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

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第10章 实验设计与证伪（M20 EMI）

I. 章节目标与结构

1. 目标：构建 EDX.EMI 的阳性/阴性判据与功效分析，给出可复现实验协议、对照与发布门限，使 Z_eft(omega)、ΔZ_rad(omega)、I_CM(omega) 与场量包络 E_rad/H_rad 在统一计量与记录口径下闭环并可证伪。
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：Re{ΔZ_rad(ω)}（正实/封堵后下降）、I_CM(ω)、E_rad/H_rad 包络、ΔW、arg Z_eft 的斜率与 ΔT_arr、S↔Z/混合模归一一致性。
2. 实验型别：
   • 缝隙/开口封堵试验（验证 Re{ΔZ_rad} 与场量同步下降）；
   • 回流跨接/残桩背钻试验（验证 w_side 与 Re{ΔZ_rad} 同向变化与处置后下降）；
   • CDN/BCI/外场注入试验（注入提升时 I_CM、Re{ΔZ_rad}、|E|/|H| 同向上升）；
   • 混合模一致性试验（S_se→S_mm→Z_mm→Z_se 功率/互易性保持）。
3. 对照：反辐射基线 Z_base = Z_ref + ΔZ_T；注入零级/封堵后的场景作为阴性对照。

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

1. P1 正实与封堵判据
   全频段 Re{ΔZ_rad(ω)} ≥ 0；实施封堵/网格化/跨接后，mean(Re{ΔZ_rad}) 与 mean(|E_rad|)、mean(|I_CM|) 同步下降（置信水平 95%）。
2. P2 功率—场量一致判据
   由端口估计 P_rad(ω) = ½·Re{ΔZ_rad}|I_port|^2 与 |E_rad|/|H_rad| 的频率相关系数 ρ ≥ ρ_gate（建议 ρ_gate≥0.8）。
3. P3 混合模一致判据
   S_se→S_mm→Z_mm→Z_se 循环后功率与互易性不变；映射后 passivity/KK 通过；KPI 不恶化。
4. P4 路径—权重联动判据
   处置（封堵/背钻/跨接）前后 ΔW 与 Re{ΔZ_rad} 的变化同向，偏离不超过 3·u(ΔW)。
5. P5 两口径一致判据
   |T_arr^{(n_over_c)} − T_arr^{(n_over_c_times_n)}| ≤ u(T_arr)。
6. 功效分析（示意）
   • 针对均值差异 δ = mean_before − mean_after、方差 σ^2、显著性 α、功效 1−β：
     N ≥ 2 · ( ( z_{1−α/2} + z_{1−β} ) · σ / |δ| )^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. 观测几何与路径/模态设计（执行口径）

• 布局与路径：由 binding_ref 标注 {γ_main, γ_side} 与段级 {Δell_i, n_eff(i)}；记录几何：sigma_seam/L_seam/pitch_seam/mesh_ratio、stub_len/backdrill、跨接位置。
• 端口归一与混合模：统一 Znorm(ω) 与 T_mm/Z0_mm（若用），先在混合模域归一后回投 SE 域。
• 窗口与频网：在候选频段设 Ω 用于相位/到达时拟合；场量扫描与端口测量频网对齐。
• 记录：arrival{form,gamma,measure,c_ref,Tarr,u_Tarr,delta_form}、qa_gates、探头/天线因子与测距 R。

V. 数据清洗与盲测

• 预注册：冻结频网、IF 带宽/时间常数、拟合方法、判据门与 baseline_id/Znorm/T_mm/Z0_mm/binding_ref/delta_form。
• 盲测策略：对几何/注入配置打乱编码；分析前不揭示标签。
• 清洗流程：去嵌→归一→S↔Z→同步改正→路径改正→辐射等效→场量换算→KPI/相关性计算。
• QA 硬门：Re{Z_eft}≥0、KK=pass、两口径 T_arr 一致、（启用时）Re{ΔZ_rad}≥0。

VI. 参考实验与流程（可复现）
A. 缝隙封堵实验（验证 P1/P2）

• 制作可封堵缝隙样件；
• 测量 S(ω)、采集 I_port/I_CM/E/H；
• 计算 Z_eft/ΔZ_rad/P_rad 与 E/H，比较封堵前后均值与 ρ；
• 判定：正实与同步下降通过即阳性，否则阴性。

