本周实验室有两个中国学生过生日，因此星期六的时候我们在距离罗拉大概20 miles的一个公园里面搞了个BBQ party，大家都玩的很嗨。我们没有车，只能蹭实验室一个学长的车一起走。本来我们准备下午2点半出发，但是学长临时要在实验室工作，一直等到6点左右才出发，去了party不到一个小时学长又回去继续工作了，由此可见这边实验室的科研压力还是很大的，实验室的一些刚进来的学生都会经常熬夜地做测量。图一是公园里面的一个小湖，可以钓鱼，但是在美国这边钓鱼一定得有钓鱼执照，大概花十几刀就可以办一个钓鱼执照。如果你没有执照偷偷钓鱼，被警察发现会罚款100刀。而且很多时候湖水很浅，有些鱼就在湖面游来游去，但是这边的法律不允许用网或者别的工具来抓鱼，只允许用竿钓鱼，否则被逮到也是要罚款的。
图？SEQ图\* ARABIC2食堂收费处
图？SEQ图\* ARABIC3食堂内部
在这里我想再介绍一下我们的邻居。我们租房的邻居是一位伊拉克的留学生，名字叫做saif,发音跟safe一样，我还和他开玩笑说跟他住一起很安全。他是机械工程专业的PHD。不过据他说自己的GRE还没有考，并且如果分数没有达到学校的要求就必须转学了，所以最近在努力复习中。我们每次在厨房做饭的时候也总会碰到一个伊拉克大叔，他是这边的访问学者，9月底就要走了。他是一个很热心的人，有一次做饭的时候觉得我们的肉坏了（我们的厨房是公用的），让我们不要吃，然后自己跑到房间拿出几根香肠给我们。总的感受是当地的居民还有学生都比较nice。
2 个人篇
2.1 孙经东——Huawei Heat sink/IC field transformation
本周任务比较清晰，就是找出上周测量结果不吻合的原因，并进行改正。在上一周，我们使用一个新的对数周期天线对大的散热片辐射进行了测量，其结果显示，在高频范围内（8GHz以上），测量得到的辐射场强度与之前的结果较为吻合，但是再低频范围内（8GHz以下），测量的辐射场强度低于预期结果10~15dB，由于差别较大，所以不可能仅仅归咎于测量过程中的损失，肯定还有其他问题没有考虑到。
在跟导师Victor商讨之后，我们认为有三个可能的原因，并打算逐一验证。
原因一可能是激励输出Pin（针）与散热片的接触不好，这样的话，Pin与散热片之间有空气层，在高频下，由于耦合作用明显，散热片还是可以感应出相当的电流产生强度类似的辐射，但是在低频下，电流就只能止步于激励Pin，没法传递到散热片上，导致其辐射大大降低。
原因二可能是对数周期天线的增益测量不准确，之前我们是通过两个相同的对数周期天线相对测量增益，通过收发互易得到的S21参数，转化为电压比，其值为两个天线增益的乘积加一个系数。这种测量方法的优点是Setup比较简单，测量起来比较快，但是我们发现这两个对数周期天线都不在最佳的状态上，每一个天线的反射都比较大（通过S11观察），而且ripple（波动）比较明显，这样导致两个天线增益的误差较大（如果天线条件好应该相等），我们如果直接对增益的乘积开方，也无法得到准确的单个天线的增益。
原因三可能是天线的极化方向不对，在远场区，天线存在一个特定的计划方式，随着工作频率和空间指向不同，天线的辐射极化方式也不同，极化不匹配也会导致测量到的辐射低于最大值。由于我们现用的对数周期天线体积较大，很艰难地安装到Setup上，所以实际测量时天线的极化很可能不匹配。
在分析出原因后，之后就是一步一步的改进和验证。
原因一接触问题比较好解决，我们重新焊了一个Pin，同时用铅锤在散热片上的小洞周围敲击一圈，让小洞缩紧一点，还可以加一点银。
