射頻電路工作原理:
天線接收到無線信號(hào),經(jīng)過天線匹配電路和接收濾波電路濾波后再經(jīng)低噪聲放大器(LNA)放大,放大后的信號(hào)經(jīng)過接收濾波后被送到混頻器(MIX),與來自本機(jī)振蕩電路的壓控振蕩信號(hào)進(jìn)行混頻,得到接收中頻信號(hào),經(jīng)過中頻放大后在解調(diào)器中進(jìn)行正交解調(diào),得到接收基帶(RX I/Q)信號(hào)。接收基帶信號(hào)在基帶電路中經(jīng)GMSK解調(diào),進(jìn)行去交織、解密、信道解碼等處理,再進(jìn)行PCM解碼,還原為模擬語音信號(hào),推動(dòng)聽筒,就能夠聽到對(duì)方講話的聲音了。
作為一名從業(yè)十幾年的射頻集成電路工程師,我來分享一下關(guān)于這個(gè)問題的看法。工作過程中積累了不少學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),分享出來希望能讓別人對(duì)這個(gè)行業(yè)有所了解,也希望能對(duì)進(jìn)入這個(gè)行業(yè)的新人有所幫助。
如何學(xué)好射頻集成電路這個(gè)問題針對(duì)每個(gè)不同背景不同基礎(chǔ)的人答案可能不一樣,但是有一點(diǎn)是不變的,要學(xué)好或者工作以后能做好射頻集成電路最重要的是基礎(chǔ)理論知識(shí),基礎(chǔ)理論的重要性很多人一開始并沒有意識(shí)到,工作一段時(shí)間,做過幾個(gè)項(xiàng)目以后就會(huì)深有感觸。此外就是個(gè)人的學(xué)習(xí)能力和分析問題解決問題的能力,其實(shí)這些能力還是與基礎(chǔ)知識(shí)有極大關(guān)系。
那就從射頻集成電路需要的基礎(chǔ)知識(shí)說起,一步一步說明如何學(xué)好RFIC。最基礎(chǔ)的高等數(shù)學(xué),電路分析基礎(chǔ),模擬電路理論,數(shù)字電路,信號(hào)與系統(tǒng),高頻電路基礎(chǔ),射頻微波電路理論,無線通信原理,這些是電路方面需要具備的基礎(chǔ)知識(shí),其中模擬電路和射頻電路需要深入學(xué)習(xí),學(xué)校課程上的那點(diǎn)皮毛是完全不夠用的,需要做到知其然也知其所以然,很多公式及理論的計(jì)算推導(dǎo)過程最好徹底吃透,射頻電路的S參數(shù)、smith圓圖、阻抗匹配、噪聲系數(shù)、線性度、射頻收發(fā)機(jī)結(jié)構(gòu)等理論知識(shí)很關(guān)鍵,這個(gè)過程非??简?yàn)個(gè)人的學(xué)習(xí)能力;無線通信原理是做射頻ic必須熟悉的系統(tǒng)方面的知識(shí),射頻ic絕大部分是用于通信領(lǐng)域的;然后是半導(dǎo)體工藝相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí),需要學(xué)習(xí)半導(dǎo)體器件物理,半導(dǎo)體工藝流程等微電子基礎(chǔ)理論知識(shí),射頻集成電路用到的晶體管、無源器件建模和工藝關(guān)系緊密,射頻電路實(shí)際設(shè)計(jì)中采用的增強(qiáng)隔離性及降低噪聲耦合的方法和工藝緊密相關(guān)。
基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)以后可以開始具體模擬ic設(shè)計(jì)的課程學(xué)習(xí),當(dāng)然這部分的學(xué)習(xí)過程也可以和基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)過程結(jié)合起來,很多經(jīng)典ic設(shè)計(jì)教材都是從基礎(chǔ)知識(shí)開始講起,一步一步進(jìn)階模擬ic設(shè)計(jì)的。