37-EFT.WP.EDX.HighSpeed v1.0 | 第10章 实验设计与证伪（M20 HF ）

目录 ／ 文档-技术白皮书（V5.05） ／ 37-EFT.WP.EDX.HighSpeed v1.0

第10章 实验设计与证伪（M20 HF ）

I. 章节目标与结构

1. 目标：构建区分 EDX.HighSpeed 与经典框架/错误设定的阳性/阴性判据与功效分析，给出可复现实验方案、对照与发布门限，使 S20-HF / S30-HF / S50-HF / I30-HF / I40-HF / M10-HF / 第7章 在同一计量与记录口径下闭环。
2. 结构：测试矩阵与对照 → 判据与样本量 → 观测几何与路径/模态设计 → 数据清洗与盲测 → 参考实验与流程 → 失败模式与排查 → 合规模板 → 跨章闭环。
3. 共享到达时两口径（等价，须显式 gamma(ell) 与 d ell，并记录 delta_form）：
   • 常量外提：T_arr = ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell )
   • 一般口径：T_arr = ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell )

II. 测试矩阵与对照（总览）

1. 主要端点：E_phase(Ω) 与 GDR(Ω)、T_group(ω)、ΔT_arr、权重漂移 ΔW、辐射门 Re{ΔZ_rad}≥0、Z_c(ω) 偏差。
2. 实验型别：
   • 路径切换试验（几何/回流/护线切换 layout → gamma(ell)，观测 k_φ ≈ ΔT_arr）；
   • 介质/导体小扰动试验（温度/偏置/材料频散扫描，观测平滑重整化与被动/因果）；
   • 界面/缝隙/过孔试验（启用/封堵辐射通道，观测 ΔZ_rad 与场量一致）；
   • 混合模/端口归一试验（DM/CM 变换与 S↔Z 回路一致性）。
3. 对照：经典 RLC/传输线或 3D-EM 无辐射基线 Z_base = Z_ref + ΔZ_T；EFT 预测 Z_eft = Z_base + ΔZ_rad 与路径—模态权重模型。

III. M20-HF-1 判据与样本量（Criteria & Power）

1. P1 线性相位平移判据（路径切换）
   • 在相干窗 Ω 内，Δarg Z(ω) = arg Z_B − arg Z_A 线性拟合斜率 k_φ 满足
     k_φ ≈ ΔT_arr = T_arr,B − T_arr,A，且 R^2 ≥ 0.98、|残差| ≤ 3·u(arg Z)。
   • 阳性：通过上述门限；阴性：任一失败。
2. P2 平滑重整化判据（介质/导体小扰动）
   随 n_eff(ω) 或 sigma_eff(ω) 的小幅改变，|Z|/arg Z 随频单调平滑，且 Re{Z_eft}≥0、KK_consistency=pass。
3. P3 辐射正实判据（缝隙/悬空/跨接）
   启用后 Re{ΔZ_rad(ω)} ≥ 0；封堵后 Re{ΔZ_rad} 与 |E_rad|/|I_CM| 同步下降。
4. P4 混合模一致性判据
   S→S_mm→Z_mm→Z 前后功率守恒与互易性保持；E_phase/GDR 不恶化。
5. 效应量与样本量（示意）
   • 斜率检验效应量 δ_φ = |Δ(arg Z)/Δω|；给定显著性 α、功效 1−β、相位噪声 σ_φ、频点方差尺度 S_ω：
     N_ω ≳ ((z_{1-α/2}+z_{1-β}) · σ_φ / (δ_φ · √S_ω))^2。
   • 建议门：工程验证 1−β ≥ 0.8, α ≤ 0.05；发布对标 1−β ≥ 0.9, α ≤ 0.01。

IV. M20-HF-2 观测几何与路径/模态设计

• 布局与路径：由 I30-HF 生成 binding_ref，定义主路径 γ_main 与受控外泄 γ_side，配段级 {layer,len,n_eff,neigh}。
• 模态规划：DM/CM 或主/次模配套的 Z_c,m(ω), alpha_m, beta_m；对弯折/分叉设置耦合矩阵 C(ω)。
• 窗口选择：优先相位近线性区；不满足则分段多窗口。
• 操控量：护线/回流开闭、残桩/桩长、缝隙封堵、温度/偏置、混合模基 T_mm。
• 必备记录：arrival{form,gamma,measure,c_ref,Tarr,u_Tarr,delta_form}、Znorm/Z_c(ω)、qa_gates。

V. M20-HF-3 数据清洗与盲测

• 预注册：冻结频点、带宽、拟合方法、KPI 门限、baseline_id、Znorm、binding_ref、delta_form。
• 盲测：路径/温度标签打乱编码，分析前不揭示。
• 清洗流程：去嵌→归一→S↔Z→同步改正→路径改正→窗口评估→KPI 计算。
• QA 硬门：Re{Z_eft}≥0、KK=pass、两口径 T_arr 一致；辐射通道启用时 Re{ΔZ_rad}≥0。
• 异常剔除：按预注册规则（如 3·MAD），禁止事后调参。

