不久前的浙江省“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽上，來自杭州電子科技大學(xué)的銘戈科技團(tuán)隊(duì)取得了金獎(jiǎng)，讓我們走進(jìn)這個(gè)團(tuán)隊(duì)，一起來了解他們的作品吧
作品背景與賽果
移動(dòng)通信基站，負(fù)責(zé)在一定的無線電覆蓋區(qū)中，通過移動(dòng)通信交換中心，與移動(dòng)電話終端之間進(jìn)行信息傳遞。然而，有時(shí)手機(jī)接收信號(hào)弱，基站維護(hù)人員會(huì)帶著便攜式儀器檢查基站設(shè)備?；诖藨?yīng)用情境，杭州電子科技大學(xué)一個(gè)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)開發(fā)出“基站維護(hù)測(cè)試神器”，不僅對(duì)國外生產(chǎn)的擔(dān)任此功能的駐波儀有替代作用，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)自主化，還能大幅降低價(jià)格至1000元左右。
該基站維護(hù)測(cè)試神器，名為“便攜式矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀”。它的功能是，基站發(fā)射信號(hào)弱，手機(jī)網(wǎng)絡(luò)卡阻，基站維護(hù)人員攜“此網(wǎng)絡(luò)分析儀”檢查信號(hào)發(fā)射狀況，分析出基站天線是否有松動(dòng)，電纜是否沒接好等影響網(wǎng)絡(luò)的變量，并進(jìn)行修復(fù)，從而恢復(fù)基站正常功能。
這個(gè)叫銘戈科技的杭電創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，憑借這個(gè)“便攜式矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀”，在不久前結(jié)束的第八屆浙江省國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽決賽中獲得金獎(jiǎng)，從而獲得參加“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國總決賽的入場(chǎng)券。而且該項(xiàng)目獲頒浙江省賽7個(gè)“金鑰匙”之一，得到落地通行證，經(jīng)評(píng)審可獲得5-20萬元無償創(chuàng)業(yè)資助。
便攜式矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀
電子測(cè)量?jī)x器一般包括數(shù)字示波儀、頻譜分析儀、信號(hào)發(fā)生器、網(wǎng)絡(luò)分析儀等。銘戈科技全國產(chǎn)自主研發(fā)的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，主要聚焦在射頻微波電路測(cè)量。在電子學(xué)理論中，電流流過導(dǎo)體，導(dǎo)體周圍會(huì)形成磁場(chǎng)；交變電流通過導(dǎo)體，導(dǎo)體周圍會(huì)形成交變的電磁場(chǎng)，稱為電磁波。電磁波頻率高于100kHz時(shí)，電磁波可以在空氣中傳播，并經(jīng)大氣層外緣的電離層反射，形成遠(yuǎn)距離傳輸能力。具有遠(yuǎn)距離傳輸能力的高頻電磁波被稱為射頻。微波是指頻率在300MHz-300GHz之間的電磁波。微波除了應(yīng)用于5G移動(dòng)通信的毫米波技術(shù)，在信息傳遞上應(yīng)用廣泛。
“我們研發(fā)的射頻微波網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀，通過測(cè)試電磁波收發(fā)通路，獲取其散射參數(shù)，進(jìn)而看到傳輸通道幾乎全部特性，比如信號(hào)的反射、串?dāng)_、損耗等，分析電路狀況，從而改善信號(hào)傳遞，保證收發(fā)鏈路功能正常的目的?！焙诵难邪l(fā)人員、杭電通信學(xué)院大三學(xué)生江逸寧同學(xué)說。
在杭電通信學(xué)院的科協(xié)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，江逸寧為記者演示了這個(gè)“測(cè)試神器”。它將一巴掌大的長方形的儀表盒子的線頭，接上某射頻電路，儀表顯示屏上出現(xiàn)電波圖形?！叭绻姴▓D形，和被測(cè)試電路板上已繪制好的電波圖形吻合，說明該射頻電路發(fā)射性能優(yōu)良，如果出入大，說明該電路傳輸信號(hào)會(huì)有問題。”江逸寧告訴記者。
“矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的原理是，通過向被測(cè)試電路端口發(fā)射信號(hào)，分析儀測(cè)試端口入射波、反射波間的參數(shù)關(guān)系，得到被測(cè)電路的散射參數(shù)。電路結(jié)構(gòu)信號(hào)有理想?yún)?shù)，儀器接收到的反射波和理想?yún)?shù)比對(duì)，如果差距偏大，說明電路有問題或者斷掉了。如果不知道電路結(jié)構(gòu)是怎樣的，通過網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試，測(cè)出的數(shù)據(jù)，也可以幫助判斷這個(gè)電路結(jié)構(gòu)是怎樣的。這些功能在射頻微波信號(hào)發(fā)射中具有廣泛應(yīng)用場(chǎng)景?！便懜昕萍嫉闹笇?dǎo)老師、杭電通信學(xué)院教授張福洪說。
射頻電路的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試，具有廣泛應(yīng)用場(chǎng)景。記者了解到，當(dāng)前電子信息類學(xué)科競(jìng)賽在高校開展廣泛。大學(xué)生智能車比賽、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、航模競(jìng)賽等等，都要用到無線信號(hào)傳遞，比如“智能車的通信模塊”“航模比賽的遙控裝置”，就要用到射頻電路發(fā)射信號(hào)。
學(xué)校競(jìng)賽氛圍
“像杭電這樣的電子信息特色高校，大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽的60%以上都涉及到射頻電路設(shè)計(jì)，以往測(cè)試電路網(wǎng)絡(luò)性能，需要到實(shí)驗(yàn)室排隊(duì)借用專用儀器，這些儀器動(dòng)輒數(shù)十萬價(jià)格，學(xué)生需求量大，用起來非得小心翼翼，效率很受影響。”銘戈科技的另一位指導(dǎo)老師、杭電教務(wù)處副處長戴紹港教授表示，最近兩年，杭電專門配置了學(xué)生自己研發(fā)的便攜式矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，1000塊左右一個(gè)，直接配到社團(tuán)，學(xué)生使用起來方便高效，有力促進(jìn)了學(xué)校在各種電子類學(xué)科競(jìng)賽中拿到好成績(jī)。
實(shí)驗(yàn)室里動(dòng)輒幾十萬的電子網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀，基站維護(hù)領(lǐng)域一般被國外壟斷、價(jià)格上萬的駐波儀……杭電學(xué)生通過自主研發(fā)推出類似功能甚至能部分替代的神器，得益于，一是該學(xué)生團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計(jì)核心電路優(yōu)化了儀器電路結(jié)構(gòu)，二是使用國產(chǎn)全自主芯片，三是用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法提高了射頻頻率測(cè)量的準(zhǔn)確度，基于團(tuán)隊(duì)成員的快速鎖相環(huán)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器等專利，使頻率測(cè)量的效率大為提高，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。與其相關(guān)的第一作者SCI論文有8篇，SCI論文一區(qū)top論文有一篇，并申請(qǐng)專利11項(xiàng)。
“杭電學(xué)生中搞電子競(jìng)賽的實(shí)在太多，我們都是在電子競(jìng)賽中深感現(xiàn)有市場(chǎng)上網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀器使用起來不便或太貴，所以想到了用自己所學(xué)研發(fā)性價(jià)比高、使用方便的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀。我們的目標(biāo)是使其成為射頻微波領(lǐng)域的‘萬用表’；反映射頻元件隨頻率的變化特性，要使其成為電路設(shè)計(jì)的‘指南針’；還有就是它要成為大學(xué)生們從事各種電子競(jìng)賽的‘左臂右膀’?！表?xiàng)目主要負(fù)責(zé)人、杭電通信工程學(xué)院大三學(xué)生王來龍表示。
據(jù)了解，杭電學(xué)生研發(fā)的該儀器，已經(jīng)得到中國移動(dòng)、三維通信、上海東軟載波微電子等鑒定“優(yōu)于市場(chǎng)上同價(jià)位產(chǎn)品”。
“同學(xué)們從實(shí)踐出發(fā)，學(xué)以致用，促進(jìn)電子測(cè)試儀器的的國有化，推動(dòng)測(cè)量?jī)x器進(jìn)一步發(fā)展，是一次大膽而創(chuàng)新的嘗試。”中國電子學(xué)會(huì)嵌入式專家委員會(huì)委員嚴(yán)義教授表示。