這個(gè)過程比較推薦P.R.Gray的《模擬集成電路分析與設(shè)計(jì)》,當(dāng)然最好是英文原版,翻譯版本錯(cuò)誤多多,容易把初學(xué)者帶溝里,這本教材的分析推導(dǎo)過程無比詳細(xì),能夠跟著推導(dǎo)一遍的話絕對(duì)收獲無窮,從基礎(chǔ)的工藝,器件模型,基本放大電路到模擬電路精髓運(yùn)算放大器每一部分都是ic設(shè)計(jì)的核心基礎(chǔ)。模擬ic課程以后就是題主最關(guān)心的射頻集成電路設(shè)計(jì)課程,這里也有很多經(jīng)典教材,具體書名可能翻譯的有出入,關(guān)鍵看作者,拉扎維的《射頻集成電路設(shè)計(jì)》,托馬斯李的《CMOS射頻集成電路設(shè)計(jì)》,還有清華池保永編寫的《CMOS射頻集成電路設(shè)計(jì)》,這幾本教材其實(shí)對(duì)電路分析的似乎也不是非常深入,偏重于工程應(yīng)用性,有更好教材的話還請(qǐng)知乎網(wǎng)友補(bǔ)充。
理論知識(shí)具備以后就是ic設(shè)計(jì)實(shí)踐了,Linux系統(tǒng)下cadence軟件是射頻集成電路設(shè)計(jì)的最佳選擇,這個(gè)過程中要熟悉Linux操作系統(tǒng),熟悉代工廠提供的工藝PDK文件,熟悉cadence的電路原理圖設(shè)計(jì)、spectre仿真軟件使用、virtuso版圖設(shè)計(jì)、還有用于drc、lvs驗(yàn)證和寄生參數(shù)提取的calibre軟件使用。在軟件的使用過程中將以前教材上學(xué)習(xí)過的電路結(jié)構(gòu)一一實(shí)現(xiàn),理論和實(shí)踐進(jìn)行結(jié)合你會(huì)對(duì)電路有新的認(rèn)識(shí),同時(shí)你也會(huì)發(fā)現(xiàn)原來教材上的電路結(jié)構(gòu)都是簡(jiǎn)化的電路,好多偏置電路等細(xì)節(jié)部分都沒有畫出來,實(shí)際ic中沒有任何部分可以省略。射頻電路設(shè)計(jì)實(shí)踐的過程非常繁瑣和復(fù)雜,各個(gè)電路的仿真方法也不一樣,這里就不去深入介紹了。
以上所述只是射頻集成電路的入門過程,真正進(jìn)階也是考驗(yàn)每個(gè)人悟性和學(xué)習(xí)能力的時(shí)候。進(jìn)階階段最需要的是多參考別人的電路,ieee的文獻(xiàn),特別是jssc的文獻(xiàn)是你唯一的選擇,各種奇思妙想的電路結(jié)構(gòu),各種優(yōu)化某個(gè)指標(biāo)的電路結(jié)構(gòu)都能給你極大的啟發(fā)。這個(gè)過程非??简?yàn)個(gè)人的基礎(chǔ)知識(shí),因?yàn)槲墨I(xiàn)上分析的都是具體電路問題,如果你連電路都看不懂,怎么看文獻(xiàn)呢。要提一句的是國內(nèi)的期刊文獻(xiàn)就不要看了,湊數(shù)而已,大家都懂。到了這個(gè)階段可以說射頻集成電路設(shè)計(jì)基本入門了,做一些電路模塊沒問題了,再往上就是電路性能指標(biāo)的提升,功耗面積的優(yōu)化,以及整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)方面的學(xué)習(xí)和射頻收發(fā)系統(tǒng)的集成了。高速AD、鎖相環(huán)、超外差、低中頻、零中頻、IQ調(diào)制發(fā)射…
先寫到這吧,以后想到再補(bǔ)充。
此外這個(gè)行業(yè)需要新人的加入,但是這個(gè)行業(yè)門檻很高,很多對(duì)這個(gè)行業(yè)有熱情的人沒有接觸和了解ic設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì),因此個(gè)人正在準(zhǔn)備一個(gè)模擬及射頻ic設(shè)計(jì)實(shí)踐的公開課,希望給進(jìn)入ic行業(yè)的新人提供一個(gè)設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)和相關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)踐課程,將理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐,也算是對(duì)這個(gè)行業(yè)做出點(diǎn)貢獻(xiàn)。
