射頻工程師應具備哪些知識，怎樣才能把射頻工作做好！

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

常有網(wǎng)友在網(wǎng)絡上問,一個射頻工程師應具備哪些知識,怎樣才能把射頻工作做好。有一個關于這個問題的討論貼都跟貼了幾十條,看來這是一個普遍的問題。

那么怎么樣才能把射頻工作做好呢?可以說沒有一個人敢說這樣或者那樣就一定可以學好射頻,做好射頻;很簡單,如果你的大學老師,你的導師這樣的專業(yè)理論教師都沒讓你感覺對學射頻技術有所收獲的話,那么很難說其它人就能讓你知道怎么學習射頻技術。

射頻工程師的具體工作內容

現(xiàn)在人力資源領域把有關微波和射頻技術方面的工程師分為幾個名稱,一般可以從名稱看出其需要的射頻工程師的工作內容。比如,如果一個職位是“微波工程師”或“射頻工程師”,而這個公司是做通信設備的,那么其工作內容應該是小信號的低噪聲放大器、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)的設計工作;如果一個職位是“射頻工程師”,而這個公司是做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、頻率合成器的設計工作(900MHz以上的高頻段),就是僅僅做電場天線和功率放大器的設計工作(30MHz以下頻段);其它如手機企業(yè),都是專向的“手機射頻工程師”等。

那么這些射頻工程師的具體工作內容有哪些呢?無外乎以下內容:

1.電路系統(tǒng)分析,有些通信設備公司的項目中,射頻工程師需要負責對整個RF系統(tǒng)的電路進行系統(tǒng)分析,指導系統(tǒng)設計指標、分配單元模塊指標、規(guī)范EMC設計原則、提出配附件功能和性能要求等等;

2.電路原理設計,包括框圖設計和電路設計,這是射頻工程師所必須具備的基本技能。這也是由系統(tǒng)設計延伸而來的,如何實現(xiàn)系統(tǒng)設計的目標,就是電路原理設計的目的,它也是器件選型評估的“前因”,因為設計電路的過程也是一個器件選型的過程。

3.器件選型與評估,要實現(xiàn)電路的指標要求,選擇合適的器件是必不可少的,這個過程其實與電路原理設計是同時進行的。如何選擇相應的器件,相比較而言同類型器件中哪一個更合適我們的產(chǎn)品設計?成本、性能、工藝要求、封裝、供應商質量、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,反正你總得會一到兩個仿真軟件的使用吧。仿真軟件不能讓你的設計達到百分百的準確度,但總不會讓你的設計偏離基本方向,起碼它們在定性的仿真方面是準確的。所以一定要學會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計,誤差總是有的,但是它能增強你的信心。

5.PCB LAYOUT,原理就好比理論基礎,一萬個應用可以只依據(jù)一個理論,幾個產(chǎn)品也有可能只有一個原理圖,只要它的布線不一樣,好比手機,同一個手機方案很多公司都拿來設計,原理圖是一樣的,但是不同的公司布出來的PCB板不一樣,一個是外型不一樣,一個是性能也有差異。性能的差異,其實就是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也是一個非常重要的技能。

6.調試分析,這個調試和生產(chǎn)調試不一樣。生產(chǎn)調試是指令性的,研發(fā)產(chǎn)品的調試的重點在于發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。調試是一個總結和積累經(jīng)驗的過程,不是說通過調試來積累調試經(jīng)驗,而是通過調試來積累設計經(jīng)驗;很多問題可能在設計時沒有被發(fā)現(xiàn),那么通過調試發(fā)現(xiàn)以后,就知道以后在設計時如何規(guī)避這些問題,如何改善這些問題。調試也是一個實踐理論的最有效途徑,我們可以通過調試過程來定性理解理論知識。

7.測試,其實測試是為調試服務的,調試是為設計服務的(設計是為市場服務的)。射頻工程師必須熟練使用各種射頻測試儀器,不管是頻譜分析儀、網(wǎng)絡分析儀、信號源、示波器、功率計、噪聲系數(shù)測試儀、綜合測試儀等等。不會測試就很難有效調試,不能發(fā)現(xiàn)問題如何得到提高呢?所以不要輕視測試技術,其實放眼國外RF企業(yè),真正的高手都是從設計轉到了測試技術,中間的原因值得我們思考。

8.如果可以,請你多親力親為,多做些基層工作,能自己焊的就自己焊接吧,你不可能調試的時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。