对于原因二天线增益，我们花了两天时间，一点点仔细验证。首先，用两个宽频带天线（1~18GHz）测量出单个宽频带天线的增益，但是这个增益我们是无法确定是否可靠的，于是又通过两个不同频带（8~12GHz和12~18GHz）的标准增益天线，去验证那个宽频带天线（1~18GHz）的增益是否准确，标准增益天线增益固定，而且极其可靠，结果证明，在不同距离和频率（12~18GHz）下，之前测到的宽频带天线的增益比较可靠，而且与网上说明书的增益曲线吻合，这样我们就在一个很宽的频率范围内有了一个可靠的参考量，进而能以宽频带天线作为基准，准确测出对数周期天线的增益。
原因三被证明是影响之前结果不准确的最主要原因，所以我们在Setup上重新打了一个孔，虽然很麻烦，但是确实是必要的步骤，重新以最佳极化方向固定对数周期天线。
在对分析出的原因一一解决后，重新进行了一次VNA（矢量网络分析仪）验证，测量结果非常好，与之前的仿真和推导结果吻合。这次问题分析和解决的过程给我很好的经验，首先要相信测量的结果，如果结果不正确，运用专业知识去分析原因，一条条理清楚，然后逐个去克服，之后重新测量验证。就在这一步步的测量、分析、验证过程里，我们的研究能力才能逐步得到锻炼。
2.2 吴纯宇——基于3D打印技术的信道模拟器
这周在3D打印项目上暂时停了下来。小帕也没有安排我们下一步的计划。在周五下午，我们和给我们提供打印材料的Laird公司开了一个1小时左右的短会，主要是讨论了打印材料的改进问题。本来我是要在会上做一个presentation，讲解一下我们上周测量来自Laird公司的打印材料的介电常数的情况。但由于没有充分准备，英语口语很差，presentation做得吞吞吐吐的，很多东西都忘记讲了，意思也表达的不清楚。讲到一半，焦向阳学长就不让我讲了。我实在是有些尴尬，只能暗自苦笑。怪也只能怪自己没有事先准备。
那这周我在忙什么呢？这周Mikheil给我布置了一个Code的任务。这个任务就是要我根据转移函数Z(s)的矩阵，求出这个矩阵的等效电路，并把这个电路保存在SPICE文件中。他给我提供了一篇相关的论文。论文的基本思想是：首先我们根据Z(s)表达式，求出Z(s)的极点和留数，这样Z(s)就可以拆成若干项。这些项又可以分为两类，一类是实极点和实留数项，一类是一对复极点和复留数项。不同的项可以对应不同的等效电路。由于Z(s)是这些项的总和，实际等效电路就是各项等效电路的综合了。而我们考虑的是阻抗，因此这些电路应该串联起来。
虽然我说的轻松，但实际上我理解以上思想却花了很长的时间。倒不是这种思路有多难理解，只是由于Mikheil直接甩给我一篇PHD毕业论文，大概有将近100多页，并告诉我函数应该实现的功能和接口，就没有给我更多信息了。我只能从论文开头开始看起。大概看了大半天加一个晚上，我才明白我实际需要着重理解的部分。把论文看懂后，我就开始编程了。编程的过程是比较耗脑细胞的，需要考虑论文实现的流程，了解SPICE文件的格式，思考函数应该分哪些子函数，这些子函数的接口又该怎么定义，等等。但实际用来编程的时间并不长。真正痛苦的是Debug。经过了几天的Debug，函数功能大概能实现了。但函数的稳定性等各方面还需要完善，论文也有我认为存在问题的地方，周一要去找Mikheil汇报。
2.3 徐冰洁——Cisco Channel Emulator Project
在之前CISCO公司的用FIR滤波器模拟信道项目基础上，我自己摸索，拓展到用FIR滤波器模拟Crosstalk。
跟着Dr. Pommerenke做项目让我体会最深的是：不要害怕不断尝试。花了接近一周，找到信道的through和noise,并用最明显的干扰的S参数通过matlab计算出FIR的系数。可是，给导师说明计算出结果中的FIR系数太小的问题后，他指出最开始的思路错误，所需的S参数并非直接给的S参数。于是，从头再来，理清思路。
