射频通信电路设计(射频通信电路设计刘长军)

 

一、什么是射频芯片

2019年是5G商业应用元年。进入5G时代，射频芯片成了行业热议焦点。

传统来说，一部可支持打电话、发短信、网络服务、APP应用的手机，一般包含五个部分部分：射频部分、基带部分、电源管理、外设、软件。

射频部分：一般是信息发送和接收的部分；

基带部分：一般是信息处理的部分；

电源管理：一般是节电的部分，由于手机是能源有限的设备，所以电源管理十分重要；

外设：一般包括LCD，键盘，机壳等；

软件：一般包括系统、驱动、中间件、应用。

在手机终端中，最重要的核心就是射频芯片和基带芯片。射频芯片负责射频收发、频率合成、功率放大；基带芯片负责信号处理和协议处理。那么射频芯片和基带芯片是什么关系？

射频（Radio Frenquency）和基带（Base Band）皆来自英文直译。其中射频最早的应用就是Radio——无线广播（FM/AM），迄今为止这仍是射频技术乃至无线电领域最经典的应用。

基带则是band中心点在0Hz的信号，所以基带就是最基础的信号。有人也把基带叫做未调制信号，曾经这个概念是对的，例如AM为调制信号（无需调制，接收后即可通过发声元器件读取内容）。

但对于现代通信领域而言，基带信号通常都是指经过数字调制的，频谱中心点在0Hz的信号。而且没有明确的概念表明基带必须是模拟或者数字的，这完全看具体的实现机制。

言归正传，基带芯片可以认为是包括调制解调器，但不止于调制解调器，还包括信道编解码、信源编解码，以及一些信令处理。而射频芯片，则可看做是最简单的基带调制信号的上变频和下变频。

所谓调制，就是把需要传输的信号，通过一定的规则调制到载波上面让后通过无线收发器（RF Transceiver）发送出去的工程，解调就是相反的过程。

二、岗位介绍

射频工程师是从事终端产品硬件射频部分设计开发，并对产品的实现过程进行跟踪确认的专业人员。

工作内容为负责射频相关设计方案的可行性分析和实施；制定和建立开发流程，完成相应产品相关文挡（如原理图、PCB板和BOM表和测试分析报告等）的拟制及评审；射频器件的新供应商、新元器件的评估；和结构生产等部门密切协作，保证整个产品的相关目标按期实现；项目量产后支持和维护生产线，解决与射频部分相关的问题；为其他部门提供所需要的射频技术支持。

一般一个合格的射频工程师需要的成长年限是7到8年的时间。这不但需要包括基础的知识，还需要包括对分离元件、各个厂家器件的熟悉，以及各个通信标准的深刻认识。此外，射频工程师可以通过学习芯片设计的常用软件和熟悉芯片知识来进行行业转换。

三、招聘对象

射频芯片设计存在一定的技术难度，要求较高，一般要求硕士及以上学历，前些年211\985类的本科学历也有一部分。对口专业为微电子或电子工程相关专业，需要具备一定的理论知识。

四、射频工程师的必备素质：

1、英语。 基本所有的射频器件都是国外的 。

2、理论功底。 从低频到高频，到电磁场，到通信系统，这些理论知识都要有。

3、大量的实际经验，包括：

（1）对器件的熟悉程度；

（2）实际电路调试能力；

（3）对仪器的熟悉程度；

（4）对各种指标例如gsm或者wcdma等等和产品性能的理解程度。

某公司射频芯片设计工程师任职资格：

1.微电子学、集成电路和微波工程相关专业硕士及以上学历；2.熟练设计PLL及相关模块，如VCO、Divider、PFD、Charge Pump、Loop Filter、SDM等。

3.熟悉小数分频PLL的系统Matlab建模及PLL各项参数计算，并在电路优化方面具有丰富经验；

4.掌握小数分频PLL电路测试验证方法；

5.熟练使用Cadence SpectreSpectreRF，Calibre，Matlab，ADS等EDA工具；

6.有成功的小数分频PLL设计开发经历和量产经验； 6.

五、射频工程师的具体工作内容

电路系统分析

有些通信设备公司的项目中，射频工程师需要负责对整个RF系统的电路进行系统分析，指导系统设计指标、分配单元模块指标、规范EMC设计原则、提出配附件功能和性能要求等等；。

电路原理设计

包括框图设计和电路设计，这是射频工程师所必须具备的基本技能。这也是由系统设计延伸而来的，如何实现系统设计的目标，就是电路原理设计的目的，它也是器件选型评估的前因，因为设计电路的过程也是一个器件选型的过程。

器件选型与评估

要实现电路的指标要求，选择合适的器件是必不可少的，这个过程其实与电路原理设计是同时进行的。如何选择相应的器件，相比较而言同类型器件中哪一个更合适我们的产品设计？成本、性能、工艺要求、封装、供应商质量、货期等等，更是需要考虑的因素。

