再接再厉
公共篇
这一周过得十分地忙碌，大家对所做的项目理解更加深入，工作也十分认真努力，一周七天大多数时间都会待在实验室里做项目，学习与实践的过程让我们收获良多。
本周，陪伴了我们一个多月的张岭学长前往加州进行半年实习，为此我们特意举办了“张岭告别篮球赛”，感谢张岭学长这一个月来对我们生活和学习上的帮助，也祝愿学长在加州一切顺利。
周五晚上，Dr. Pommerenke邀请实习生到家里吃饭，小帕和家人亲自下厨，为我们准备了非常丰盛的晚餐。
图1合照
晚餐后，我们参观了小帕在家中搭建的地下实验室，小帕非常高兴地向我们展示自己制作的天线站台和其他精密仪器，并且和我们进行了亲切的交谈。
个人篇
曾 晨（启明学院13级信息类数理提高班）
这周的工作比较轻松，只是对之前的工作进行了整合，做了一个matlab1的tool，这样之后对代码不太熟悉的同事使用起来也会比较方便，另外小帕从加拿大请了一个学姐作为visiting过来，专门处理音频信号的问题，因此，这一方面的工作也就轻松很多。
本周的第一部分工作室关于之前down sampling还有down mixing等方法的一种整合，由于之前在华科信号与系统课上，文老师要我们两三周就做个大实验，所以我对matlab的gui很熟，便很快便完成了任务，界面大概如下图所示。
图2 Gui界面
本周第二部分工作是关于信号处理，小帕在之前让我们试试声音信号，但是由于实验室以及我们对声音处理都不是那么了解，而小帕碰巧又在上个月底的emc会议上认识了中科院在渥太华大学的学姐。周三学姐到了，第二天发现小波去噪的方法便能很好的分辨出esd前后的信号。所以说，果然还是专业人做专业事情比较好，而国外实验室在这方面比较国内而言好像还是有优势的，至少我在国内没见过这种。下图是本周信号处理方面工作结果的示意，关于小波去噪的实现。
图3滤波前后图示
最后一部分工作是关于测试，我们继续对相机和手机进行esd测试，并且我们根据设备特点重新设计了计划，也将上周的计划更深入的进行，当我得知这个项目已经历经将近一年，并且之后还会有很久，不禁思考，国外的项目果然是慢工出细活，感觉这样才是真正的科研。
宋皓升（材料学院13级功能材料专业）
本周过得匆忙而充实。
接着上星期的任务，我们通过已搭建好的测试设备对第一个例子进行了测试。通过用MATLAB处理数据并画出了图像。
图5第一次实验的数据图
通过分析一些比较异常的数据，我们发现可能是由于两个patch没有焊接完全导致的。重新焊接后，我门再次进行了同样的实验。
图6重新焊接的patch
在数据处理的过程中，为了让数据更容易分辨，我将对照组、吸波材料在0-12cm、吸波材料在12-14cm的数据分别放在三幅图中。
图7对照组数据图
图8吸波材料在0-12cm
图9吸波材料在12-14cm
通过对比实验数据，我们发现与CST模拟的结果类似，一块吸波材料的扫描并不能完美地分辨出两个激励源的位置。
周五，我找Dr.Victor谈了谈我自己对ESM的看法，在想能不能利用已知的激励源去影响未知激励源的场，通过检测加强点或减弱点可以判断两个未知源的位置关系。但是，我忽略了一个特别重要的问题，就是用已知源去影响未知源的这个过程同样受到了超分辨率的限制，大写的尴尬……在交流过程中，我也发现自己科研思维的不严密，逻辑不够清晰，希望在接下来的学习中改善这些问题。
向绍杰（电气工程及其自动化2014级）
这一周非常的忙碌，前两天我对之前的ESD demonstrator的电路进行了很多次修正，每次修改也都感觉到自己经验的不足，像一些元件输出电压的匹配，芯片的电压保护，已经信号的输入和作用范围都没有考虑清楚，深深感到自己在学校里的学习太过于走马观花，缺少实际运用的意识。
下图是Transient Electric Probe，信号由Antenna Patterns输入到Differential-sigle ended Amplifier，加上电压偏置后送入ADCMP573比较器，同远程送入的threshold电压比较然后确定输出。
图10
下图是Optical Digital Approach，包含了远程的电压门槛值设置和reset功能，前一部分电路会用于Samsung Hexiwear智能手表的ESD检测，后一部分用于远程的threshold设置。