如何在實際工作中學習射頻

那知道你的工作職責之后,應該如何在工作和實踐中進一步學習它呢?現(xiàn)實工作中有很多案例,不是我們通過多少多少的積分微積分方程就可以輕松解決的。這不是說微波方程在實際工作毫無意義,而是說的很多人重復的那一點,“理論要靠實踐來檢驗”。

踏入社會工作的第一天,不是你大功告成的第一天,而是你真正學習課本的第一天,是你檢驗課堂知識的第一天。很多朋友都希望畢業(yè)后馬上進入一個好的公司,好的部門工作,想搞技術的第一選研究所,選到好公司的,想進公司中央研究部門,進到差一點的公司的也想起碼得進一個開發(fā)部門工作;進了研究開發(fā)部門不要緊,很多朋友更想一來就只做“研究”性的工作,一天到晚呆在電腦前面,上上網(wǎng),找找資料,要不就是畫兩個原理圖讓LAYOUT工程師去畫板,閑時寫兩篇文章發(fā)表一下。

其實,這一開始就進入了一個誤區(qū)。這也就是為什么有很多有多年工作經(jīng)驗的技術人員走出一個公司后才發(fā)現(xiàn)自己知道的很少,或者在別人看來完全是技術混混的原因。為什么,他們忘了,技術的根本在于實踐。所以,做技術工作的,不要輕視成天呆在實驗室的技術人員,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,從根本上講,他們才是真正的技術人員,他們能夠在實踐中體會理論知識。

對于剛進入射頻領域的工程師,首先應該是一個實驗室的技術員,這就是謙虛一點,姿態(tài)低一點;不管是別人設計的產(chǎn)品還是自己設計的產(chǎn)品,一定要每個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)驗之談,要腳踏實際;不是說經(jīng)驗是錯誤的,而是如果你真正的想取得進步,就要明白如果用經(jīng)驗解釋一切不解,你根本就不會有進步。動手多一點,能夠自己做的就自己做,不動手何談實踐呢?

下面談一下,出色射頻硬件工程師要求具備的知識體系

第一部分:硬件知識

一、數(shù)字信號

1、TTL和帶緩沖的TTL信號:邏輯門電路

2、RS232和定義:異步傳輸標準接口,通常以9個引腳(DB-9)或是25個引腳(DB-25)的型態(tài)出現(xiàn),一般個人計算機上會有兩組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)半雙工/全雙工

4、干接點信號:無源開關,具有閉合和斷開的2種狀態(tài),2個接點之間沒有極性,可以互換。各種開關如:限位開關、行程開關、腳踏開關、旋轉開關、溫度開關、液位開關等;各種按鍵;各種傳感器的輸出,如:環(huán)境動力監(jiān)控中的傳感器、水浸傳感器、火災報警傳感器、玻璃破碎、振動、煙霧和凝結傳感器;繼電器、干簧管的輸出。

濕接點信號:有源開關;具有有電和無電的2種狀態(tài);2個接點之間有極性,不能反接。

二、模擬信號視頻

1、非平衡信號:非平穩(wěn)信號是指分布參數(shù)或者分布律隨時間發(fā)生變化的信號?，F(xiàn)實世界中我們所碰到的信號大都是非平穩(wěn)信號。平穩(wěn)和非平穩(wěn)都是針對隨機信號說的,非平穩(wěn)信號分析和處理的一般方法有時域分析、頻域分析、時頻聯(lián)合分析。

2、平衡信號:信號在傳輸過程中,如果被直接傳送就是非平衡信號,如果把信號反相,然后同時傳送反相的信號和原始信號,就叫做平衡信號,平衡信號送入差動放大器,原信號和反相位信號相減,得到加強的原始信號,由于在傳送中,兩條線路受到的干擾差不多,在相減的過程中,減掉了一樣的干擾信號,因此更加抗干擾。這種在平衡式信號線中抑制兩極導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增加一個差動放大器就可以實現(xiàn)。

三、芯片

1、封裝

2、7407:TTL集電極開路六正相高壓驅動器。1入2出3進4輸出5進6輸出9進8輸出11進10輸出13進12輸出。

3、7404:六組反向器。1入2出3進4輸出5進6輸出9進8輸出11進10輸出13進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、大電流達林頓陳列,由七個硅NPN達林頓管組成。

