占领技术制高点　实现高性能微波频谱分析仪自主可控和自我保障——国家重大科学仪器设备开发专项“高性能微波频谱分析仪研制与应用开发”成果

2018-01-08

长期以来，国产频谱分析仪总体性能与国外先进水平差距较大，市场长期被国外公司垄断，67GHz频谱分析仪更是对我国实行严格的技术封锁和产品禁运。这种受制于人的被动局面严重制约着我国信息化设备和武器装备的发展，阻碍了我国经济建设和国防建设的步伐。

为提高我国高性能微波频谱分析仪的自主创新能力，加速产业化进程，实现高性能微波频谱分析仪的自主可控和自主保障，中国电子科技集团公司第四十一研究所于2012年承担了国家重大科学仪器设备开发专项“高性能微波频谱分析仪研制与应用开发”，重点开展高性能微波频谱分析仪的整机研制、应用开发以及工程化产业化。

研制之初，项目负责人李立功研究员对团队提出要求：“超额完成目标，形成仪器套餐，应用效果显著，力争专项标杆”。在他的带领下，团队精心组织，高标准、严要求、高质量地进行项目的开发。项目涉及专业领域广，包括电子测试仪器领域的前沿技术研究、应用开发研究以及加工、制造、工艺、检验等一系列内容。为确保项目各项工作的顺利推进，项目成立了总体组、技术专家组和用户委员会，在项目实施过程中实行项目负责人总负责，总体组、技术专家组和用户委员会等机构协调共管的运行机制；成立了专项管理办公室，建立了财务管理制度、物资管理制度、仪器管理制度等专项管理制度；制定了切实可行的工作计划，明确目标，责任落实到人，严控节点，对项目节点进行严格控制，实行“周清周高”；建立了良好的沟通、协调与共享机制，团队成员通力协作，发挥每个成员的技术优势，集体完成技术难题的攻关，共同完成研究任务。

“通过创新占领技术制高点”。在项目研制过程中，李立功研究员十分注重技术创新。接收动态范围和频响平坦度是项目的核心技术指标，此前与世界最先进水平存在较大的差距。李立功研究员提出“全局入手，关键模块重点突破”的指导思想，从分析接收通道噪声模型入手，创新设计通道电平自动调节系统及调节方法以及一种提高宽带信号分析仪器灵敏度和动态范围的装置，大幅度优化了整机灵敏度指标，实现67GHz全频段测试灵敏度优于-130dBm/Hz。上述技术已获2项发明专利授权（一种提高宽带信号分析仪器灵敏度和动态范围的装置及方法，ZL201310507416.8；超外差接收分析仪器通道输出电平的自动调节系统及方法，ZL201310304365.9）。

团队历经五年的潜心研究和刻苦攻关，充分发挥专业技术优势，打破国外技术封锁，在宽带接收测试基础理论、方法和工艺等方面取得重大创新。项目完成国家标准1项，发表学术论文42篇。创新建立了频率范围覆盖67GHz的宽频带、大带宽、高灵敏度微波毫米波频谱分析仪平台，实现了从“窄带分析”到“宽带分析”的测试跨越；建立了宽频带大带宽信号快速接收处理模型和频谱直方图实时统计模型，突破大分析带宽下的实时处理技术瓶颈，使国产频谱分析仪具备大带宽瞬态信号实时测试能力，实现了从“稳态测试”到“瞬态测试”的跨越；建立了多参数分析体制，突破由单一频谱分析跨越到时域、频域和调制域多域关联信号分析的技术瓶颈，形成基于国产频谱分析仪的通信信号、雷达脉冲信号、RFID信号、广播电视信号等多种信号测试的解决方案，实现了从“单域分析”到“多域分析”的跨越；建立了核心整部件故障自诊断、嵌入式自测试自校准、整机环境适应性扩展等技术方法，突破工程化技术瓶颈，使整机环境适应性和测试稳定性显著增强，并且得到了市场的检验，受到用户好评；建立了开槽中心导体程序、光刻胶掩膜图形电镀、自动点胶贴片、自动测调等关键工艺方法，形成了设备数控化、装配调测自动化、生产数字化、管理信息化的产业化生产线，具备年产1 000台高端频谱分析仪的产业化能力。

项目成果形成14款系列化高性能微波频谱分析仪产品，通过了国家权威计量机构的测试检验以及俄罗斯国家科学计量研究所的测试认证，并通过欧盟CE和RoHS认证，获得电子测量仪器行业“产品设计奖”以及“中国好仪器”等荣誉称号，在航空航天、通信、雷达、频谱监测等军民领域的100多家用户中得到广泛应用。另外，系列产品已出口德国、意大利、俄罗斯、巴西等国家，俄罗斯希望引入产品生产线进行本土化生产。项目成果打破了国外技术封锁和市场垄断，实现了自主可控和自主保障，在“载人航天”“探月工程”“北斗导航”“深空探测”等国家重大项目的研制、生产、试验过程中发挥了重要的测试与保障作用，为我国经济建设、国防建设作出了重要贡献，经济效益和社会效益显著。

2017年10月25日，项目通过了由中国电子科技集团公司组织的国家重大科学仪器设备开发专项初步验收，与会专家对该项目给予高度评价：技术复杂，研制难度极大，在宽带接收测试基础理论、方法、材料、工艺以及工程化等方面有重大创新。项目成果是我国电子测量仪器行业的重大科技创新成果，提升了行业的技术水平和自主创新能力，引领了行业发展，对行业的科技创新和产业化发展起到了很好的示范和辐射作用；项目产品已走出国门，提升了我国测试仪器行业在国际上的影响力。