图11
目前正在进行电路板的PCB layout design，由于元件数目很多，感觉布线任务很艰巨，而且定制电路板从厂家寄到实验室还要花很长时间，能否在短时间设计出一块能用的PCB板子，对我来说也是一个很大的考验。
图12
周三晚上和Samsung公司的开会，我大致讲了一下ESD demonstrator的设计和原理以及对于前几周电流测试的数据处理。slides做的十分不专业，被小帕和学姐打回重新修改了很多次，不过还是存在很多问题，之前测试的数据少了一组，而且放电电量和峰值对应也都存在很大问题，不知道该如何解释。下图是电流重建和测量电流的对比图。
图13
还有两周不到的时间我就要回国继续大三的课程，这个时候感觉相比前两周明显焦躁了不少，但是进度也并没有加快多少，恨不得把所有时间都投到工作上，感觉时间太少，自己懂得东西也太少。希望接下来一点时间里能够加快进度，尽量完成自己手头的任务，不要留下什么遗憾。
刘远卓（启明学院13级种子班）
这周开始，调通了若干bug后，终于完成了VBA在CST软件里对同轴线的仿真的全部流程，除此之外也正式和翘磊学长开始进行实验板的而测量。
首先是对贴片天线板的测量。需要用信号分析仪与S参数网络分析仪同时对板子的输出信号进行测量。测量的探头有两种，一种的头部是针状的，用来测量电压；还有一种的头部是一个回环，用来测量场的大小。保证了两台仪器的测量结果都与理论值一致才能进行接下来的实验。贴片天线板是二层板，天线间的耦合路径只是通过空气介质，用其他实验板对天线板上方进行阻隔就能看到测量幅度的减小。虽然看上去只是简单的验证，但从仪器的使用到测量的方法，总会出现这样或那样的小问题，每天做实验基本要做到晚上11、12点才能暂告一段落。
图14贴片天线板
接下来进行的是IC测试板耦合信号的测量。需要两个探头，一个测量参考信号，一个测量实际信号，实际信号的幅值作为测量结果的幅值，两信号的相位差作为测量结果的相位。数据使用MATLAB进行处理。为了确保第二个探头的测量值不是噪声，采用了两种方法进行验证。首先是其峰值远大于噪声的幅值，其次，由于噪声信号是随机出现的，因此确保两次测量结果的相位差恒定即可。确定了中心点后，就可以设定扫场的范围，让扫描仪进行移动。
图15 IC测试板
对于X方向的结果比较好，幅值最大的部位恰好为输出端口处，但对于Y方向的结果却总是有偏差。经过了漫长的寻找，终于发现是探头倾斜，没有垂直于仪器，导致90度旋转后中心点产生了偏移。所以在测量Y方向的场时需要重新校准中心点。
但对于IC测试板，我们发现其耦合路径既不在板上方的空气也不在下方。分析原因得出，由于该测试板为四层板，板上有许多过孔和器件，容易形成谐振腔，导致板间耦合，这是很不利的。为了消除板间耦合，我们将板子的IC部分与天线部分切割开，再用铜箔和焊锡将其屏蔽。当然这样的方法并不是理想的，由于这块板子还存在谐振频率偏移的问题，因此需要重新制作一版新的板子来进行测量。
图16实验场景
翘磊学长有个习惯，将第一次测量的结果默认为错的，接下来反复验证，不断发现问题，自己给自己“找茬”。RFI领域的研究现在才刚处于起步阶段，我想，也正因为有了这样精益求精的态度才能在这个领域里成为领路人。
孙泽（光电学院13级光电专业）
这已经是我们在EMC实验室实习的第五周了，自从上周老师们回来之后，我们的进度都明显加快了很多，对于自己的项目的理解也都更加深入。
这一周我主要进行了三个方面的工作。第一，我再一次完善了coaxial cable ESD实验的setup。事实上从一开始做实验到现在，我的实验setup已经在小帕的指导下进行了多次修改，从最初的手握电线，到用泡沫隔离电线，再到现在用泡沫导轨严格控制电线与地之间的距离。在组装了泡沫导轨后，学长又发现当导轨与载体进行摩擦时，会再次产生电荷，可能对实验结果产生影响。下一周我们应该会继续进行这方面的探究。第二，我修改了上周末画的charge distribution drawing的图解。小帕非常认真，图里的一点点小错误都会明确地给我指出来。在这个过程中我也领悟到科学研究中准确的重要性。在我的报告中，原来经常出现estimated, cab be这样模棱两可的描述。但经过小帕一次次的提醒，对这方面我已经很注意了。第三，我开始用ADS进行传输线模型的仿真。这个部分进行地并不是很顺利，因为传输线和地，target之间的寄生电容电感很复杂，还需要我们不断进行调试。
