原标题: 专访英联微波首席设计师胡南 用中国制造服务全球厂商和科研机构
随着5G毫米波和汽车雷达等应用的发展, 以及 '天宫' , '神舟' , '嫦娥' , FAST, Ka频段卫星通信等航空航天和太空探索项目的推进, 高频化信号传输发展趋势明显. 而这些都离不开微波射频技术的参与和支持, 目前频率高达上百GHz的成品不断涌现, 超高频电路已经逐渐成为主流技术.
如同高铁, 通信设备, 手机等行业一样, '中国制造' 闪耀全球. 在微波射频领域, 中国同样诞生了众多优秀的本土制造厂商, 英联微波公司就是其中之一. 近日, 英联微波公司首席设计师, 设计总监胡南先生接受了微波射频网的专访, 讲述英联微波如何通过自主创新, 获得业界顶尖厂商和科研机构的认可, 产品大量出口到北美, 欧盟, 中东等65个国家.
胡南先生是国际上顶尖的微波, 射频产品设计专业人士, 中国电子学会微波分会高级会员, IEEE (电气和电子工程师协会) 会员, 英联微波总裁, 首席设计师. 自2000年从成都信息工程大学电子工程系毕业以来, 他一直从事微波, 射频产品设计, 并于2001年创立了英联微波公司, 专业从事微波, 射频产品的设计和制造. 目前为止, 他一共设计了包括天线, 波导器件, 微波器件及相关子系统在内的几千款产品, 拥有专利44项, 软件著作权一项, 产品被全球超过65个国家的航天, 航空, 国防, 精密测量测试, 气象, EMC/EMI, 医疗, 通信, 汽车, 材料分析, 传感器等几十个行业广泛采用.
超宽带天线技术 具有领先优势
随着无线通信和雷达系统的不断完善发展, 行业对天线性能提出了体积小, 重量轻, 制作简单和宽频带等特性要求, 超宽带天线技术应运而生. 在这个领域, 我国出现了不少研发设计水平国际领先, 为科研, 船舶工业, 精密测试等多个领域做出重要贡献的专家. 其中, 由胡南研发设计的LB-7180-SF超宽带天线突破频率覆盖的世界难题, 受到业内广泛关注.
在超宽带喇叭天线领域, 高频段1-18GHz的设计相对容易, 但是在低频段要覆盖1GHz以下, 同时还要兼顾高增益, 低驻波和小尺寸, 难度就很大. 尤其是低频段的天线意味着更大的尺寸, 比如选用750MHz-1.12GHz的标准增益喇叭天线, 一只天线的长度就达到大约800mm, 会占用暗室大部分的空间, 并且如果要测试750MHz到18GHz的所有频率特性, 测试时一共需要8只天线, 导致暗室的成本上升, 同时实验的效率降低, 这个问题长期困扰着实验室的方案设计师和实验人员. 国际上也有其他厂家或设计师试图解决这个问题, 但是到目前为止出现的几款产品, 低频段驻波都很高, 而且12GHz以上高频段的方向图容易出现开裂的情况, 无法满足工程实际应用.
胡南研发设计的LB-7180-SF超宽带天线频率覆盖范围是700MHz-18GHz, 全频段驻波比典型值仅为1.5:1, 天线最长尺寸244mm, 外观轻巧, 频率覆盖宽, 一只天线就可以替换掉8只标准波导频段的天线, 能节省80%的空间, 完美解决行业面临的诸多问题. 这一设计已经申请专利, 并已通过中华人民共和国国家知识产权局授权.
因为它的技术优势, 这款LB-7180-SF超宽带天线技术不仅广泛运用于我国各领域, 解决了我国多方面技术难题, 还被欧美政府和企业引进采用.
2015年8月, 天津港发生了危化品仓库爆炸事故, 在这场爆炸事故中, 有毒气体检测非常重要. 当时, 相关部门运用了英联微波的超宽带喇叭天线LB-7180-SF进行大爆炸现场的有毒气体电磁特性检测, 成功解决2015年天津大爆炸现场测试工作的技术难题. 由于大爆炸现场情况十分复杂, 测试环境极其恶劣, 英联的天线被砸到变形, 即使这样, 它的指标依然非常稳定, 完全没有受到影响. 相比国外顶尖公司的产品, 由中国厂商设计制造的天线毫不逊色.