从通过电阻耦合的两条信道模型中，先计算出传干扰信号的FIR滤波器两端S参数以及Delay值（得FIR系数需要），再得到FIR系数，ADS建模后验证，最后搭电路实际测量。当然，这仍然是我自己对于这个项目的做法。具体怎样从已知四端口的S参数得所需FIR滤波器两端S参数就没想象中简单。我采用S参数，ABCD参数，Y参数矩阵电路分析的方法，用matlab计算出此S参数。结果的确比原干扰S参数大一些，但在高频处值仍较小，不知道这样的思路是否正确，需要将结果给导师看看。也许这个思路又会有问题，那就采用我另一种想法ADS建模后optimization得FIR系数，但实际没这么用过不知道可不可行。或者思路正确，那么就可以进行下步。下步是得到Delay值，需要S11，S12，S21，S22和频率一起正确格式地存在一个文件中，再用实验室自己研发的软件Femas可得。具体操作时，在matlab中将计算所得多个变量值怎么存在一个正确能读顺序的文件中，又需要自己摸索。
导师只给出抽象的目标，实际具体全靠自己。理论基础和技术支撑是做项目最重要两部分。理论上，系统地将《电磁场与电磁波》，《微波技术基础》梳理，如果研究生继续这个方向，学习相关课程，会对研究思路有很大帮助。技术上，比如matlab在本科学习只是穿插在课程中小练习，而现在做项目过程中发现很多细节需要探索学习，不试就不会发现问题，在不断探索熟悉matlab的过程中技术不断提高。
做Dr. Pommerenke的这个项目，没有学长告诉你下一步该做什么，具体用什么方法用什么软件（比如CST,HFSS）实现。但是，做一个思考者也是做项目有挑战性也有趣的部分吧,就算是失败的尝试也是珍贵的经验。
2.4 赵碧瑶——PCB的power distribution network建模
在发现测试结果和仿真结果对不上之后，我们开始寻找各种可能的原因，不断地改进仿真的模型，以期使仿真和测试吻合，证明我们的算法是有效的。同时为了弄清楚电磁波耦合发生的具体位置，我们需要电源网络每层的电场和磁场分布，弄清磁场和电场耦合，来反映出电源网络中电流和电压的分布，以期得到更好的设计思想来减小电源的噪声，保证信号的完整性。同时，Jim希望我和Bruce教授一起完成PDN算法指南的设计。正如他之前所说，刚开始参与到一个项目中时，只是接触项目中一小块的部分，然后慢慢的了解到为什么这个问题很重要，慢慢理解我们工作的重要性。随着Jim将更多的与项目相关的工作交给我，在越来越清楚地了解项目的同时，也明白了Jim的一番苦心。
首先需要解决的是为什么测试数据和仿真结果不吻合的问题。主要从两个方面来改进仿真模型，一是模型的物理结构；二是模型的电磁学常数。首先更改物理模型，加上为了方便测量S12而多加的两对电源和地的孔；然后画出测量结果的阻抗，计算实际的电介质常数；将仿真中材料的电介质常数设置为计算得到的实际电介质常数；最后仿真。然而，修改之后的模型得到的仿真结果依旧和实际测量数据不吻合，其中一种情况的结果如图1所示。
图？SEQ图\* ARABIC1 一种情况的仿真和测量结果
由图1可以看出，实际PCB板的电容大一些，造成整个曲线的偏移。我们分析，最可能的原因就是由于这块板子的价格便宜，层与层之间的高度可能不是我们所要求的，大概会有10%的误差。因此，我们决定将板子切开，直接测量其实际尺寸。
这个周第二个任务是编写Spice输入文件转换器。业界有很多种Spice输入文件格式，对应着有不同的Spice引擎。我们不可能将所有引擎整合到PDN工具里去，为了处理这众多的Spice文件，我们采用整个一种特定的Spice引擎(PowerPEEC)，将其他主流Spice的输入文件转换为PowerPEEC对应的输入文件，以达到兼容各种Spice的目的。
Spice输入文件转换器是Jim交给我的一项独立的任务，我必须自己独立完成。首先，我决定先解决两大Spice文件的转换问题，即将HSpice和Pspice文件转换为IBM Spice。我需要了解这两种Spice与IBM Spice文件的不同点，对其进行修改，生成IBM Spice文件。整个转换器逻辑非常简单，麻烦的是需要考虑到Spice文件中包含的对各种电路元件的描述及分析、画图、保存等指令，并且需要考虑对子电路的处理。这需要将语句分类，再单独处理，最后整合。工作量比较大，但是只要细心，解决这个问题并不难。希望在下周就可以完成这个Spice文件转换器，开始测试该转换器。
