欧洲射频专业博士都学哪些课？

2016-11-07 by:CAE仿真在线来源:互联网

欧洲的射频博士生都学过哪些课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。

1本科阶段

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:-)

2硕博阶段

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。

欧洲射频专业博士都学哪些课？HFSS结果图片1

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。

3选修部分

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。

4个人看法

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。

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