了，和我们预期的一样，我们试图加入电解质（盐）来提升该介质的吸波能力。

图10一杯盐的量（后期再测出其准确重量）

一杯盐 两杯盐

三杯盐 四杯盐

图11不同盐量的数据

UNIT: dB

当和纯水比较时，盐水确实可以吸收一部分能量，但和只有patch比较还是没有吸收。

当我在思考如何解决这个问题的时候，我试图改变一些条件。我通过加入一些木块来提升收纳箱底与Patch之间的空间。（木块的厚度是1.9cm）

图12对照实验组

一块木块 两块木块

三块木块 四块木块

图12实验组

UNIT: dB

我们可以从上述的表格中得到两者间的空间的确会影响吸波效率，并且3块木块的吸波效率最高！

但这些实际set-up反应出的问题是patch可能不适合这个实验的信号源，下周我们可能会针对dipole进行仿真模拟和实验。

孙 泽（光电学院13级光电专业）

这一周的工作比较零碎。周一周二整理了前两周的工作，总结成了一篇presentation交给了Dr.Pommerenke。教授建议我们接下来用coax cable代替USB cable进行实验，因为USB cable中有四根线，而coax cable只有一根线，所以分析起来更加简单。所以接下来几天我们在之前做实验的box里面加了测试的同轴线，搭建了下一步实验的setup。周末就开始了测试，得到了初步的测试结果。下一周的计划是分析这个实验各种情况的equivalent circuit，计算expectation value，再把得到的结果与之前USB的结果进行对比。

此外，Dr.Pommerenke还发给我们一篇有关USB ESD的论文。这篇论文的内容比较基础，主要是介绍unshielded USB cable发生ESD时可能出现的failure。说实话这篇论文写的并不严谨，因为没有提供实验setup的细节信息，而且对实验结果没有进行必要的分析。我和MST的本科生li guan一起花了两个晚上整理出了一份对论文中问题的清单，通过邮件发给了作者。周六我们收到了回复，才搞清楚了许多之前的疑问。

生活上，随着学弟和浙大同学的陆续离开，思乡之情也逐渐在我们中间蔓延。下一周我们还将踏上前往加州的旅程，大家都非常期待这次硅谷之旅。

钟 阳（光电学院光电信息科学与工程）

在上一阶段完成全波仿真（Full-wave Simulation）并得到合理的仿真结果（Simulation Result）后，这周的工作围绕测试数据（Measurement Data）展开。

图13 Allegro PCB Designer中的研究对象

实验测试的数据由Cisco提供，数据格式均为.s8p。实际上我们所研究的对象（与仿真对应）均只有4个端口（4 port），因此利用MATLAB将S8P文件转换为S4P文件就成了数据分析处理的第一步。

首先将s8p文件中的数据完全导入MATLAB中相应的变量，然后根据转换要求进行变量之间的运算，再将处理完毕后变量中的数据完全导出，生成S4P文件。

接下来的工作就是结合理论分析，找到对测试误差影响最大的因素。通常，造成测试误差的主要误差来源有以下三个：

1） Asymmetry of 2x THRU (for calibration)

2） Imbalance Issue

3） Perturbation (the difference of characteristic impedance between 1x in 2x THRU and 1x in Total Pattern)

对于这三种误差均有对应的分析方法：

1） 比较SDD11和SDD22的区别（Differential Mode）+比较SCC11和SCC22的区别（Common Mode）。因为对于对称（Symmetry）的结构，SDD11和SDD22曲线应该完全相同，对于SCC11和SCC22同样如此。

图14 SDD11和SDD22曲线的比较

2） 非平衡问题（Imbalance Issue）描述的是模式的偏离。理论上，Differential Mode和Common Mode相互正交；实际上，所有的信号都不存在完全的某种模式，即均同时存在差模分量和共模分量。

图15 SDC12和SCD12

3） 特征阻抗的差异可以通过比较TDR曲线得到。

图16 TDR曲线

图17 MATLAB计算阻抗差异

最后通过一系列数值比较分析，得出结论: 3) Perturbation(特征阻抗不匹配)引起的测试误差最大。

向浩维（启明学院13级自动化理工交叉创新实验班）

这一周，Jim给Qiaolei和我安排了一些新的活，想研究一下Surface Roughness的Snowball模型，这是一种比较新的模型，目前还有比较大的研究空间。之前Lab有两个韩国博士生研究过一段时间的Surface Roughness模型。因此我要先总结一下之前他们做过的内容，在和Qiaolei商量一下有没有改进的空间。而且这是一个比较耗时间的工作，可能在回到华科之后，还要继续做一下这个方面的工作。

周三的时候，我琢磨了一下ADS软件中的Surface Roughness模型。做了以下的Slides，想看什么时候能和Jim汇报一下。感觉学了两个月的东西，现在能看一下文献和论文了，不过一个月的时间太短了，不知道能做出什么东西来。