2015年密苏里科技大学EMC实验室实习周记（四）

公共篇：

来到美国实习已经快一个月了。经过这一个月以来的调整，我们的工作和生活习惯也逐渐趋于规律：每天早上按时前往学校搭乘前往实验室的shuttle，在实验室各自参与自己所在的项目，晚上回来两人一组轮流做饭和打扫。在我们逐渐安定下来之后，为了感谢前一段时间给了我们很多帮助的学长们，我们决定请学长们一起吃顿饭，我们也因此有机会离开罗拉到旁边的另一个小城圣罗伯特转一圈，毕竟来这边这么长时间，还一直没有机会到罗拉之外的地方看看呢。

圣罗伯特

每天的生活虽然规律，但也会有一些惊喜。除了在实验室，每天都会有或多或少的进展之外，有时早上出门，会碰巧遇到前来打扫房子的房东，我们会热情的打个招呼，短暂地聊一会儿天；周末偶尔去餐厅吃饭，碰到了以前见过的服务员，也会开个玩笑；学长开shuttle和我们聊天，不小心走错了路，直接把我们送到了住处附近；早上几个人同时睡过，错过了shuttle的时间，只能联系去lab稍晚的学长带我们去实验室；在学校活动中心休息运动的时候，遇到学校的新生来报到，在旁边办活动相互熟悉，十分热闹。因为搬进了新的住处，一直没有时间去办互联网接入，所以我们每天回到住处都处于“断网”的状态，也能找到不少的趣事。有时做饭的时候，发现用完了鸡蛋和酱油，就只能发挥各自的想象力，让菜的味道更好一些；在饭桌上，我们也会交流一下各自在实验室都有哪些任务，遇到了什么麻烦之类的事情。

刚做完饭的厨房

总体来说，这一周的时间里，一切都是在按部就班地进行着，我们也习惯了这种工作和生活的状态，把更多的精力投入到了实验室的项目中。

个人篇：

陈达

第三周匆匆流逝，第四周如期而至，生活方面，自从我们自己开始烧饭，每周的花费减少了，饭菜的水平也上来了。不过这周阴雨天比较多，没有车出行还是不太方便。

实验室方面，两个项目依旧照着原计划进展着，Panasonic的项目这周主要还是仿真传输线对模型的影响，Bosch的项目目前还在测试PCB board的性能。

Panasonic方面，上周我们分别将5cm和10cm传输线加到真实电路的输入端、输出端，然后用5组输入和输出阻抗条件通过LSQ方法求解到这个电路的T-Model等效电路，再用一组新的输入和输出阻抗条件测试T-Model等效电路和真实电路的拟合程度。结果很理想，输入电流和输出电流都拟合的很好。其实仔细分析一下，这样做存在一个小问题，就是如果我们在推导T-Model等效电路的时候就将传输线加到真实电路里去，那么我们得到的等效电路就已经包含了传输线的影响了，所以再用新的条件测试的时候，波形必然拟合的很好。所以这周我们改变了策略，因为我们的目的是检测传输线对于模型稳健性的影响，所以我们先用不加传输线的真实电路通过LSQ方法推导得到T-Model电路，然后再将传输线加到真实电路的输入端和T-Model等效电路的输入端，来看看这时候的输入电流、输出电流的拟合程度。果然这时候传输线的影响就体现出来了，我们可以看到输出波形从100Mhz开始就出现了差异，所以我们的模型在这种情况下只能在100MHz内有效。这个结果远没有之前的结果出色，之前我们的仿真波形可以拟合到400MHz左右，所以这个问题是我们下一步要讨论的重点。

Input(5cm) Output(5cm)

Input(10cm) Output(10cm)

Bosch方面，我们这周测试了板子上两条trace的匹配度，我们将VNA的两个port分别接PCB板的输入输出端，并将两条trace之间的relay连接上，让两条trace之间有连接，然后我们测量S21看看trace的衰减如何。电路的搭建和图示如下。

测量完trace1后我们接下来测量trace2的S参数，然后将两者比较，我们的结果如下图所示。

由图可见两条trace在100MHz以下时，S21特性几乎完全相同，我们可以接受，但是超过了200MHz以后波形的两条曲线出现较大的偏差。Guangyao之前仿真的结果准确度也在100MHz左右，所以这样的结果足够了。

值得注意的是PCB板的两条trace都分别挂有很多不同阻值的电阻，通过relay可以将电阻接地，我们就是通过这种方式来提供不同的输入阻抗，之后连接上converter后就可以提供不同的条件来解方程，求出等效的Source Model。之后我们还测量了在不同负载条件下，两条trace的S参数，由于情况较多还没有测试完全，下一周还要继续测试。

