闫照文,男,现任北京航空航天大学电子信息工程学院教授、电子信息工程学院实验中心副主任。
教育及工作经历:
1986年,河南焦作矿业学院电气自动化专业,本科。
1993年,进入西安矿业学院攻读硕士。
1999年12月获得西安交通大学博士学位。
1999年12月-2002年4月在华中科技大学完成博士后研究。
2003年5月-2005年6月在北京航空航天大学完成第二站博士后研究。
2012年-2013年,美国密苏里科技大学电磁兼容实验室访问学者。
学术兼职:
1、美国MST访问学者。
2、IEEE会员。
主讲课程:
主讲《电子测量》、《信号完整性分析》、《电磁兼容》、《高等电磁场》、《计算电磁学》
培养研究生情况:
指导硕士研究生、博士研究生25人次。
主要研究领域:
计算电磁学,电磁兼容,信号完整性分析。
承担科研项目情况:
主持参与国家自然科学基金、国家重大科研仪器研制、国防973课题、航空基金、探索I代、探月三期等项目20余项。
1、国家自然科学基金"多极理论及其在电磁场(正问题和逆问题)中的应用基础研究"(59777003)。
2、 华中科技大学博士后专项基金"新型等效源法的基础理论及其应用研究"。
3、国防预研基金“金属、复合材料复合结构RCS的理论计算研究”。
4、国防预研基金、“进气道中含结构性吸波导流体/环的RCS预估方法研究”。
5、国防预研基金、“基于电波的系统”。
6、横向课题“弱散射源RCS计算及软件开发”。
7、横向课题、“舱体结构隐身研究”。
8、横向课题、“敏感器电路SI‘。
9、横向课题、EMC分析及方法研究”。
10、横向课题"铝电解槽三维电流场、磁场计算研究"。
11、电磁兼容。
科研成果:
发表SCI论文、EI论文54篇,专利授权19项,出版专著、教材、译著七本,获国家科技进步二等奖1项,工信部国防科技进步一等奖1项,教育部自然科学一等奖1项等多项奖励。擅长板级电磁兼容设计和检测等方面的研究工作,在板级电磁兼容方面提出了干扰源、传输通道、敏感器件的新型建模方法和新型结构,研制出了频率达26GHz的磁场和电场探头,解决了瞬时大功率大电流宽频带注入探头的关键技术难题等。主讲电路板设计中反射、串扰、电源完整性、电磁辐射分析、电磁敏感性分析等内容。
发明专利:
1 EMI滤波器中电感的取值定量方法 闫照文;王龙峰;陈文青;苏东林;王义;侯燕春 北京航空航天大学 中国专利 2008-12-08 2009-07-08
2 油量表抗电磁耦合干扰的设计方法
闫照文;王义;陈文青;苏东林;侯燕春 北京航空航天大学 中国专利 2008-09-04 2009-01-14
发表SCI论文、EI论文54篇,出版专著、教材、译著七本。
出版专著:
1、《电磁场新型等效源法》。
2、《电子信息技术综合实验原理与方法》。
3、《信号完整性仿真分析方法》。
发表期刊论文:
1 电磁兼容自适应扫描系统的研制 付路; 闫照文 安全与电磁兼容 2011/01
2 射频接收机电磁敏感性行为级分析方法 于晓丰; 闫照文; 谢树果; 刘焱 北京航空航天大学学报 2010/09
3 模拟器PCB板整体性能分析 闫照文; 韩轶峰 系统仿真学报 2009/24
4 电离层拟合方法及路径参数量化分析 韩轶峰; 闫照文 北京航空航天大学学报 2009/09
5 电子信息类研究生公共实验平台的建设与实践 闫照文; 苏东林; 王祖林; 孙则怡 实验室科学 2008/06
6 第八届国际天线、电波传播和电磁理论会议(ISAPE 2008)在昆明召开 苏东林; 闫照文 安全与电磁兼容 2008/06
7 电子信息类研究生创新能力培养基地建设的探索与实践 苏东林; 孙则怡; 闫照文 中国电子教育 2008/04
8 电子信息类研究生创新能力培养基地建设的探索与实践 苏东林; 孙则怡; 闫照文 中国电子教育 2008/03
9 ANSYS在管道漏磁检测中的应用 汪友生; 闫照文 测控技术 2005/07
10 基于ANSYS分析的铝电解槽电磁场计算方法 闫照文; 苏东林; 李朗如; 杨溢 电机与控制学报 2005/04
11 基于ANSYS分析的铝电解槽电流场的优化设计 闫照文; 苏东林; 李朗如; 杨溢 轻金属 2004/12
