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禮贊九秩,傳承初心丨西電情懷——毛乃宏


 

編者按:百年征程波瀾壯闊,九秩西電風華正茂。西安電子科技大學電子工程學院起源于1952年創辦的中國人民解放軍軍事通信工程學院的雷達工程系,是國內最早開設雷達、微波天線、電子對抗等專業的院系之一。經過70年的建設發展,形成了鮮明的電子與信息學科特色和優勢,在雷達、天線與微波、信息安全、人工智能等領域取得了一批重大標志性成果,培養了一大批院士、高級管理者、專業領軍人才和三萬多名相關領域的優秀校友,為國家建設和社會進步做出了重要貢獻。

近年來,電子工程學院傳承西電紅色血脈,積極營造“立德、精業、創新、引領”的辦學文化,在建校九十周年之際,學院開辟“禮贊九秩,傳承初心”專欄,系列報道數十年來各專業開拓者、學科建設者、突出貢獻者的事跡材料,展現學院前輩為國奉獻、砥礪奮進的情懷與擔當,并以此激勵全體電院人團結拼搏、奉獻一流,為建黨百年和建校九十周年貢獻電院力量。

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西電情懷

——記天線與微波技術國家級重點實驗室創始人之一毛乃宏教授

 

■通訊員:王丹 宮懿倫 徐彬健

毛乃宏,19326月生,浙江黃巖人。19497月參加革命,196211月加入中國共產黨。隨著學校的變遷與發展,在校工作五十余年。

 

1966年集體退役前照

毛乃宏教授是著名天線測量專家,是天線與電磁散射研究所創始人之一和天線與微波技術國家重點實驗室的首任主任(西安分部),長期從事天線及其測量的教學、實驗室建設和研究工作,培養了一批碩博研究生和青年教師,在國內外發表論文30余篇,主編我國第一部《天線測量手冊》,成功研制了國內首套天線近場測量系統,獲得電子工業部科技進步二等獎,曾獲陜西省勞動模范,陜西省優秀共產黨員榮譽稱號,機械電子工業部有突出貢獻專家,享受國務院政府特殊津貼。

記者:毛教授,您好!非常榮幸能采訪到您。您能給我們講一下您早年的經歷,又是什么樣的機緣讓您到學校工作的嗎?

1949年6月,根據上級命令,北京國立高級工業學校電信科學習的學生被分配到張家口軍委通信干部學校(西安電子科技大學前身)參軍并集中學習。1949年719日,我們一行28名學生來到張家口。101日中華人民共和國成立后,全國各地人員陸續到達張家口。全校有將近4000人,19491127日舉行開學典禮,大會隆重熱烈,中央的領導同志寄來題詞,毛主席給學校的題詞是“全心全意為人民服務”。朱德總司令題詞“學習科學技術,鞏固人民國防”,聶榮臻代總參謀長題詞“樹立埋頭苦干,實事求是的優良作風”,學校開學典禮能受到黨中央的高度關注,學校師生都很振奮。

開學后,首先進行的是政治學習。艾思奇講第一課勞動創造世界,接著就是人生觀、社會發展史、社會經濟學這方面的教育,聽報告、分組討論、統一思想,提高認識。學校根據學員的考試成績和學歷分成報務班、機務班、工程班,我分到機務班學習,課程有解析幾何、微積分、英語、電路、無線電通信、化學電源、金工實習等。任課教員有葉尚輝、蔡希堯、吳增祥、郭梯云等,當時天線課還沒人講,孫俊人親自來給我們講,后來他擔任我們學校的副校長。1950年,朝鮮戰爭爆發,10月志愿軍參戰,國家急需通訊人才,1951年我們班提前畢業了。大部分人去朝鮮,有一部分人留在北京總參通信部工作。當時宣布盧強、勞法儉和我三個人留校工作。

1979年茅于寬主任推薦我的論文到IEE.AP年會

記者:您當時參與的學院建設情況如何,您具體做了哪些方面的工作呢?

留校后,我們開始參加學院建設。1952年,全國實行第一個五年計劃,大規模的經濟建設開始了。為了適應新形勢的要求,中央軍委決定將軍委工校第一部擴建為通信工程學院。當時的工程學院沒有實驗室,我們從挖地溝、鋪電纜、架設電源、裝配電盤開始,到設計實驗,組裝儀器,寫實驗講義,進行實驗教學。為適應工作需要,提高留校人員專業技術水平,教授會主任龍文澄講授無線電原理,還請了陳太一、謝希仁等一些教員講授電磁場、接收發射軍用機等一系列的專業和基礎課。在專業基礎知識學習的過程中,我們就開始參與到教學工作當中。當時吳鴻適教授給工程班講電子管課程,我做輔導。這段時期高強度的學習和工作沒人覺得苦和累,我們邊學邊干,學校需要我們干什么,我們就干什么。

1957年,我從電信實驗室調到新成立的天線實驗室。當時實驗室的設備非常奇缺,大部分都是從戰場上繳獲的器材。這些器材來之不易,都是戰士們用鮮血和生命換來的,所以我們都很珍惜。損壞器材設備,那就是大事故,要批評,甚至要降職處分。微波晶體二極管是天線實驗的必需器材,那時,要用一頭羊從蘇聯換一個這樣的二極管。微波發射三極管更是稀缺,我們根據陰極發射原理,成功實現陰極激活,把部分報廢的三極管再重新利用。激活成功后,三極管有了來源,實驗也就可以正常開設了。這事當時受到了領導表揚,我們理論聯系實際,學以致用,有困難就想辦法解決,努力完成各項任務。

記者:今年是校慶90周年,您能給我們回憶一下關于學校遷址、學院合并的故事嗎?

