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零基礎手把手教你成為射頻工程師

生活 更新时间:2024-09-27 12:02:31

  一、什麼是射頻芯片

  2019年是5G商業應用元年。進入5G時代,射頻芯片成了行業熱議焦點。

  傳統來說,一部可支持打電話、發短信、網絡服務、APP應用的手機,一般包含五個部分部分:射頻部分、基帶部分、電源管理、外設、軟件。

  射頻部分:一般是信息發送和接收的部分;

  基帶部分:一般是信息處理的部分;

  電源管理:一般是節電的部分,由于手機是能源有限的設備,所以電源管理十分重要;

  外設:一般包括LCD,鍵盤,機殼等;

  軟件:一般包括系統、驅動、中間件、應用。

  零基礎手把手教你成為射頻工程師(越老越吃香的射頻工程師)(1)

  在手機終端中,最重要的核心就是射頻芯片和基帶芯片。射頻芯片負責射頻收發、頻率合成、功率放大;基帶芯片負責信号處理和協議處理。那麼射頻芯片和基帶芯片是什麼關系?

  射頻(Radio Frenquency)和基帶(Base Band)皆來自英文直譯。其中射頻最早的應用就是Radio——無線廣播(FM/AM),迄今為止這仍是射頻技術乃至無線電領域最經典的應用。

  基帶則是band中心點在0Hz的信号,所以基帶就是最基礎的信号。有人也把基帶叫做“未調制信号”,曾經這個概念是對的,例如AM為調制信号(無需調制,接收後即可通過發聲元器件讀取内容)。

  但對于現代通信領域而言,基帶信号通常都是指經過數字調制的,頻譜中心點在0Hz的信号。而且沒有明确的概念表明基帶必須是模拟或者數字的,這完全看具體的實現機制。

  言歸正傳,基帶芯片可以認為是包括調制解調器,但不止于調制解調器,還包括信道編解碼、信源編解碼,以及一些信令處理。而射頻芯片,則可看做是最簡單的基帶調制信号的上變頻和下變頻。

  所謂調制,就是把需要傳輸的信号,通過一定的規則調制到載波上面讓後通過無線收發器(RF Transceiver)發送出去的工程,解調就是相反的過程。

  二、崗位介紹

  射頻工程師是從事終端産品硬件射頻部分設計開發,并對産品的實現過程進行跟蹤确認的專業人員。

  工作内容為負責射頻相關設計方案的可行性分析和實施;制定和建立開發流程,完成相應産品相關文擋(如原理圖、PCB闆和BOM表和測試分析報告等)的拟制及評審;射頻器件的新供應商、新元器件的評估;和結構生産等部門密切協作,保證整個産品的相關目标按期實現;項目量産後支持和維護生産線,解決與射頻部分相關的問題;為其他部門提供所需要的射頻技術支持。

  一般一個合格的射頻工程師需要的成長年限是7到8年的時間。這不但需要包括基礎的知識,還需要包括對分離元件、各個廠家器件的熟悉,以及各個通信标準的深刻認識。此外,射頻工程師可以通過學習芯片設計的常用軟件和熟悉芯片知識來進行行業轉換。

  三、招聘對象

  射頻芯片設計存在一定的技術難度,要求較高,一般要求碩士及以上學曆,前些年211\985類的本科學曆也有一部分。對口專業為微電子或電子工程相關專業,需要具備一定的理論知識。

  四、射頻工程師的必備素質:

  1、英語。 基本所有的射頻器件都是國外的 。

  2、理論功底。 從低頻到高頻,到電磁場,到通信系統,這些理論知識都要有。

  3、大量的實際經驗,包括:

  (1)對器件的熟悉程度;

  (2)實際電路調試能力;

  (3)對儀器的熟悉程度;

  (4)對各種指标例如gsm或者wcdma等等和産品性能的理解程度。

  某公司射頻芯片設計工程師任職資格:

  1.微電子學、集成電路和微波工程相關專業碩士及以上學曆;

  2.熟練設計PLL及相關模塊,如VCO、Divider、PFD、Charge Pump、Loop Filter、SDM等。

  3.熟悉小數分頻PLL的系統Matlab建模及PLL各項參數計算,并在電路優化方面具有豐富經驗;

  4.掌握小數分頻PLL電路測試驗證方法;

  5.熟練使用Cadence SpectreSpectreRF,Calibre,Matlab,ADS等EDA工具;

  6.有成功的小數分頻PLL設計開發經曆和量産經驗; 6.

