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【教师专访】陈益凯:科研是我最大的兴趣 ——电子学院陈益凯教授专访

作者:文/毛佩瑶 图/刘雷 发布时间:2019-01-15 来源:新闻传媒中心

在中国科学界,有这样一批兼怀科研之志与爱国之心的青年科研工作者,他们各自在不同的领域探索、求真。bob体育最新版下载地址bob体育官网的陈益凯教授就是这样的一位走在天线理论与技术研究前沿的青年学者。

陈益凯,全国百篇优秀博士学位论文获得者、IEEE高级会员、微波工程系第一党支部书记。在电子学院成立伊始,陈益凯教授接受了学院记者的专访邀请,畅谈了他关于学术科研、学生培养以及学校发展方面的感想。

特征模式,天线理论研究的另一道窗

“天线在通信和雷达系统中占有不可或缺的重要地位,在国防与民用通讯领域发挥着重要作用。对于无线通信来说,天线就像我们的耳朵,在一个通信系统里,是一个必不可少的电磁信号收发窗口。所以,我们很有必要对天线开展深入研究,获得更高的通信质量与雷达成像质量。”天线技术及其电磁理论分析方法是陈益凯的主要研究方向,谈到研究内容,陈益凯津津有味地这样介绍道。

波导包括T01模、T11模和TM模等多种模式,模式分析法是研究波导的一种常见分析方法。但是每种模式都有它对应的截止频率,并不是任意频率电磁波都能在波导中传播。一个波导存在一个客观的场,通过数学运算,可以把它分解成一系列正交模式的叠加。于是,利用波导模式可以分析电磁问题中场在封闭空间的展开情况,那么在开放的自由空间,场是如何展开的?天线往外辐射时,场又是如何展开分布的?这是特征模理论的主要研究内容,也是陈益凯在一段时间内的重要研究方向。

虽然特征模理论在60年代就有人提出来,但是研究的人非常少。陈益凯谈到“在电磁领域,关注波导模式的人很多,但是关注在自由空间中辐射和散射的场的模式特性的人很少”。但是从2011年到现在,在他开始进行相关研究的几年时间里,已经有大量的学者开始跟进这方面的工作。针对特征模理论,陈教授在大量的理论推导和编程验证下,撰写了一本《Characteristics modes : theory and applications in antenna engineering》,开启了特征模理论的研究热潮。借助该理论,可以非常有效地研究任意一个电磁结构的谐振频率、模式场的特点、极化特性等情况。“我觉得在这个领域,我起到了一个推广、科普的作用,让更多的人去了解这件事”,谈到这里,陈益凯带着欣慰的笑。

从2002年本科入学,到2011年取得博士学位,陈益凯在成电度过了他整个求学时光。他从事科研至今,在IEEE Trans. AP、IEEE AWPL等期刊和学术会议上已发表学术论文100余篇,其中被SCI收录50余篇;已出版英文专著和章节2部,均在美国Wiley出版社出版;申请国家发明专利25项。先后15次担任国际学术会议技术委员会委员、分会组织者、分会主席等,7次获邀作国际会议特邀报告;现担任Electronics Letters、Chinese Journal of Electronics 两份期刊的副主编以及10余份国际学术刊物论文审稿人等。目前,主持来自国家自然科学基金面上项目、装发预研重点项目、中电集团、航天集团、大型企业等多个合作项目。

作为“土生土长”的成电人,陈益凯说:“其实我几乎没有什么业余爱好,科研可以算是我最大的兴趣了。”

专注学术,将挑战转化为力量源泉

在杨仕文教授的指导下 ,陈益凯的博士学位论文获评全国百篇“优博”。迄今为止,在bob体育最新版下载地址的历史簿上,也就只有两个人获得过该项荣誉。在他博士毕业后,陈益凯选择前往新加坡国立大学任研究科学家,继续探索天线理论的奥秘。在新加坡的四年,面对全新的特征模理论研究,陈益凯遇到了重重困难,但对他来说,每一项挑战都是科研征途上的靓丽风景。在国内,他的主要研究偏向于硬件设计,但是特征模理论的研究注重理论分析和推导,设计分析、建模推导,从底层到顶层,都需要编写代码来进行仿真验证。

虽然任务重、难度大,但是陈益凯并未因此退缩。对电磁理论的理解不够深刻,那就静下心来去学习;代码编写不熟练,那就多动手、勤总结。陈益凯回忆道:“特征模理论一开始只适用于纯金属,怎么把这个理论推广到纯介质体,乃至金属和介质的混合体,这在当时还基本处于空白状态。在将理论进行扩展的时候,我遇到了很多问题,比如怎么梳理能量关系?广义的特征值方程怎么建立?怎么在方程中把能量关系表述清楚?每当遇到争议,就和同事们一起讨论。记得那段时间我经常和同事们讨论问题到晚上十一点,晚饭都忘记吃了,有时候讨论结束后出去找吃的,连麦当劳都关门了。这大概就是传说中“废寝忘食”的境界吧,当你沉浸到研究中以后,自然而然就进入了那种状态。”

