欧洲的射频工程师很牛那里的博士都学哪些课

2016-12-11 by:CAE仿真在线来源:互联网

经常能碰到一些国内来交换或者读博士的学生,由于各个国家之间的高等教育的体制不同,从而学的知识不是完全一样,这产生一定的交流上的问题,所以打算写一下一般的欧洲大学的射频(这里叫高频)专业的学生到硕士毕业,都学了哪些专业课,这样知己知彼,将来才能百战百胜。

从本科开始算,数学和物理都是必修的,数学不像我们拆成高等数学,线性代数,复变,概率,这里都是一起上的,共四个学期(两年),学了基本求导积分,到常微分方程的各种解法,偏微分方程的介绍,数值分析,矢量分析到格林公式,积分到面积分,体积分,复变函数,概率。随机过程不包括。

物理(两个学期)就是普通物理,差不多,电路基础(三个学期)和国内差不多。

电磁场(两个学期)是一个重点,上学期是静电场,准静态场,下学期是交变电场,镜像法,变分法,到圆柱系的贝塞尔函数,趋肤效应,波在波导和自由空间的传播,天线部分,基本上全是数学。

信号与系统(一个学期),比较简单,傅氏和拉式变换,Z变换,自相关函数。

自控原理(一个学期),开环和闭环传输函数,奈奎斯特准侧(不是采样定理),各种系统的起振及稳定图,一开始觉得没用,到了信号发生器和PLL的时候,马上意识到了:-)

硕士阶段的专业基础课从被动器件(一个学期)开始,介绍电阻,电容,电感的物理原理,数学模型,频率响应,温度变化特性,然后谐振网络,用集总元件设计的滤波器,谐振器,然后是波的原理,波在各种导线中的传输,单位R,G,C,L和特征波阻的建模和计算,Smith图的原理,如何使用Smith图进行阻抗匹配(反射率为0),在矩形波导中的TE和TM波,下限截至频率,最后是各种导线的特征参数,双绞线,同轴电缆,微带线,共面线。

同期有通信原理,包括模拟和数字调制方法,信息论基础,编码和数字信号处理等等,比较简单。

然后是高频(两个学期),上学期,主要是从S参数开始,如何计算S参数,然后的信号流图,如何用信号流图进行系统S参数的计算,然后是双口和多口网络,然后功率的传输,最大功率匹配的条件,如何用Smith图进行最大功率匹配,然后是谐振网络,串联,并联谐振网络,如何用Smith图计算谐振网络的参数,然后是波导,法拉第特性,如何制作衰减器,Magic-T,然后是波,在圆柱波导中的TE和TM波,然后是天线,雷达系统,基本雷达公式,各种噪声,温度,Shot,1/f等等,如何计算噪声等效温度,噪声数,最后是卫星信号,卫星系统的组成,以及穿越电离层的相位变化。

下学期,从主动期间开始,先是非线性器件,及其工作点级数展开,然后是混频器,混频原理,混频衰减,二极管各种功能区间,然后是倍频器,然后是放大器,各类放大器的优缺点,A,B,AB,C,S,E,F,然后是放大器的IP3和1db点,级联电路的IP3和噪声温度的计算,然后是高频谐振器,YIG的工作特点,点容三点式,接下来是各种固态放大器原理,二极管,三极管,各种场效应管,特性曲线,传输特性,放大器的Smith图的稳定工作区间和噪声匹

配,Gunn元件的物理原理,然后是信号发生器,反馈网络,单口和双口的信号发生器,VCO和PLL的原理,最后是大功率的管子的工作原理,Thyratron,行波管,磁控管的工作特点。

同时期还有集成微波电路设计(两个学期),主要是基于微带工艺使用ADS进行高频电路设计,上学期是被动器件设计,计算微带线的特征阻抗,各种耦合器,环形器的设计,滤波器的设计,数值优化,微带线谐振器,下学期,主要是主动期间,二极管的混频器,放大器的设计,利用Touchstone文件基于给定管子,进行噪声匹配,阻抗匹配,直流加载电路,相位补偿电路。

然后是天线(一个学期),主要从天线原理开始,然后是偶极子和互补的缝隙天线,然后是宇田八木天线,螺旋天线没有涉及,微带天线,喇叭天线和惠更斯法则,然后是阵列天线,和相控阵天线,最后用CST的Microwave Studio设计一个相控阵微带天线组并仿真(平面的)。

接下来有意思的课是雷达和遥感技术(一个学期),先从天体物理,大气物理开始,然后是各种噪声,雷达公式,雷达种类,然后是SAR的基本原理,近距离雷达,车载雷达介绍,机载主动和被动雷达介绍,超视距雷达,固态相控阵的高频前端的组成,镓化砷功率放大器,以及双工器的选择。然后是激光雷达系统的组成,工作原理,气体的特征频谱,最后是实际雷达设计法则。

同期有高频测量技术(一个学期),从各种导线和接头说起,BNC,APC-7等等,然后是功率测量的方法,然后是信号发生器,接下来是频谱仪的原理,设计方法和使用,然后是相位噪声的测量,噪声的测量Y方法,噪声二极管的特性,最后是S参数和网络分析仪的结构,设计和使用,矢量分析仪的构造,使用方法,以及最后的巴伦设计。

最后是高分辨率雷达(一个学期),SAR的原理,机载和星载的雷达,干涉法,卫星工作原理与轨道选择,地面站的工作方式,冷却方法,以及SAR的校准和图像后期处理概述。

除了这些必修课以外,还可以选修的课,有可能有,光子学,包括量子力学部分和光学基础,半导体工艺,或者凝固态物理和量子力学,或者集成电路设计,Layout,或者电磁场仿真中的数值方法,如用C++写用FEM方法的程序,然后用FE Solver进行计算,FDTD的原理。

乍一看,课程好像很多,但从个人角度看来,觉得这些都是作为一个合格的高频工程师应该掌握的知识,不过欧洲大学的毕业率一直比较低,一所2万多人的综合类大学,高频专业方向毕业的人数每年在10人左右,到了高年级的课,一般上课的只有不到十人左右。而且很多欧洲的年轻人,对工程类科学不感兴趣,现在三四十岁的博士和博士后比起老一辈的教授来说,水平差了一大截。所以现在的欧洲整天要中国注重知识产权保护,因为以目前欧洲的科技工作从业者的数量和能力,被中国超过应该只是时间问题。正所谓,天行健,君子自强不息。如果国内的大学把这些课程都在硕士离开学校之前都上完,或者自己用业余时间看完参考书,中国的高频电路的设计水平应该不久就能接近欧洲的水平。当然半导体的制造水平和器件仿真方面的差距,就不在讨论范围了。

PS:这里的一个学期指,每学期有14次的课(共14周,每周一次),每次课分两部分,每部分包含一个半小时的理论课和另一个半小时的练习课,每周共3小时。

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