原標題: 專訪英聯微波首席設計師胡南 用中國製造服務全球廠商和科研機構
隨著5G毫米波和汽車雷達等應用的發展, 以及 '天宮' , '神舟' , '嫦娥' , FAST, Ka頻段衛星通信等航空航天和太空探索項目的推進, 高頻化訊號傳輸發展趨勢明顯. 而這些都離不開微波射頻技術的參與和支援, 目前頻率高達上百GHz的成品不斷湧現, 超高頻電路已經逐漸成為主流技術.
如同高鐵, 通信設備, 手機等行業一樣, '中國製造' 閃耀全球. 在微波射頻領域, 中國同樣誕生了眾多優秀的本土製造廠商, 英聯微波公司就是其中之一. 近日, 英聯微波公司首席設計師, 設計總監胡南先生接受了微波射頻網的專訪, 講述英聯微波如何通過自主創新, 獲得業界頂尖廠商和科研機構的認可, 產品大量出口到北美, 歐盟, 中東等65個國家.
胡南先生是國際上頂尖的微波, 射頻產品設計專業人士, 中國電子學會微波分會高級會員, IEEE (電氣和電子工程師協會) 會員, 英聯微波總裁, 首席設計師. 自2000年從成都資訊工程大學電子工程系畢業以來, 他一直從事微波, 射頻產品設計, 並於2001年創立了英聯微波公司, 專業從事微波, 射頻產品的設計和製造. 目前為止, 他一共設計了包括天線, 波導器件, 微波器件及相關子系統在內的幾千款產品, 擁有專利44項, 軟體著作權一項, 產品被全球超過65個國家的航天, 航空, 國防, 精密測量測試, 氣象, EMC/EMI, 醫療, 通信, 汽車, 材料分析, 感測器等幾十個行業廣泛採用.
超寬頻天線技術 具有領先優勢
隨著無線通信和雷達系統的不斷完善發展, 行業對天線性能提出了體積小, 重量輕, 製作簡單和寬頻帶等特性要求, 超寬頻天線技術應運而生. 在這個領域, 我國出現了不少研發設計水平國際領先, 為科研, 船舶工業, 精密測試等多個領域做出重要貢獻的專家. 其中, 由胡南研發設計的LB-7180-SF超寬頻天線突破頻率覆蓋的世界難題, 受到業內廣泛關注.
在超寬頻喇叭天線領域, 高頻段1-18GHz的設計相對容易, 但是在低頻段要覆蓋1GHz以下, 同時還要兼顧高增益, 低駐波和小尺寸, 難度就很大. 尤其是低頻段的天線意味著更大的尺寸, 比如選用750MHz-1.12GHz的標準增益喇叭天線, 一隻天線的長度就達到大約800mm, 會佔用暗室大部分的空間, 並且如果要測試750MHz到18GHz的所有頻率特性, 測試時一共需要8隻天線, 導致暗室的成本上升, 同時實驗的效率降低, 這個問題長期困擾著實驗室的方案設計師和實驗人員. 國際上也有其他廠家或設計師試圖解決這個問題, 但是到目前為止出現的幾款產品, 低頻段駐波都很高, 而且12GHz以上高頻段的方向圖容易出現開裂的情況, 無法滿足工程實際應用.
胡南研發設計的LB-7180-SF超寬頻天線頻率覆蓋範圍是700MHz-18GHz, 全頻段駐波比典型值僅為1.5:1, 天線最長尺寸244mm, 外觀輕巧, 頻率覆蓋寬, 一隻天線就可以替換掉8隻標準波導頻段的天線, 能節省80%的空間, 完美解決行業面臨的諸多問題. 這一設計已經申請專利, 並已通過中華人民共和國國家智慧財產權局授權.
因為它的技術優勢, 這款LB-7180-SF超寬頻天線技術不僅廣泛運用於我國各領域, 解決了我國多方面技術難題, 還被歐美政府和企業引進採用.
2015年8月, 天津港發生了危化品倉庫爆炸事故, 在這場爆炸事故中, 有毒氣體檢測非常重要. 當時, 相關部門運用了英聯微波的超寬頻喇叭天線LB-7180-SF進行大爆炸現場的有毒氣體電磁特性檢測, 成功解決2015年天津大爆炸現場測試工作的技術難題. 由於大爆炸現場情況十分複雜, 測試環境極其惡劣, 英聯的天線被砸到變形, 即使這樣, 它的指標依然非常穩定, 完全沒有受到影響. 相比國外頂尖公司的產品, 由中國廠商設計製造的天線毫不遜色.