7、74LS244:3態(tài)8位緩沖器,一般用作總線驅動器,沒有鎖存的功能。

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

9、74LS245:3態(tài)總線轉換器,一般用于總線的電平匹配問題,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)獨石電容

2)瓷片電容

3)電解電容

4、電感

5、電源轉換模塊

6、接線端子

7、LED發(fā)光管

8、8字(共陽和共陰)

9、三極管2N5551

10、蜂鳴器

五、單片機最小系統(tǒng)

1、單片機

2、看門狗和上電復位電路

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驅動、max7129

七、電源設計

1、開關電源: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

1)橋的保護

2)單二極管保護

八、維修

1、電源

2、看門狗

3、信號

九、設計思路

1、電源:電壓和電流

2、接口:串口、開關量輸入、開關量輸出

3、開關量信號輸出調理

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、開關量信號輸入調理

1)干接點―》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)電路板模塊化設計

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)機箱

6)電源的選擇

7)模塊化設計

8)成本核算

1.如何計算電路板的成本?

2.如何降低成本?選用功能滿足價格便宜的器件

十、思考題

1、如何檢測和指示RS422信號

2、如何檢測和指示RS232信號

3、設計一個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

5)二級調光

4、設計一個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、3個、4個3組,帶行與行之間帶間隔

4)單片機最小系統(tǒng)

5)譯碼邏輯

6)顯示驅動和驅動器件

5、設計一個PCL725和MOXAC168P的接口板

1)電源:DC5V

2)接口:PCL725/MOXA8個RS232

1.PCL725,直立DB37,孔

2.MOXAC168P,DB62彎

3)開關量輸出信號調理:6個固態(tài)繼電器和8個繼電器,可以被任何一路信號控制和驅動,接口:固態(tài)繼電器5.08直立,繼電器3.81直立

4)開關量輸入調理:干接點閉合為1或0可選,接口:3.81直立

5)RS232調理:

1.LED指示

2.前4路RS232全信號,后4路只需要TX、RX、0

3.無需光電隔離

4.接口形式:DB9(針)直立

第二部分:軟件知識

一、匯編語言

二、C51

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

為什么要掌握這些知識?

實際上,工程師就是將一堆器件搭在一起,注入思想(程序),完成原來的這些器件分離時無法完成的功能,做成一個成品。所需要的技能越高、功能越復雜成本越低、市場上對相應的東東的需求越大,就越成功。這就是工程師的自身的價值。從成本到產(chǎn)品售出,之間的差價就是企業(yè)的追求。

作為企業(yè)的老板,是在市場上去尋找這樣的應用;對工程師而言,是將老板提出的需求或者應用按照一定的構思原則(成本最低、可靠性最高、電路板最小、功能最強大等)在最短的時間內完成。最短的時間,跟工程師的熟練程度、工作效率和工作時間直接有關。這就是工程師的價值將電子產(chǎn)品抽象成一個硬件的模型,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)開關量(TTL,電流環(huán)路,干接點)

4)模擬量(4~20ma、0~10ma、0~5V(平衡和非平衡信號))

輸出基本上有以下組成:

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

2)開關量(TTL、電流環(huán)路、干接點、功率驅動)

3)模擬量(4~20ma,0~10ma,0~5V(平衡和非平衡信號))

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,主要就是51系列

2)32位arm單片機,主要有atmel和三星系列

51系列單片機現(xiàn)在看來,只能做一些簡單的應用,說白了,這個芯片也就是做單一的一件事情,做多了,不如使用arm來做;還可以在arm上加一個操作系統(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,作為學習ARM的產(chǎn)品來說,應該是最好的;作為工業(yè)級的控制,是不是合適,在網(wǎng)友中有不同的看法和爭議。

但對于初學者來說,應該從51著手,一方面,51還是入門級的芯片,作為初學者練手還是比較好的,可以將以上的概念走一遍;很多特殊的單片機也是在51的核的基礎上增加了一些I/O和A/D、D/A;也為今后學習更高一級的單片機和ARM打下基礎。

再說了,哪個老板會將ARM級別的開發(fā)放在連51也沒有學過的新手手中在51上面去做復雜的并行擴展是沒有必要的,比如,擴展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展的例子,如:RAM、EPROM、A/D、D/A等,我覺得已經(jīng)沒有必要去看了,知道歷史上有這些一回事就行了。這些知識,是所有產(chǎn)品都具備的要素。所以要學,再具體應用。

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