每天都会遇到新的困难和挑战,陈益凯持续不断地学习并保持乐观的心态。陈益凯分享时谈到:“那些没有接触过的困难,很多不懂的问题,只要静下心来去思考,走进去之后也就没有那么难了。每当解决掉一个困难,取得了一个成果之后,就会有无可替代的成就感,这就是我在科研道路上的力量源泉。”


言传身教,用行动诠释越努力越幸运

当被问到为什么会选择回国当老师的时候,陈益凯笑笑说:“因为学校的召唤啊。”成电培养了他,现在,他选择回到母校,为成电培育更多的人才。

陈益凯在2015年来到bob体育最新版下载地址,开始招收研究生,一开始他很担心自己没有经验,没有把握能好好培养学生,于是,在培养学生方面,陈教授下了很多功夫。他认为导师传授知识是一方面,更重要的是要帮助学生养成良好的习惯,教会学生要自己对自己的人生负责。

在接受采访的过程中,陈益凯一直强调,做科研,时间是很关键的一个因素,不管你多聪明多能干,时间花不够,成果是出不来的。“越努力才能越幸运,今天的努力不一定会立马给你回报。但是,到后面的某一个时机,或许就会给你带来更多的机会。在科研上花的时间越多,除了自身能力会得到提升,导师也会给予你更多的信任,发挥你聪明才智的舞台也就更多,可以做出更多、更好的成果。”

为督促学生们养成良好的科研习惯,陈益凯对学生的科研情况一直抓得很严。大部分博士生在前三年就能达到毕业要求。关于培养学生的理念,他介绍说:“一方面是要广泛阅读论文,无论和自己研究的课题是否相关,在阅读的时候,一定要动笔,记录自己的思考过程。另一方面,除了专业知识外,还要注意学习英语的语法和表达,提升论文写作的能力。最后,是要学会时间管理,一定要抓紧时间做科研。”

陈益凯也是一个善于和学生交流讨论的老师。他每天要去学生们的办公室“转一转”,关心他们的学习进度和科研状态,事无巨细,除了传授专业知识,陈益凯还会手把手教学生怎么做好PPT,演讲时如何达到最好的效果。他说:“每周,我至少要和同学单独交流一次,只有多沟通,才能发现问题,从而解决问题。”

自从招收研究生开始,陈益凯坚持以身作则,和学生们一起学习奋斗,给他们树立一个勤于科研的榜样。他的博士生周文阳说:“在陈老师的带领下,每天过得很充实,他对科研严谨、勤奋的态度对我的影响非常大,是受用一生的宝贵财富。”在采访间隙,陈益凯欣慰地谈道:“我培养的学生,即便达到了毕业要求也不会因此放松,因为他们已经养成了良好的学习、科研习惯。在没有导师要求的情况下,他们也能去找一些事情来做,并且还能做得挺不错的。这是我在培养学生的过程中,感到最满意的事了。”

展望未来,百舸争流更进一步

对成电的学生,陈益凯建议大家尽量选择深造学习。读研、读博期间是一个接受系统培养的过程,专业知识是一方面,在深造过程中逐渐掌握的看待问题、解决问题的方法更是宝贵的人生财富。他介绍说:“学校的硬件设备在不断提升,师资队伍等软实力也逐渐强大。电磁场这个专业是成电的王牌,研究的是物理基础,耗时更长、过程更复杂。我们国家在这方面的研究还远远不够,希望有更多的学子选择这个行业,为国家的发展做出更多的贡献。”钱学森等老一辈的科学家们是陈益凯的奋斗榜样。“在十分困难的环境下,他们依旧赤胆忠心地为国家做贡献,比如96岁的‘中国肝胆外科之父’吴孟超,现在依然坚持每天看诊,每周至少做两台手术”,他带着崇敬说道:“我们都应该学习这种活到老、做到老的精神,学习他们对工作的热爱和奉献精神。我也希望自己的研究成果,能为国家和地方做出贡献,同时培养出更多更优秀的学生。”

新的学院,新的开始,bob体育官网正扬帆起航。陈益凯对新学院的寄语是“百舸争流,更进一步”。他满怀热情的讲道:“相信经过老师和同学的努力,我们学院能发挥学科优势,做出更多更好的成果。相信未来中国在电子通信行业的实力会更强,那些讨不来、要不来的核心技术,我们都能自己攻克。我们的学院,我们的国家,都充满着希望,无限的可能正等待着我们去探索!”