互联网小常识：在Internet中对网络的攻击可以分为2种基本类型，即服务攻击（造成拒绝服务Dos,典型的是SYN）与非服务攻击（对网络层等底层协议进行攻击）。

软件仿真

不管是ADS，MWO，Ansoft还是CST、HFSS，反正你总得会一到两个仿真软件的使用吧。仿真软件不能让你的设计达到百分百的准确度，但总不会让你的设计偏离基本方向，起码它们在定性的仿真方面是准确的。所以一定要学会使用一至两种或更多种仿真软件，它的基本作用就是让你能够定性的分析你的设计，误差总是有的，但是它能增强你的信心。

PCB LAYOUT

原理就好比理论基础，一万个应用可以只依据一个理论，几个产品也有可能只有一个原理图，只是它的布线不一样。好比手机，同一个手机方案很多公司都拿来设计，原理图是一样的，但是不同的公司布出来的PCB板不一样，一个是外型不一样，一个是性能也有差异。性能的差异，其实就是PCB LAYOUT的差异。符合要求的PCB，其布局与布线兼顾性能、外观、工艺、EMC等方面。所以，PCB LAYOUT也是一个非常重要的技能。

调试分析

这个调试和生产调试不一样。生产调试是指令性的，研发产品的调试的重点在于发现问题和解决问题。调试是一个总结和积累经验的过程，不是说通过调试来积累调试经验，而是通过调试来积累设计经验；很多问题可能在设计时没有被发现，那么通过调试发现以后，就知道以后在设计时如何规避这些问题，如何改善这些问题。

调试也是一个实践理论的最有效途径，我们可以通过调试过程来定性理解理论知识。

测试

其实测试是为调试服务的，调试是为设计服务的（设计是为市场服务的）。射频工程师必须熟练使用各种射频测试仪器，不管是频谱分析仪、网络分析仪、信号源、示波器、功率计、噪声系数测试仪、综合测试仪等等。

互联网小常识：全双工端口带宽的计算方法是：端口数*端口速率*2.在交换机选型中一个重要的数据是背板带宽/全双工端口的总带宽的比值。值越高交换机就越趋近于高性能线速无阻塞交换，交换机性能就越好，造价就越高。

不会测试就很难有效调试，不能发现问题如何得到提高呢？所以不要轻视测试技术，其实放眼国外RF企业，真正的高手都是从设计转到了测试技术，中间的原因值得我们思考。

基础工作

如果可以，多做些基层工作，能自己焊的就自己焊接吧，你不可能调试的时候找人在你边上呆着给你换电容又换电感吧？所以，不要眼高手低瞧不起焊接的。

六、薪资和发展

2018年硕士毕业生在一线城市的薪资大概在16k左右，二三线城市的薪资水平会低一些。射频工程师的薪资也是在逐年上涨的，进入5G时代，射频工程师的薪资会越来越高。现阶段的人才需求也较大。

射频工程师前景不错，因为移动和无线是未来20年通讯的主旋律。当然成为一个好的射频工程师需要付出的努力也不少，最需要的就是经验，这和数字工程师不同。

其中，RFIC工程师尤其吃香。射频工程师可以通过学习芯片设计的常用软件和熟悉芯片知识来进行行业转换。

传统板级射频工程师：前景不会很差。传统射频工程师由于做板级系统，会对系统级设计比较熟悉，将来有希望转射频系统工程师（就是给每个模块定指标）。

微波设计：在CMOS尚未占领的微波领域，仍然是在用传统微波的方法在做设计，例如汽车雷达。这些领域不像手机里的射频系统那么广为人知，但是也很需要人才。

七、学习射频的方法

不要技浮于事，不要谈什么经验之谈，要脚踏实地地去做事情。

1、不求甚解

很多同学可能会有疑惑，学一个东西就是要把它搞懂，你为什么要我不求甚解呢？当然，如果你真的天赋异禀，天资过人，对射频的东西、微波方程和电磁场电磁波是一听就懂，一看就知道答案，那不求甚解当然不适合你（也许你早就是射频方面的大师了）。

如果我们都是普通的人，那么不求甚解在我看来，也是一种非常好的方式。为什么呢？我先来解释我说的不求甚解是什么意思。

首先，不求甚解是遇到自己一时不明白的地方就跳过去，不要钻死胡同。世界上真的有很多钻进一个牛角钻出科学家来的，如果你不想成为一个戴着1000度近视眼镜的老学究，而是想成为一个实际的工程师的话，我建议你不求甚解，遇到自己一时不明白的地方就跳过去，不要钻死胡同。

这样做的好处就是，你看的内容会越来越多，接触的面会越来越广，好比看一本书，第一节的问题你看不懂，你如果一定要求解的话，你钻呀钻，也许一年你也只看了第一节，而那个问题依然不懂；而如果第一节有问题你不懂，问人也不得其所的话，放下来，看第二节，这样你看了两节内容，而不懂的只有一个问题，而且大多数时候，当你到后来的章节中你多半会解开前面不解的内容。所以，不求甚解的要求，说白了，就是别太钻了，要以量取胜。

提醒下：个人观点，仅供参考，大家还是根据自己的实际情况来。

2、钻实验室

没听说过哪个不进实验室的人能学好微波、射频的。为什么要进实验室，不是要你去做一般的指令性的实验工作，而是要你做些研发性的实验。什么叫研发性的实验？首先，测试不叫做实验，如果不测试也不叫实验。

