電磁技術作為電磁學的重要研究成果，已對人類認識和改造自然、人類活動產生了深刻影響，至今仍處在快速發展和完善的過程中。在上海交通大學電子信息與電氣工程學院副教授彭宏利看來，這一專注解決電磁問題的研究領域，連接著理論與實現兩端，更需精益求精、不斷進取的精神。抱著這種樸素的想法，他在微波理論與技術研究領域耕耘30多年，他想做的，是讓微波技術能夠觸及新的交叉場景、開啟更多可能。

彭宏利

有趣是一切的開端

如果問高中時的彭宏利對什么最感興趣，他一定會回答：“收音機！”這個方方正正的“盒子”對那時的彭宏利來說，是頂頂有趣的物件。這份興趣，讓他報考西安電子科技大學聽到“電磁場與微波技術專業就是研究無線電”的說法時，就毫不猶豫地選擇了這一專業。

因為“有趣”，彭宏利就此踏入這一研究領域，從此，電磁場與微波技術的奇妙世界正式向他敞開了大門，該領域的大師們自然就成了他的學術偶像。從“開宗立派”的M.Faraday（法拉第）、J. Maxwell（麥克斯韋爾），到計算電磁科學家R.F.Harrington、導波理論大師Robert E. Collin、帶天線發明者G.A. Deschamps及創立腔模理論的Y. T. Lo（羅遠祉），他們的研究工作對彭宏利影響頗深，其“擇一事，終一生”的熱愛和專注精神，更是極大地鼓舞了當時作為學生的彭宏利。

在這樣的精神力量推動下，研究生畢業后，抱著“要為這個領域做一些實事”的單純想法，彭宏利先后就職國家研究所、我國著名通信公司上海研究院并在后者任通信技術標準研究總監，帶領研究團隊開展3G/B3G移動終端無線傳輸前瞻性技術及國際標準研究。

據彭宏利介紹，3G/LTE移動終端/基站多天線理論與技術、移動通信信道特性建模方法，是他該階段的重點研究工作。與當時流行的手機外置天線不同，彭宏利從手機內置天線技術入手，于2000年研制出當時國內最小的高性能雙頻PIFA天線，其發明專利（高引用率）、天線及SAR值評估模型（進入通信標準）對后來者研究影響深遠。以此為開端，2004年，他成功在國際標準化組織3GPP會議上立項手機OTA研究課題，并在MIMO終端天線、MIMO-OTA及MIMO-SAR標準化建模方法研究領域，獲得50多個國際、國內發明專利，其中包括近10個基礎發明專利（essential patent，即寫入標準的專利），并憑借先發優勢和技術先進性牽頭起草了20多個國內外3G/4G通信行業標準。

在行業內收獲廣泛認可，并沒有讓時任標準化技術研究總監的彭宏利興奮。在研究生階段起即要求自己每年必須發表一篇學術研究論文的彭宏利看來，不斷去做微波與天線技術研究工作，向更先進方向、更深層次進發，才是他最為鐘情的事。從這個角度來說，顯然高校是更加理想的研究環境。他想，是時候轉換一下跑道了。

恰逢此時上海交通大學啟動教師招聘計劃，憑借扎實的研究成果，彭宏利如愿以償地以上海交通大學信息與電氣工程學院教師的身份，在2008年再次“踏入校園”，在他熱愛的領域，以更純粹的姿態開展工作。

獲2018年日本大川研究助成獎

向前是不變的初心

彭宏利入校任教的近十余年，正是全球高速大容量無線通信/傳感新業務的快速增長期，電磁領域的渦旋電磁波、電磁超材料研究，正逐漸成為研究熱點。深知該熱點發展潛力的彭宏利也就此迅速投入相關理論和技術研究中。

在國家自然科學基金項目“經顱渦旋微波束強散射的激發機理研究及腦出血成像天線設計”中，彭宏利首次提出利用渦旋微波對人顱內出血進行檢測成像，探索研制綠色、低成本和輕便易移動的腦出血微波成像儀原型樣機。將其用于腦卒中突發出血的前期診斷，成為他的研究目標。