  五、射頻工程師的具體工作内容

  電路系統分析 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系統的電路進行系統分析,指導系統設計指标、分配單元模塊指标、規範EMC設計原則、提出配附件功能和性能要求等等;。

  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。這也是由系統設計延伸而來的,如何實現系統設計的目标,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。

  器件選型與評估 要實現電路的指标要求,選擇合适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适我們的産品設計?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。

  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确度,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确的。

  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。

  PCB LAYOUT 原理就好比理論基礎,一萬個應用可以隻依據一個理論,幾個産品也有可能隻有一個原理圖,隻是它的布線不一樣。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闆不一樣,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。

  調試分析 這個調試和生産調試不一樣。生産調試是指令性的,研發産品的調試的重點在于發現問題和解決問題。調試是一個總結和積累經驗的過程,不是說通過調試來積累調試經驗,而是通過調試來積累設計經驗;很多問題可能在設計時沒有被發現,那麼通過調試發現以後,就知道以後在設計時如何規避這些問題,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。

  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、網絡分析儀、信号源、示波器、功率計、噪聲系數測試儀、綜合測試儀等等。

  不會測試就很難有效調試,不能發現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,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。

  基礎工作 如果可以,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着給你換電容又換電感吧?所以,不要眼高手低瞧不起焊接的。

  六、薪資和發展

  2018年碩士畢業生在一線城市的薪資大概在16k左右,二三線城市的薪資水平會低一些。射頻工程師的薪資也是在逐年上漲的,進入5G時代,射頻工程師的薪資會越來越高。現階段的人才需求也較大。

  射頻工程師前景不錯,因為移動和無線是未來20年通訊的主旋律。當然成為一個好的射頻工程師需要付出的努力也不少,最需要的就是經驗,這和數字工程師不同。

  其中,RFIC工程師尤其吃香。射頻工程師可以通過學習芯片設計的常用軟件和熟悉芯片知識來進行行業轉換。

  傳統闆級射頻工程師:前景不會很差。傳統射頻工程師由于做闆級系統,會對系統級設計比較熟悉,将來有希望轉射頻系統工程師(就是給每個模塊定指标)。

  微波設計:在CMOS尚未占領的微波領域,仍然是在用傳統微波的方法在做設計,例如汽車雷達。這些領域不像手機裡的射頻系統那麼廣為人知,但是也很需要人才。

  七、學習射頻的方法

  不要技浮于事,不要談什麼經驗之談,要腳踏實地地去做事情。

  1、不求甚解

  很多同學可能會有疑惑,學一個東西就是要把它搞懂,你為什麼要我不求甚解呢?當然,如果你真的天賦異禀,天資過人,對射頻的東西、微波方程和電磁場電磁波是一聽就懂,一看就知道答案,那不求甚解當然不适合你(也許你早就是射頻方面的大師了)。

  如果我們都是普通的人,那麼不求甚解在我看來,也是一種非常好的方式。為什麼呢?我先來解釋我說的“不求甚解”是什麼意思。

  首先,不求甚解是遇到自己一時不明白的地方就跳過去,不要鑽死胡同。世界上真的有很多鑽進一個牛角鑽出科學家來的,如果你不想成為一個戴着1000度近視眼鏡的老學究,而是想成為一個實際的工程師的話,我建議你不求甚解,遇到自己一時不明白的地方就跳過去,不要鑽死胡同。

  這樣做的好處就是,你看的内容會越來越多,接觸的面會越來越廣,好比看一本書,第一節的問題你看不懂,你如果一定要求解的話,你鑽呀鑽,也許一年你也隻看了第一節,而那個問題依然不懂;而如果第一節有問題你不懂,問人也不得其所的話,放下來,看第二節,這樣你看了兩節内容,而不懂的隻有一個問題,而且大多數時候,當你到後來的章節中你多半會解開前面不解的内容。所以,不求甚解的要求,說白了,就是别太鑽了,要以量取勝。

  提醒下:個人觀點,僅供參考,大家還是根據自己的實際情況來。

  2、鑽實驗室

  沒聽說過哪個不進實驗室的人能學好微波、射頻的。為什麼要進實驗室,不是要你去做一般的指令性的實驗工作,而是要你做些研發性的實驗。什麼叫研發性的實驗?首先,測試不叫做實驗,如果不測試也不叫實驗。

  研發實驗是要按計劃對不同的設計方法和結果進行驗證,測試是其手段(所以要懂儀器啊)。很多人也進實驗室,可是他們每天就是把同一個産品測試一百遍,也不總結,也不分析,所以他們不進步也可以理解。

  比如一個天線匹配電路,你可以通過不同匹配方式測試分析它對于總輻射功率,對總全向接收靈敏度的不同影響分析出來,你也就知道以後怎麼樣的天線,相對比較合适的匹配形式是什麼樣的,而不必要去一個一個試了。

  零基礎手把手教你成為射頻工程師(越老越吃香的射頻工程師)(2)