宽带双极化天线技术 具有独到的设计理念
在胡南先生所持有的44项专利中, 双极化天线也是目前在国际上非常顶尖的, 双极化天线是一种新型天线技术, 在军事, 通信, 气象, 精密测量测试, EMC/EMI等领域应用广泛, 灵活面对各种复杂条件. 普通的天线采用线极化形式, 在极化匹配良好时天线处于较好工作状态, 但极化失配的情况下, 天线的方向图, 增益等技术指标将受很大影响, 甚至无法正常工作. 当信号的极化形式未知时, 即使天线采用斜45度极化放置方式, 极化失配问题依然显著, 且天线在这种情况下组阵后的方向图受大地影响和相互之间的耦合都较大, 有些频率点甚至出现方向图畸变的现象, 严重影响总体测向精度指标, 这一点在频率低端 (几百MHz) 尤为显著.
在现代气象探测中, 关于云的探测是目前气象雷达探测的研究热点. 由于云中成分比较复杂, 有呈近似球体的水粒子, 也有不规则外形的冰粒子, 所以云对单个极化方向的入射电磁波会产生不同极化的反射回波. 为探测这些反射回波, 这就要求在测云雷达的接收天线中能够实现同频双极化接收, 通过检测退极化比进而可以反演出云中颗粒的具体形态.
双极化对数周期偶极子天线(LPDA)在电磁兼容 (EMC) 测量和材料电磁参数测试领域有广泛应用. 通常测量待测器件或材料的电磁噪声, 是为了分别给出接收到的电磁波垂直分量和水平分量.
中国著名的上市公司 – 福耀玻璃, 因此找到胡南, 要求设计一款双极化对数周期天线, 频率覆盖100MHz到3GHz, 用来测试其产品的材料电磁参数. 厂家之前考察过美国, 欧洲等在这个行业顶尖的公司, 但这些厂家的产品, 其频率只能覆盖到1GHz, 增益和驻波在全带内起伏较大, 同时天线非常笨重达到18kg, 无法满足其生产测试需求. 厂家提出的要求不低, 不过胡南在半年内就完成了该天线的设计, 将增益提高同时降低了驻波, 并把频率覆盖到4GHz, 而天线重量仅有5kg. 这款天线, 不仅厂商非常满意, 美国的竞争对手知道后也称赞有加. 这个设计已由胡南先生申请专利, 并已通过中华人民共和国国家知识产权局授予专利.
胡南设计并拥有专利的几款宽带双极化喇叭天线被包括华为, 爱立信, 诺基亚和高通公司在内的全球几大5G设备公司广泛采用, 用于测试他们即将推出的5G天线和系统设备. 胡南设计的天线以极高的精度, 完美的技术指标, 精巧的结构设计征服了这些世界一流的科技公司, 极大提高了这些顶尖科技公司的数据测试的精度, 为他们的产品性能和推广实施提供了坚实的技术保障.
高精度波导产品 已达世界一流水平
应对国际市场, 经常需要和国外优秀同行同台竞标, 有些产品需要设计总监胡南迅速了解应对. 不过胡南表示, 他平时的一项重要工作就是大量阅读国际上最新的学术论文和新产品信息, 对业界优秀同行的最新发展了如指掌, 并在国内精密加工技术相对落后的情况下, 不断琢磨电气设计和结构设计如何实现产品应有的最佳性能. 在2015年的一次招标中, 胡南按要求成功生产出了高精度, 配备精密滑动负载的矢量网络分析仪波导校准件, 同时, 他还进一步把750MHz到110GHz的所有波导段的校准件都设计生产出来, 并应对不同的校准方法推出了4大系列. 不但如此, 他还通过繁复精心的测试研制, 给校准件配套了专业软件, 使其可以同时在国际各大厂商不同型号的矢量网络分析仪上使用.
高精度波导器件能够得到业界顶尖公司的认可, 这一方面得益于坚实的理论积累, 另一方面则是与英联微波注重技术储备息息相关. 胡南设计了琳琅满目的系列波导产品, 各类产品加起来多达数千种. 他对于每种波导器件的性能和设计都了然于胸, 始终保持在本领域的技术前沿水平, 他的很多设计填补了国内在高端产品的很多空白. 他设计了频率高达325GHz的太赫兹波导器件, 并实现了量产, 这款产品直到今天都是国内唯一的成功案例.
5G毫米波时代 有毫米波能力的厂商迎来新机会
第五代移动通信系统 (5th generation mobile networks, 简称5G) 将于2020年正式商用, 毫米波技术由于可以通过提升频谱带宽来实现超高速无线数据传播, 成为5G通讯技术中的关键之一. 毫米波是指波长在毫米数量级的电磁波, 其频率大约在30GHz~300GHz之间. 根据通信原理, 无线通信的最大信号带宽大约是载波频率的5%左右, 因此载波频率越高, 可实现的信号带宽也越大. 在毫米波频段中, 28GHz频段和60GHz频段是最有希望使用在5G的两个频段. 28GHz频段的可用频谱带宽可达1GHz, 而60GHz频段每个信道的可用信号带宽则到了2GHz. 相比而言, 4G-LTE频段最高频率的载波在2GHz上下, 而可用频谱带宽只有100MHz. 因此, 如果使用毫米波频段, 频谱带宽轻轻松松就翻了10倍, 传输速率也可得到巨大提升.
