射頻工程師應(yīng)具備哪些知識(shí)，怎樣才能把射頻工作做好！

2017-04-03 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

常有網(wǎng)友在網(wǎng)絡(luò)上問(wèn),一個(gè)射頻工程師應(yīng)具備哪些知識(shí),怎樣才能把射頻工作做好。有一個(gè)關(guān)于這個(gè)問(wèn)題的討論貼都跟貼了幾十條,看來(lái)這是一個(gè)普遍的問(wèn)題。

那么怎么樣才能把射頻工作做好呢?可以說(shuō)沒(méi)有一個(gè)人敢說(shuō)這樣或者那樣就一定可以學(xué)好射頻,做好射頻;很簡(jiǎn)單,如果你的大學(xué)老師,你的導(dǎo)師這樣的專業(yè)理論教師都沒(méi)讓你感覺(jué)對(duì)學(xué)射頻技術(shù)有所收獲的話,那么很難說(shuō)其它人就能讓你知道怎么學(xué)習(xí)射頻技術(shù)。

射頻工程師的具體工作內(nèi)容

現(xiàn)在人力資源領(lǐng)域把有關(guān)微波和射頻技術(shù)方面的工程師分為幾個(gè)名稱,一般可以從名稱看出其需要的射頻工程師的工作內(nèi)容。比如,如果一個(gè)職位是“微波工程師”或“射頻工程師”,而這個(gè)公司是做通信設(shè)備的,那么其工作內(nèi)容應(yīng)該是小信號(hào)的低噪聲放大器、頻率合成器、混頻器以及功率放大器等單元電路和電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作;如果一個(gè)職位是“射頻工程師”,而這個(gè)公司是做RFID的,那么要不就是做微帶天線和功率放大器、低噪聲放大器、頻率合成器的設(shè)計(jì)工作(900MHz以上的高頻段),就是僅僅做電場(chǎng)天線和功率放大器的設(shè)計(jì)工作(30MHz以下頻段);其它如手機(jī)企業(yè),都是專向的“手機(jī)射頻工程師”等。

那么這些射頻工程師的具體工作內(nèi)容有哪些呢?無(wú)外乎以下內(nèi)容:

1.電路系統(tǒng)分析,有些通信設(shè)備公司的項(xiàng)目中,射頻工程師需要負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)RF系統(tǒng)的電路進(jìn)行系統(tǒng)分析,指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)、分配單元模塊指標(biāo)、規(guī)范EMC設(shè)計(jì)原則、提出配附件功能和性能要求等等;

2.電路原理設(shè)計(jì),包括框圖設(shè)計(jì)和電路設(shè)計(jì),這是射頻工程師所必須具備的基本技能。這也是由系統(tǒng)設(shè)計(jì)延伸而來(lái)的,如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo),就是電路原理設(shè)計(jì)的目的,它也是器件選型評(píng)估的“前因”,因?yàn)樵O(shè)計(jì)電路的過(guò)程也是一個(gè)器件選型的過(guò)程。

3.器件選型與評(píng)估,要實(shí)現(xiàn)電路的指標(biāo)要求,選擇合適的器件是必不可少的,這個(gè)過(guò)程其實(shí)與電路原理設(shè)計(jì)是同時(shí)進(jìn)行的。如何選擇相應(yīng)的器件,相比較而言同類型器件中哪一個(gè)更合適我們的產(chǎn)品設(shè)計(jì)?成本、性能、工藝要求、封裝、供應(yīng)商質(zhì)量、貨期等等,更是需要考慮的因素。

4.軟件仿真,不管是ADS,MWO,Ansoft還是CST、HFSS,反正你總得會(huì)一到兩個(gè)仿真軟件的使用吧。仿真軟件不能讓你的設(shè)計(jì)達(dá)到百分百的準(zhǔn)確度,但總不會(huì)讓你的設(shè)計(jì)偏離基本方向,起碼它們?cè)诙ㄐ缘姆抡娣矫媸菧?zhǔn)確的。所以一定要學(xué)會(huì)使用一至兩種或更多種仿真軟件,它的基本作用就是讓你能夠定性的分析你的設(shè)計(jì),誤差總是有的,但是它能增強(qiáng)你的信心。