下一周的任务依然繁重，继续加油！

靳航

时间过得很快，一转眼在罗拉已经呆了近一个月了。我基本适应了这里的生活，去麦当劳点餐再也不像是没头苍蝇一样了，去餐厅吃饭也不再陌生了。罗拉的生活节奏很慢，天黑得晚，周末经常看到全家人开一辆皮卡拉着快艇去露营，工作日也遇到过整点下班一刻不拖的老美。总之，生活很惬意。

（居家旅行必备~）

这周，小帕和Yingjie学姐都不在实验室，我一个人总是显得力不从心。比如说做实体实验时步骤真的蛮麻烦，测一组数据需要大概8分钟，有时数据不好还不能用，所以Teamwork真的相当重要。这周，我把前面做的一些事全部整理了一遍，将我的problems和plans一起发给了小帕和Yingjie。小帕耐心地回答了我的问题，并给了我一些建议。不过有些比较细的suggestion看不懂，就只好先请教Yingjie学姐，并自己查资料解决。老实说，很多都跟射频、微波工程等科目有关，但我没学过，一涉及这方面的内容就易歇菜。必须花时间找资料啊看资料啊，浪费很多时间，所以建议以后来的学弟学妹们要提前学一下，能省下不少时间。

小帕说实验装置离地太高，不易控制transmission line的impedance，所以我调整到了离地5cm。而且要用VNA测从tip看进去的impedance，需要先在vertical metal plate上先mount一个SMA的头并校准SMA，之后再测量impedance。而且先前的set-up需要重新搭成测量用的structure。

由于法国的实习生这月二十几号就要走了，他们走之前要教我如何用matlab远程控制两台scope。不过代码似乎出了一些问题，可以控制scope的channel1，但无法控制channel 2、3和4，所以又是一个漫长的debug过程。而且我的matlab版本太低，所以又重新安装了matlab2014a。但是我的电脑却无法连上scope，下周还需继续调试。

（用电脑远程控制示波器）

（静电仪）

欧阳沐齐

这一周的时间里，随着对这边的逐渐适应，自己也可以将更多的精力放在实验室的工作中。

在这段时间里，我的主要任务是完成对USB Type-C传输线的重新焊接提高性能和对传输线参数的测量。改进之前的焊接是一项十分困难的工作，一方面，由于焊接的一对信号线都有各自的屏蔽层需要接地，各焊点之间的距离非常接近，为了能够准确的操作，在焊接的时候需要借助高倍的放大镜辅助；另一方面，传输线的性能要求非常高，目前测量的时候最高达到了11GHz的频率，若有些许焊接不够好，就会很严重的影响到整体的性能。为了能够有比较好的效果，我虽然只需要完成一对信号线的焊接，总共8个焊点，但是完成这些焊接，我用了近两天的时间。

之前做这项工作的学长说，目前的测量时为了验证实验室自己设计的PCB性能相对于原来的PCB性能有所提升，但是原来测得的数据中焊接工作是由专门的机器完成的，焊接质量自然非常高，我们现在通过手工焊接，一点点不小心都可能使得最后测量的结果不理想，因此焊接的过程必须要十分仔细，反复调整。

在完成了焊接工作之后，我就对传输线的s参数进行了测量，使用的仪器就是之前我学习的VNA，不过和之前不同的是，现在没有其他人在一旁指导我测量了，完全靠我自己调整校准、测量和记录结果。

由于相关的标准规定，实验最后的结果经过de-embedding之后要renormalized到85Ohm，而已有的软件只能完成renormalized到100Ohm的过程，因此在对实验测量数据的处理中，我还需要自己学习相关的代码，通过MATLAB自行修改有关的代码，完成相关的计算过程。

从最后的实验结果中来看，经过我重新焊接后，传输线的s参数指标有一定的提升，低频段更加的平滑，而在5GHz处的衰减更小，与要求的-6dB有更大的裕度。

改进后

改进前

在完成了上述工作之后，我将有关的结果整理成报告，向Dr. Fan汇报了自己的进度。我完成报告的时间是周五的上午，而周五下午正好是Dr. Fan和自己学生开组会的时间，在其他几人完成了汇报之后，时间还不是太晚，Dr. Fan说正好刚刚收到我的report，就让我也在组会上讲一讲。我当时有点紧张，因为之前还没有在组会上发言过，而且这次也没什么准备。我展示了一下我的结果，也交流了一下我遇到的问题，比如在PCB焊接的时候，一侧信号线过于靠近了地的边界导致很难保证参数的对称；在s参数的结果中，有一些高频的谐振是如何产生的。