钟阳（光电学院13级光电专业）
星期五下午3：00，进入Conference Room (会议室)。我在Group Meeting on Friday (Prof. Fan的组会)上用了接近1个小时汇报了我前段时间的工作。会后，教授肯定了我的前期工作，也大致给我安排了未来两个月的任务。
图17.我的汇报ppt封面
下午6:15，我离开会议室匆匆坐上shuttle,和大家一同前往Prof. Pommerenke家参加Party，尤其惊讶于小帕家中的lab。
图18. Prof. Pommerenke家中的实验室
吃完饭后，和韩国人chouson，印度人jeet，还有法国来的实习生聊天。最后一直听小帕讲他在Georgia的故事，直到第二天1:09才回到Forum Drive。
其实，在周五下午3:00以前，我的工作重心在于使用PNA-X Network Analysis进行测试。
实验室仅有的一台支持10MHz~50GHz的网络分析仪终于维修完毕，于周一早上抵达Hypoint 4000。由于返厂维修期间堆积了大量等待测试的PCB板，因此这一周里围绕PNA的测试工作没有终止过。
图19.签收下久别重逢的PNA-X
在掌握了PNA基本操作方法和S参数的测试原理后，我也独自测试了一组Cisco的测试板。这一组Test Board(测试板)采用同样的工艺制造，理论上应该展现出一致的性能。但由于Surface Roughness(表面粗糙度)等因素的影响，即使是同一条生产线制造出的PCB的测试参数也有细微的差异，这些差异尤其体现在高频区间。考虑这样的“随机”扰动对仿真的精度是十分关键的，我的测试工作的意义就在于为建立一个量化表面粗糙度影响S参数仿真结果的模型提供可靠的数据样本。另外，在得知我有数学建模的基础，并且获得过全国一等奖和美赛一等奖后，实验室的PhD也打算在让我处理一些推导公式和改进算法的工作。
下面简单地介绍一下我这一周的测试工作：
（由于我专注于测试，此处省略PNA-X和Cisco’s Test Board的图片）
Cisco的这块测试板很大同时也设置了很多模块，包括Open, Thru, Line1, Line2, Line3, Line4以及DUT_48Ω，DUT_50Ω，DUT_52Ω。其中前六个模块仅仅用于校准，真正需要测量的仅仅是3个DUT中的1个。
测试过程大致可以分为3个部分，包括PNA参数设置(Parameter Setup)，校准(Calibration)和50Ω传输线参数的测试(measurement)
Ø Parameter Setup
测试实验从带上ESD(静电释放手环)的一刻就已经开始了，和示波器操作基本相同，按下Reset,在Measure选项中设置扫频范围为10MHz~50GHz，power选项中设置0dB，打开Average功能，设置factor=16，最后按下Calibration按钮，选择Port1和Port2，为2个端口都选择3.5mm female类型的连接头，再选择相应的校准算法。
Ø Calibration
完成上述设置之后，PNA自动执行Calibration的程序，根据提示依次测量port1, port2在连接open(开路)模块下的参数，port1-Thru-port2(-代表线路上连接)，port1-Line1-port2, port1-Line2-port2, port1-Line3-port2,port1-Line4-port2的参数。其中四个Line模块之间的区别仅仅在于长度的不同。校准完毕后，在PNA中依照提示点选Finish.为了验证校准结果是否准确，可以再次将两个端口接至Thru(短路)两端，观察S21参数，若S21-f曲线近似为S21=0则表明校准无误，此时进行测量不会引入附加误差。
Ø Measurement
校准完毕后将两个port分别接至DUT_50 (ohm)两端，点击Measure之后存储这一组测量数据。其实还可以通过与以前的测试数据进行对比（主要比较S-parameter），初步地定性分析本次测试结果是否可靠。
