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桂林電子科大 | 三年寒窗磨一劍,今朝出鞘露鋒芒

2022-02-21 09:46
媒體報導
摘要:讓我們期待肖凱,唐海和李帥強能在下—個三年中學有所長,在各自耕耘的領域各有千秋,再創佳績!

這次能拿到TI杯最高獎對于三劍客成員的肖凱、唐海和李帥強實屬不易!特別是當三人已經為TI杯備賽一個月后,突然被通知大賽延期且不知推遲到什么時間。這對于同期備戰研究生考試的唐海和李帥強來說不得不面臨棄賽還是繼續準備比賽的艱難抉擇。而這一抉擇對于已連續三年參賽的三人來說太難了。放棄比賽,意味著會失去拼搏問鼎的機會;更意味著過去一個月的熬夜,模塊準備,隊伍磨合,同吃同睡同工作的辛苦付出也將付之一炬。


“ 當時,我們覺得很不甘心!”  三人中的唐海說到?!?nbsp;幸運的是,事情最后出現了轉機!比賽將于11月4號重啟?!?nbsp;經過深思熟慮后,三個人決定把握住這次機會,再搏擊一下,爭取把這三年學習的知識和技能發揮出來,對自己的初心堅持有個完美交代。而這一堅持最終使得他們撥開云霧見天日,守得云開見月明 – 取得了國賽的最高獎項TI杯。


捧杯時刻


緣于初心    

       篤信自信


三個大男孩雖然都來自桂林電子科技大學信息與通信學院,但卻分屬電子信息工程、微電子科學與工程和導航工程三個不同的專業。雖說專業不同,但三人都是從2019年就開始積極參加全國大學生電子設計競賽并連續三年不懈投入。說來三人的這種多元搭配的參賽組合也是緣于對通信和儀器儀表類題目的共同興趣。原來,肖凱和唐海同學在大一做電賽的時候就開始組隊,彼此有自己擅長的領域且相互之間配合默契十足。而李帥強同學也表現出對通信和儀器儀表類的題目濃厚的興趣。在這“情投意合”的驅動下,三人便在大三下學期一拍即合,決定組隊參加2021年的電賽。


俗話說三人行必有我師。一個團隊的成功除了默契,還需要結合各自在不同領域專長的團隊分工合作的策略。來自不同專業的三人可分別擅長數字信號處理,模擬電路調試和嵌入式開發。這組合搭配優勢很快在比賽初期的選題抉擇上凸顯成效。當時,三人團隊糾結于如何從A題與E題中做抉擇。經過反復討論, 分析三人的不同優勢,一致認為:相對于A題,E題的數字-模擬信號混合傳輸收發機更符合三人兼容并蓄的優勢,能充分發揮各自特長,更方便分工配合。而這個決定也最終證明了正確的抉擇是成功的一半。


放平心態    

     穩扎穩打


通信題目一直是實驗室的熱點話題之一。它對于做通信題的同學在課程知識和動手能力方面有較高的要求,需要參賽者能結合知識與工程。整個備賽中對于隊員所需涉及的知識面要求特別廣。回首當時,三人覺得作品的完美收官不但需要團隊平穩的心態,更重要的還是依靠平時學習積累以及穩扎穩打的基礎。


獲獎作品


“這個題目要求我們做的是一個-40dB下的25K帶寬下的低功耗數字信號、模擬信號混合傳輸系統?!标犻L肖凱回憶道。三人團隊最后決定采用的是有別于其他參賽團隊的方案-利用AM調制解調技術來完成整個作品。發射機采用的是先把模擬信號和數字編碼調制至11.5kHz的ASK信號進行疊加,進行發射,接收機是用了FPGA把10K模擬信號跟11.5K的數字信號進行分開。然而,在作品的完成中,他們遇到了兩個主要挑戰-40dB的25K帶寬傳輸和低功耗的實現。


首先,在面對-40dB的25K帶寬傳輸,三人想了很多種解決辦法,比如FM調制解調,擴頻通信等等。但都不太好實現這個指標。


最終,他們選擇了用AM調制解調來實現,但是AM調制解調25K的帶寬下,基帶信號只有12.5K的帶寬可用,而語音信號和模擬信號又需要10K的帶寬,這就意味著數字信號只有10K到12.5K窄的帶寬可以用,于是團隊選擇把數學信號用ASK調制到11.5KHz,但是在接收端把這兩個信號分離就變得十分困難。


最后,通過采用FPGA做了兩個400階的數字高低通濾波器才得以把這個難題解決。隨著這一個難題的迎刃而解,整個系統設計就得以繼續往下展開。而在思考如何實現低功耗時,三人在設計之初就決定采用無源和低功耗的器件將功耗壓至最低。


