IEEE TAP 三大奖论文回顾系列之一:概况

文摘   2024-09-30 06:08   新加坡  

作者 | 邓烨雄,方正,金维川,刘壹宁,

张迪凡,郑显颖(按姓氏拼音排序)
排版 | 方正,郑显颖

指导 | 陆凯


写在前面

IEEE天线与传播学会(IEEE AP-S)为表彰发表在IEEE Transactions on Antennas and Propagation(IEEE TAP)上的优秀论文,设立了三大奖项,分别为谢昆诺夫论文奖(Sergei A. Schelkunoff Transactions Prize Paper Award),惠勒论文奖(Harold A. Wheeler Applications Prize Paper Award)和罗纳德·金论文奖 (Ronold W. P. King Paper Award)。


根据我们的查找和梳理截至2023年8月,共有65篇论文获谢昆诺夫奖,52篇论文获惠勒奖,51篇论文获罗纳德·金奖。针对获奖论文主题、多次获奖机构、多次获奖学者以及三大奖中的华人学者(学者部分将在后续推文展示)等方面,我们分别做了归纳总结。


由于能力与精力有限,信息归纳(如PI、归属单位、主题等)可能存在错漏之处,敬请指正。


奖项介绍

谢昆诺夫论文奖是IEEE AP-S颁发的最佳论文奖,旨在表彰对天线与传播领域做出卓越贡献的TAP论文,通常为一年一届。该奖项设立于1958年,最初名为“年度最佳论文奖”,后为纪念杰出的电磁学家S. A. Schelkunoff,该奖于1985变更为如今的名字。最佳论文奖的第一篇获奖论文为R. DuHamel于1958年发表的《Logarithmically Periodic Antenna Arrays》,特别地,该文发表于TAP的前身Wescon Convention Record。更名为谢昆诺夫奖后,第一篇获奖论文则是P. B. Katehi于1984年发表的《On the Modeling of Electromagnetically Coupled Microstrip Antennas—The Printed Strip Dipole》。


惠勒论文奖的前身为IEEE AP-S于1975年设立的最佳应用论文奖,以鼓励在天线与传播领域的应用研究,后于1985年更名。第一篇获得最佳应用论文奖的论文为J. Ajioka等人于1974年发表的《Arbitrarily Polarized Slot Radiators In Bifurcated Waveguide Arrays》,而第一篇获惠勒奖的论文为R. E. Clapp于1984年发表的《Extending the R-2R Lens to 360°》。


罗纳德·金论文奖最初由的学生们于1972年出资设立并评选,后于1974年由IEEE AP-S接管。该奖要求第一作者在论文提交时不超过36岁,旨在鼓励和表彰年轻科研人员做出的突出贡献。第一篇获奖文章为C. Elachi于1972年发表的《Electromagnetic Wave Propagation and Wave-Ector Diagram in Space-Time Periodic Media》。


以上三大奖共同构成了IEEE TAP的重要评奖体系。


从左至右分别为,谢昆诺夫,惠勒和金。(图源:IEEE Xlpore)

趣闻

三大奖致敬的三位学者有着令人倾佩的贡献和丰富的职业经历,在他们的学术成就以外,还有些趣闻轶事值得一探。


谢昆诺夫(1897—1992)出生于俄罗斯帝国的萨马拉(Samara)。1917年,谢昆诺夫在莫斯科大学的学业因为一战被迫中断,他应征入伍,并被训练成一名俄军军官。后来,他经由西伯利亚,辗转中国东北和日本,最终来到美国西雅图。在美国,他先后取得学士、硕士和博士学位。谢昆诺夫于1923年加入了西屋电器的工程部(贝尔实验室的前身),直到1960年退休。在这里,谢昆诺夫对当时还是新生事物的同轴线缆展开了一系列研究,为同轴线的发展做出了极为重要的贡献。


惠勒(1903—1996)在十三岁那年就决定把电子工程师作为自己的事业。从高中开始,惠勒就习惯将他看到的公式记录在笔记本上。同时,他也喜欢制造收音机,并在1920年获得了业余电台执照。这些习惯与爱好为他在电子工程领域的杰出成就奠定了基础。


罗纳德·金(1905—2006)在哈佛大学任教期间实行了一项名为“open door”(敞开门户)的政策,鼓励学生与他交流讨论。他还会邀请学生一起共进午餐,倾听学生的问题与想法。这种开放包容的态度使金成为了一位倍受学生喜爱的导师,同时也促进了学术界内外的积极交流与合作。


研究主题变迁

由于获奖论文的研究内容覆盖广泛,为方便划分,我们对论文主题采取了较为宽泛的分类方式(详见文末的一览表)。其中,电波传播包含电磁波在各类环境中的反射与散射、电波在传播过程中的损耗及其影响因素。电磁计算包含场和辐射方向图的计算、方程求解以及数值仿真方法等。电磁理论包含电磁场中各物理量之间的关系及其空间分布和时间变化的理论。天线理论是针对某一类天线分析其场分布、阻抗和辐射特性等。如果论文涉及多个主题,则从细到广分类。