5.PCB LAYOUT,原理就好比理論基礎(chǔ),一萬(wàn)個(gè)應(yīng)用可以只依據(jù)一個(gè)理論,幾個(gè)產(chǎn)品也有可能只有一個(gè)原理圖,只要它的布線不一樣,好比手機(jī),同一個(gè)手機(jī)方案很多公司都拿來(lái)設(shè)計(jì),原理圖是一樣的,但是不同的公司布出來(lái)的PCB板不一樣,一個(gè)是外型不一樣,一個(gè)是性能也有差異。性能的差異,其實(shí)就是PCB LAYOUT的差異。符合要求的PCB,其布局與布線兼顧性能、外觀、工藝、EMC等方面。所以,PCB LAYOUT也是一個(gè)非常重要的技能。

6.調(diào)試分析,這個(gè)調(diào)試和生產(chǎn)調(diào)試不一樣。生產(chǎn)調(diào)試是指令性的,研發(fā)產(chǎn)品的調(diào)試的重點(diǎn)在于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題。調(diào)試是一個(gè)總結(jié)和積累經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程,不是說(shuō)通過(guò)調(diào)試來(lái)積累調(diào)試經(jīng)驗(yàn),而是通過(guò)調(diào)試來(lái)積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn);很多問(wèn)題可能在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有被發(fā)現(xiàn),那么通過(guò)調(diào)試發(fā)現(xiàn)以后,就知道以后在設(shè)計(jì)時(shí)如何規(guī)避這些問(wèn)題,如何改善這些問(wèn)題。調(diào)試也是一個(gè)實(shí)踐理論的最有效途徑,我們可以通過(guò)調(diào)試過(guò)程來(lái)定性理解理論知識(shí)。

7.測(cè)試,其實(shí)測(cè)試是為調(diào)試服務(wù)的,調(diào)試是為設(shè)計(jì)服務(wù)的(設(shè)計(jì)是為市場(chǎng)服務(wù)的)。射頻工程師必須熟練使用各種射頻測(cè)試儀器,不管是頻譜分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀、信號(hào)源、示波器、功率計(jì)、噪聲系數(shù)測(cè)試儀、綜合測(cè)試儀等等。不會(huì)測(cè)試就很難有效調(diào)試,不能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題如何得到提高呢?所以不要輕視測(cè)試技術(shù),其實(shí)放眼國(guó)外RF企業(yè),真正的高手都是從設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)到了測(cè)試技術(shù),中間的原因值得我們思考。

8.如果可以,請(qǐng)你多親力親為,多做些基層工作,能自己焊的就自己焊接吧,你不可能調(diào)試的時(shí)候找人在你邊上呆著給你換電容又換電感吧?所以,不要眼高手低瞧不起焊接的,有本事的自己焊接吧。

如何在實(shí)際工作中學(xué)習(xí)射頻

那知道你的工作職責(zé)之后,應(yīng)該如何在工作和實(shí)踐中進(jìn)一步學(xué)習(xí)它呢?現(xiàn)實(shí)工作中有很多案例,不是我們通過(guò)多少多少的積分微積分方程就可以輕松解決的。這不是說(shuō)微波方程在實(shí)際工作毫無(wú)意義,而是說(shuō)的很多人重復(fù)的那一點(diǎn),“理論要靠實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)”。

踏入社會(huì)工作的第一天,不是你大功告成的第一天,而是你真正學(xué)習(xí)課本的第一天,是你檢驗(yàn)課堂知識(shí)的第一天。很多朋友都希望畢業(yè)后馬上進(jìn)入一個(gè)好的公司,好的部門工作,想搞技術(shù)的第一選研究所,選到好公司的,想進(jìn)公司中央研究部門,進(jìn)到差一點(diǎn)的公司的也想起碼得進(jìn)一個(gè)開發(fā)部門工作;進(jìn)了研究開發(fā)部門不要緊,很多朋友更想一來(lái)就只做“研究”性的工作,一天到晚呆在電腦前面,上上網(wǎng),找找資料,要不就是畫兩個(gè)原理圖讓LAYOUT工程師去畫板,閑時(shí)寫兩篇文章發(fā)表一下。

其實(shí),這一開始就進(jìn)入了一個(gè)誤區(qū)。這也就是為什么有很多有多年工作經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員走出一個(gè)公司后才發(fā)現(xiàn)自己知道的很少,或者在別人看來(lái)完全是技術(shù)混混的原因。為什么,他們忘了,技術(shù)的根本在于實(shí)踐。所以,做技術(shù)工作的,不要輕視成天呆在實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)人員,不要以為自己呆在電腦前面就比呆在儀器前面的同事高一等。其實(shí),從根本上講,他們才是真正的技術(shù)人員,他們能夠在實(shí)踐中體會(huì)理論知識(shí)。