作為國內優秀的電子類院校,桂林電子科技大學很早就開始與TI進行合作,屬于TI大學項目的重點合作院校之一。桂電作為學科特色比較明顯的電子類院校,學校的創新創業學院配有專門輔導學生電賽實踐的指導老師。TI與桂電的合作除了涵蓋模擬和電源相關的一些器件支持外,也包括單片機實踐和嵌入式相關的培訓課程。TI每年還會定期與桂電老師進行針對學生培養方面的溝通交流和課程開發。老師們也會基于TI的平臺和產品開發模擬或電源實驗箱以及相關教學套件用于教學,并將這些教學方法和工具推廣到廣西其他的一些兄弟院校。TI和桂電的相關的合作也為獲獎團隊提供了大量的實踐機會,幫助團隊加速了相關領域知識和經驗的積累沉淀。憑借這些平日在校內就觸手可及的知識,課程和動手實踐機會,造就了三人對TI芯片運用的了如于心。因此,三人團隊最終決定在器件中用TI的低功耗運放OPA2387,LDO穩壓器TPS7A4701和微控制器MSP430進行了低功耗處理,最終降低了整個系統的功耗。


前排依次為趙中華、劉濤老師

后排依次為唐海、李帥強、肖凱同學


在整個備賽過程中,三人不但在專業上互相支持前進,在精神層面也互相扶持鼓勵。雖然,團隊中的每一個人都有自己獨立的分工負責部分,但當一人忙于自己的領域而無暇顧它時,另外的隊員就會給與關注關心,比如有時候,唐海會熬夜不懈地一遍一遍進行模塊嘗試制作,隊長肖凱就會在邊上默默地一次一次為其準備好泡面宵夜,讓隊友從心底感到他不是一個人在戰斗。此外,在整個四天三夜的電賽的過程中,大家難免會在一些實現方法上存在分歧。而他們三人的解決方法就是:靠驗證說話。比如階段端信號的頻率應該降到10.7MHz還是465KHz進行處理,他們的解決方法就是通過兵分兩路進行驗證, 通過數據和實踐說話。


此次獲獎的最終作品數字-模擬信號混合傳輸收發機是幾個方面的技術和系統的組成,其意義非凡。雖然,數字-模擬信號混合傳輸收發機的相關技術在現代的通訊中可能應用不是很廣泛,但是在的細分技術方面,如:低功耗的應用,數字信號的應用,窄帶通信中具有多樣化的應用場景。這些細分技術將更好響應國家倡導的節能減排,提高信號處理中準確度以及對信號提升的要求以及在日常生活中,可在不提升流量花費的窄帶寬下傳輸更多的信息等。


團隊同心    

    其利斷金


當談及比賽給予他們最大的感慨時,三人一致認為全國大學生電子設計競賽歷來都是綜合性特別強的一個比賽,需要三個隊員的緊密配合。首先,整個團隊的知識面必須廣泛全面及互補,這樣才能在比賽中應對各種突發情況。其次,在比賽中遇到任何問題,團隊需要有共克難題的團隊精神。


鋼鐵一般的意志和過往參賽的經驗促成了這次電賽捧杯的成功。唐海和肖凱同學通過總結2020年模擬邀請賽的濾波器制作教訓,通過賽后反復實驗,最終將相關技能成功地應用到此次2021國賽上。其次,賽前準備很重要,比如平時他們也會做一些混頻器、加法器、乘法器、濾波器之類的東西。如果平時累計足夠充分,即使在比賽中遇到突發情況,鑒于平時的經驗,就可以很快地化解問題。反之,則可能會手忙腳亂,不知道如何應對。最后,在談及此次比賽制勝因素時,三人建議學弟妹們可以更多關注一下賽前公布的元器件清單。通過組委會公布的元器件清單可以大膽預測一下比賽題目,從而搜集相關的資料去進行一個預熱和預習。


與時俱進  

     篤信自信


作為連續多年參賽的“專業戶”,三人覺得今年這屆大賽的明顯不同之處可簡單概括為:現代化強、智能化高、綜合性廣。無論是題目,還是作品,需要參賽學生同時兼顧技術特點以及綜合性,需要有更加扎實的理論知識。TI 杯的命題一直與時俱進,與其他企業或者大賽相比, TI杯做的是一個系統考察學生綜合能力,緊跟社會發展步伐的比賽。所以,對于那些希望不斷挑戰自己和創新的學生來說,TI 杯全國大學生電子設計競賽不失為一個展現自己能力的含金量極高的舞臺。


在談及未來的研究生發展方向,三人將基于目前的本科專業,分別在數字IC設計,集成電路設計和嵌入式系統開發,包括實時操作的系統開發方面繼續深入根植。


讓我們期待肖凱,唐海和李帥強能在下一個三年中學有所長,在各自耕耘的領域各有千秋,再創佳績!


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