【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，北京大學(xué)電子學(xué)院聯(lián)合西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院先進(jìn)電磁調(diào)控與能量轉(zhuǎn)換技術(shù)研究中心在非厄米無線傳感領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)首次提出普適非厄米臨界點(diǎn)(Critical Point，CP)概念，并設(shè)計(jì)出新型無線傳感電子電路架構(gòu)，成功實(shí)現(xiàn)了微弱信號(hào)的高精度、遠(yuǎn)距離、高信噪比實(shí)時(shí)無線監(jiān)測(cè)。相關(guān)成果以Critical point-based wireless sensors enabling tiny perturbation detection為題，發(fā)表于國(guó)際著名期刊《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)。
 

　　無線傳感技術(shù)因能突破物理連接限制，在封閉空間/復(fù)雜環(huán)境下的電網(wǎng)監(jiān)測(cè)、航空航天高端裝備、先進(jìn)可植入健康醫(yī)療以及具身智能/物聯(lián)網(wǎng)傳感網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。然而，由于傳統(tǒng)無線傳感架構(gòu)受固有損耗特性制約，難以實(shí)現(xiàn)微小信號(hào)的遠(yuǎn)距離高精度探測(cè)。雖然基于宇稱—時(shí)間(PT)對(duì)稱的傳感架構(gòu)可提升性能，但需嚴(yán)格的平衡增益-損耗配置，對(duì)元件參數(shù)和強(qiáng)耦合系數(shù)要求苛刻，且在奇異點(diǎn)(EP)附近熱噪聲急劇放大，嚴(yán)重限制了實(shí)際應(yīng)用。
 

　　本研究突破了上述局限，提出了一種非平衡增益—損耗配置的普適非厄米臨界點(diǎn)無線傳感架構(gòu)。與傳統(tǒng)架構(gòu)及PT對(duì)稱架構(gòu)相比，該架構(gòu)約束條件更為寬松，展現(xiàn)出獨(dú)特且豐富的動(dòng)力學(xué)特性，不僅實(shí)現(xiàn)了超高品質(zhì)因數(shù)和更遠(yuǎn)的無線探測(cè)距離，還從根本上解決了傳感靈敏度、信噪比與耦合強(qiáng)度之間長(zhǎng)期存在的權(quán)衡難題。
 

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：該架構(gòu)用于耦合系數(shù)傳感時(shí)，可解析低至1.92×10-4的耦合系數(shù)變化，探測(cè)極限較PT對(duì)稱架構(gòu)提升超過七倍；且因耦合系數(shù)與特征頻率解耦，可有效消除電容變化引起的頻率響應(yīng)干擾。同時(shí)，用于微小非對(duì)稱電容傳感時(shí)，能探測(cè)低至2.5×10-5的擾動(dòng)(對(duì)應(yīng)約0.6飛法的電容變化)，較以往報(bào)道結(jié)果提升2-3個(gè)數(shù)量級(jí)。
 

　　特別值得一提的是，該傳感架構(gòu)在振動(dòng)噪聲復(fù)雜的實(shí)際環(huán)境下仍能穩(wěn)定捕捉微小非對(duì)稱電容變化，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)信號(hào)監(jiān)測(cè)。此外，該架構(gòu)還可拓展至無線電能傳輸?shù)阮I(lǐng)域，為高效無線供能提供新路徑。此項(xiàng)研究有效推動(dòng)了非厄米動(dòng)力學(xué)理論向無線傳感實(shí)用化邁進(jìn)，為開發(fā)高分辨率、高靈敏度、高信噪比的無線電子傳感器件與系統(tǒng)提供了新的理論框架和技術(shù)方案。
 

　　該研究由西安交通大學(xué)微電子學(xué)院青年拔尖人才馬超副教授(耿莉教授團(tuán)隊(duì)，原北京大學(xué)電子學(xué)院博雅博后)及北京大學(xué)電子學(xué)院彭練矛院士、胡又凡長(zhǎng)聘副教授團(tuán)隊(duì)和西安交通大學(xué)電氣學(xué)院董天宇教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合完成。微電子學(xué)院副教授馬超、電氣學(xué)院博士殷珂(現(xiàn)為四川大學(xué)助理教授)和碩士生張卓玉為共同第一作者，電氣學(xué)院董天宇教授和北京大學(xué)電子學(xué)院長(zhǎng)聘副教授胡又凡為共同通訊作者，北京大學(xué)電子學(xué)院彭練矛院士參與指導(dǎo)工作。研究過程中，電氣學(xué)院博士生沙笑因和賴浚安提供了重要技術(shù)支持。

 

　　引用：【科技自立自強(qiáng)】西安交大董天宇教授團(tuán)隊(duì)無線傳感研究成果在Science Advances發(fā)表 西安交通大學(xué)新聞網(wǎng)【引用時(shí)間：2026年5月25日】