2014密苏里科技大学EMC实验室项目实习周记（第12周）

公共篇：

这是我们实习的最后一周，大家的项目都基本结束了。回首这三个月，我们对微波工程和电磁兼容都有了自己的理解，大家对实验和仿真也都很熟悉了。时间过的真快，很舍不得这里，但是这三个月我们过的很充实，对自己也很满意。感谢启明学院的老师，感谢国家留学基金委，能给我们这么好的一个机会！

个人篇：

白斯琪：

本周我们测量了从芯片到天线的S21并且提取了噪声源。

首先要证明我们的测量方法是有效的。

实验装置图如下：

探头是用同轴线制作的，工作频率能够到3GHz。但是探头靠近天线时可能对天线产生影响。我们测量了这个影响有多大。装置如下：

用两个天线分别作为一端口和二端口，测试有探头和无探头时的S21。结果如下：

有探头和无探头时的S21几乎一样，所以探头对实验结果的影响可以忽略不计。

把探头焊在PCB板上的时候会有一个额外的回路，构成一个天线。我们测试了这个回路的影响。装置如下：

实验结果如下：

红线比蓝线低20dB，所以我们的测量结果（蓝线）是可靠的。

测完S21后，我们又测量了噪声源，实验装置如下：

实验结果如下：

至此实验部分已经完成。剩下的工作就是仿真了，在最后两天我的任务就是把文档和数据整理好，交给别人完成项目的最后一步。

夏梁桢：

本周我的项目到了最后的收尾阶段，也就是三维成像图出来了，不再是截面图，终于是是完整的三维成像图。我首先扫描完整扫描了两个DUT，一个是十个角的金属体，另一个是不同高度上的两个金属长方体。最终因为我们仪器分辨率的限制，只有第二个实验是成功的。因为在现在的情况下，只要金属平面与平面的角度超过了20度，我们就完全辨识不出来了，所以我们只能扫描一些接近于平面的物体。之后我用点状图来表征三维图像，能够得到较清晰的图像。以下就是我们得到的图像。

另外我们还发现，在扫描时我们一定要在waveguide上面加上horn，不然waveguide端口上的反射信号会过于强，导致完全看不到任何图像。加上了匹配的horn之后数据的数值范围还增加了，可以尝试将它用在二维手动扫描上面，也许会得到更好的效果。但是因为没有找到手动扫描的小电脑，这个尝试只能留到下周或者是以后了。

这周就是我们三个月实习的最后一周了，时间过的真快，还是很舍不得这里的，但是又很想家人和以前的朋友，很矛盾啊，但是这三个月我过的很充实，对自己也很满意。最后谢谢华科和emc实验室给我这次机会。

何睿杰：

在上周答辩完之后，我又进行了TDR Probe的测量。由于TDR Probe是balanced,所以预期获得的S参数不存在不连续，即没有从probe引入的共模噪声的影响。

转存的S参数和TDR波形均显示测量中没有引入共模噪声。

我采用下图所示的方法来进行差分测量，基本思路和之前的单端测量比较相似，最大的区别是这次我们有四个端口。其实这样会增大校准的难度，但是好在我们用电子校准器，还比较方便。

图中的并行黑色线即我们的待测设备——其实就是一对差分传输线。我们的探针各有两个端口，左右对称，可以称作Balanced Probe.

使用13和24作为differential pair,这样方便测量（两个相邻的端口接在同一个探头上），同时Single-Ended 转化成Mix-Mode S-Parameter的算法也是根据这样的端口配置设计的。

这个手持的探头（上周的周记里面也提到过），是会不稳定 ，毕竟人体肌肉总是会不自主的轻微颤动，这使得我们测量时存储数据比较困难。同时Landing的区域很小，得小心翼翼才能对上，那一个人只能land一个探头；还得有人操作VNA。实验中我们有三个人共同参与。下图中是我（右）和Bichen学长（左），还有一个印度裔研究生Srinath帮我们操作VNA。然而在这种兴师动众的情况下（之前用micro probe的时候只有我一个人操作），存好的实验数据只有一半是可靠的，其它的数据存在普遍的问题 ——S21曲线没有从（0,0）开始。所以我们今天又测量了一次，现在在处理数据。

下周三就要离开Rolla了，转眼已在这儿待了三个月。回首这三个月，我可以说是进步不少。从最开始对项目一无所知，到现在能独立设计方案，进行实验，分析数据…技术上的东西，长进不小。另外做presentation的能力，比刚来的时候好些了，但还是有待提高。说实话，实习的期间没怎么享受生活，可能是受Bichen学长的影响吧，周末来实验室work的情况比较多——比如今天。错过了三个月里的每一次去大城市St. Louis的机会（Rolla之于St. Louis, 好比余家桥之于武汉），下周的周一周二，还有机会能去逗留一下，我打算周一和黄总一起去一趟。

面试过去了一周多，Dr.Fan明天可能会告诉我们offer的情况。不管结果如何，我相信 MST EMCLAB对于深造来说是个非常不错的选择。

张岭：

上周答辩结束，这周主要做一些收尾和总结性的工作。我对这三个月的项目做了一个全面性的总结。我的项目分成两个部分，第一部分是关于微带线或带状线中存在串扰时特征阻抗的估算问题，第二部分是对关于ADS和实验室内部软件FEMAS的信道仿真和眼图的问题。从这两个项目中，我学习到了很多东西。我的本科专业是电子科学与技术，对微波工程方面的知识了解甚少。这三个月的学习让我自学了传输线理论和信号完整性方面的一些内容，为我以后的学习应该会打下一定的基础。