寬頻雙極化天線技術 具有獨到的設計理念
在胡南先生所持有的44項專利中, 雙極化天線也是目前在國際上非常頂尖的, 雙極化天線是一種新型天線技術, 在軍事, 通信, 氣象, 精密測量測試, EMC/EMI等領域應用廣泛, 靈活面對各種複雜條件. 普通的天線採用線極化形式, 在極化匹配良好時天線處於較好工作狀態, 但極化失配的情況下, 天線的方向圖, 增益等技術指標將受很大影響, 甚至無法正常工作. 當訊號的極化形式未知時, 即使天線採用斜45度極化放置方式, 極化失配問題依然顯著, 且天線在這種情況下組陣後的方向圖受大地影響和相互之間的耦合都較大, 有些頻率點甚至出現方向圖畸變的現象, 嚴重影響總體測向精度指標, 這一點在頻率低端 (幾百MHz) 尤為顯著.
在現代氣象探測中, 關於雲的探測是目前氣象雷達探測的研究熱點. 由於雲中成分比較複雜, 有呈近似球體的水粒子, 也有不規則外形的冰粒子, 所以雲對單個極化方向的入射電磁波會產生不同極化的反射回波. 為探測這些反射回波, 這就要求在測雲雷達的接收天線中能夠實現同頻雙極化接收, 通過檢測退極化比進而可以反演出雲中顆粒的具體形態.
雙極化對數周期偶極子天線(LPDA)在電磁相容 (EMC) 測量和材料電磁參數測試領域有廣泛應用. 通常測量待測器件或材料的電磁雜訊, 是為了分別給出接收到的電磁波垂直分量和水平分量.
中國著名的上市公司 – 福耀玻璃, 因此找到胡南, 要求設計一款雙極化對數周期天線, 頻率覆蓋100MHz到3GHz, 用來測試其產品的材料電磁參數. 廠家之前考察過美國, 歐洲等在這個行業頂尖的公司, 但這些廠家的產品, 其頻率只能覆蓋到1GHz, 增益和駐波在全帶內起伏較大, 同時天線非常笨重達到18kg, 無法滿足其生產測試需求. 廠家提出的要求不低, 不過胡南在半年內就完成了該天線的設計, 將增益提高同時降低了駐波, 並把頻率覆蓋到4GHz, 而天線重量僅有5kg. 這款天線, 不僅廠商非常滿意, 美國的競爭對手知道後也稱讚有加. 這個設計已由胡南先生申請專利, 並已通過中華人民共和國國家智慧財產權局授予專利.
胡南設計並擁有專利的幾款寬頻雙極化喇叭天線被包括華為, 愛立信, 諾基亞和高通公司在內的全球幾大5G設備公司廣泛採用, 用於測試他們即將推出的5G天線和系統設備. 胡南設計的天線以極高的精度, 完美的技術指標, 精巧的結構設計征服了這些世界一流的科技公司, 極大提高了這些頂尖科技公司的數據測試的精度, 為他們的產品性能和推廣實施提供了堅實的技術保障.
高精度波導產品 已達世界一流水平
應對國際市場, 經常需要和國外優秀同行同台競標, 有些產品需要設計總監胡南迅速了解應對. 不過胡南表示, 他平時的一項重要工作就是大量閱讀國際上最新的學術論文和新產品資訊, 對業界優秀同行的最新發展了如指掌, 並在國內精密加工技術相對落後的情況下, 不斷琢磨電氣設計和結構設計如何實現產品應有的最佳性能. 在2015年的一次招標中, 胡南按要求成功生產出了高精度, 配備精密滑動負載的向量網路分析儀波導校準件, 同時, 他還進一步把750MHz到110GHz的所有波導段的校準件都設計生產出來, 並應對不同的校準方法推出了4大系列. 不但如此, 他還通過繁複精心的測試研製, 給校準件配套了專業軟體, 使其可以同時在國際各大廠商不同型號的向量網路分析儀上使用.
高精度波導器件能夠得到業界頂尖公司的認可, 這一方面得益于堅實的理論積累, 另一方面則是與英聯微波注重技術儲備息息相關. 胡南設計了琳琅滿目的系列波導產品, 各類產品加起來多達數千種. 他對於每種波導器件的性能和設計都瞭然於胸, 始終保持在本領域的技術前沿水平, 他的很多設計填補了國內在高端產品的很多空白. 他設計了頻率高達325GHz的太赫茲波導器件, 並實現了量產, 這款產品直到今天都是國內唯一的成功案例.
5G毫米波時代 有毫米波能力的廠商迎來新機會
第五代移動通信系統 (5th generation mobile networks, 簡稱5G) 將於2020年正式商用, 毫米波技術由於可以通過提升頻譜頻寬來實現超高速無線數據傳播, 成為5G通訊技術中的關鍵之一. 毫米波是指波長在毫米數量級的電磁波, 其頻率大約在30GHz~300GHz之間. 根據通信原理, 無線通信的最大訊號頻寬大約是載波頻率的5%左右, 因此載波頻率越高, 可實現的訊號頻寬也越大. 在毫米波頻段中, 28GHz頻段和60GHz頻段是最有希望使用在5G的兩個頻段. 28GHz頻段的可用頻譜頻寬可達1GHz, 而60GHz頻段每個通道的可用訊號頻寬則到了2GHz. 相比而言, 4G-LTE頻段最高頻率的載波在2GHz上下, 而可用頻譜頻寬只有100MHz. 因此, 如果使用毫米波頻段, 頻譜頻寬輕輕鬆鬆就翻了10倍, 傳輸速率也可得到巨大提升.