射頻電路(Radio Frequency circuit)是專門用于處理射頻信號(hào)的電子電路。射頻信號(hào)是指頻率范圍從幾千赫茲(kHz)到數(shù)十吉赫茲(GHz)的電磁波信號(hào)。射頻電路廣泛應(yīng)用于通信、廣播、雷達(dá)、無線電和無線傳感器等領(lǐng)域。
射頻電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)需要考慮許多特殊的因素,例如信號(hào)傳輸、功率放大、調(diào)制解調(diào)、頻率選擇、濾波和射頻干擾等。以下是一些常見的射頻電路組件和功能:
1. 放大器(Amplifiers):射頻信號(hào)經(jīng)常需要被放大,以便在長距離傳輸或遠(yuǎn)程接收時(shí)保持信號(hào)強(qiáng)度和質(zhì)量。
2. 混頻器(Mixers):混頻器用于將不同頻率的射頻信號(hào)進(jìn)行合并或分離。它們可以實(shí)現(xiàn)頻率轉(zhuǎn)換、調(diào)制解調(diào)和通道選擇等功能。
3. 濾波器(Filters):濾波器用于選擇特定頻率范圍內(nèi)的射頻信號(hào),同時(shí)剔除其他頻率成分。它們可以用于抑制噪聲、降低干擾、頻率選擇和信號(hào)調(diào)整等。
4. 天線(Antennas):天線是用于接收和發(fā)送射頻信號(hào)的設(shè)備。它們將電磁波轉(zhuǎn)換為電流或從電流中產(chǎn)生電磁波。
5. 頻率合成器(Frequency synthesizers):頻率合成器能夠產(chǎn)生精確可調(diào)的射頻信號(hào)。它們廣泛應(yīng)用于通信系統(tǒng)、雷達(dá)和測(cè)試設(shè)備等領(lǐng)域。
除了上述組件,射頻電路還包括傳輸線、調(diào)制解調(diào)器、功率分配網(wǎng)絡(luò)和射頻開關(guān)等其他功能部件。這些元件通常需要特殊的設(shè)計(jì)和制造技術(shù),以滿足高頻特性和射頻信號(hào)處理的需求。
簡(jiǎn)單的,GALI-5通過電容耦合到F21.4,直接視其為負(fù)載,因?yàn)镚ALI-5是集電極開路輸出的;而AD603的輸入端并聯(lián)個(gè)1.5KΩ電阻到地就是了;
射頻功率放大器(RF PA)是各種無線發(fā)射機(jī)的重要組成部分。在發(fā)射機(jī)的前級(jí)電路中,調(diào)制振蕩電路所產(chǎn)生的射頻信號(hào)功率很小,需要經(jīng)過一系列的放大一緩沖級(jí)、中間放大級(jí)、末級(jí)功率放大級(jí),獲得足夠的射頻功率以后,才能饋送到天線上輻射出去。為了獲得足夠大的射頻輸出功率,必須采用射頻功率放大器。
1. 請(qǐng)介紹一下射頻天線的基本原理和工作原理。
2. 如何選擇合適的射頻天線類型和設(shè)計(jì)參數(shù)?
3. 請(qǐng)解釋天線增益和方向性之間的關(guān)系。
4. 如何優(yōu)化射頻天線的性能,例如增加天線的帶寬和減小反射損耗?
5. 請(qǐng)描述一下射頻天線的輻射圖案和波束寬度的概念。
6. 如何解決射頻天線中的多徑干擾和多徑衰落問題?
7. 請(qǐng)介紹一下射頻天線的阻抗匹配和天線調(diào)諧的方法。
8. 如何評(píng)估射頻天線的性能,例如天線效率和輻射效率?
9. 請(qǐng)解釋一下射頻天線中的極化和極化損耗的概念。
10. 如何設(shè)計(jì)和優(yōu)化射頻天線的尺寸和形狀,以滿足特定的應(yīng)用需求?
