谢楷 - 西安电子科技大学 - 空间科学与技术学院

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西安电子科技大学空间科学与技术学院
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个人简介

个人简介谢楷，工学博士，教授，博士生导师，现任空间科学与技术学院测控通信系主任。主要从事邻近空间高速飞行器等离子鞘套下测控通信方面的研究，并且在微弱信号检测技术、功率电子/无线供电、环境能量搜集等领域保持广泛的研究兴趣。主持了国家重大专项子课题、国防973子课题、自然基金课题、省（部委）级预研基金、高校基本科研业务费（重大）项目，以及多项重点研究院所的横向课题；参与了民口973课题、863课题、国家重大专项课题。在国际主流学术期刊及国际会议上发表了30余篇检索论文。获得校华山学者“菁英人才计划”（学术型）的支持。在开展前沿科学研究的同时，还十分注重空间科学领域研究成果的民用转化。与石油、自动化、环境保护等行业保持了广泛的横向合作。获授权发明专利21项，大部分科研成果已经投入实际应用并获得了良好的效益。教学水平优秀，是校第七届青年教师讲课竞赛一等奖获得者，校竞赛教练组成员，指导学生参加全国大学生电子设计竞赛、Intel杯嵌入式专题邀请赛等获国家一等共计12项及最高奖2项，并出版教材3部，入选教育部首批“全国万名优秀创新创业导师人才库”。主要经历 2016年6月，破格晋升教授。 2016年5月，获得博士生导师资格。 2014年3月，任空间科学与技术学院任测控通信系主任。 2014年8月，于西安电子科技大学获得工学博士学位。 2013年7月，调入空间科学与技术学院。 2012年6月，获得硕士生导师资格。 2011年6月，获第七届青年教师课竞赛一等奖，晋升副教授。 2006年3月，于西安电子科技大学获得工学硕士学位，留校任教于机电工程学院。科学研究主持了国家重大专项子课题、国防973子课题、自然基金课题、省（部委）级预研基金、高校基本科研业务费（重大）项目，以及多项重点研究院所的横向课题；参与了民口973课题、863课题、国家重大专项课题，近5年科研经费到校累计700余万元。 [1]基于天线阻抗的高速飞行器等离子体鞘套参数逆向估计方法研究，自然科学基金面上项目，2018-2021，负责人 [2]***高速飞行器等离子体**反演技术，**十三五预研（重点项目），2017-2020，负责人 [3]**等离子**影响机理研究，国防973，2015-2018，专题负责人 [4]等离子鞘套下信息传输理论及关键技术验证（子课题），民口973，2014-2018 [5]等离子鞘套干预与抑制技术研究（子课题），民口973，2014-2018 [6]临近空间高超声速飞行器等离子体鞘套与电磁波相互作用机理及电磁传播特性实验研究，自然科学基金，2015-2017，主要完成人 [7]等离子鞘套模拟及抗黑障测控技术，中央高校基本科研业务费（重大项目）2013-2015，负责人 [8]电磁信号空间衰减特性研究，国家重大科技专项，2010-2012，负责人 [9]等离子鞘对xx频段电波及天线影响研究，xx预研基金，2013-2014，负责人 [10]复杂环境下高动态信道特性研究，国家重大科技专项，2012-2015，负责人 [11]高速飞行器等离子鞘套通信基础理论：等离子鞘套相频特性研究，国家重大科技专项子课题，2012-2015，负责人 [12]地下目标通信与探测技术研究，航天九院704所，2015-2016，负责人 [13]等离子鞘套下天线自适应补偿技术研究，航天一院十所，2013-2015，负责人 [14]非接触电能数据一体化传输环研，2010-2011，负责人 [15]xx系统研制,中电41所,2014-2015,负责人 [16]等离子**适应性技术，863课题，2012-2015，主要完成人 [17]无线传感器环境能量搜集技术研究，预研基金，2012-2014，主要完成人 [18]能量矩阵故障搜索路径算法研究，xx部委预研基金，2010-2012，主要完成人三、学术著作 [1]WirelessComputinginMedicine:FromNanotoCloudwithEthicalandLegalImplications,WileyPress,2016.6,ISBN:978-1-118-99361-3，章节作者。