據了解，腦卒中突發癥的黃金治療時間是病發3小時內，目前腦出血檢測所依賴的CT等設備性能好但移動性差，不適合突發現場的急救診斷檢測且成本較高，在基層醫療場所的擁有率較低，使其在分秒必爭的搶救環境中起到的作用受限。經顱微波束（TMB）成像技術另辟蹊徑，利用該技術可以制成小型化的設備，“像頭盔一樣戴在頭上就可以使用”。加之成本低廉，如果該儀器研制成功并實現量產，它會像現在的血壓計一樣，可廣泛應用于基層醫療機構乃至家庭環境中，就能夠實現對腦出血、腦梗塞的患者的快速診斷，有利于該類疾病的及時診治。

“這對全人類，特別是我們這種人口眾多且面臨老齡化問題的發展中國家，都將是一個重要的貢獻。”彭宏利說，“這項有意義的工作，從前期準備到形成項目研究，我們已經做了7年，已解決了人頭-電路電磁模型構建、檢測成像算法及其實驗驗證3方面的核心理論和關鍵技術問題，目前我們這項成果正在接近臨床驗證，相信在未來幾年可以取得預期的科技創新成果。”

與此同時，彭宏利課題組瞄準工業界的實際需求，致力于微波技術研究成果的“落地生根”。在與上海某汽車集團“用于4D毫米波成像雷達的高性能小型化天線與前端技術”合作項目中，彭宏利團隊采用電磁超材料理論和多通道探測方法，研制智能網聯汽車4D毫米波成像雷達。

鑒于77GHz毫米波汽車雷達的突出優點——全天候波長短、頻譜資源豐富；抗干擾能力強、天線口徑利用率高；帶寬大，測距、成像分辨率高；體積小重量輕、環境適應能力強；可靠性高，易于批量生產——彭宏利團隊針對目前77GHz汽車雷達普遍面臨的諸如小口徑、低成本條件下，探測距離、角度分辨率以及視場角指標互相制約等難題，提出了天線單元/低損耗饋電/布陣設計技術、目標散射場特性提取方法及信號處理算法三者一體化的協同設計方法；打通了毫米波雷達各級實測數據流與仿真數據流的雙向協同分享，實現了在現實駕駛場景中雷達目標實測點云數據和模擬場景中仿真數據的一致性驗證，為77GHz 4D毫米波成像雷達的低成本原型機設計與驗證提供了高效、可信的研究平臺；利用該平臺，課題組啟動了77GHz 4D毫米波成像雷達樣機研制。

熱愛是不滅的火種

未來幾年，彭宏利期待將目前在做的研究成果轉化為實際產品并得以應用，使其發揮更大效能。此外，他還期待在微波、天線和傳播技術融合理論方面有新的探索。據了解，目前該領域尚存在很多理論缺陷，彭宏利希望通過不斷探索研究來驗證其中的設想，以便彌補其中的不足，為學界和產業界提供理論支持。

回首從研之路，彭宏利說：“研究工作90%都面臨著失敗，但這并不可怕。失敗本身是在提醒我們仍存在認知上的不足。若能將這些不足視為尋找新突破口的機遇，正視不足并去努力、去探索，不怕冒險，走出一片新天地，這就很快樂。”

在指導研究生過程中，彭宏利也將這番感悟傳授給學生。在他看來，能認識到研究問題并能靈活巧妙地把它分解成若干個小問題，是高水平研究者的基本能力，從小處著手，將小問題各個擊破，最后就能把大問題解決掉。彭宏利經常說：“我們要感謝專業，它讓我們不斷地發現新的問題并敦促我們去逐一解決。在解決的過程中感受到其中的酸甜苦辣，都是難得的經歷，做研究要學會享受這個過程。”

彭宏利認為，科學研究既是工作也是生活。“我們要把科學研究納入生活，使之成為生活興趣的一個來源，或是生活中幸福的一個有利因素。”彭宏利說，“我希望我的學生在求學期間就能夠取得階段性成績，這些階段成績的不斷積累，能夠形成他們未來人生幸福的大支點，這對于他們一生都大有裨益。對我個人而言，人生意義的重要支點或者說幸福的源泉，就是不斷認識和把握研究對象的微波特性和規律，并促進它們造福社會。能有這樣的工作機會，我感到十分榮幸。”