什么是射頻芯片 射頻工程師需要掌握的技能

什么是射頻芯片

進入5G時代，射頻芯片成了行業(yè)熱議焦點。

傳統(tǒng)來說，一部可支持打電話、發(fā)短信、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、APP應(yīng)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(shè)、軟件。

射頻部分：一般是信息發(fā)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(jié)電的部分，由于手機是能源有限的設(shè)備，所以電源管理十分重要；

外設(shè)：一般包括LCD，鍵盤，機殼等；

軟件：一般包括系統(tǒng)、驅(qū)動、中間件、應(yīng)用。

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(zé)射頻收發(fā)、頻率合成、功率放大；基帶芯片負責(zé)信號處理和協(xié)議處理。那么射頻芯片和基帶芯片是什么關(guān)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(yīng)用就是Radio——無線廣播（FM/AM），迄今為止這仍是射頻技術(shù)乃至無線電領(lǐng)域最經(jīng)典的應(yīng)用。

基帶則是band中心點在0Hz的信號，所以基帶就是最基礎(chǔ)的信號。有人也把基帶叫做“未調(diào)制信號”，曾經(jīng)這個概念是對的，例如AM為調(diào)制信號（無需調(diào)制，接收后即可通過發(fā)聲元器件讀取內(nèi)容）。

但對于現(xiàn)代通信領(lǐng)域而言，基帶信號通常都是指經(jīng)過數(shù)字調(diào)制的，頻譜中心點在0Hz的信號。而且沒有明確的概念表明基帶必須是模擬或者數(shù)字的，這完全看具體的實現(xiàn)機制。

言歸正傳，基帶芯片可以認為是包括調(diào)制解調(diào)器，但不止于調(diào)制解調(diào)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，則可看作是最簡單的基帶調(diào)制信號的上變頻和下變頻。

所謂調(diào)制，就是把需要傳輸?shù)男盘?，通過一定的規(guī)則調(diào)制到載波上面然后通過無線收發(fā)器（RF Transceiver）發(fā)送出去的工程，解調(diào)就是相反的過程。

射頻工程師的具體工作內(nèi)容

1.電路系統(tǒng)分析

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

2.電路原理設(shè)計

包括框圖設(shè)計和電路設(shè)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(shè)計延伸而來的，如何實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計的目標，就是電路原理設(shè)計的目的，它也是器件選型評估的“前因”，因為設(shè)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(shè)計是同時進行的。如何選擇相應(yīng)的器件，相比較而言同類型器件中哪一個更合適我們的產(chǎn)品設(shè)計？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，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(shè)計達到百分百的準確度，但總不會讓你的設(shè)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(xué)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(shè)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(chǔ)，一萬個應(yīng)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(shè)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(diào)試分析

這個調(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)試的重點在于發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。調(diào)試是一個總結(jié)和積累經(jīng)驗的過程，不是說通過調(diào)試來積累調(diào)試經(jīng)驗，而是通過調(diào)試來積累設(shè)計經(jīng)驗；很多問題可能在設(shè)計時沒有被發(fā)現(xiàn)，那么通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)以后，就知道以后在設(shè)計時如何規(guī)避這些問題，如何改善這些問題。

調(diào)試也是一個實踐理論的最有效途徑，我們可以通過調(diào)試過程來定性理解理論知識。?

7.測試

其實測試是為調(diào)試服務(wù)的，調(diào)試是為設(shè)計服務(wù)的（設(shè)計是為市場服務(wù)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(luò)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(diào)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(shù)，其實放眼國外RF企業(yè)，真正的高手都是從設(shè)計轉(zhuǎn)到了測試技術(shù)，中間的原因值得我們思考。

8.基礎(chǔ)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(diào)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。

出色射頻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

3、RS485/422（平衡信號）半雙工/全雙工

4、干接點信號，濕接點信號

二、模擬信號視頻

1、非平衡信號

2、平衡信號

三、芯片

1、封裝

2、7407：TTL集電極開路六正相高壓驅(qū)動器。

3、7404：六組反向器。

4、7400：四組與門。

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(qū)動器，沒有鎖存的功能。

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(zhuǎn)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(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、max7129

七、電源設(shè)計

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

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(shè)計思路

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)量信號輸入調(diào)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(shè)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(shè)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

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(xué)到，至于第一部分，需要人來帶。

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(fù)雜成本越低、市場上對相應(yīng)的東西的需求越大，就越成功。這就是工程師的自身價值。從成本到產(chǎn)品售出，之間的差價就是企業(yè)的追求。

但對于初學(xué)者來說，應(yīng)該從51著手，一方面，51還是入門級的芯片，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)更高一級的單片機和ARM打下基礎(chǔ)。

學(xué)習(xí)射頻的方法

不要技浮于事，不要談什么經(jīng)驗之談，要腳踏實地地去做事情。

1、不求甚解

很多同學(xué)可能會有疑惑，學(xué)一個東西就是要把它搞懂，你為什么要我不求甚解呢？當(dāng)然，如果你真的天賦異稟，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(dāng)然不適合你（也許你早就是射頻方面的大師了）。

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

首先，不求甚解是遇到自己一時不明白的地方就跳過去，不要鉆死胡同。世界上真的有很多鉆進一個牛角鉆出科學(xué)家來的，如果你不想成為一個戴著1000度近視眼鏡的老學(xué)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，不要鉆死胡同。