购书网址：http://www.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-1118993616.html [2]高速飞行器等离子体鞘套电磁波传播理论与通信技术,科学出版社,2018年四、发明专利（已授权）在开展科学研究的同时，还十分注重空间科学领域研究成果的民用转化。与石油、自动化、环境保护等行业保持了广泛的横向合作。已获授权发明专利21项： [1]基于磁偏调制的ICPT无线携能通信一体化发射装置,发明专利，2018.5，授权号ZL201610648167.8，第一发明人。 [2]大面积均匀非磁化等离子体产生装置及方法，发明专利，2013.7，授权号ZL201110328200.6，第一发明人。 [3]等离子体包覆材料的雷达反射特性测量装置及方法，发明专利，2014.12，授权号ZL201210257142.7，第一发明人。 [4]谐振跟踪式非接触供电装置及供电方法，发明专利，2013.07，授权号ZL201010180435.0，第一发明人。 [5]薄层环形非接触式电能传输装置，发明专利，2015.1，授权号ZL201210254992.1，第一发明人。 [6]带方向检测的非接触式总线在线监听装置，发明专利，2014.7，授权号ZL201210334906.8，第一发明人 [7]用于脉冲星地面模拟系统的衰减装置，发明专利，2015.5，授权号ZL201210245529.0，第一发明人 [8]平面射流等离子体产生装置，发明专利，2014.12，授权号ZL201210245290.7，第二发明人 [9]基于节点信息的电路故障诊断方法，发明专利，2014.03，发明专利，ZL201210051355.4，第二发明人 [10]非接触式总线数据在线监听装置，发明专利，2012.10，授权号ZL201010252223.9，第二发明人。 [11]开关电源工作参数的非接触式测量系统及测量方法，发明专利，2013.04，授权号ZL201010585786.X，第二发明人。 [12]一种非接触式电能、数据一体化滑环式传输方法，发明专利，2011.10，授权号ZL200910021031.4，第二发明人。 [13]具有高时频稳定度的X射线脉冲星光子信号地面模拟系统，发明专利，2014.12授权号ZL201210245565.7，第二发明人 [14]一种基于光电转换器的太阳能敏感器及其测量方法，发明专利，2018.7.6，授权号ZL201610349644.0，第三发明人 [15]具有能级测量功能的X射线脉冲星电子学读出装置，授权号ZL201510155354.8，第三发明人 [16]带冷却电极的大面积均匀高密度等离子体产生系统，发明专利，2015.6，授权号ZL201210254991.7，第三发明人 [17]运动部件间的非接触模拟信号传输装置，发明专利，2014.07，授权号ZL201210245520.X，第三发明人 [18]矿用直流转换本安电源的缓启动电路，发明专利，2015.4，授权号ZL201210255272.7，第三发明人 [19]基于信息熵原理的开关电源故障诊断方法,发明专利，2014.02，授权号ZL201210051663.7，第三发明人 [20]基于寄生谐振频点的天线阻抗自动匹配装置及方法,发明专利，2015.6，授权号ZL201210245612.8，第四发明人 [21]等离子体中电波传播实验装置,发明专利,2015.1,授权号ZL201210254995.5，第四发明人 [22]超低压升压系统及其控制方法,发明专利,2015.6,授权号ZL201310161973.9，第四发明人 [23]基于自适应导电介质的非接触式数据传输装置,发明专利,2016.04，授权号ZL201310634574.X，，第四发明人 [24]非接触式数据传输装置,发明专利,2014.10,授权号ZL201210255575.9，第四发明人 [25]具有多物理特性的动态脉冲星信号模拟装置，授权号ZL201510156035.9，第四发明人 [26]无线携能通信装置，2017.5.7，授权号ZL201510155427.3，第四发明人招生要求 [1]招生名额：每年可招收博士生1名，硕士生约3-6名，欢迎校、内外优秀考生报考，保送生优先考虑，优研计划生望尽早联系。 [2]研究生培养理念硕士研究生：不仅仅是学习从事相关领域的专业技能，我们还特别注重培养学生发现和突破“技术边界”创新能力。学会辩证、批判地看待所从事专业的技术发展历程，进而主动寻找技术发展的瓶颈和边界，思考突破“技术边界”的方法和可能的收益模式，最后付诸实践亲自动手实践、检验（我们鼓励试错、允许失败），最终形成学生自己的、实实在在的研究成果。通过研究生阶段的学习，会养成对现有技术主动进行批判、改进甚至颠覆的新思维习惯；简言之，将具有解决“目前技术尚不允许”问题所需的基础能力，今后无论进入何种行业，都会具有长期的发展潜力。博士研究生：我们重视基础研究和工程的有机结合。在科学目标引导下，以工程技术的发展为手段，突破科学观测/实验能力的极限，进而带来原创的科学发现及理论突破，某些具有应用价值的成果再反哺工程应用。通过博士阶段的努力，不仅将收获丰厚学术成果，还将具有开展原创性科研的基本能力，带来长远的学术发展后劲。 [3]有下列条件之一的考生优先考虑录取: 1.获电子设计竞赛、数模竞赛、挑战杯等国家奖者； 2.有学术成果发表、专利申请者。 3.具有软、硬件设计经历者（有完整设计作品）； 4.具有良好的数学和物理基础者（有成绩证明）； 5.有志攻读博士学位或出国深造者。 6.本科期间有科研或实验室工作经历，喜欢“泡实验室” 学习、科研和工作环境课题组科研项目和经费充足，为研究生提供宽敞、明亮、氛围和谐学习办公场地和必要的网络、计算机等条件，以及160平米专用的电子实验室。实验室拥有价值近千万的科研仪器，仪器种类全面，涵盖射频微波、通信、微弱信号检测、时频、精细测量、功率电子等5大类近百台套仪器，还提供一个80平米的开放式创客工坊。是研究生阶段提高工程设计能力，锻炼创新和动手能力的理想选择。常见问题 Q：就业前景如何？ A：历届毕业生都是100%就业，高薪行业或热门研究所。 Q：研究方向偏理论还是工程实践？ A：本课题组理论与实践的项目均有，按照研究生个人特点入学后确定方向。理论方面主要涉及物理、电磁方面；工程方面主要涉及电路设计、嵌入式系统、天线设计等；但更多的时候会有多方面的交叉创新工作。 Q：对考生有什么要求？ A：有钻研的精神，有对科研工作热情，喜欢挑战技术难题或未知问题。有坚实的数学和英语基础，有良好的沟通能力，身体好（谢老师会不定期带你们骑车、爬山），乐观开朗。如果抱着只是来拿个证书的心态，请不要报考。 Q：是否不愿招女生？ A：否，男女生同等对待。录取主要依据是学习基础、科研能力和综合素质，成绩仅作为初试基本要求和录取参考标准。 Q：我要提前学习什么工具性软件吗？ A：根据今后科研方向的不同，研究生阶段可能会接触到的软件包括（1）电路设计：AltiumDesigner，Multisim等；（2）嵌入式开发：Keil-C，IAR-EW430，CCS（DSP）等。（3）结构建模：CATIA或SolidWorks或Pro/E （4）电磁仿真：CSTStudio或HFSS；低频或静态场会用Maxwell （5）数学/物理软件：MATLAB，COMSOL等如果在本科期间有所接触，或者提前根据兴趣认真学习掌握其中一两种，会对研究生阶段有很大帮助。空间电子技术研究小组一、研究小组简介空间电子技术研究小组，定位于发展先进的空间电子学技术及理论，同时关注先进空间技术的民用转化，还提供开放创新的工作环境和科研起步孵化支持，本着问题导向、价值导向、以人为本的原则，以平等合作的方式，与参与、合作者共同发展进步。目前的研究方向包括：等离子体理论技术及应用、先进智能检测理论及应用、功率电子及能源系统、微弱信号检测等。小组拥有门类齐全的高性能电子测量仪器，涵盖通用电测、微弱信号、微波射频、功率电子、精密时频五个门类数十台套。本着开放、交流、包容、务实的原则，欢迎各种形式的短期、长期合作。二、研究方向（1）等离子体理论、技术及应用科学层面主要涉及电磁波与空间等离子的相互作用、空间物理效应等方面，技术层面涉及各类等离子发生器、等离子体诊断系统、射频与微波测试系统、强电/磁场产生等技术。应用层面将拓展等离子技术在民用和工业应用领域，包括等离子杀菌、环境除尘、极微弱离子流探测、水体污染检测和处理等。（2）先进智能检测理论及应用理论层面的发展，将智能引入检测和信号处理，包括压缩感知及其在测量应用中的研究、广义逆测量问题、超分辨率测量，噪声鲁棒性测量等基础问题；发展基于人工智能的检测技术。