之后，我还提出了我在CST仿真结果中发现的一些问题。关于多层PCB的谐振问题，之前发现在14GHz处存在谐振，推测产生的原因是由于bottom layer ground的存在，但是在我出去了部分ground之后，谐振仍然存在，只是稍微减弱。

大家很难提出准确的谐振来源，还需要在之后的仿真中观察结果。完成一次仿真需要的时间大概有1天多，因此在周五离开实验室之前，我完成了有关模型的修改，并且在实验室的公用机上开始仿真计算，周一去实验室的时候，几个模型的仿真计算就都可以完成，可以看结果中能不能有些线索。

朱世达

为了找到上周相位不匹配的原因，我们想了各种办法，首先是在CST模型里面调整材料尺寸、加入不同空气间隔，然后调整吸波材料摆放的位置，还用MATLAB对材料参数文件进行调整，然后发现规律。所有结果似乎都指向材料本身参数的问题。虽然说起来很容易，但是每一次调整参数都需要十几个小时重新仿真。由于周四就要在给公司的汇报会议上给Jim做展示，时间很紧。

Xiangyang学长给了我很多关于PPT汇报的建议，我们反复修改了PPT的思路、顺序，并将所有机器设置参数、模型参数都尽可能清晰呈现出来。由于第一次给公司做汇报，多少有些紧张，周三晚上PPT才最终定稿。

周四早上先是和提供吸波材料的Laird公司开了一个会，中午的时候和IBM开会，我在会上做了展示。Jim对Microstrip模型的结果很满意，但是对加入吸波材料以后的结果就不太满意了，尽管看到加入空气间隔以后magnitude匹配的很好，但是相位结果还是不够好。我给Jim阐释了我的想法，Jim给出了三个建议：一是在测试时用夹子提供压力时夹子会影响材料吸波性能，最好加上一块泡沫；二是根据公式推算一下弥补这段相位差需要改变的参数大小，判断哪种更加可行；三是修改材料参数以后，还要再用FEMAS进行参数的拟合，确保符合迪拜模型以后才能在CST里面仿真。

我想到之前对仿真结果做了那么多改进，但是却没有想过测试时的问题，只是多次测试结果一致就认为测试没有问题了。所以周五的时候就花了一整天在VNA室进行测量，这次从校准开始就仔细琢磨其中可能出错的地方，之前都只是按照步骤一步一步走，没有思考其中的原理，这次才弄明白，校准的第一步是连入测试板上一根单端口的Microstrip测量S11和S22，此时终端开路微波是全反射；然后连入双端口的Microstrip，阻抗匹配，测量S12和S21；再连入不同长度的Microstrip校准长度；最后连入单端口Microstrip，但是终端加入50欧姆负载，阻抗匹配。在观察了每一步的结果并确保无误后，我才开始正式测量。

Microstrip测试板平面图

加入特殊的泡沫以后果然结果有很大改进，无论是相位还是幅度都非常接近仿真结果，不过这一次我没有就这么结束测试，而是对比了加上泡沫和不加泡沫的不同材料、不同长度的结果，并且加大压力观察了S参数相位的变化范围。结果非常满意！

回想这两周，发现自己有太多时间浪费在软件仿真上，经常一个模型要跑十几个小时，还可能在某个频率点上卡住不能得出结果，后面决定要思考完善过后再开始仿真。

另外这周还对BSR1、BSR2、MCS、NR50、NR425五种材料进行了拟合，并利用FEMAS把材料参数曲线延长到了30GHz，和Xiangyang一起把它们添加到CISCO的ROSA模型上，得到了初步的结果，发现MCS材料的特性很特别，周四开始张岭也开始参与到这个项目里面来。BOSCH的项目方面，我按照Giorgi的要求，分析了ROSA的外围电路部分，分析了射电放大器的工作波长范围和放大特性，找到了几款和现有电路匹配的同种放大器，对比了参数，做了一份报告给小帕，准备进一步筛选。

在CST里面建立的ROSA模型

不同材料的吸波性能对比

ROSA电路部分

周五下午快下班的时候，我收到了IBM的Sam发来的邮件，让我跟意大利实验室的那个项目，在下周IBM的会议上做报告，看来下周又有的忙了。