以“量”鉴“良”：大学生科创团队自主研发电磁测量系统助力国产高频线路板行业高质量发展
不久前，来自佛山科学技术学院的学生科创团队研发出了一款具有完全自主知识产权的产线高频线路板电磁特性快速检测系统。这一系统被行业专家称为“一项在我国高频线路板行业中具有广阔应用前景的新型技术”。团队的主要负责人、来自该校粤台人工智能学院的大四学生卢子欢介绍道：“我们研发这套系统的主要目的是，希望通过我们团队自主研发的点阵协同扫描式自由空间测量法来对高频线路板进行相关电磁参数的测量，打破传统方案无法应用于产线检测的瓶颈，从而解决传统自由空间法测量精度低的难题，最终实现技术自主可控及设备国产化的目标。”
“从未想过我们这些学习人工智能知识的同学会跟高频线路板打上交道。”卢子欢同学说道，该团队的成员基本都是来自粤台人工智能学院的同学。而大家之所以踏上这条陌生道路，源于一次产学调研活动。
2022年，团队成员在粤台人工智能学院特聘教授黄冠龙的带领下，前往佛山多家天线与射频产品制造企业进行调研学习时发现，这些企业的直接材料成本竟占产品生产总成本80%以上。导致这一问题的关键原因在于，该类企业在生产环节所采购的高频段线路板多为进口板材，这使得材料成本占比非常高。
针对这一行业痛点，该团队成员进行了进一步的市场调研。他们发现全球高频线路板市场80%的份额被两大外资企业垄断。这不平衡的市场格局主要由三个原因造成：第一，国产高频线路板企业布局时间晚，国外技术早已垄断全球市场；第二，国产的板材质量不稳定，无法满足下游应用企业的需求；第三，市场上缺乏有效的产线在线检测方案，国产板材制造商以及应用商难以确保板材质量。因此，国产企业想要提高在全球市场的产值占比，打破外资垄断的市场格局，就必须针对这三点进行突破。
当时，黄冠龙教授提出了一个关键性的想法：“如果能有一款高频线路板电磁特性检测系统可以运用在产线在线检测上，就可以保障每一块国产高频线路板的品质。”顺着这个思路，团队成员们一拍即合：“那就寻找一种可以检测高频线路板电磁特性参数的方法，同时研制一款可应用此方法的产线在线检测系统。”
他们查阅过往文献发现，现有的常用测量方式各有其不足之处：传统自由空间测量法测出的结果精度较低，无法满足产线质量检测所要求的精度标准；而谐振腔法及波导传输测量法则需要对待测物进行破坏性取样预处理，无法使产线上的高频线路板实现批量化测量。因此，想要设计一款能够满足产线高频线路板电磁特性需求的检测系统就必须同时涵盖无损测量、高精度测量及快速测量三个功能。但目前该领域能够同时满足这三个需求的技术方案几乎空白，可供团队参考的资料文献并不多，想要完成这件事对团队成员们来说是一个巨大的挑战。但大家并没有气馁，“路虽远行则将至，事虽难做则必成。这条路固然难走，但我们坚信只要朝着正确的方向脚踏实地地走下去，我们就一定能够开拓出一片新的天地。”陈耿鹏同学说道。
在黄冠龙教授的带领下，学生团队进行了深入的学习与研究，定下科研目标，下定决心研发一款拥有完全自主知识产权的高频线路板电磁特性产线检测系统。在研发过程中，他们遇到了各种意想不到的问题，经历了无数次试验的失败，但团队成员们从未放弃。从创新校准方法到改良测量方式，从完善测量架构到优化核心算法，该团队在研发过程中解决了一个又一个技术难点，攻破了一道又一道技术屏障。经过多次地打磨与改良，历时一年半，该学生团队终于成功完成了这款产线高频线路板电磁特性快速检测系统试验阶段的验证，目前正逐步走向具体产线的应用。
图一：团队成员调试设备现场
此项目通过自主研发一套半封闭式的自由空间批量测量系统，在保证达到产线检测的效率要求的基础之上，通过多对聚焦透镜天线及半封闭结构设计，突破传统自由空间法开场域测试，从而提高自由空间测量法精准度。同时通过自主研制的点阵协同扫描式自由空间测量法方案，从测量读取数据方面上提升测试精度。最终团队将两者相结合，形成一套高频线路板的电磁特性产线快速检测系统及设备。
图二：该系统的三维产线模拟示意图
目前，该项目核心成员已经发表了高水平学术论文5篇，申请专利及软著8件。该项目获批“2023年国家级创新创业训练计划项目”立项、“2023年广东省科技创新战略专项资金（‘攀登计划’专项资金）重点项目”立项。同时，该团队还与多家无线通信射频检测供应厂商签订合作意向，并获得相关企业的200万投资意向。除此之外，该项目已获得第十七届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛终审决赛中荣获特等奖，并入围国赛终审决赛。
图三：负责人在第十七届“挑战杯”省赛的项目介绍现场
据团队成员介绍，该项目能够打破传统测试方案无法应用于产线检测的瓶颈，研发出国产高频线路板量产的产线快速检测技术及检测装备，助力国内厂商的线路板材料生产升级，使其能够紧跟国外厂商快速发展的步伐。在高频线路板行业迅速发展以及国家制定政策发展线路板产业的趋势下，本项目具有良好的经济效益和社会效益，有望在未来促进国产高频线路板企业的提质升级，提升高频线路板行业的持续发展能力，为该行业的高质量发展做出贡献。