应用层面，面向研究空间科学问题的需求，设计、研制特殊性能指标的电子学检测仪器和实验设备，进而支持某些前沿科学研究的开展。（3）功率电子及能源系统功率电子技术主要关注高效率能源的变换、存储和传输问题。目前主要涉及的具体方向包括：大功率无线供电技术、携能通信技术、特种电源设计、高压/高能脉冲放电、环境能量搜集技术、光伏系统智能检测等，大部分技术成果已经应用在工业、石油、电力、检测等行业。（4）微弱信号检测、处理技术及应用微弱信号，泛指幅度极弱且淹没于自然本底噪声之下的信号，在自然本底之下，许多物理现象都与微弱电学行为密切相关关。微弱信号检测是探索空间科学、及发现新的自然规律的重要手段。研究的内容涉及：极本底低噪声的信号检测前端、运用电子学和先进信号处理手段抑制噪声，从强噪声中提取和恢复有用的微弱信号等。对推动空间观测、环境监测、光电学、水声学、电化学、放射学等领域的发展具有重要的应用价值。三、研究条件 1、仪器设备条件研究小组拥有齐全的高性能电子测量仪器，涵盖通用电测、微弱信号、微波射频、功率电子、精密时频五个门类，数十台套，涵盖种类和跨度相当全面。（1）通用电测类：泰克500M/2.5GSa/4通道示波器、泰克1GHz/4GSa/4通道示波器、200MHz/双通道手持示波器、泰克100MHz任意波形发生器、日本FRA5097/1mHz-15MHz频率特性测试仪、固纬G-8101精密LCR电桥、各类实验电源；（2）微弱信号类：斯坦福SRS-850锁定放大器、精密前置放大器、安捷伦6+1/2位万用表、吉时利6+1/2位数字表+记录仪；吉时利617静电计；吉时利6517高阻/静电计；（3）微波射频类：安捷伦4GHz手持射频分析仪、安捷伦3.6GHz网络分析仪、20GHz网络分析仪、安捷伦3GHz射频信号源、日本iCom-R9500无线电接收机、100k-10GHz近场天线探头；（4）功率电子类：爱德克斯240A电子负载、爱德克斯30A电子负载、吉时利2450源-测单元（SMU）、爱德克斯1kW纯净交流电源、50V/60A大功率直流电源、400V/10A高压直流电源、35kV超高压电源、固纬6kV绝缘安规测试仪、泰克25A/150A电流探头、泰克1500V高压差分探头、泰克40kV超高压探头。（5）精密时频类：OSA铯原子钟、斯坦福SRS-620精密频率时间间隔测量仪。 2、软条件支持（长期成员）（1）小组成员成长初期的培养、基金申请指导；（2）提供项目孵化的前期经费支持；为成员第一个独立承担项目提供必要的前期指导。（3）学术论文发表、润色修改、必要的OA费用等，成员承担项目前由小组承担。（4）鼓励每年参加一次国际会议交流，成员承担项目前，差旅和注册费由小组承担。合作模式研究小组本着开放、交流、包容、务实的原则，欢迎校内外教师/科研人员以各种形式合作。合作模式在自愿、平等、互相尊重的基础之上，可以采取以下多种模式： 1、短期合作研究小组欢迎各种形式的短期合作。包括但不限于：（1）明确创新目标牵引下的学术合作、科学实验；（2）有明确技术目标的工程合作、技术开发、联合测试；（3）有明确教育目标的学生培养、创新实践；（4）有共同兴趣和基础的技术储备和预先研究、咨询和研讨交流。短期合作原则上不设门槛，欢迎以各种形式与我们共同发展成长。 2、长期合作研究小组欢迎长期合作。模式包括但不限于：（1）中长期的项目合作；（2）长期的松散性合作；（3）加入小组长期合作。对加入小组于长期合作成员，研究组采取“科学/技术问题导向下的项目合作制”模式。借鉴创新孵化器的模式，项目采取孵化合作相结合，即广泛探索+重点孵化的模式，前期的项目为后期探索孵化提供经费，团队共同分摊风险。根据项目经费数量和类别，并考虑硬性成本后，设定一定比例作为共同发展基金（20%-40%），剩余部分鼓励自由支配和探索。共同发展基金用于购置设施、消耗品、以及初期阶段成员的支持。研究小组提供宽松的氛围，在项目合作之外鼓励自由发展，小组成员的基本考核约束条件是“三个一”，即每年解决一个科学/工程问题，每年一篇较高水平论文，每年一项可积累的价值产出（具有务实的学术价值、应用价值或教育价值）。我们鼓励小组成员在一定阶段后独立开展研究，并在自愿原则下与小组继续保持松散合作关系。

研究领域