12 大型铝电解槽三维电磁场的数值模拟 闫照文; 汪友生; 苏东林; 李朗如; 杨溢 电工技术学报 2003/05
13 电磁场有限元分析的优秀软件 闫照文; 李朗如 微电机(伺服技术) 2003/03
14 求解轴对称场的有限元新型等效源两种耦合新算法 闫照文; 李朗如; 袁斌; 盛剑霓; 程发新 电子学报 2001/12
15 新型等效源法求解二维非线性静磁场 闫照文; 李朗如; 袁斌; 盛剑霓 中国电机工程学报 2001/09
16 利用新型等效源小波分析法求解涡流场 闫照文; 李朗如; 王卫东 华中科技大学学报 2001/06
17 新型等效源——有限元耦合法解轴对称静磁场 闫照文; 李朗如; 王卫东 高电压技术 2001/02
18 新等效源法解含载流导体的二维涡流场 闫照文; 李朗如; 袁斌; 盛剑霓 高电压技术 2001/01
19 新型等效源法求解轴对称非线性静磁场 闫照文; 李朗如; 袁斌; 盛剑霓 华中理工大学学报 2000/11
20 电磁场数值分析的新进展 闫照文; 李朗如; 袁斌; 盛剑霓 微电机(伺服技术) 2000/04
21 用模拟电荷小波法计算含有电位悬浮导体的电场分布 闫照文; 黄伟; 盛剑霓 西安交通大学学报 2000/02
22 小波分析在新型等效源法中的应用 闫照文; 袁斌; 盛剑霓 高电压技术 1999/04
23 新型等效源法计算含有铁心的轴对称磁场 闫照文; 赵玉清; 陈德智; 盛剑霓; 王向晖 微电机(伺服技术) 1999/05
24 轴对称涡流场的新型等效源法 闫照文; 盛剑霓 电工电能新技术 1999/03
25 具有旋转对称结构三维电场的新型等效源法 闫照文; 黄伟; 盛剑霓 高电压技术 1999/02
26 基于分域解的新型等效源法 闫照文; 王恒利; 盛剑霓 西安交通大学学报 1999/04
会议论文:
1 电子信息类研究生创新能力培养基地建设 苏东林; 孙则怡; 闫照文 电子高等教育学会2008年学术年会 中国会议 2008-07
2 ADF软件分析超大型天线布局问题中的多径效应 闫照文; 郭瑞 2007年全国微波毫米波会议 中国会议 2007-10-01
荣誉奖励:
1、"电磁场与波分析中半解析法的理论分析与应用"获得教育部自然科学一等奖(排名第5)。
2、 "系统级电磁兼容测试系统关键技术研究"获工信部科技进步一等奖。
3、获西安交通大学自然科学一等奖1项。
4、北京航空航天大学教学成果一等奖2项、二等奖1项。
5、获国家科技进步二等奖1项。
6、北京市优秀图书(提名)奖一项(排名第1)。
逆袭者
——记北京航空航天大学电子信息工程学院教授闫照文
如今的著名学者多有显赫的学历背景,像闫照文这样的“逆袭”者还属少数,但他也毫不避讳自己一路而来的爬坡路,因为那是他一步一个脚印踩出的康庄大道。
在之前和闫照文电话联系时,话筒另一端是一个声音温和、性情儒雅的中年男子。直到如约在他的办公室进行采访时,坐在记者对面的才是一个真实的闫照文——自信、果断、坚定……
一切皆有可能
闫照文出生在20世纪60年代,他经历了那个年代的变革动荡和生活不易,还好他赶上了全国恢复高考的春风。但命运跟他开了个不小的玩笑。1982年他以离本科线只差7分的成绩与大学失之交臂。读中专则成了他不得已的选择,收拾好行囊,他从河南家乡奔赴辽宁。虽然学校的起点比较低,但他依旧保持着对知识的渴望,努力学习,直到1984年毕业。
工作两年后,闫照文的心中还存有一股不服气,因为考大学是他始终不变的梦想。于是,1986年,他毅然决然地参加了成人高考。功夫不负有心人,他以优异的成绩顺利考取河南焦作矿业学院电气自动化专业,迈入大学校门的那一刻,心中的“结”也随之消散开来。
大学时光转瞬即逝,倍加珍惜学习机会的闫照文分外刻苦,渐渐地,他发现自己喜欢上了做科研,也很享受学术氛围浓郁的校园时光。毕业之际,他做了一个重要的决定——考研。1993年,他进入西安矿业学院攻读硕士。
至此,闫照文的学习生涯并没有终止。通过不断地学习,他愈发感到知识的欠缺,“要想做科研差的还比较远”,考博的想法便跃然脑海,这次他又如愿以偿地成为西安交通大学一名电气工程专业博士。