2.5 杨帆——双绞线信号完整性问题研究/偏心圆柱体电磁散射理论
公司项目部分：
结合上周仿真的一些结果，我们具体分析了time delay区域的机理。我们利用PSPICE模拟仿真了我们讨论的信号线。如图1所示。
图1 PSPICE电路模型
图2 不同电感下时间常数的TDR计算值和仿真值
在我们仿真的模型中，分别仿真了串联10nH和100nH的电路，他们的时间常数如图2所示。可以明显看出，电感越大的时候，时间常数越大。同时我们再理论上也做了很多公式的推导。
针对我们的测量的实物模型，由于存在5cm或者10cm的裸露信号线以及白色的ground wire，当在端口加入信号的时候，这段区域会有强的电感产生，这个时候我们用TDR测量的时候会有比较明显的time delay,见图3.
这样对于我们的分析会有些影响，例如后面的测量中我们的cable长度选取比较小，因此用TDR测量的时候，impedance测量会在time delay之前就已经结束，cable的实际impedance可能就没有显示出来。
如何能减小这个time delay的影响是我们后面要解决的一个问题，同时开会的时候老师希望我们能够测量分析出两根信号线之间的coupling的问题，所以接下来我们打算使用TDR测量分析两端口之间的coupling问题。
圆柱体电磁散射理论研究部分：
前段时间推导出来了将同心圆柱体等效为一个S参数矩阵，利用这个矩阵我们可以轻松的由入射波求解出散射波，而不需要通过繁杂的电磁计算。本周我利用matlab实现了这个矩阵，不过仿真出来的结果不太理想。目前还不清楚是什么原因，有可能是S参数的结果本身就没有任何规律，这个我还准备跟Dr. zhang再讨论一下。
2.6 贺嘉贻——Buffer电路的设计和测量
本周我的主要任务是进行femas软件的C++编程，我的任务是进行微波网络参数之间的转换。微波网络参数包括S矩阵、T矩阵、Z矩阵、Y矩阵和ABCD矩阵，我要编写的函数的功能便是对这5种参数进行相互转换。只要输入其中一种参数，就可以得到其他几种参数矩阵。
实际应用中比较常见的是2端口的网络，其对应的矩阵是2*2的，这种情况下进行各个参数之间的变换会比较容易。但是实际中也有很多N端口的网络，因此Dr.Mikheil让我完成N端口网络的矩阵转换。这让难度加大了不少，我一开始也不知道如何处理。我参考了《微波工程》这本书上关于微波网络的介绍，该书上有一个S矩阵与Z矩阵之间的变换推导。于是我用类似的方法去推导出了S，Y，Z三种矩阵之间的变换。而对于T和ABCD这两种矩阵，我首先推导出了2端口网络的变换，然后用分块矩阵的思想，将N端口网络转化为了2端口网络，得到了N端口网络的矩阵变换表达式。在这个过程中，我复习了各个微波网络参数的定义，并且自己通过查阅资料完成了一些公式的推导和一些从特殊到一般的公式推导，感觉自己收获很大。
目前我已经完成了所有函数的编写，下一步是同Dr.Mikheil一起对函数结果进行验证，希望能得到正确的结果。
这一周硬件任务方面主要是完善PCB板的设计，对layout中一些可能对电路信号完整性造成影响的部分进行了一些调整：比如消除由于走线或者铺铜不当产生的一些电容电感等。然后学习了生成Gerber光绘文件的步骤，Gerber文件是将PCB板寄给PCB板生产厂商时需要的文件。能用于PCB板设计的软件有很多种，但是最后进行生产时需要的是Gerber光绘文件。完成了Gerber文件的生成后，一块PCB板的设计就完成了。
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