（1）科学仪器设计面向研究空间电磁科学问题的需求，设计、研制特殊性能指标的检测仪器和实验设备，进而支持某些前沿科学研究的开展。科学层面主要涉及电磁波与空间等离子的相互作用、空间物理效应等方面，技术层面涉及各类等离子发生器、等离子体诊断系统、射频与微波测试系统、强电/磁场产生等技术。适合动手能力较强、科学爱好广泛的学生。（2）微弱信号检测微弱信号泛指幅度极弱且淹没于自然本底噪声之下的电、磁、光、声信号；如纳伏级(10e-9V)电压、飞安级(10e-15A)电流、单光子、离子流等。极微弱信号检测，主要运用电子学和先进信号处理手段自然噪声中提取和恢复有用的微弱信号；是探索及发现新的自然规律的重要手段，在空间物理观测、环境污染监测、工业检测、电声学、电化学等领域有广泛用价值。适合对电路设计和信号处理感兴趣的学生。（3）临近空间飞行器测控通信临近空间飞行器（空天飞机）是一种的新兴的航天器，其信息传输目前存在挑战。我们的研究包括两个子方向：1）面向高动态飞行器的新型测控通信体制；2）针对邻近空间飞行器及再入航天器的“黑障”问题开展的探索性研究。具体包括：飞行器通信技术、新型天线和电磁材料、“黑障”的地面模拟复现技术、等离子鞘套的干预和抑制新方法等。这些研究涉及到等离子物理学、微波与天线、通信学三个学科的交叉，是目前的前沿热点领域。适合热爱物理学、通信技术，或希望今后继续深造的学生。（4）功率电子系统功率电子技术主要关注高效率能源的变换和转化问题。目前主要涉及的具体方向包括：大功率无线供电技术、特种电源设计、携能通信技术、高压/高能脉冲发生器、环境能量搜集技术、光伏系统智能检测等，大部分技术成果已经应用在工业、石油、电力等行业。适合动手能力强，喜欢钻研工程技术的同学。（5）等离子体技术及应用将航天等离子技术拓展在民用和工业应用领域，包括等离子杀菌、环境除尘、极微弱离子流探测、水体污染检测和处理等。特别期待具有创新创业经历的同学加入。

近期论文

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一、学术期刊论文研究方向（1）：物理学-等离子体物理、电磁学 [1]XieK,GuoS,SunB,etal.Modelingandexperimentalstudyoflow-frequencyelectromagneticwavepropagationincylindricalenvelopingplasmaproducedbyashocktube[J].PhysicsofPlasmas,2019,26(7):073509 [2]KaiXie,BinSun,ShaoshuaiGuo,LeiQuan,andYanLiu,"Experimentalapparatusforinvestigatingthepropagationcharacteristicsofthelow-frequencyelectromagneticwavesinhypersonicplasmafluidgeneratedbyshocktube,"Rev.Sci.Instrum.90,073503(2019) [3]KaiXie,MinYang*,BowenBai,andet.al,Re-entrycommunicationthroughaplasmasheathusingstandingwavedetectionandadaptivedataratecontrolJournalofAppliedPhysics,2016,119(2):023301,SCI:000369284800011. [4]KaiXie*,XiaopingLi,DonglinLiu,andet.al,Reproducingcontinuousradioblackoutusingglowdischargeplasma,ReviewofScientificInstruments,2013,84(10):104701,SCI:000326645300047. [5]Liu,Donglin;Li,Xiaoping;Liu,Yanming;Xie,Kai;Bai,Bowen，Attenuationoflow-frequencyelectromagneticwaveinthethinsheathenvelopingahigh-speedvehicleuponre-entry，JOURNALOFAPPLIEDPHYSICS，121(7)，2017，WOS:000395283700020 [6]HuiZhou,XiaopingLi,KaiXie,andet.al,Characteristicsofelectromagneticwavepropagationintime-varyingmagnetizedplasmainmagneticwindowregionofreentryblackoutmitigation.