歐洲射頻專業(yè)博士都學哪些課？

2016-11-07 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

歐洲的射頻博士生都學過哪些課經(jīng)常能碰到一些國內(nèi)來交換或者讀博士的學生,由于各個國家之間的高等教育的體制不同,從而學的知識不是完全一樣,這產(chǎn)生一定的交流上的問題,所以打算寫一下一般的歐洲大學的射頻(這里叫高頻)專業(yè)的學生到碩士畢業(yè),都學了哪些專業(yè)課,這樣知己知彼,將來才能百戰(zhàn)百勝。

1本科階段

從本科開始算,數(shù)學和物理都是必修的,數(shù)學不像我們拆成高等數(shù)學,線性代數(shù),復變,概率,這里都是一起上的,共四個學期(兩年),學了基本求導積分,到常微分方程的各種解法,偏微分方程的介紹,數(shù)值分析,矢量分析到格林公式,積分到面積分,體積分,復變函數(shù),概率。隨機過程不包括。物理(兩個學期)就是普通物理,差不多,電路基礎(三個學期)和國內(nèi)差不多。

電磁場(兩個學期)是一個重點,上學期是靜電場,準靜態(tài)場,下學期是交變電場,鏡像法,變分法,到圓柱系的貝塞爾函數(shù),趨膚效應,波在波導和自由空間的傳播,天線部分,基本上全是數(shù)學。

信號與系統(tǒng)(一個學期),比較簡單,傅氏和拉式變換,Z變換,自相關函數(shù)。自控原理(一個學期),開環(huán)和閉環(huán)傳輸函數(shù),奈奎斯特準側(cè)(不是采樣定理),各種系統(tǒng)的起振及穩(wěn)定圖,一開始覺得沒用,到了信號發(fā)生器和PLL的時候,馬上意識到了:-)

2碩博階段

碩士階段的專業(yè)基礎課從被動器件(一個學期)開始,介紹電阻,電容,電感的物理原理,數(shù)學模型,頻率響應,溫度變化特性,然后諧振網(wǎng)絡,用集總元件設計的濾波器,諧振器,然后是波的原理,波在各種導線中的傳輸,單位R,G,C,L和特征波阻的建模和計算,Smith圖的原理,如何使用Smith圖進行阻抗匹配(反射率為0),在矩形波導中的TE和TM波,下限截至頻率,最后是各種導線的特征參數(shù),雙絞線,同軸電纜,微帶線,共面線。同期有通信原理,包括模擬和數(shù)字調(diào)制方法,信息論基礎,編碼和數(shù)字信號處理等等,比較簡單。

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然后是高頻(兩個學期),上學期,主要是從S參數(shù)開始,如何計算S參數(shù),然后的信號流圖,如何用信號流圖進行系統(tǒng)S參數(shù)的計算,然后是雙口和多口網(wǎng)絡,然后功率的傳輸,最大功率匹配的條件,如何用Smith圖進行最大功率匹配,然后是諧振網(wǎng)絡,串聯(lián),并聯(lián)諧振網(wǎng)絡,如何用Smith圖計算諧振網(wǎng)絡的參數(shù),然后是波導,法拉第特性,如何制作衰減器,Magic-T,然后是波,在圓柱波導中的TE和TM波,然后是天線,雷達系統(tǒng),基本雷達公式,各種噪聲,溫度,Shot,1/f等等,如何計算噪聲等效溫度,噪聲數(shù),最后是衛(wèi)星信號,衛(wèi)星系統(tǒng)的組成,以及穿越電離層的相位變化。