B. 回流跨接与残桩背钻（验证 P1/P4）

• 布置过孔桥/背钻残桩；
• 比较 ΔW 与 Re{ΔZ_rad} 的趋势；
• 判定：同向下降且在 3·u 内通过。

C. CDN/BCI/外场注入（验证 P2/P3）

• 提升注入等级；
• 验证 I_CM、Re{ΔZ_rad}、|E|/|H| 同向上升与 S↔Z 闭环一致；
• 判定：相关系数 ρ≥ρ_gate 且 passivity/KK 通过。

D. 混合模一致性（验证 P3/P5）

• 执行 S_se→S_mm→Z_mm→Z_se 循环；
• 校核功率/互易与两口径 T_arr；
• 判定：任一失败判为阴性。

VII. 失败模式与排查

• 归一/映射错配：Znorm/T_mm/Z0_mm 不一致 → 统一后重算。
• 越窗相干：窗外仍做线性相位拟合 → 收敛到 Ω 或改能量合成。
• 同步失配：Δt_sync 未改正 → 先做时间基改正再拟合。
• 路径漏记：未标注 γ_side → 更新 binding_ref 与几何记录。
• 探头/天线/场站误差：因子/测距/坐标不一致 → 校准与现场复核。
• 注入记录缺失：type/level/detector/IF_BW/time_const 未记录 → 补齐后方可判定。

VIII. 合规模板（可直接粘贴）

• 实验协议卡（YAML）
• protocol_emi:
• prereg:
• baseline_id: "BLSN-EMI-001"
• Znorm_ohm: [50.0, 50.0]
• mixed_mode: {enabled:true, T_mm:"/cfg/T_mm.yaml", Z0_mm_ohm:[100,25]}
• binding_ref: "LAY2PATH-EMI-0001"
• delta_form: "n_over_c"
• criteria: ["P1","P2","P3","P4","P5"]
• alpha: 0.05
• power: 0.8
• configs:
• - {id:"before_seal", seam:"open"}
• - {id:"after_seal", seam:"sealed"}
• acquisition:
• band_GHz: [f_min, f_max]
• N_ω: 1024
• repeats: 5
• detector: "qpk"
• if_bw_kHz: 120
• time_const_ms: 1.0
• site: {distance_m: 3.0, coords: "..."}
• alignment:
• deemb: {method:"TRL", version:"1.2", artifact:"/artifacts/deemb.json"}
• sync: {dt_sync_s: 2.0e-12}
• arrival:
• form: "n_over_c"
• gamma: "explicit"
• measure: "d_ell"
• c_ref: 299792458.0
• qa_gates: ["check_dim","passivity(Re{Z}≥0)","KK_consistency"]
• 分析脚本骨架（伪代码）
• # 去嵌/归一 → S↔Z
• Z = map_S_to_Z(renorm(deembed(S_raw, fixture), Znorm(ω)), Znorm(ω), T_mm=Tmm, Z0_mm=Z0mm)
• assert min(Re(Z)) >= 0.0 and KK_consistency(Z)
• # 相位改正与到达时
• phi = unwrap(arg(Z) - ω*Δt_sync)
• Tarr = fit_linear_phase(phi, ω).slope
• assert abs(Tarr_n_over_c - Tarr_one_over_c_times_n) <= u_Tarr
• # 辐射等效与场量
• ΔZ_rad = Z - Z_base
• P_rad = 0.5 * Re(ΔZ_rad) * abs(I_port)**2
• ρ_E = corr(P_rad, E_rad_env)
• ρ_H = corr(P_rad, H_rad_env)
• assert ρ_E >= ρ_gate and ρ_H >= ρ_gate
• # 注入一致性（若有）
• assert corr(I_CM, Re(ΔZ_rad)) >= ρ_gate
• # P1：封堵前后
• assert mean(Re(ΔZ_rad_after)) < mean(Re(ΔZ_rad_before)) and \
• mean(E_after) < mean(E_before)
• # 输出数据卡与 QA 结果

IX. 跨章引用与闭环

• 依赖：第2章（术语与符号）、第4章（最小方程与等效源）、第6章（电缆/连接与混合模）、第7章（抗扰与注入）、第8章（S↔Z 与场量映射）、第9章（计量链）。
• 对接：第11章（工程规则：屏蔽/接地/返回路径，以本章判据验收）、第14章（仿真栈与基准算例，用作回归）、第15章（数据与复现，等价性与审计）。