谢昆诺夫奖论文主题涵盖电磁计算、电磁理论、天线设计以及电波传播诸多领域。近年来,随着5G等新兴通信技术的崛起,论文主题也开始涵盖5G通信系统中的天线设计、信道建模和信号处理等领域。


相较于其它两项奖,惠勒奖更加关注研究内容的实际应用价值,获奖论文主题通常侧重于天线测量、电磁计算和设计方法。近年来,获奖文章的主题大多围绕雷达、射电望远镜和卫星通信等热门工程领域展开。


在设立之初,罗纳德·金奖的获奖论文主题主要集中在电磁理论、电磁计算和电波传播等领域。1985年后,以天线理论为主题的获奖论文逐渐增加,如对特定天线结构性能的计算。2002年后,主题开始涵盖具体的天线设计,如天线阵列、终端天线、反射器天线、人工电磁结构等。


总体而言,三大奖获奖论文主题中早期主要围绕电磁计算、电波传播等基础理论展开,同时也会关注到某类特定天线的设计与性能问题;进入21世纪后,为响应新时代下无线通信发展的需求,以及其他新兴的工程应用需要,天线阵列、卫星通信、成像雷达、封装天线、机器学习辅助设计等方向也逐渐成为研究热点。


2023年罗纳德·金奖获奖论文,一个“张牙舞爪”的半球面共形Vivaldi天线阵列。(图源:IEEE TAP)


多次获奖机构

统计说明:明确标出通讯作者的获奖文章,按照通讯作者所在单位记录。未标明通信作者,但能明显识别出PI(研究项目负责人)的,按照PI所在单位记录;未写明通讯作者且不易识别PI的,按照第一作者所在单位记录;特别地,罗纳德·金奖优先记第一作者单位。


统计三大奖获奖学者的归属单位,我们发现有八个机构获奖超过4次。总体来看,美国高校和科研机构上榜频次最高,占八个席位中的七个。由于IEEE是美国学会,尤其是早期只能邮寄投稿、审稿,IEEE AP-S的交流圈子主要集中于美国,加上二战导致一大批优秀的科学家和工程师从欧洲逃亡到美国,地域和人才储备上的双重优势使得美国在榜单中一家独大。另外,美国在二战前积累的科技优势,二战期间和战后对无线通信、遥感的旺盛需求,以及活跃的高校、企业创新氛围,也是促成这一现象的原因。


其中,美国俄亥俄州立大学以获奖10次排名第一,且每个奖项中均是多次获奖,研究主题覆盖电磁理论、电波传播和电磁计算等。俄亥俄州大学创立于1870年,被誉为公立常青藤,也是全美占地面积最大的学校之一。


美国休斯公司以获奖7次排名第二,这是一家主营卫星、航天飞行器、国防业务的公司,其五次惠勒奖获奖彰显出它在应用方面的出色表现。这也在一定程度上说明,早期的天线研究,主要以军方的需求为导向。1966年,美国的无人太空船首次登上月球,这只传奇太空船的制造者便是休斯公司。


美国空军实验室和美国纽约大学以获奖6次并列第三。前者是美国空军的专职科研机构,后者则是坐落于纽约市的新常青藤名校之一。


美国的麻省理工学院、马萨诸塞大学阿默斯特分校,以及加拿大多伦多大学均以获奖5次而登上榜单。


除了上述机构以外,还有三所机构各获奖4次,七所机构各获奖3次,十五所机构各获奖2次。


近年来,美国独大的格局被逐渐打破,获奖机构所属国家呈现多样化趋势。在过去十年间,有11个非美国的研究机构获奖,超过获奖单位的1/3。


当中,就有中国香港城市大学(2017,惠勒奖)的身影。香港城市大学的太赫兹及毫米波国家重点实验室,在测试设备、IEEE Fellow密度以及校友网络等方面,都很突出,被誉为“中国微波界的黄埔军校”。相信在不久的将来,会有越来越多的中国高校及科研机构获得三大奖的殊荣。


后续,我们还将有专门一期介绍三大奖中的华人学者。


多次获奖机构榜单,美国占多数席位。


获奖论文一览

在推文的最后,我们给出三大奖从设立(其中谢昆诺夫奖和惠勒奖包含更名前的论文)至今的所有获奖论文一览表。其中,有个别年份存在多篇论文同时获奖,也有个别较早的年份因资料缺失或者未评奖而出现空档从考究。


表格说明:
第1列为论文获奖年份,一般晚于发表年份一年;
第2列为PI/通讯作者/第一作者;
第3列为论文DOI号;
第4列为大致归纳的研究主题;
第5列为论文特征,即总结的关键词。

获奖论文一览。1985年以前的谢昆诺夫奖实为年度最佳论文奖,1985年以前的惠勒奖实为最佳应用论文奖。

The Antennas Academy
天线科学与技术,无线网络与通信,射频电路与系统