對(duì)于剛進(jìn)入射頻領(lǐng)域的工程師,首先應(yīng)該是一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)員,這就是謙虛一點(diǎn),姿態(tài)低一點(diǎn);不管是別人設(shè)計(jì)的產(chǎn)品還是自己設(shè)計(jì)的產(chǎn)品,一定要每個(gè)電阻電容電感都知道它的作用,每一根走線的意義都要清楚,要知道為什么要用它為什么要這么走線,不要技浮于事,不要談什么經(jīng)驗(yàn)之談,要腳踏實(shí)際;不是說(shuō)經(jīng)驗(yàn)是錯(cuò)誤的,而是如果你真正的想取得進(jìn)步,就要明白如果用經(jīng)驗(yàn)解釋一切不解,你根本就不會(huì)有進(jìn)步。動(dòng)手多一點(diǎn),能夠自己做的就自己做,不動(dòng)手何談實(shí)踐呢?

下面談一下,出色射頻硬件工程師要求具備的知識(shí)體系

第一部分:硬件知識(shí)

一、數(shù)字信號(hào)

1、TTL和帶緩沖的TTL信號(hào):邏輯門電路

2、RS232和定義:異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口,通常以9個(gè)引腳(DB-9)或是25個(gè)引腳(DB-25)的型態(tài)出現(xiàn),一般個(gè)人計(jì)算機(jī)上會(huì)有兩組RS-232接口,分別稱為COM1和COM2。數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。

3、RS485/422(平衡信號(hào))半雙工/全雙工

4、干接點(diǎn)信號(hào):無(wú)源開關(guān),具有閉合和斷開的2種狀態(tài),2個(gè)接點(diǎn)之間沒(méi)有極性,可以互換。各種開關(guān)如:限位開關(guān)、行程開關(guān)、腳踏開關(guān)、旋轉(zhuǎn)開關(guān)、溫度開關(guān)、液位開關(guān)等;各種按鍵;各種傳感器的輸出,如:環(huán)境動(dòng)力監(jiān)控中的傳感器、水浸傳感器、火災(zāi)報(bào)警傳感器、玻璃破碎、振動(dòng)、煙霧和凝結(jié)傳感器;繼電器、干簧管的輸出。

濕接點(diǎn)信號(hào):有源開關(guān);具有有電和無(wú)電的2種狀態(tài);2個(gè)接點(diǎn)之間有極性,不能反接。

二、模擬信號(hào)視頻

1、非平衡信號(hào):非平穩(wěn)信號(hào)是指分布參數(shù)或者分布律隨時(shí)間發(fā)生變化的信號(hào)?，F(xiàn)實(shí)世界中我們所碰到的信號(hào)大都是非平穩(wěn)信號(hào)。平穩(wěn)和非平穩(wěn)都是針對(duì)隨機(jī)信號(hào)說(shuō)的,非平穩(wěn)信號(hào)分析和處理的一般方法有時(shí)域分析、頻域分析、時(shí)頻聯(lián)合分析。

2、平衡信號(hào):信號(hào)在傳輸過(guò)程中,如果被直接傳送就是非平衡信號(hào),如果把信號(hào)反相,然后同時(shí)傳送反相的信號(hào)和原始信號(hào),就叫做平衡信號(hào),平衡信號(hào)送入差動(dòng)放大器,原信號(hào)和反相位信號(hào)相減,得到加強(qiáng)的原始信號(hào),由于在傳送中,兩條線路受到的干擾差不多,在相減的過(guò)程中,減掉了一樣的干擾信號(hào),因此更加抗干擾。這種在平衡式信號(hào)線中抑制兩極導(dǎo)線中所共同有的噪聲的現(xiàn)象便稱為共模抑制。所以平衡線路只需要在輸入輸出信號(hào)增加一個(gè)差動(dòng)放大器就可以實(shí)現(xiàn)。

三、芯片

1、封裝

2、7407:TTL集電極開路六正相高壓驅(qū)動(dòng)器。1入2出3進(jìn)4輸出5進(jìn)6輸出9進(jìn)8輸出11進(jìn)10輸出13進(jìn)12輸出。