历时3年半,发表多篇论文,取得优秀成果的闫照文拿到了博士学位。这在当时非常少见,其他同学有的需要四五年。回顾往事,他很感谢自己的博士导师,“是导师让我学会了如何做科研,如何在没有涉足的领域提高业务水平”,也正是此时,他的科研能力迈上了一个新台阶。
“理论研究很深,想和实践结合一下”,就这样,闫照文南下华中科技大学,继续做博士后的研究。2年多的时间,他与企业合作,解决工程问题。理论和实践相得益彰,他的综合能力再次得到很大提升。随后,他只身来到北京,开始了他全新的科研之旅。
闫照文总是笑称,自己的经历是很少见的,甚是独有的。从中专读到博士后,没有丝毫的传奇色彩,是他坚定的信念与辛勤的付出带他飞跃了层层关卡,收获到金字塔顶宝贵的果实。每当站在人生的十字路口,闫照文总能果断地选择好方向。他不满于现状,“缺什么补什么”,一路走来,他就是一边补落下的知识一边学习新的内容。同样的路,别人走得会轻松、快速一些,对闫照文来说,“累一些、慢一点,但只要不断向前迈进,终究会到达终点”。在他看来,越是不可能越要做到,“一切皆有可能”才是人生存在的意义。
突转专业,挑战自我
在转专业之前,闫照文的研究方向一直都没离开过电气工程。可是,当时我国的电气工程发展得已相当成熟,日渐趋于稳定,再发展似乎已经到了瓶颈,所以,他决定换一个研究方向——电磁兼容,于是来到北京航空航天大学,完成第二站博士后研究。
不同于电气自动化的低频电磁场,电磁兼容研究更多涉及到高频电磁场。上世纪80年代,我国对电磁兼容研究的重视程度不高,因为那时电子产品还很少,电视很少,而且是黑白的,没有手机……现在情况大有不同,有越来越多的汽车、笔记本、通讯设备……
国际电工委员会标准IEC给电磁兼容的定义是:系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作,同时不会对其他系统和设备造成干扰。其实,每种电子设备都会辐射电磁波,随之引出的问题是,手机辐射对人体有没有影响?计算机有没有辐射、辐射对人体有没有损害?打手机为什么有时候信号好有时候不好……这些都是电磁兼容的实际问题。
“我当时就觉得电磁兼容是未来发展的重点”,的确,电子产品日渐增多,问题也愈发容易显现,质量如何保证是电磁兼容最核心的问题。2000年以后,任何电子产品在出厂销售前都要经过3C认证(国家安全认证(CCEE)、进口安全质量许可制度(CCIB)、中国电磁兼容认证(EMC)),在EMC认证中要求产品主要通过两大类实验:电磁发射实验和电磁敏感性实验。
这就迫切需要产品在设计过程中就能预测出其电磁发射电平和电磁敏感性限值,以便提前对产品进行整改和加固,否则只能在样品生产出来后进行实验测试,再进行整改和加固。显然提前预测比事后整改要节省大量的时间和资源。
由于产品的多样性和电磁场的复杂性,准确预测产品的电磁发射电平和电磁敏感性限值存在很大的困难,所以,世界各国电磁兼容的专家学者一直在致力于这方面的研究。这也是闫照文带领团队一直在从事预测产品的电磁发射电平和电磁敏感性限值这方面研究工作的原因。
2012年,觉得应该去外面的世界看看的闫照文,选择了到美国密苏里科技大学电磁兼容实验室做访问学者。在这个世界电磁兼容最好的实验室里,他的研究又是一片新的天地。
那一年的交流学习,闫照文最大的收获就是视野开阔了,他深感国际项目的深度、前沿性和先进水平是国内所无法比拟的。
在实验室里,细心的闫照文观察到,我们的设备和美国是一样的,但为什么科研能力水平总是跟不上?这个问题一直困扰着闫照文。后来,他发现,国外的项目大多都来自大公司,比如苹果、因特尔、IBM,研究的是行业最新问题,自然他们思考问题站在的角度要高,项目实施的要求也高,“这些在国内是从没听说过,没见过的,所以我们的水平上不去。”
回国后,闫照文立志要改变我国的研究现状,“硬件软件都一样,他们能做出来,我们也能做出来!”骨子里有股不服输劲儿的他就开始按着国外的思路,一步步往下做,慢慢的,竟也出了些成果,“以前不知道怎么做,不敢做,现在思路开阔了,知道怎么做了。”如今令人可喜的是,在闫照文的不懈努力下,他团队的科研能力达到了国际水平。