描述到目前为止，给人的感觉可能是测试一块板子并不复杂。如果这台网络分析仪是8GHz的，也许这是事实，但是到了50GHz的高频—— it is a different story！为了提高测试精度和数据可靠性，用于连接port1的连接头需要始终接与port1，port2的连接头也仅限与接port2,否则连接头之间的差异会成为校准过程中不可忽视的误差。然而，每个连接头都是是需要通过两个螺钉固定在测试板的不同模块上的。于是，装、拆连接头就成了一项繁琐的工作。更关键的是，螺钉必须拧紧，否则任何空隙都可以等效成不稳定的附加电容，根据公式(1)造成在低频处特性阻抗的测量误差。当然，我也通过观察PNA显示屏上特性阻抗曲线在低频处的抖动情况，作为判断螺钉是否拧紧的标准之一。
图20.传输线的RLCG等效模型
(1)
最后补充一个测试过程中的小故事：
刚开始测试不久，发现螺丝刀并不好用，找遍了实验室也没有更合适的。于是我想用游标卡尺量出螺钉的尺寸，再网上搜索这种螺钉的型号，买一个匹配的螺丝刀。在我上网查了螺钉的型号时，发现实验室年迈的管理员Kenny在走廊里。我便询问了他，于是他一只手接过螺钉，另一只手缓慢掏出随身带的折叠式放大镜，仔细观察了片刻告诉我It is Philips, blabla.之后带我去翻他的“百宝箱”，找出了我需要的螺丝刀。后来我会心一笑，要不是提前查了资料我甚至都可能听不懂他说了些啥。我发自内心地佩服Kenny的职业素养，也许这也是一种“工匠精神”的体现吧。对于工科生这种精神尤为宝贵，所以Kenny是我学习的榜样！
图21. Screw Types and Sizes(螺钉型号和尺寸)
向浩维（启明学院13级自动化理工交叉创新实验班）
这一周的前两天，我先针对上一周在组会上学长提出来的意见，把自己做的工作做了一些改进，一是试着将频率分段，看看这样能不能将Microstrip在低频上不合理的结果变得正常，二是总结一下之前的问题，准备给CST联系一下，发一封邮件跟他们说明我们现在遇到的问题。这两天还跟着shaohui学长学了一下50G-VNA仪器的使用。这是一个精度与带宽很高，价格也很昂贵的仪器，因此我在旁边观摩和学习学长做实验，并没有亲手实践，等下个星期项目的进度没有那么紧了，学长会让我来试试测量几块板子。锻炼一下动手能力。
图22 4层测试板
后两天，Denghan学长让我画了一个16层测试板，这是一个与我之前的模型相比，复杂的多的测试板，但是在一番摸索和向学长询问之后，也画出了这个模型。画这个模型的主要目的是解决一个Resonance的问题，在频率为34G的时候，学长做的模型的TDR上会有一个inductance， 他们怀疑是由于模型上的via所造成的。因此他们叫我仿一个简单一点的模型，改变一下各种参数，找到造成这个Resonance的确切结构。
图23 16层测试板
最后一天，开组会的时候，我听了一下钟阳同学和其他学长学姐的组会报告。在学长学姐讲述问题的时候，Dr. Fan和其他PhD学生会针对他们的报告，提出各种问题或是解决方案，我觉得这样是一个大家很好的交流一会。但是之后Dr. Fan和Chulsoon提出以后的组会要改变方法，不过这是以后在讨论的问题了。
周五的晚上，小帕邀请我们去他们家。来Rolla第一次醉倒在Dr. Pommerenke家，beer&wine混着喝真的很醉人，另外这两只Guinea pig（豚鼠）真的超级萌哈哈，小帕和他女儿rehal做的ribs，意面和沙拉也超级好吃。写一封票圈纪念一下。和两个法国实习生Boris&Eddy也交流甚欢，感觉学到了很多知识。小帕的中文真的很好，他居然谈到一夜情和KTV的“公主”的意思，还和我们讨论了中国的高考制度。我们经常觉得高考是一个相对公平的制度因为中国巨大的人口。但是小帕认为日本和荷兰的人口密度远大于中国，但是它们的学生有更好的综合考核方式而不仅仅是高考。这也许是我们需要考虑的一个方面。这是一个很好的party。We learn lots of things.谢谢小帕和他的家人的热情款待，也感谢大家的热情交流。另外chulsoon和geet也很随和，和我们交流了很多关于韩国和印度的饮食，教育。我们甚至还和chulsoon讨论了韩国的整容手术，了解了一下韩国男士对于整容手术的看法。
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