下學期,從主動期間開始,先是非線性器件,及其工作點級數(shù)展開,然后是混頻器,混頻原理,混頻衰減,二極管各種功能區(qū)間,然后是倍頻器,然后是放大器,各類放大器的優(yōu)缺點,A,B,AB,C,S,E,F,然后是放大器的IP3和1db點,級聯(lián)電路的IP3和噪聲溫度的計算,然后是高頻諧振器,YIG的工作特點,點容三點式,接下來是各種固態(tài)放大器原理,二極管,三極管,各種場效應管,特性曲線,傳輸特性,放大器的Smith圖的穩(wěn)定工作區(qū)間和噪聲匹配,Gunn元件的物理原理,然后是信號發(fā)生器,反饋網(wǎng)絡,單口和雙口的信號發(fā)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,磁控管的工作特點。

同時期還有集成微波電路設計(兩個學期),主要是基于微帶工藝使用ADS進行高頻電路設計,上學期是被動器件設計,計算微帶線的特征阻抗,各種耦合器,環(huán)形器的設計,濾波器的設計,數(shù)值優(yōu)化,微帶線諧振器,下學期,主要是主動期間,二極管的混頻器,放大器的設計,利用Touchstone文件基于給定管子,進行噪聲匹配,阻抗匹配,直流加載電路,相位補償電路。然后是天線(一個學期),主要從天線原理開始,然后是偶極子和互補的縫隙天線,然后是宇田八木天線,螺旋天線沒有涉及,微帶天線,喇叭天線和惠更斯法則,然后是陣列天線,和相控陣天線,最后用CST的Microwave Studio設計一個相控陣微帶天線組并仿真(平面的)。

接下來有意思的課是雷達和遙感技術(一個學期),先從天體物理,大氣物理開始,然后是各種噪聲,雷達公式,雷達種類,然后是SAR的基本原理,近距離雷達,車載雷達介紹,機載主動和被動雷達介紹,超視距雷達,固態(tài)相控陣的高頻前端的組成,鎵化砷功率放大器,以及雙工器的選擇。然后是激光雷達系統(tǒng)的組成,工作原理,氣體的特征頻譜,最后是實際雷達設計法則。

同期有高頻測量技術(一個學期),從各種導線和接頭說起,BNC,APC-7等等,然后是功率測量的方法,然后是信號發(fā)生器,接下來是頻譜儀的原理,設計方法和使用,然后是相位噪聲的測量,噪聲的測量Y方法,噪聲二極管的特性,最后是S參數(shù)和網(wǎng)絡分析儀的結構,設計和使用,矢量分析儀的構造,使用方法,以及最后的巴倫設計。

最后是高分辨率雷達(一個學期),SAR的原理,機載和星載的雷達,干涉法,衛(wèi)星工作原理與軌道選擇,地面站的工作方式,冷卻方法,以及SAR的校準和圖像后期處理概述。

3選修部分

除了這些必修課以外,還可以選修的課,有可能有,光子學,包括量子力學部分和光學基礎,半導體工藝,或者凝固態(tài)物理和量子力學,或者集成電路設計,Layout,或者電磁場仿真中的數(shù)值方法,如用C++寫用FEM方法的程序,然后用FE Solver進行計算,FDTD的原理。

4個人看法

乍一看,課程好像很多,但從個人角度看來,覺得這些都是作為一個合格的高頻工程師應該掌握的知識,不過歐洲大學的畢業(yè)率一直比較低,一所2萬多人的綜合類大學,高頻專業(yè)方向畢業(yè)的人數(shù)每年在10人左右,到了高年級的課,一般上課的只有不到十人左右。而且很多歐洲的年輕人,對工程類科學不感興趣,現(xiàn)在三四十歲的博士和博士后比起老一輩的教授來說,水平差了一大截。所以現(xiàn)在的歐洲整天要中國注重知識產(chǎn)權保護,因為以目前歐洲的科技工作從業(yè)者的數(shù)量和能力,被中國超過應該只是時間問題。正所謂,天行健,君子自強不息。如果國內(nèi)的大學把這些課程都在碩士離開學校之前都上完,或者自己用業(yè)余時間看完參考書,中國的高頻電路的設計水平應該不久就能接近歐洲的水平。當然半導體的制造水平和器件仿真方面的差距,就不在討論范圍了。

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