正是这种思维的转变,使闫照文心中有数,便敢想敢干起来。闭门造车终究会被时代抛弃,若能冲破桎梏,感受一下更大的舞台,才会发现差距的所在,然而,这不是唯一的目的,反而会化成动力,促使我们不断挑战自我,大步向前。
从零开始
说起闫照文最初进入北京航空航天大学的电子信息工程学院时,一切都还刚刚起步。每位老师都有一个研究分支,而信号完整性对于大家来说是一个崭新的领域,没有人愿意啃硬骨头,闫照文就迎难而上,一步步组织建设起“信号完整性”学科分支。
对此同样不熟悉的闫照文,可谓“从零做起”。他从攻读专业书籍和查阅资料入手,在他的办公室随处可见的就是书,其中厚厚的那摞便是有关信号完整性的书,大部分都是外文书。“看1本不够用,看10本也不够用”,一段时间下来,闫照文竟看完了几十本,他不停地看、从不同的角度看,在他看来这是了解一个领域最直接的方法。就这样,他对信号完整性有了基本的了解,并熟悉了国外在这方面是如何做的。
什么是信号完整性?信号在传输路径上的质量,传输路径可以是普通的金属线、光学器件或是其他媒质。信号具有良好的信号完整性是指当在需要的时候,具有所必需达到的电压电平数值。差的信号完整性不是由某一单一因素导致的,而是板级设计中多种因素共同引起的。
“先看森林,再找一棵你想要的大树”,做学问,闫照文有着他独特的理念,先了解全局,然后再主攻其中的一两个点研究透了,其他自然也就触类旁通了。
看国际期刊论文,跟踪国际研究进展,也是他经常要做的事情,保持对国际发展趋势的持续更新,使他总能站在前沿思考问题。牛顿说:“如果说我比别人看得更远些,那是因为我站在了巨人的肩膀上”,科学的金字塔正是这样一代一代垒起来的。
形势大好的就业前景使众多学生慕名而来,但受“每位教师2个名额”的限制,3年下来,闫照文的团队现有6个人。
俗话说,严师出高徒,此话不假,闫照文用他的严格要求换来的是学生们过硬的科研素质。师从闫照文门下,按时完成任务是铁的纪律,他每天和学生聊进展,每周听取学生做汇报。盯得紧的同时,闫照文充分给予学生自由,让他们自己分配时间。
现在的闫照文,上课、带学生、搞科研、做交流,还担任电子信息工程学院实验中心副主任,分管行政事务,一个“忙”字都不足以形容他现在的生活。但是,面对这一切,闫照文没有怨言似乎还很享受这样的生活,他说,“忙才充实,喜欢干就不觉得有多累”。的确,唯有热爱才能持续。在短短的1个半小时的采访过程中,闫照文每每讲起他和他的电磁兼容事业,兴奋之处他总是大声的笑出来,有谦虚的笑、自豪的笑、满足的笑……
闫照文是个喜欢靠实力说话人,评奖评级,他总是秉着“不行就不报,一报就必须上”的观念。他的晋级路就好像是一场场通关升级,战斗打响前,他一直在不断地储蓄能力,待能量值满格,他便披甲挂帅前去PK。“谋事在人,成事在天,把自己做好”在他看来,才是最应花心思的。
成功的自主研发路
20G电磁辐射探头是闫照文成功自主研发的产品。
众所周知,CPU是电子计算机的核心配件,其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU会发射脉冲信号,分解后会出现无数个频谱,从9K开始到几十个G都会产生辐射。所以,要想测量从低频到高频辐射的数值,就需要能覆盖从低频到高频的单一宽频带电场和磁场检测探头。
国外目前出售的探头频率最高可达到6G,越高频率的探头越精密,技术高端,所以,通常不会被出口销售。目前,国内的探头都是进口国外,自主研发的探头也有,但最多1?2G,做不到6G以上。
6G以上之所以不好做,是因为它很小,频率越高振荡越大,导致无法测量,或测量值不准。所以,要想测量,必须先消除振荡。
“这个问题国外已经解决了,但我们解决不了”,在美国实验室时,闫照文就曾和他们联合研制20G的探头,但是受产权保护,闫照文最终还是不知道具体的技术原理。
“老外能做出来,我们为什么不行?”只是知道大概原理的闫照文决定自主研发。
从理论研究到设计,再经过不停地改版,反反复复一二十次后,探头终于被加工出来,就在欢呼雀跃之时,闫照文却发现测量效果并不好,这无疑好似晴天霹雳。
闫照文深谙科研路注定坎坷,重新理清思路后,他和加工厂商联系,问题出在他们有些地方做不到很精细,于是闫照文就根据厂商可以达到的加工程度再次修改了设计方案。
这次,他成功了!