这次实习经历对于我们是很好的开拓眼界和体验美国生活的机会，无论如何，都是很有收获的。一方面，我体会到了美国这边的教育的一些不同之处，尤其是密苏里科技大学电磁兼容实验室学术研究的氛围。实验室与世界各种公司合作，通过学生参与解决工业上的问题，每周定期开会来督促项目进度。因为实验室的学生学习过程中参与解决的就是公司的技术问题，所以就业情况很好。我和实验室的一位学长交流的时候，他说，其实学什么东西不重要，关键是要在学习的过程中培养一种能力。学习的专业并不对今后从事的行业有着直接的限定。学习也是一个需要自己去体会的过程，现在也不必想太多，想太多了没用。踏踏实实的做好眼前的事。我很同意他的说法。

另一方面，对于美国这边的生活，我也想说，美国人是很会享受的，美国人也是很严谨，很敬业的。这也许就是美国在各个方面引领世界的原因之一吧。人就是要趁年轻多出去看一看，这样才能意识到这世界有多大。未来的路还有很长。感谢启明学院的老师，感谢国家留学基金委，能给我们这么好的一个机会！

周建驰：

这周的工作主要是设计QT-based probe的仿真模型，通过阅读Guanghua 学长给我的资料，我已经理解了前期设计的基本原理和思路。我们用开路传输线充当电容，短路传输线充当电感来设计谐振电路，通过使用有损的材料，为电路提供电阻，通过double tips 加强coupling的能力，并且用四分之一波长枝节变换器让电路的输入阻抗与用于测量的VNA 的50Ω特性阻抗匹配。QT结构的HFSS模型如图-1所示。其中tips 与trace的距离为2mm。

图-1 QT-based probe HFSS model

我们当前设计的目标是，改变PCB板的参数，用一组传输线实现该电路。设计时参照的核心公式为：

从该式中可以看出，在确定目标谐振频率后，可调节的参数为trace 的特性阻抗和短路线的长度，选择适当的参数，就可以在谐振频率达到最大输入阻抗，记录此时的阻抗值，代回上式得到特征阻抗，即可利用该值计算开路线长度。

但是通过仿真，得到的数据与我用CST calculation tool 计算得到的数值有较大出入，我和Guanghua 学长讨论他也提出可能是模型有问题。所以我用waveport仿了trace的端口特性，得到的特征阻抗与CST 计算的结果比较接近。Qiaolei 学长和我说是因为短路线终端短路的的Via相当于负载，不能视作理想短路，会影响trace的性能。在仿真软件中，Solver 并不知道结构是传输线，只是对三维模型的行为仿真，所以即便实际测量中这一小段并没有影响，在仿真中也可能造成问题。我虽然理解这个说法，但是我并不认为这会造成特性阻抗相差30%。我想就这个问题和小帕讨论一下，不过这部分他也很久没接触了，一时也没讨论出什么结果。

Channel Emulator 的项目我的部分基本全部完成了，但是Poster 还需要再完善一下，之前的draft 内容不够紧凑，感觉有些废话，Guanghua 建议我把没有具体意义的语句和词汇全部删掉。我把图片又重新调整了一下，让整个版面看起来更加有序。（图-2）

图-2 Equalizer Poster

最近Conference 比较多，加上之前八月份开会实验室也有不少论文要发Journal， 所以最近大家关于论文的讨论也比较多，很早之前Guanghua 就和我说平时要多读多想，这样自己写起来才不会无从下笔，平时自己看也都看得懂，但是到写起来的时候依然觉得词穷。还是需要努力吧。

转眼实习就要结束了，感谢三个月来实验室各位的照顾，也感谢小伙伴们的陪伴。既然选择了远方，便只顾风雨兼程，接下来的路还很长，大家都继续加油吧！

黄晨希：

这一周主要是在Dr.Fan和Ketan的建议下，读了Jingook教授的几篇相关论文。对于高阶的电路的表达式的求解，Jingook教授也做了一些研究。但是他们主要研究的是Power Trace而不是Power Plane，而且他们的论文是基于一个关于Power Trace的实际去耦电容大小的近似。而对于我所研究的问题，这种假设其实不一定会成立。在组会上，我表达了一下自己的这一观点，并进行了解释，不过Jim和Ketan还是觉得论文里有一些东西还是值得借鉴的，让我再仔细把论文和我们研究的Power Plane比较一下。

图1.Jingook教授的论文和计算结果

这周还有一个没有解决的问题，就是在使用PDN Tool的时候，我发现当用测试PCB板的几何尺寸时，如果接地的过孔达到4根或以上，在阻抗曲线中将会看不到峰值，我觉得原因是因为Leq电感太小，因此看不到其谐振点。但是在跟碧瑶学姐讨论后，碧瑶学姐告诉我这块PCB板是经过试验测试过的，也用PDN Tool仿真过，不存在我说的这种情况。然而我又做了很多组仿真进行比较，发现当接地的过孔数目增多时，谐振点的确是会渐渐减弱并消失的。我也在组会上和大家反映了一下该问题，Jim觉得我应该再和碧瑶学姐进行更深入的讨论。

图2.阻抗曲线看不到峰值

下周三就要回国了，感觉这周也有一些松懈了，周六的时候，和几个比较熟一些的学长打了最后一场球，觉得还是很有一些舍不得他们的。