  3、工作筆記

  同一個現象和結論出現一萬遍,如果你不做記錄,你也很難說就變成了自己的。寫下來的話,什麼時候你需要證據了你可以拿出來說明,什麼時候你不知道怎麼證明一個現象了,你可以拿起它來證明。

  工作筆記怎麼做?一個實用的工作筆記或者會充當一個數據記錄本,或者是公式和數據的對比記錄,或者是些測試方法的記錄,或者是不同設計方案的對比結果,或者你是對某些理論的理解總結,或者是你對某些案例的記錄,或者…….要注意圖文并茂。

  4、多問多學

  多問問有經驗的同事或老師。同一個問題每個人的看法都不一樣,多聽别人的觀點,也是快速進步的一種方法。

  5、射頻微波類書籍

  1.《射頻電路設計--理論與應用》『美』 Reinhold Ludwig 著 電子工業出版社

  個人書評:射頻經典著作,建議做RF的人手一本,裡面内容比較全面,這本書要反複的看,每讀一次都會更深一層理解。

  随便提一下,關于看射頻書籍看不懂的地方怎麼辦?我提議先看枝幹或結論有個大概印象,實在弄不明白就跳過(當然可問身邊同事同學或GOOGLE一下),跳過不是不管它了,而是盡量先看完自己能看懂的,看第二遍的時候再重點抓第一次沒有看懂的地方。

  人的思維是不斷升華的,知識也是一個系統體系,有關聯的,當你把每一塊磚弄明白了,就自然而然推測出金字塔塔頂是怎麼架設出來的。

  2. 《射頻通信電路設計》 『中』 劉長軍 著 科學技術出版社

  個人書評:有作者的理解,比看外文書(或者翻譯本)看起來要通俗易懂。書上有很多歸納性的經驗.

  3.《高頻電路設計與制作》 『日』 市川欲一 著 科學技術出版社

  個人書評:本書作者的實踐之作,裡面都是一些作者的設計作品和設計方法,推薦一看。

  4. 《LC濾波器設計與制作》『日』 森榮二著科學技術出版社

  個人書評:語言及其通俗易懂,完全沒有深奧的理論在裡面,入門者看看不錯,但是設計方法感覺有點落後,完全手工計算。也感覺内容太細緻,此書一般。

  5. 《振蕩電路設計與應用》 『日』 稻葉寶 著 科學技術出版社

  個人書評:這邊書還不錯,除了學到振蕩電路設計,還學到了很多模拟電路的基礎應用,唯一缺點書中的内容涉及頻率的都不夠高(k級,幾M,幾十,幾百M的振蕩器),做有源電路的可以看一下,整體感覺還行.

  6. 《鎖相環電路設計與應用》 『日』 遠坂俊昭 著 科學技術出版社

  個人書評:對PLL原理總是搞不太明白的同學可以參考此書,圖形圖片很多,讓人很直觀明白,比起其他PLL書隻會千篇一律寫公式強千倍。好書,值得收藏!

  7. 《信号完整性與電源完整性分析(第3版)『美』 Eric Bogatin 著電子工業出版社

  個人書評:前幾章用物理的方法看電子,感覺不好理解,寫的感覺很拗口,翻譯好像也有些不到位,但後面幾章寫的确實好,尤其是關于傳輸線的,對你理解信号的傳輸的實際過程,能建立一個很好的模型,推薦大家看一下,此書還是不錯的。

  

  8. 《高速數字設計》 『美』 Howard Johnson著電子工業出版社

  個人書評:做高速電路和PCB Layout的工程師一看要看下,這本書也是經典書喔!

  9.《藍牙技術原理開發與應用》 『中』 錢志鴻 著 北京航空航天大學出版社

  個人書評:當時自己做藍牙産品買的書,前2年僅有的幾本,上面講了一下藍牙的基本理論(恰當的說翻譯了藍牙标準),軟件,程序的東西占大部分内容.

  10.《EMC電磁兼容設計與測試案例分析》『中』 鄭軍奇 著 電子工業出版社

  個人書評:實戰性很強的一本書,本人做産品經常要送去信息産業部電子研究5所做EMC測試,認證。産品認證是産品成功的臨門一腳,把這腳球踢好,老闆會很賞識你的,如果你也負責産品的EMC,這本書必讀。作者寫有很多實例,很有代表性,對你解決EMC問題,會有引導性(指導性)的的意義。

  八、公司選擇

  射頻工程師完全是硬件,大的公司有做基站:愛立信,諾西,華為,阿朗,中興,大唐等。手機射頻:小米、OPPO、VIVO、三星、魅族等等。工業方面的:霍尼韋爾,西門子等等。儀器:是德科技等公司。還有很多大公司,特别是做無源的,羅森博格,或者一些做天線的。射頻工程師3年後含金量逐年升高。

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