不到两年的时间,完全自主研发,国内唯一的20G电磁辐射探头,这是闫照文交出的答卷。“今年产品已经出来了,和国外的完全一样,频率达到20G”,这时的闫照文如释重负。方便,是产品最大的优势,只需把探头嵌入电子产品,便可检测出辐射数值,再通过计算便可知道辐射是否超标。
“坚信自己能做出来”是支持闫照文走向成功的动力,他有自信,有拼搏钻研的精神,总之,他做到了。
目前,闫照文正在申报专利。
走在国际前沿
预测电磁产品的抗干扰能力是闫照文目前正在从事的研究之一。他用一个很形象的比方解释他的工作,“当病毒入侵,一人感冒,一人不感冒,说明后者比前者身体好,也就是抗病毒的能力强。按照同样的思路,电子产品在使用过程中不可避免的会受到其他电磁的影响,这些电磁就像病毒一样,抗得住,能正常工作的则说明产品品质好,反之不好”。
遇到质量不好的产品就要查原因、找问题,惯用的作法是把产品拆开,逐一排查,这样很麻烦,“如果能提前在生产过程中就能预测哪个原件容易出问题,提前改进,那就更好了。”
想法很好,但实施起来难度很大,目前国内很少有人能做,国际上也正在研究之中。闫照文似乎很乐观,还笑着说“这个工作很有意思”,但这也并不奇怪,因为他一向都是认准的事情一定想办法做成功。
办法总比困难多。闫照文解决这个难题的方法是通过“建模”,把抽象的问题模型化,但问题又来了,器件都是厂商生产,闫照文并不知道它们的模型,如何建模?
经过积极思考,闫照文认为“反推”是个好办法。“反推出模型就可以建模,再进行仿真分析。”项目得到了国家自然基金的支持,现在,闫照文已经成功反推了一些器件,事实证明,他的反推思路是正确的,在项目的起步阶段便得到这样的成果是让人为之振奋的。
下一步,闫照文说还需要反推更多的模型,积累更多的例子做验证。有了模型,便可建模,之后通过研究计算出容易出问题的敏感地方,进而提出改进意见,减少产品出厂后不必要的检测修理麻烦。在他看来,这项工作是在为电子产品的生产“提供科学证据。”
在测试产品抗干扰能力时,常常会在电源线上注入电流,使电流进入产品内部,看其是否能抵抗干扰。
那么,如何注入?做法是用电流探头卡住电源线,通过变压器感应到线上。现在,市面上销售的探头频率在9K?400M,这次,闫照文又要挑战高难度,“我们想做9K?800M的探头”,这也是他同时在研的项目。
他计划在400M探头的基础上,通过建模方法将探头分块建模,外加电容电感电阻网络,使频率提升至800M。在国际上,这是第一个。
目前,理论研究证实可以实现,未来还需要现实的验证。
2014年是闫照文中专毕业30周年纪念日,他回到了西安,与昔日的同窗好友共聚一堂,几十年过去了,大家变化很大。中专毕业后,他们中的大多数都进工厂当了工人,上世纪90年代,不巧赶上了工厂纷纷倒闭,下岗待业成了他们无奈的选择,如今的他们有的退休在家、有的经营个体生意,但像闫照文这样取得如此名就的独有他一人。这是一条艰辛的科研路,闫照文却很享受,甘之若饴。
来源:科学中国人 2016年第2期