但由于毫米波频段在空气中衰减较大, 且绕射能力较弱的特性, 使得毫米波技术不太适合使用在室外手机终端和基站距离很远的场合, 各大厂商对5G频段使用的规划是在户外开阔地带使用较传统的6GHz以下频段以保证信号覆盖率, 而在室内则使用微型基站加上毫米波技术实现超高速数据传输.
毫米波相比于传统6GHz以下频段还有一个特点就是天线的物理尺寸可以比较小. 频率越高的天线, 其相应的物理尺寸越小. 因此5G厂商可以方便地在移动设备上配备毫米波的天线阵列, 从而实现各种MIMO (Multiple-Input Multiple-Output, 指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线, 使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收, 从而改善通信质量) 技术, 组成天线阵列还可以利用波束成型技术, 增强信号发射的指向性, 从而增强指定方向的信号强度.
毫米波并不是一个全新的概念和技术, 它的难点在于技术经验和工业设计, 如果没有具备深厚的理论基础和设计技巧, 很难做出合乎要求的产品, 更不用说能有所创新. 同时由于高端高频测试仪器设备的禁运问题, 国内在很长一段时间内都只是发展和应用40GHz甚至18GHz以下的微波产品, 这使得众多厂家没有办法提供成熟的毫米波产品和应用方案. 英联微波一直以来都非常注重毫米波产品的研发和市场, 这方面的优势将能在5G应用中抢得先机. 工信部, 华为, 中兴, 大唐电信, 高通, 爱立信, 诺基亚, 罗德与施瓦茨, 这些在5G通信行业内制定标准和提供系统设备的公司, 和英联微波都有长期稳定的合作关系. 近几年, 他们在5G的应用场景下都使用了英联微波的天线和波导产品.
英联微波深刻了解市场客户的需求推出产品, 而客户从胡南的技术中受益, 双方实现双赢的目标. 胡南表示, 只有不断学习实践, 加强技术积累, 提高自身的技术能力, 才能在客户有需求的时候共振. 天线和波导器件, 在微波领域虽然外形不是大设备, 但却像是整个系统的手脚和眼睛, 有着 '先锋官' 一样的角色, 只有提供优异性能的产品, 才能实现系统预定的目标. 随着5G通信和军用民用微波市场近年迎来迅速的发展, 英联微波和胡南在此独特的背景和优势下, 不忘初心, 以技术为本, 致力于技术创新, 以满足新兴微波技术和市场应用新需求.
用中国制造 服务全球顶尖厂商和科研机构
英联微波的天线和波导产品线丰富, 可以满足不同测试测量系统应用场景里面的天线要求. 针对EMC暗室领域, 有标准化的天线系列提供给市场, 包括标准增益喇叭天线和开口波导探头. 这些是传统的常规天线产品, 英联微波可以提供满足近场测试, 远场场景和紧缩场测试需求的产品, 对电磁参数进行测试测量. 针对航空航天和国防领域, 英联微波也会提供定制化的解决方案和系统. 在不同的场景下, 英联微波都有相应的天线和波导去支持, 以满足各个不同的区域, 不同的市场和不同的行业需求.
高端设计不断取得成功的技术优势, 使英联微波在众多产品上领先的技术得以融汇贯通和拓展. 产品在效率, 准确性等方面为客户项目的高效实施提供了保证, 英联微波因此与国际, 国内的各大院校, 科研机构, 行业里的顶尖公司, 如工信部, 华为, CETC, 东南大学, 清华大学, 电子科技大学等建立了密切的合作.
公司拥有一支朝气蓬勃的技术员工团队, 本科/硕士 (211工程/985工程) 人数占总人数90%, 并且拥有享受国家特殊津贴的高级工程师1名, 高级工程师2名和专业技术资质工程师6名. 公司已通过质量管理体系ISO 9001: 2008,建立了一套严格的质量控制体系, 提供符合国防, 航天航空和其他可靠性应用的高端产品.
公司与国内外众多知名品牌企业建立了良好, 稳固的合作关系. 英联微波的产品大量出口到北美, 欧盟, 中东等许多国家, 得到很好的评价.
英联微波还将产品送到包括中国计量科学研究院NIM和美国NSI公司在内的国际知名测试系统提供厂商进行测试, 以确保产品在国际范围内的技术竞争力, 这些努力都收到了预期的效果. 英联微波具有近二十年研制标准增益天线的经验, 在与国家权威计量机构: 中国计量科学研究院和北京无线电计量测试研究所合作的基础上, 所有测量标准和结果都溯源到国家最高计量标准!