3、7404:六組反向器。1入2出3進(jìn)4輸出5進(jìn)6輸出9進(jìn)8輸出11進(jìn)10輸出13進(jìn)12輸出。

4、7400:四組與門。1.2入3出,4.5入6出,9.10入8出,12.13入11出。

5、74LS573:八位三狀態(tài)輸出D觸發(fā)器。

6、ULN2003:高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列,由七個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成。

7、74LS244:3態(tài)8位緩沖器,一般用作總線驅(qū)動(dòng)器,沒(méi)有鎖存的功能。

8、74LS240:3態(tài)總線轉(zhuǎn)換器,一般用于總線的電平匹配問(wèn)題,為單向傳送。

9、74LS245:3態(tài)總線轉(zhuǎn)換器,一般用于總線的電平匹配問(wèn)題,為雙向傳送。

10、74LS138:3線-8線譯碼器

74LS238:加法器

11、CPLD(EPM7128)

12、1161

13、max691

14、max485/75176

15、mc1489

16、mc1488

17、ICL232/max232

18、89C51

四、分立器件

1、封裝

2、電阻:功耗和容值

3、電容

1)獨(dú)石電容

2)瓷片電容

3)電解電容

4、電感

5、電源轉(zhuǎn)換模塊

6、接線端子

7、LED發(fā)光管

8、8字(共陽(yáng)和共陰)

9、三極管2N5551

10、蜂鳴器

五、單片機(jī)最小系統(tǒng)

1、單片機(jī)

2、看門狗和上電復(fù)位電路

3、晶振和瓷片電容

六、串行接口芯片

1、eeprom

2、串行I/O接口芯片

3、串行AD、DA

4、串行LED驅(qū)動(dòng)、max7129

七、電源設(shè)計(jì)

1、開關(guān)電源:器件的選擇

2、線性電源:

1)變壓器

2)橋

3)電解電容

3、電源的保護(hù)

1)橋的保護(hù)

2)單二極管保護(hù)

八、維修

1、電源

2、看門狗

3、信號(hào)

九、設(shè)計(jì)思路

1、電源:電壓和電流

2、接口:串口、開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出

3、開關(guān)量信號(hào)輸出調(diào)理

1)TTL―》繼電器

2)TTL―》繼電器(反向邏輯)

3)TTL―》固態(tài)繼電器

4)TTL―》LED(8字)

5)繼電器―》繼電器

6)繼電器―》固態(tài)繼電器

4、開關(guān)量信號(hào)輸入調(diào)理

1)干接點(diǎn)―》光耦

2)TTL―》光耦

5、CPU處理能力的考慮

6、成為產(chǎn)品的考慮:

1)電路板外形:大小尺寸、異形、連接器、空間體積

2)電路板模塊化設(shè)計(jì)

3)成本分析

4)器件的冗余度

1.電阻的功耗

2.電容的耐壓值等

5)機(jī)箱

6)電源的選擇

7)模塊化設(shè)計(jì)

8)成本核算

1.如何計(jì)算電路板的成本?

2.如何降低成本?選用功能滿足價(jià)格便宜的器件

十、思考題

1、如何檢測(cè)和指示RS422信號(hào)

2、如何檢測(cè)和指示RS232信號(hào)

3、設(shè)計(jì)一個(gè)4位8字的顯示板

1)電源:DC12

2)接口:RS232

3)4位3”8字(連在一起)

4)亮度檢測(cè)

5)二級(jí)調(diào)光

4、設(shè)計(jì)一個(gè)33位1”8字的顯示板

1)電源:DC5V

2)接口:RS232

3)3排11位8字,分4個(gè)、3個(gè)、4個(gè)3組,帶行與行之間帶間隔

4)單片機(jī)最小系統(tǒng)

5)譯碼邏輯

6)顯示驅(qū)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)器件

5、設(shè)計(jì)一個(gè)PCL725和MOXAC168P的接口板

1)電源:DC5V

2)接口:PCL725/MOXA8個(gè)RS232

1.PCL725,直立DB37,孔

2.MOXAC168P,DB62彎

3)開關(guān)量輸出信號(hào)調(diào)理:6個(gè)固態(tài)繼電器和8個(gè)繼電器,可以被任何一路信號(hào)控制和驅(qū)動(dòng),接口:固態(tài)繼電器5.08直立,繼電器3.81直立

4)開關(guān)量輸入調(diào)理:干接點(diǎn)閉合為1或0可選,接口:3.81直立

5)RS232調(diào)理:

1.LED指示

2.前4路RS232全信號(hào),后4路只需要TX、RX、0

3.無(wú)需光電隔離

4.接口形式:DB9(針)直立

第二部分:軟件知識(shí)

一、匯編語(yǔ)言

二、C51

該部分可以從市場(chǎng)上買到的N種開發(fā)板上學(xué)到,至于第一部分,需要人來(lái)帶吧。

為什么要掌握這些知識(shí)?