VI. 参考实验与执行流程（可复现）
A. 路径切换试验（验证 P1）

• 制作等长 A/B，改变护线/回流；
• 测得 Z_A(ω), Z_B(ω)，计算 Δarg Z；
• 线性拟合 Δarg Z = k_φ·ω + b，检验 k_φ ≈ ΔT_arr、R^2/残差；
• 记录 E_phase/GDR/ΔW 与通过/失败。

B. 介质/导体小扰动试验（验证 P2）

• 固定 γ_main，缓扫温度或频散参数；
• 观测 |Z|/arg Z 平滑重整化与 Re{Z_eft}≥0、KK=pass；
• 给出 u(T_arr)、u(arg Z)、u(T_group) 并判定。

C. 缝隙/过孔/跨接试验（验证 P3）

• 设计可封堵缝隙/裁剪残桩；
• 估计 ΔZ_rad，验证 Re{ΔZ_rad}≥0 与封堵前后下降；
• 对比 |E_rad|/|I_CM| 与 ΔW 的一致趋势。

D. 混合模一致性试验（验证 P4）

• 构造 DM/CM 变换与端口归一；
• 检查功率/互易性与 E_phase/GDR 变化；
• 回归到 SE 域，核对一致性。

VII. 失败模式与排查

• 越窗相干：窗口外仍做相干叠加 → 收敛到 Ω 或改能量合成。
• 同步失配：Δt_sync 估计偏差 → 先做时间基校正再拟合。
• 路径漏记：未建模 γ_side → 更新 binding_ref 与 w_{p,m}。
• 去嵌/归一错误：基线/归一不一致 → 校验 baseline_id/Znorm 与文件哈希。
• 辐射等效误配：Re{ΔZ_rad}<0 或与场量不一致 → 复核缝隙/残桩几何与探测设置。
• 混合模变换错配：T_mm/Z0_mm 不一致 → 重建矩阵并复核功率守恒。

VIII. 合规模板（可直接粘贴）

• 实验协议卡（YAML）
• protocol_hf:
• prereg:
• baseline_id: "BLSN-EDX-001"
• Znorm_ohm: [50.0, 50.0]
• binding_ref: "LAY2PATH-HF-0001"
• delta_form: "n_over_c"
• criteria: ["P1","P2","P3","P4"]
• alpha: 0.05
• power: 0.8
• configs:
• - {id:"A", layout:"guard_off"}
• - {id:"B", layout:"guard_on"}
• acquisition:
• band_GHz: [f_min, f_max]
• N_ω: 1024
• repeats: 5
• alignment:
• deemb: {method:"TRL", version:"1.2", artifact:"/artifacts/deemb.json"}
• sync: {dt_sync_s: 2.0e-12}
• arrival:
• form: "n_over_c" # or "one_over_c_times_n"
• gamma: "explicit"
• measure: "d_ell"
• c_ref: 299792458.0
• kpi_gates:
• E_phase_rad: {eng: 0.08, rel: 0.05}
• GDR_s: {eng: 0.25e-9, rel: 0.20e-9}
• ΔW: {eng: 0.30, rel: 0.20}
• radiation:
• enabled: true
• Re_Zrad_min: 0.0
• qa_gates: ["check_dim","passivity(Re{Z}≥0)","KK_consistency"]
• 分析脚本骨架（伪代码）
• # 读卡 → 去嵌/归一 → S→Z
• Z = map_S_to_Z(renorm(deembed(S_raw, fixture), Znorm(ω)), Znorm(ω))
• # 同步改正与到达时
• phi = unwrap(arg(Z) - ω*Δt_sync)
• Tarr = fit_linear_phase(phi, ω).slope
• # 两口径一致性
• assert abs(Tarr_n_over_c - Tarr_one_over_c_times_n) <= u_Tarr
• # KPI
• T_group = grad(phi, ω)
• E_phase = max_abs(phi - (ω*Tarr + phi0_opt))
• GDR = max_abs(T_group - median(T_group))
• # P1：斜率判据
• k_phi = linfit(arg(Z_B)-arg(Z_A), ω).slope
• assert abs(k_phi - (Tarr_B - Tarr_A)) <= 3*u_Tarr
• # P2：被动与因果
• assert min(Re(Z)) >= 0.0 and KK_consistency(Z)
• # P3：辐射正实
• if radiation_enabled:
• ΔZ_rad = Z - Z_base
• assert min(Re(ΔZ_rad)) >= 0.0

IX. 跨章引用与闭环

• 依赖：第2章（术语与符号）、第4章（最小方程与色散）、第5章（辐射修正）、第6章（模态与基元）、第7章（相干窗 KPI）、第8章（S↔Z 映射）、第9章（计量链）。
• 对接：第12章（布局与工艺规则，以 KPI/判据为验收）、第14章（仿真栈与算例，用判据做回归）、第16章（设计规程与工程清单，将判据与功效纳入签核）。