欧洲射频专业博士生学习的课程参考

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欧洲射频专业博士生学习的课程参考

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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。   & |% C) D% c" r5 O- E! h   1 d6 n2 p; c+ M/ M7 k0 Z, h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。   ' y7 x2 R, p3 d0 M" Q5 @- E1 u+ Y   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。   9 L$ z) A$ F7 f% l   ) _; H8 w' u7 f' d: j. {1 ?% G+ a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。      # K& }. p, `' P+ L+ i' b6 l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:-)   / W* v1 v! G1 r! X/ l% [! E   5 s0 P& i! l3 R3 u8 ^3 [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。   3 ]! c/ W) O9 I/ _+ Y   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。   . x9 [) v1 V  L- Z9 ]' I7 p1 t  [   1 G, M# \* V2 d& z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。   / ]1 U+ N: q* \2 j6 x+ P   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。   * q6 [; m% H- z9 L2 l& W- k: p   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）。   % l4 X4 I5 b# Y. E" o4 Y& h8 y   8 r0 i7 a$ \: |& d7 z% H* P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。      % u7 C: ~) M0 E5 i+ l  w/ D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。   6 g1 R* F+ b5 U3 ~' X. c4 B   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。     s5 x' @8 E/ ?2 |* k  p   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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