射频场强计

中国科学技术大学郭光灿院士团队在基于里德堡原子的低频射频电场测量上取得重要进展。该团队史保森、丁冬生课题组利用非共振外差方法实现了基于里德堡原子的低频射频电场精密探测，相关成果以“Highly sensitive measurement of a MHz RF electric field with a Rydberg atom sensor”为题发表在国际应用物理期刊《Physical Review Applied》上。 　　里德堡原子由于其较大的电偶极矩和极化率等独特性质，在微波测量领域展现出巨大应用潜力。基于里德堡原子的量子传感器在测量精度﹑抗干扰性以及可朔源等方面有望超越传统微波接收系统，因此该研究方向受到广泛关注，例如：美国陆军研究室、桑迪亚国家实验室等开展了相关研究，并取得了重要进展[Physical Review Applied 13, 054034 (2020)，Physical Review Applied 15, 014047 (2021)]。尽管里德堡原子传感器在GHz高频微波频段探测取得了重要进展，但在MHz附近的低频波段却遇到困难，测量灵敏度较低，其主要原因在于低频电场与里德堡原子之间的耦合是一种弱的非共振相互作用，受限于光谱测量分辨率，人们难以测量微弱微波电场造成的扰动，这就限制了里德堡原子微波测量向低频波段的扩展。 　　在本工作中，研究团队基于AC Stark效应和非共振外差技术，通过引入一个本地振荡电场来放大系统对微弱信号电场的响应，最后通过测量探测光的电磁诱导透明光谱得到信号电场的强度。研究团队实现了对30-MHz微波电场(波长近10米)的高灵敏度测量，最小电场强度为37.3µV/cm，灵敏度为−65 dBm/Hz，动态范围超过65 dB。此外，研究团队还演示了1 kHz振幅调制(AM)信号的传输和接收：通过对探测光束信号进行解调，并分别方波和正弦波调制下提取初始调制信息，保真度均达到98%。图1 (a)里德堡态激发 (b)传感器示意图图2 (a)系统灵敏度 (b)和(c)AM解调信号演示 这项工作提高了MHz电场的原子传感器灵敏度，有助于原子电场传感技术的发展。该工作对里德堡原子传感器的在其他领域的应用，如远程通信、超视距雷达和射频识别(RFID)也有参考价值。 　　中科院量子信息重点实验室硕士研究生刘邦为本文的第一作者，丁冬生教授、史保森教授为本文的共同通讯作者。该成果得到了科技部、基金委、中科院、安徽省重大科技专项以及中国科学技术大学的资助。

中国科学院微电子所射频电源(RFGenerator)课题组(www.rf-power.net)从1984年开始研发电子管射频电源(13.56MHz)，1985年研制成功500W-10KW电子管射频电源，获得“六五”攻关荣誉证书以及“FD-2反应离子刻蚀机与超精细刻蚀研究”项目二等奖。 　　从2010年开始在极大规模集成电路制造装备与成套工艺专项(国家02重大专项)项目资金支持下，研发晶体管射频电源(13.56MHz)，2011年研发成功300W-3000W晶体管射频电源，获得第七届国际发明展览会银奖。 　　经过二十多年的发展完善，产品的性能不断提高，规格齐全,目前开发成熟的电子管与晶体管射频电源产品有：300W、500W、1KW、1250W、1.5KW、2KW、3KW、5KW、6KW、8KW、10KW等多种规格以及不同功率的400KHz高频电源及不同功率的稳流源与自动匹配器。年销售电子管与晶体管射频源占国内市场份额的70%以上。 　　目前射频电源组分为三个部门：产品研发部，产品生产部，产品推广与售后服务部。 　　产品研发部：有专业研发人员7人，其中硕士及以上比例100%，具有教授级职称2人，具有博士学历3人，从清华大学，中科院电工所，中国科学技术大学引进资深射频技术与自动控制专家3人，目前已建立起一支由高级研发顾问领导的国际化研发人才团队。 　　产品生产部：有专业技术工程师17人，具有500平方专业射频电源生产与测试车间(可以进行ESD，EMC等测试)，年生产能力达3000台套，库房常年备有库存，可保证给客户随时发货。 　　产品推广与售后服务部：有专业推广销售人员4人，专业售后服务人员2人，其中硕士及以上比例100%。 　　射频电源广泛应用于等离子体研究，集成电路工艺设备，太阳能光伏工业，LED制程，薄膜生长，射频感应加热，医疗领域的消毒与理疗美容，常压等离子消毒清洗等领域。 　　中国科学院微电子研究所射频电源组网址：www.rf-power.net

