射频场强分析仪

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。

第八届浙江省国际“互联网+”大学生创新创业大赛决赛中获得“金钥匙奖”颁奖。 将一台手掌大小的长方形仪表盒子线头接上一段射频电路，仪表显示屏上随即出现电波图形… … 8月上旬，在杭州电子科技大学通信工程学院科协创新实验室内，一款由该院学生团队联合研发的便携式矢量网络分析仪进行应用演示。 “如果电波图形和被测试电路板上已绘制好的电波图形吻合，说明该射频电路发射性能优良，反之则说明该电路传输信号有问题。”该设备核心研发人员、杭电通信学院大三学生江逸宁介绍说，团队凭此在7月底落幕的第八届浙江省国际“互联网+”大学生创新创业大赛决赛中获得“金钥匙奖”，从而拿到这一赛事全国总决赛的入场券。 记者了解到，这一分析仪可用于检查信号发射状况，分析出基站天线、电缆接触状况等影响网络的变量，并进行修复，从而恢复基站正常功能。 射频电路的网络测试，具有广泛应用场景。比如当前在高校开展广泛的电子信息类学科竞赛，普遍要用到无线信号传递。通常智能车的通信模块、航模比赛的遥控装置等就要用到射频电路发射信号。 “在电子竞赛中深感现有市场上网络测试仪器使用起来不便或太贵，所以我们想自己研发性价比高、使用方便的网络测试仪，目标是使其成为射频微波领域的‘万用表’。”该项目主要负责人、杭电通信学院大三学生王来龙说。 “实验室用到的电子网络测试仪、基站维护领域的驻波仪等设备，通常价格不菲以及被国外垄断。”该团队指导老师、杭电通信学院教授张福洪说，他们鼓励学生研发推出具备类似功能甚至可实现部分替代的仪器。 据介绍，这一分析仪由学生团队通过自主设计核心电路优化仪器电路结构、使用国产全自主芯片以及提升机器学习方法研制而成，基于团队成员的快速锁相环、数模转换器等专利，使频率测量的效率大为提高，同时降低了生产成本。 “同学们从实践出发，学以致用，促进电子测试仪器的国有化，推动测量仪器进一步发展，是一次大胆而创新的尝试。”中国电子学会嵌入式系统专家委员会委员严义教授对此表示。

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。