1958年,學校從張家口遷到西安,并更名為中國人民解放軍通信兵工程學院。為不耽誤教學,學校要求所有人員及設備都要在暑假期間全部遷往西安,按時開學。當時學校將近4000人,用了100個車皮,分六批遷往西安,我是最后一批隨著實驗室設備到西安的。當時校區除了教學樓,校舍和食堂建設好之外,外部環境還沒建設好,教學樓窗外一片莊稼地。

開學以后,教職工參加建校勞動,修操場、修馬路。為了準時開出實驗課,我們日夜加班,晚上一打開窗子蛐蛐、油葫蘆、螞蚱都飛進來,飛的滿屋子都是,墻上都變成花的。經過連續20余天的奮戰,完成了實驗教學準備工作,學院面貌也大改觀,多條水泥主干道修建完成,教學設備安裝完畢,91日順利按時上課。

記者:當您到西安后如何開展教學科研工作的?

1959年,國家為推動科學技術大發展,組織了一些關鍵課題大會戰。當時西北工業大學、哈爾濱工業大學、國防部第五研究院都有一些科研人員來到我院參加科研大會戰,大會戰的地點設在北校區主樓的五樓,所以科研大會戰也稱為“五樓大會戰”。我從教研室調到科研處,參加了此次大會戰。會戰過程中,研究人員被分成六大組,我被分在第一大組,其主要任務是1059導彈的改頻工作。第一大組分為三個小組,分別負責天線、發射機和接收機,我任第一小組組長。上級指示這是一項政治任務,時間十分緊迫,要定時、限期完成。所以,五樓里晝夜通明地攻關。我們組提前完成任務后,我、吳養廉和另外幾個學生被調往六組,參與的是國內首例遠程單脈沖精密跟蹤雷達研究項目。整個單脈沖精密跟蹤雷達的核心是天線,天線的核心是饋源。當時典型的構造是四個饋源,但這樣不可避免地會產生和差矛盾。為解決這一矛盾,當時,國際上普遍認為最理想的方案是單口多模饋源。我們認真學習并吸收國外的思路,經過團隊的不斷討論和實驗,最后提出單模饋源的構想。吳養廉用鐵皮按照多模尺寸將饋源與折疊魔T組合,成功焊接出單口饋源的模型。在沒有資料可以借鑒的情況下,我們自行設計了五米大口徑的拋物面天線,沒有地方加工,我們自力更生,依靠校工廠的師傅完成了加工和焊接,拿出了實物。

1961年,國家確定把六組任務移交到南京14所,派王蘊芳、吳養廉、賀勇和我四人去南京14所交接,我們把論證資料、設備器材、天線、雷達車運到了南京,在14所進行了技術交接和實地天線性能測試,達到論證指標。后因型號改變,1962年由南京回校時,將天線和雷達車運回了學校,安裝在大操場的東北角,用來接收衛星信號和給學生做示范教學。五米大口徑拋物面天線,是我校參加五十年代技術大會戰的標志性成果。

1959年我校設計制造的國內首臺5米單脈沖天線

隨著學校的發展,成立了五系,天線從一門課變成一個專業。我從南京回來后,任天線實驗室主任。實驗室負責開設全校天線課實驗和天線專業實驗,還要負責天線專業學生的生產實習,課程設計和畢業設計。當時實驗室有教員和教輔人員15人左右。工作量大,任務重。

如在開設測電離層高度的實驗,我們要設計和架設30米高的delta天線,要設計安裝大功率脈沖發射機,脈沖接收機,要自行設計圖形顯示器等。為了測量電離層的高度和密度的晝夜變化,同學要做一整天實驗。對這個實驗,同學反映收獲很大。當時國內還沒有學校開出這個實驗,西安交大也組織人員來學校參觀學習。

如,在專業教學方面,天線測量課在教學內容上與國外差距很大。我們決心從教材入手。首先制訂出編寫大綱,組織人力、查閱資料,先寫出天線測量講義1-6分冊,在此基礎上,于1987年編寫完成并在國防出版社出版了我國第一部《天線測量手冊》,在其中反映了國外近場測量和其他先進測量技術,總結了我們多年來在天線測量方面的實踐經驗。該教材在實施中得到了一致好評,現已有電子版。