研发实验是要按计划对不同的设计方法和结果进行验证，测试是其手段（所以要懂仪器啊）。很多人也进实验室，可是他们每天就是把同一个产品测试一百遍，也不总结，也不分析，所以他们不进步也可以理解。

比如一个天线匹配电路，你可以通过不同匹配方式测试分析它对于总辐射功率，对总全向接收灵敏度的不同影响分析出来，你也就知道以后怎么样的天线，相对比较合适的匹配形式是什么样的，而不必要去一个一个试了。

3、工作笔记

同一个现象和结论出现一万遍，如果你不做记录，你也很难说就变成了自己的。写下来的话，什么时候你需要证据了你可以拿出来说明，什么时候你不知道怎么证明一个现象了，你可以拿起它来证明。

工作笔记怎么做？一个实用的工作笔记或者会充当一个数据记录本，或者是公式和数据的对比记录，或者是些测试方法的记录，或者是不同设计方案的对比结果，或者你是对某些理论的理解总结，或者是你对某些案例的记录，或者…….要注意图文并茂。

4、多问多学

多问问有经验的同事或老师。同一个问题每个人的看法都不一样，多听别人的观点，也是快速进步的一种方法。

5、射频微波类书籍1.《射频电路设计--理论与应用》『美』 Reinhold Ludwig 著 电子工业出版社

个人书评：射频经典著作，建议做RF的人手一本，里面内容比较全面，这本书要反复的看，每读一次都会更深一层理解。

随便提一下，关于看射频书籍看不懂的地方怎么办？我提议先看枝干或结论有个大概印象，实在弄不明白就跳过（当然可问身边同事同学或GOOGLE一下），跳过不是不管它了，而是尽量先看完自己能看懂的，看第二遍的时候再重点抓第一次没有看懂的地方。

人的思维是不断升华的，知识也是一个系统体系，有关联的，当你把每一块砖弄明白了，就自然而然推测出金字塔塔顶是怎么架设出来的。2. 《射频通信电路设计》 『中』 刘长军 著 科学技术出版社

个人书评：有作者的理解，比看外文书（或者翻译本）看起来要通俗易懂。书上有很多归纳性的经验.3．《高频电路设计与制作》 『日』 市川欲一 著 科学技术出版社

个人书评：本书作者的实践之作，里面都是一些作者的设计作品和设计方法，推荐一看。4. 《LC滤波器设计与制作》『日』 森荣二著科学技术出版社

个人书评：语言及其通俗易懂，完全没有深奥的理论在里面，入门者看看不错，但是设计方法感觉有点落后，完全手工计算。也感觉内容太细致，此书一般。5. 《振荡电路设计与应用》 『日』 稻叶宝 著 科学技术出版社

个人书评：这边书还不错，除了学到振荡电路设计，还学到了很多模拟电路的基础应用，唯一缺点书中的内容涉及频率的都不够高（k级，几M,几十，几百M的振荡器），做有源电路的可以看一下,整体感觉还行.6. 《锁相环电路设计与应用》 『日』 远坂俊昭 著 科学技术出版社

个人书评：对PLL原理总是搞不太明白的同学可以参考此书，图形图片很多，让人很直观明白，比起其他PLL书只会千篇一律写公式强千倍。好书，值得收藏！7. 《信号完整性与电源完整性分析（第3版）『美』 Eric Bogatin 著电子工业出版社

个人书评：前几章用物理的方法看电子，感觉不好理解，写的感觉很拗口，翻译好像也有些不到位，但后面几章写的确实好，尤其是关于传输线的，对你理解信号的传输的实际过程，能建立一个很好的模型，推荐大家看一下，此书还是不错的。

8. 《高速数字设计》 『美』 Howard Johnson著电子工业出版社

个人书评：做高速电路和PCB Layout的工程师一看要看下，这本书也是经典书喔！9.《蓝牙技术原理开发与应用》 『中』 钱志鸿 著 北京航空航天大学出版社

个人书评：当时自己做蓝牙产品买的书，前2年仅有的几本，上面讲了一下蓝牙的基本理论（恰当的说翻译了蓝牙标准），软件，程序的东西占大部分内容.10.《EMC电磁兼容设计与测试案例分析》『中』 郑军奇 著 电子工业出版社

个人书评：实战性很强的一本书，本人做产品经常要送去信息产业部电子研究5所做EMC测试，认证。产品认证是产品成功的临门一脚，把这脚球踢好，老板会很赏识你的，如果你也负责产品的EMC，这本书必读。作者写有很多实例，很有代表性，对你解决EMC问题，会有引导性（指导性）的的意义。

八、公司选择

射频工程师完全是硬件，大的公司有做基站：爱立信，诺西，华为，阿朗，中兴，大唐等。手机射频：小米、OPPO、VIVO、三星、魅族等等。工业方面的：霍尼韦尔，西门子等等。仪器：是德科技等公司。还有很多大公司，特别是做无源的，罗森博格，或者一些做天线的。射频工程师3年后含金量逐年升高。

互联网小常识：支持全双工模式的快速以太网的拓扑结构一定是星型的。

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