這樣做的好處就是，你看的內(nèi)容會越來越多，接觸的面會越來越廣，好比看一本書，第一節(jié)的問題你看不懂，你如果一定要求解的話，你鉆呀鉆，也許一年你也只看了第一節(jié)，而那個問題依然不懂；而如果第一節(jié)有問題你不懂，問人也不得其所的話，放下來，看第二節(jié)，這樣你看了兩節(jié)內(nèi)容，而不懂的只有一個問題，而且大多數(shù)時候，當(dāng)你到后來的章節(jié)中你多半會解開前面不解的內(nèi)容。所以，不求甚解的要求，說白了，就是別太鉆了，要以量取勝。

小蛙提醒：個人觀點，僅供參考，大家還是根據(jù)自己的實際情況來。

2、鉆實驗室

沒聽說過哪個不進實驗室的人能學(xué)好微波、射頻的。為什么要進實驗室，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(fā)性的實驗。什么叫研發(fā)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(fā)實驗是要按計劃對不同的設(shè)計方法和結(jié)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產(chǎn)品測試一百遍，也不總結(jié)，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?cè)蚪邮侦`敏度的不同影響分析出來，你也就知道以后怎么樣的天線，相對比較合適的匹配形式是什么樣的，而不必要去一個一個試了。

3、工作筆記

同一個現(xiàn)象和結(jié)論出現(xiàn)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，什么時候你需要證據(jù)了你可以拿出來說明，什么時候你不知道怎么證明一個現(xiàn)象了，你可以拿起它來證明。

工作筆記怎么做？一個實用的工作筆記或者會充當(dāng)一個數(shù)據(jù)記錄本，或者是公式和數(shù)據(jù)的對比記錄，或者是些測試方法的記錄，或者是不同設(shè)計方案的對比結(jié)果，或者你是對某些理論的理解總結(jié)，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(xué)

多問問有經(jīng)驗的同事或老師。同一個問題每個人的看法都不一樣，多聽別人的觀點，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(shè)計--理論與應(yīng)用》『美』 Reinhold Ludwig 著 電子工業(yè)出版社?

個人書評：射頻經(jīng)典著作，建議做RF的人手一本，里面內(nèi)容比較全面，這本書要反復(fù)的看，每讀一次都會更深一層理解。

隨便提一下，關(guān)于看射頻書籍看不懂的地方怎么辦？我提議先看枝干或結(jié)論有個大概印象，實在弄不明白就跳過（當(dāng)然可問身邊同事同學(xué)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(tǒng)體系，有關(guān)聯(lián)的，當(dāng)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么架設(shè)出來的。

2. 《射頻通信電路設(shè)計》 『中』 劉長軍 著 科學(xué)技術(shù)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(jīng)驗.

3．《高頻電路設(shè)計與制作》 『日』 市川欲一 著 科學(xué)技術(shù)出版社?

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

4. 《LC濾波器設(shè)計與制作》『日』 森榮二著科學(xué)技術(shù)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里面，入門者看看不錯，但是設(shè)計方法感覺有點落后，完全手工計算。也感覺內(nèi)容太細致，此書一般。

5. 《振蕩電路設(shè)計與應(yīng)用》 『日』 稻葉寶 著 科學(xué)技術(shù)出版社?

個人書評：這邊書還不錯，除了學(xué)到振蕩電路設(shè)計，還學(xué)到了很多模擬電路的基礎(chǔ)應(yīng)用，唯一缺點書中的內(nèi)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(huán)電路設(shè)計與應(yīng)用》 『日』 遠坂俊昭 著 科學(xué)技術(shù)出版社?

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

7. 《信號完整性分析》 『美』 Eric Bogatin 著電子工業(yè)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，但后面幾章寫的確實好，尤其是關(guān)于傳輸線的，對你理解信號的傳輸?shù)膶嶋H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(shù)字設(shè)計》 『美』 Howard Johnson著電子工業(yè)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(jīng)典書喔！

9.《藍牙技術(shù)原理開發(fā)與應(yīng)用》 『中』 錢志鴻 著 北京航空航天大學(xué)出版社?

個人書評：當(dāng)時自己做藍牙產(chǎn)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(dāng)?shù)恼f翻譯了藍牙標準），軟件，程序的東西占大部分內(nèi)容.

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

個人書評：實戰(zhàn)性很強的一本書，本人做產(chǎn)品經(jīng)常要送去信息產(chǎn)業(yè)部電子研究5所做EMC測試，認證。產(chǎn)品認證是產(chǎn)品成功的臨門一腳，把這腳球踢好，老板會很賞識你的，如果你也負責(zé)產(chǎn)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(dǎo)性（指導(dǎo)性）的的意義。

發(fā)展

2018年碩士畢業(yè)生在一線城市的薪資大概在20k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?，F(xiàn)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(dāng)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(jīng)驗，這和數(shù)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(xué)習(xí)芯片設(shè)計的常用軟件和熟悉芯片知識來進行行業(yè)轉(zhuǎn)換。

傳統(tǒng)板級射頻工程師：前景不會很差。傳統(tǒng)射頻工程師由于做板級系統(tǒng)，會對系統(tǒng)級設(shè)計比較熟悉，將來有希望轉(zhuǎn)射頻系統(tǒng)工程師（就是給每個模塊定指標）。

微波設(shè)計：在CMOS尚未占領(lǐng)的微波領(lǐng)域，仍然是在用傳統(tǒng)微波的方法在做設(shè)計，例如汽車雷達。這些領(lǐng)域不像手機里的射頻系統(tǒng)那么廣為人知，但是也很需要人才。

編輯：黃飛

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