2021年8月30日，在嘉盛半导体（苏州）有限公司举行了华兴源创5G射频测试系统交付仪式以及上海韦尔半导体股份有限公司、嘉盛半导体（苏州）有限公司、苏州华兴源创科技股份有限公司三方战略合作签约仪式。经过长达3年的潜心研究，由华兴源创自主研发的4台射频测试系统TS-1800，在韦尔半导体和嘉盛半导体大力支持下，顺利进入嘉盛半导体（苏州）有限公司的量产线用于韦尔半导体射频开关的测试。在中国大陆射频芯片封测产业，不得不提到嘉盛半导体苏州公司，全球超过一半的射频开关产品从这里完成封测。本次华兴源创交付的TS-1800射频测试系统，最核心的射频信号矢量信号收发仪板卡（VST）及射频矢量信号网络分析仪板卡（VNA）均为从底层架构完全自主研发，因此可以说是国内首台完全自主创新的5G射频测试系统。TS-1800设计的最高收发频率可达Sub6GHz，可满足所有5G射频开关(Switch)、低噪放大器（LNA）、功率放大器（PA）、滤波器（Filter）、射频调谐（Tuner）等射频前端芯片的测试，打破了国内在5G射频专用测试领域完全依赖进口设备和进口射频矢量板卡的局面。TS-1800射频测试系统的技术亮点主要有1.在硬件设计方面，TS800利用“高功率多频段复用技术”, HP Multi-band TM. 使客户在更换产品时，无需Loadboard硬件更换，只需控制切换即可实现不同的频段的高功率测试。这项技术区别于其他射频设备，实现轻松切换，进一步提高产能。2.在数据处理方面，TS1800 采用Auto-Detect 智能算法。这个强大的智能算法的成功应用，进一步提高测试精度，确保测量的稳定性和一致性。3.TS1800的优于分时系统利用双TX通道和双RX通道集成于一卡的优势实现低功率和高功率实时并行测试的技术，在测试时间上拥有竞争优势。4.高度集成的完全自主研发板卡在测试成本方面拥有天然的竞争优势。上海韦尔半导体股份有限公司董事副总经理纪刚代表公司出席了仪式。他表示韦尔半导体作为一家中国设计公司在保证芯片品质的基础上一直积极推进测试设备的国产化，目前公司的分立器件和模拟芯片的测试已经比较多的采用国产测试设备了，但其他产品的量产测试设备还是依靠海外测试供应商。2年多前豪威集团和华兴源创首先启动了合作，目前在其代工厂已采用华兴源创测试机加分选机的解决方案。经过2年多的不断改善，华兴源创的测试解决方案在效率、稳定性等多项关键指标上已经达到国际同类水平。今天交付的4台5G射频专用测试设备主要用于公司射频开关、LNA等前端芯片的测试，由于射频测试设备的技术门槛很高，截止目前我们基本上全部采用海外品牌测试机，此次首次采购数量不多，但意义重大。首先是韦尔半导体和华兴源创的战略合作又往前发展了一步，从一个品类变成了两个品类，其次今后韦尔半导体的射频前端芯片非常有机会能逐步通过采用高性价比的国产测试解决方案来提高产品竞争力。苏州华兴源创科技股份有限公司董事长陈文源出席了仪式，他表示：首先要感谢韦尔半导体和嘉盛半导体对华兴源创的信任和大力支持，因为公司作为半导体测试设备的新厂商，成败的关键因素之一就是一定要有几家下游铁杆客户不离不弃的陪跑。在韦尔半导体项目推进过程中接收端在高频5GHz范围左右扑捉小信号峰值的时候出现过数值不稳定现象，这是一个集硬件，算法，和信号完整性交织在一起的复杂问题。在韦尔半导体的信任和支持下我们工程师们历经约1个月的奋战，应用了严谨的鱼骨法问题解决方式，做了数十次DOE，终于找到原因，并用精巧的算法实现了稳定地抓取每一次数据的解决方案，这为今天的顺利交付奠定了扎实的基础。其次今天交付的设备，对于华兴源创只是万里长征开始的第一步，我们将持续投入研发，通过与海外同类畅销机型的对比以及从满足客户的各种需求出发，不断升级完善产品，希望在不久的将来，华兴源创的5G射频测试解决方案能成为国内射频芯片厂商乃至全球射频芯片厂商心目中的最佳测试解决方案。出席此次仪式的还有上海韦尔半导体股份有限公司运营总监蒋海林、生产运营高级总监褚彩萍、封装总监俞江彬、嘉盛半导体（苏州）有限公司总经理李操权、运营总监石岩、销售总监朱勤、测试总监向国平、苏州华兴源创科技股份有限公司运营中心长姚夏、董事会秘书朱辰、半导体事业部总监黄龙。华兴源创是行业领先的工业自动化测试设备与整线系统解决方案提供商，基于公司在电子、光学、声学、射频、机器视觉、机械自动化等多学科交叉融合的核心技术为客户提供从整机、系统、模块、SIP、芯片各个工艺节点的自动化测试设备。目前华兴源创产品已经服务于平板显示、半导体、可穿戴、新能源车等多个领域。