記者:請介紹一下,由“天線實驗室”發展建成國家“天線與微波技術重點實驗室”的這個過程中,您的工作和體會。

在教學科研工作中,體會到通信和雷達技術的發展,常規的遠場測量已不能適應科學技術發展的要求。1980年前后,國外近場測量的研究與應用得到快速發展。近場測量有精度高,信息量大,消除近距離效應,具備診斷功能等優點。但近場測量涉及到高等電磁場理論、天線新機理、精密機械、自動化儀器、自動控制、計算機數據采集和處理,是多學科交叉的系統工程。八十年代,購買一個9m x 9m近場測量系統,需花費三、四百萬美元。我們的教學、科研經費很少,必須自力更生,從基礎做起。

首先,我組織大家查閱近代國外近場測量的文獻資料,為方便大家研究討論,將其翻譯匯編成冊,由校情報資料室印刷,連續出了(),(),()集,由此掌握了國外近場測量的理論和技術現狀。但我們的硬設備基本是空白。

沒有近場取樣架,我們將校醫院報廢的X光機機架,加滾珠絲杠,程控伺服電機,改造成3m x 3m取樣架。定位精度達0.1毫米,解決了近場測量的核心機械設備。

沒有暗室,我們將五樓實驗室的窗子打掉,將取樣架安放在窗前,局部附以吸波材料,基本達到微波暗室效果。

沒有矢量網絡分析儀,最初用測量線逐點測幅相。隨著資金的積累,逐漸改用國產幅相接收機,國外自動網絡分析儀,達到高精度毫秒級采樣。

沒有計算機,當時只有手搖計算機,測量、計算一組數據,幾個人接力工作要花費幾天時間。隨著時代發展,改用單板機、286386直到586計算機。團隊人員逐漸掌握了由控制、采集、數據處理,到顯示的天線自動測試。自己編寫程序達十幾萬句。

經過五年不斷改進與提升,3m x 3m 近場測量系統不僅可以做平面、柱面、球面、極平面近場測量,還可做單站、雙站散射測量。1987年通過部級鑒定,其結論:我國自主研發的第一套天線近場測量系統,屬國內首創,達到國際先進水午。隨即在CCTV1臺新聞聯播中進行了報道。

1989206所所長王越院士驗收多功能近遠場測試系統

根據國防和地方的一些研究所和工廠的需求,我們快速建成了9m x 9m近場測量系統。這時有許多大的型號天線到我所測量,同時,給206所,782廠等30多個單位建立了近遠場測量系統,使之提高產品質量,加快研制速度。對我們的測量系統給予好評。

當時學校沒有適合的場地及正規的暗室,9m x 9m近場設備,放在西大樓工字樓中間的空地上用腳手架搭成15m x 15m x15m的工棚里,很不利于教學、科研和對外服務,更影響與國內外技術交流。

1989年室外大棚中9m x 9m雙探頭近場設備、正為型號天線診斷

學校支持我們向國防科工委匯報工作,申請資助。當時,國家正規劃建設一批國家重點實驗室,要求我們從國家重點實驗室的高度,重新寫論證報告, 與南京14所一起進行國家答辯。經過近兩年的艱苦考察、論證、競爭、答辯,國家認可了我們與南京14所兩家的實力。破格采用“一室兩點”模式,將實驗室分兩部,一部建在14所,一部建在西電,各設實驗室主任和學術委員會主任,經費各半。實驗室命名為“天線與微波技術重點實驗室”,1992年正式掛牌成立。

 

1992年重點實驗室掛牌

(原國防科工委主任丁衡高上將為實驗室題名)

實驗室西安分部也建成了18m x 30m x 20m (高xx寬)的暗室,購進了先進的儀器設備,有了科技樓第10層、11層寬松的研究室,最難能可貴的是配備了一批年輕優秀的骨干人才。重點實驗室在我國天線與微波技術領域有了長足的發展,取得出色的成績。

1989年天線電磁散射研究所設計、制造、安裝、調試的天線陣

“蒼龍日暮還行雨,老樹春深更著花。”即便是退休之后,毛乃宏教授也依然關心學校發展,關心社會變革,繼續發揮自己的余熱。采訪之余,他語重心長地談到:“我們要結合國家需求,瞄準國際前沿,確定科研方向,并努力堅持下去。另外,我們一定要有先進的團隊,吸納各方面的人才。在團隊中,團隊成員要相互幫助,互相支持,以大局為重。要發揚部隊的光榮傳統,勤儉節約、不怕艱險、克服困難。看準問題就堅持下去,要有成事的決心和毅力。還要及時將研究成果推廣應用,轉化成生產力。”

回顧毛乃宏教授數十年的教學和科研經歷,是為黨和國家奉獻的一生,是響應國家號召,投身國家建設的一生,是初心不改,使命不忘,擔當不負的一生。他和他的團隊為中國天線學科及天線測量事業的發展付出了艱辛的勞動,為國家事業的發展和科技實力的飛躍做出自身貢獻,在我國的天線研究和天線測量史上留下了濃墨重彩的一筆。

責任編輯:鄧鑒