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射频设计为什么越来越难?

2023-02-07 射频学堂 阅读:
在很多公司,一个萝卜一个坑的时代也会慢慢结束,我们也不可能仅仅沉浸在自己的领域,只是完成自己领域的设计,不去或者很少去关心别人在做什么。对于交叉学科的人才需求在射频设计中也日渐增长,一个好的射频工程师必须能够突破自己知识技能的边界,通过融合数字设计,信号处理和SoC技术来设计出更好的产品。
“就像人生一样,我们总是告诉自己,今天累一点,明天应该就会轻松起来了,射频设计也一样,总盼望着下一个项目能够要求稍微松一点,设计稍微容易一点,哪怕和现有项目难度持平也行。但是事实往往事与愿违,今天跳过的坑,明天往往是更深的坑,今天挑战的难度,往往是今后最简单的一个。当然,这也是我们工程师存在的价值了......”

现在的任意一款电子产品,都尽可能的集成进更多的功能,尤其手机,无论最初始的电话,语音,文本短信功能,还是如今的数据,图像,视频,音乐,无线,导航,游戏,甚至我们很多都完全没用过的功能都应有尽有,堪称一部小型娱乐工作学习一体机。而这些应用的集成,无疑增加了射频设计的复杂度,设计任务也因此变得异常艰难。rlNednc

而解决这个设计问题的最佳方法就是将射频模拟设计与数字部分,硬件与软件,芯片与PCB进行有机结合。射频模拟设计必须与数字系统设计相融合,而不是几个分散部分的生硬组合。软硬件设计相结合,对于工程师的要求也就越来越高。当然也就促使工程师去设计开发更高集成度,更多功能的片上系统SoC,尽可能的减少PCB板上分立器件的数量。rlNednc

在很多公司,一个萝卜一个坑的时代也会慢慢结束,我们也不可能仅仅沉浸在自己的领域,只是完成自己领域的设计,不去或者很少去关心别人在做什么。对于交叉学科的人才需求在射频设计中也日渐增长,一个好的射频工程师必须能够突破自己知识技能的边界,通过融合数字设计,信号处理和SoC技术来设计出更好的产品。rlNednc

大学时期,在学校的二手市场淘到一个Nokia 3230, 那个时代诺基亚堪称是手机的王者,坚固结实,功能强大,但和现在的手机比起来,无论是块头重量,还是功能上,都像一款砖头一样,而现在功能如此强大的手机却能轻松的装进口袋,而且轻便快速。如果没有高集成度的集成电路IC的出现,这种设计的复杂度简直不堪想象。高集成射频模拟芯片Soc的研发成功要晚于数字基带集成电路。实际上,Soc的出现,不仅能够制作出功能更复杂的小型无线产品,也直接变频架构的接收机的实现成为可能。射频模拟集成电路技术的发展使得射频SoC成为可能,一个芯片就是一个射频收发机。rlNednc

我们所设计的射频系统其实仅仅是整个无线数字收发机的一个前端子系统,数字基带部分的性能和射频模拟系统相互影响,相互成就。rlNednc

在给定灵敏度的前提下,基带的解调器新能与处理器增益决定了射频收发机的噪声系数;同样的,在射频接收机的链路中,为了达到某个数据误码率BER,信道滤波后的群时延失真会影响到信噪干扰比SNIR的最低要求。因为接收的信号强度是在数字区域测量的,而不是像过去一样使用模拟功率检测器来测量,所以射频接收机的自动增益控制AGC在数字基带系统中是闭环的。同样的,在发射端,发射功率则受控于数字基带,通过调整数字基带信号在I/Q 信道中的电平比,直流偏置以及I/Q 两信道的不均衡可以得到补偿。rlNednc

在接收链路中,射频与数字基带之间的接口是模数转换器ADC,而在发射端,射频和数字基带的接口是数模转换器DAC,ADC和DAC的动态范围或者分辨率影响着增益控制范围和射频接受与发射端的信号质量。因此,数字和射频的联合设计是一个必然趋势,同样要求射频工程师要具备数字基带以及现代通信理论的知识储备。rlNednc

另外,射频软件也变得越来越重要,射频系统需要越来越多的软件来控制和支持。数字信号处理以及相关软件的应用,在射频系统设计中也越来越重要,比如射频收发机的增益自动控制AGC,射频频带的选择,信道选择等等,都需要嵌入式DSP来执行。尤其在将来的软件无线电SDR中,嵌入式DSP能力可能称为射频工程师的一个必备技能。rlNednc

有朝一日,射频天线和滤波模块是不是也会像数字基带一样,实现可编程?rlNednc

学无止境,对于射频工程师更是如此,唯有保持对新技术新知识的及时储备,才能使自己在这个无线潮流中不掉队。rlNednc

啰里啰唆一大堆,您的看法呢?欢迎留言讨论。rlNednc

 
责编:Demi
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