[J].AipAdvances,2017,7(2):879-894. [7]ZhouH,LiX,XieK*,etal.Mitigatingreentryradioblackoutbyusingatravelingmagneticfield[J].AipAdvances,2017,7(10):105314. [8]LiuDonglin*,LiXiaoping,XieKai,LiuZhiwei.Thepropagationcharacteristicsofelectromagneticwavesthroughplasmainthenear-fieldregionoflow-frequencyloopantennaPhysicsofPlasmas,2015,22(10):102106SCI:000364403600022. [9]YangM*,LiXP,XieK,LiuYM,Parasiticmodulationofelectromagneticsignalscausedbytime-varyingplasma,PhysicsofPlasmas,2015,22(2),SCI:000350552000037. 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[14]杨敏*,李小平,谢楷等，电磁信号在时变等离子体中传播的调制效应，宇航学报，2013，34(6):842,EI:20132916509500 [15]杨敏*,李小平,刘彦明，石磊,谢楷,信号在时变等离子体中的传播特性研究,物理学报,2014,63(8),SCI:000336090200035. 研究方向（2）：仪器科学-检测技术、微弱信号处理 [1]XieK*,ShiX,ZhaoK,etal.Note:Atemperature-stablelow-noisetransimpedanceamplifierformicrocurrentmeasurement[J].ReviewofScientificInstruments,2017,88(2):026101.SCI: [2]KaiXie,LiuhaoChen,AnfengHuang,andet.al,Anauxiliaryfrequencytrackingsystemforgeneral-purposelock-inamplifiers,MeasurementScienceandTechnology,Acceptedat27November2017. [3]KaiXie*,YanLiu,XiaoPingLi,andet.al,Expandingthebandwidthoftheultra-lowcurrentamplifierusinganartificialnegativecapacitor,ReviewofScientificInstruments,2016,87(4):046102SCI:000375842500074. [4]KaiXie*,XiaopingLi,HanluZhang,andet.al,Non-contactdataaccesswithdirectionidentificationforindustrialdifferentialserialbus,ReviewofScientificInstruments,2013,84(6):064702,SCI:000321273500036. 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学术兼职

担任美国物理联合会（AIP）旗下《ReviewofScientificInstruments》、《AppliedPhysicsLetter》等学术期刊审稿人，

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