射頻電路設(shè)計(jì)是電子工程領(lǐng)域中一個(gè)重要的組成部分,它涉及到電磁波的傳播、調(diào)制和解調(diào)、信號(hào)處理等多個(gè)方面。射頻電路的設(shè)計(jì)不僅需要扎實(shí)的理論基礎(chǔ),還需要豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
射頻電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論包括電磁場(chǎng)理論、信號(hào)處理理論、電路理論等。這些理論是進(jìn)行射頻電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),也是解決射頻電路中各種問題的關(guān)鍵。
電磁場(chǎng)理論是射頻電路設(shè)計(jì)中最重要的理論基礎(chǔ)之一,它涉及到電磁波的傳播、干擾抑制等問題。通過電磁場(chǎng)理論,我們可以更好地理解射頻電路中的電磁環(huán)境,從而更好地設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu),減少電磁干擾。
射頻電路設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也是非常重要的。在實(shí)踐中,設(shè)計(jì)師需要不斷地嘗試和改進(jìn),不斷地積累經(jīng)驗(yàn)。通過實(shí)踐,設(shè)計(jì)師可以更好地掌握射頻電路的特點(diǎn),更好地解決各種實(shí)際問題。
此外,射頻電路設(shè)計(jì)還需要考慮到各種應(yīng)用場(chǎng)景。不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)射頻電路的要求也不同,設(shè)計(jì)師需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景來設(shè)計(jì)電路,以達(dá)到最佳的性能和效果。
隨著科技的不斷發(fā)展,射頻電路的應(yīng)用越來越廣泛。未來,射頻電路的設(shè)計(jì)將會(huì)更加復(fù)雜,需要更多的新技術(shù)和新方法。因此,射頻電路設(shè)計(jì)師需要不斷地學(xué)習(xí)新的理論和技術(shù),以適應(yīng)不斷變化的市場(chǎng)需求。
總的來說,射頻電路設(shè)計(jì)是一個(gè)充滿挑戰(zhàn)和機(jī)遇的領(lǐng)域。只有不斷地學(xué)習(xí)、實(shí)踐和探索,才能在這個(gè)領(lǐng)域取得成功。
不建議隨便跳射頻IC的坑,02-06年東大射光所畢業(yè)的多少射頻IC的,后來都轉(zhuǎn)了。
射頻IC的市場(chǎng)體量雖大,但根本沒有容納這么多射頻IC工程師的人員需求。
射頻工程師范疇很寬,有做手機(jī)射頻的,有做雷達(dá)的,有做大功率收發(fā)機(jī)的,具體到每個(gè)公司都有專門的方向。
就在校生而言,首先基礎(chǔ)學(xué)科要好,高數(shù),復(fù)變函數(shù),物理要學(xué)好,因?yàn)楹竺娴膶I(yè)課都需要他們支撐。
就專業(yè)課而言我拿工作中用到的知識(shí)聯(lián)系具體課程簡(jiǎn)單羅列一下。
模擬電路數(shù)字電路,學(xué)電的肯定得學(xué)好,因?yàn)楹竺鎻氖碌墓ぷ骺隙ㄒ措娐?,供電電路,處理器外圍電路,放大器等等;高頻電子線路,電子測(cè)量,電磁波與電磁場(chǎng),通信電子線路,微波與天線等等,這些課程就是針對(duì)射頻而言的,因?yàn)樯漕l電路頻率高,最主要的是物抗匹配,就要專門的知識(shí)解決,射頻工作中會(huì)使用到各種專業(yè)儀器,因此需要學(xué)好測(cè)量相關(guān)課程,課后可以查閱各大儀器廠商的最新設(shè)備,做知識(shí)儲(chǔ)備;
第三類課程是通信原理,移動(dòng)通信,信號(hào)與系統(tǒng),數(shù)字信號(hào)處理,微機(jī)原理,自控原理等等,這些課程工作中可能不會(huì)直接遇到,但是射頻類做的東西肯定是在一個(gè)手機(jī)里,或者一個(gè)收發(fā)系統(tǒng)中用的,對(duì)與整個(gè)系統(tǒng)的理解至關(guān)重要,有的人調(diào)匹配很厲害,但是連手機(jī)和基站通信過程都不清楚,所以這些課程會(huì)有利于理解產(chǎn)品工作原理,了解整個(gè)系統(tǒng)工作。這些都是我工作幾年的看法,僅供參考!
電子信息科學(xué)專業(yè)。畢業(yè)后能在電子信息行業(yè),從事電子信息產(chǎn)品的系統(tǒng)集成、系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)及制造中的產(chǎn)品測(cè)試等工作,從事電子類產(chǎn)品的生產(chǎn)、開發(fā)、銷售,電子信息系統(tǒng)的開發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)等,也可從事網(wǎng)絡(luò)與信息產(chǎn)業(yè)及相關(guān)崗位的工作,但是從總體上看,軟件工程涉及面很廣,就業(yè)市場(chǎng)廣闊,社會(huì)需求量也是比較大的。