實(shí)際上,工程師就是將一堆器件搭在一起,注入思想(程序),完成原來(lái)的這些器件分離時(shí)無(wú)法完成的功能,做成一個(gè)成品。所需要的技能越高、功能越復(fù)雜成本越低、市場(chǎng)上對(duì)相應(yīng)的東東的需求越大,就越成功。這就是工程師的自身的價(jià)值。從成本到產(chǎn)品售出,之間的差價(jià)就是企業(yè)的追求。

作為企業(yè)的老板,是在市場(chǎng)上去尋找這樣的應(yīng)用;對(duì)工程師而言,是將老板提出的需求或者應(yīng)用按照一定的構(gòu)思原則(成本最低、可靠性最高、電路板最小、功能最強(qiáng)大等)在最短的時(shí)間內(nèi)完成。最短的時(shí)間,跟工程師的熟練程度、工作效率和工作時(shí)間直接有關(guān)。這就是工程師的價(jià)值將電子產(chǎn)品抽象成一個(gè)硬件的模型,大約有以下組成:

1)輸入

2)處理核心

3)輸出

輸入基本上有以下的可能:

1)鍵盤

2)串行接口(RS232/485/canbus/以太網(wǎng)/USB)

3)開關(guān)量(TTL,電流環(huán)路,干接點(diǎn))

4)模擬量(4~20ma、0~10ma、0~5V(平衡和非平衡信號(hào)))

輸出基本上有以下組成:

1)串行接口(RS232/485/canbus/以太網(wǎng)/USB)

2)開關(guān)量(TTL、電流環(huán)路、干接點(diǎn)、功率驅(qū)動(dòng))

3)模擬量(4~20ma,0~10ma,0~5V(平衡和非平衡信號(hào)))

4)LED顯示:發(fā)光管、八字

5)液晶顯示器

6)蜂鳴器

處理核心主要有:

1)8位單片機(jī),主要就是51系列

2)32位arm單片機(jī),主要有atmel和三星系列

51系列單片機(jī)現(xiàn)在看來(lái),只能做一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用,說(shuō)白了,這個(gè)芯片也就是做單一的一件事情,做多了,不如使用arm來(lái)做;還可以在arm上加一個(gè)操作系統(tǒng),程序既可靠又容易編寫最近三星的arm受到追捧,價(jià)格便宜,以太網(wǎng)和USB的接口也有,周立功的開發(fā)系統(tǒng)也便宜,作為學(xué)習(xí)ARM的產(chǎn)品來(lái)說(shuō),應(yīng)該是最好的;作為工業(yè)級(jí)的控制,是不是合適,在網(wǎng)友中有不同的看法和爭(zhēng)議。

但對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō),應(yīng)該從51著手,一方面,51還是入門級(jí)的芯片,作為初學(xué)者練手還是比較好的,可以將以上的概念走一遍;很多特殊的單片機(jī)也是在51的核的基礎(chǔ)上增加了一些I/O和A/D、D/A;也為今后學(xué)習(xí)更高一級(jí)的單片機(jī)和ARM打下基礎(chǔ)。

再說(shuō)了,哪個(gè)老板會(huì)將ARM級(jí)別的開發(fā)放在連51也沒(méi)有學(xué)過(guò)的新手手中在51上面去做復(fù)雜的并行擴(kuò)展是沒(méi)有必要的,比如,擴(kuò)展I/O口和A/D、D/A等等,市面上一些比較古老的書籍中還有一些并行擴(kuò)展的例子,如:RAM、EPROM、A/D、D/A等,我覺(jué)得已經(jīng)沒(méi)有必要去看了,知道歷史上有這些一回事就行了。這些知識(shí),是所有產(chǎn)品都具備的要素。所以要學(xué),再具體應(yīng)用。

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