但由於毫米波頻段在空氣中衰減較大, 且繞射能力較弱的特性, 使得毫米波技術不太適合使用在室外手機終端和基站距離很遠的場合, 各大廠商對5G頻段使用的規劃是在戶外開闊地帶使用較傳統的6GHz以下頻段以保證訊號覆蓋率, 而在室內則使用微型基站加上毫米波技術實現超高速數據傳輸.
毫米波相比於傳統6GHz以下頻段還有一個特點就是天線的物理尺寸可以比較小. 頻率越高的天線, 其相應的物理尺寸越小. 因此5G廠商可以方便地在移動設備上配備毫米波的天線陣列, 從而實現各種MIMO (Multiple-Input Multiple-Output, 指在發射端和接收端分別使用多個發射天線和接收天線, 使訊號通過發射端與接收端的多個天線傳送和接收, 從而改善通信質量) 技術, 組成天線陣列還可以利用波束成型技術, 增強訊號發射的指向性, 從而增強指定方向的訊號強度.
毫米波並不是一個全新的概念和技術, 它的難點在於技術經驗和工業設計, 如果沒有具備深厚的理論基礎和設計技巧, 很難做出合乎要求的產品, 更不用說能有所創新. 同時由於高端高頻測試儀器設備的禁運問題, 國內在很長一段時間內都只是發展和應用40GHz甚至18GHz以下的微波產品, 這使得眾多廠家沒有辦法提供成熟的毫米波產品和應用方案. 英聯微波一直以來都非常注重毫米波產品的研發和市場, 這方面的優勢將能在5G應用中搶得先機. 工信部, 華為, 中興, 大唐電信, 高通, 愛立信, 諾基亞, 羅德與施瓦茨, 這些在5G通信行業內製定標準和提供系統設備的公司, 和英聯微波都有長期穩定的合作關係. 近幾年, 他們在5G的應用場景下都使用了英聯微波的天線和波導產品.
英聯微波深刻了解市場客戶的需求推出產品, 而客戶從胡南的技術中受益, 雙方實現雙贏的目標. 胡南表示, 只有不斷學習實踐, 加強技術積累, 提高自身的技術能力, 才能在客戶有需求的時候共振. 天線和波導器件, 在微波領域雖然外形不是大設備, 但卻像是整個系統的手腳和眼睛, 有著 '先鋒官' 一樣的角色, 只有提供優異性能的產品, 才能實現系統預定的目標. 隨著5G通信和軍用民用微波市場近年迎來迅速的發展, 英聯微波和胡南在此獨特的背景和優勢下, 不忘初心, 以技術為本, 致力於技術創新, 以滿足新興微波技術和市場應用新需求.
用中國製造 服務全球頂尖廠商和科研機構
英聯微波的天線和波導產品線豐富, 可以滿足不同測試測量系統應用場景裡面的天線要求. 針對EMC暗室領域, 有標準化的天線系列提供給市場, 包括標準增益喇叭天線和開口波導探頭. 這些是傳統的常規天線產品, 英聯微波可以提供滿足近場測試, 遠場場景和緊縮場測試需求的產品, 對電磁參數進行測試測量. 針對航空航天和國防領域, 英聯微波也會提供定製化的解決方案和系統. 在不同的場景下, 英聯微波都有相應的天線和波導去支援, 以滿足各個不同的區域, 不同的市場和不同的行業需求.
高端設計不斷取得成功的技術優勢, 使英聯微波在眾多產品上領先的技術得以融匯貫通和拓展. 產品在效率, 準確性等方面為客戶項目的高效實施提供了保證, 英聯微波因此與國際, 國內的各大院校, 科研機構, 行業裡的頂尖公司, 如工信部, 華為, CETC, 東南大學, 清華大學, 電子科技大學等建立了密切的合作.
公司擁有一支朝氣蓬勃的技術員工團隊, 本科/碩士 (211工程/985工程) 人數佔總人數90%, 並且擁有享受國家特殊津貼的高級工程師1名, 高級工程師2名和專業技術資質工程師6名. 公司已通過質量管理體系ISO 9001: 2008,建立了一套嚴格的質量控制體系, 提供符合國防, 航天航空和其他可靠性應用的高端產品.
公司與國內外眾多知名品牌企業建立了良好, 穩固的合作關係. 英聯微波的產品大量出口到北美, 歐盟, 中東等許多國家, 得到很好的評價.
英聯微波還將產品送到包括中國計量科學研究院NIM和美國NSI公司在內的國際知名測試系統提供廠商進行測試, 以確保產品在國際範圍內的技術競爭力, 這些努力都收到了預期的效果. 英聯微波具有近二十年研製標準增益天線的經驗, 在與國家權威計量機構: 中國計量科學研究院和北京無線電計量測試研究所合作的基礎上, 所有測量標準和結果都溯源到國家最高計量標準!