电磁兼容(EMC)设计与整改
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吴纯英

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[问答]

无线产品中的射频设计部分你怎么处理

    随着无线技术的发展,便携式信息产品和RF(射频)技术已经结下了不解之缘。在开发信息产品时已经不能回避RF的设计问题。对于RF设计部分,究竟是外购还是自行开发?这个问题从来不能简单地回答。根据各单位,各人在整个电子无线产品生产上、下游关系中所处的位置的不同,会给出不同的答案。

    如果你是一个设计单位的领导,单位内有一些数字技术和软件方面的专家,需要为商用电子产品寻找一种通用的RF设计方案,你会选择一种答案;如果你是大学里设计小组的一位系统设计工程师,需要解决一百台专用的RF装置,这时你会选择另一种答案。

    决定这个问题虽然没有严格的规律可以遵循,但是通常的思路却是十分明确的;一般地说要求根据经验,集中考虑和现实经济有关的几个问题。例如,对于RF设计任务,你们单位是否(诚实地说)真正能够胜任,是否的确有时间可以从容地进行设计,此外,是否有合适的测试设备可以利用等等。如果对以上问题都能肯定,在这种情况下是值得自行开发设计的。

    如果你单位不具备基本的条件,走出去找可以提供现成的、有经验的RF装置公司外购,应该说是比较划算的。尤其是在只需要很少的数量时,自行设计所需的经费支出又非常难于准确估计时,更应该考虑外购方案。

    在决定自行设计还是外购时,应该考虑生产的批量、成本以及诸如工作距离、功耗和数据传输率等性能指标。但是需要解决的问题虽然千差万别,最关键的因素是你单位是否具有RF方面的专业人才。

    你所需要解决的问题可能是:非RF部分,没有专利保护的IrDA ( Infrared Data Association )部分,UHF RF部分(实现起来比较便宜,但需要付专利费),以及扩频部分(先进的产品设计工作在2.4GHz,但没有专利保护)。它们的解决方案也很不相同,例如,是使用单独的部件?还是使用比较流行的混合电路?这些混合电路是采用通用的IC或模块,还是采用自行设计的线路?等等。但是不论选择哪种方案,决定性的因素是:你是否具有RF方面的技术专家人才。

    RF专家目前比较稀缺。许多公司都有很好的数字技术和软件方面的专家,但是他们大多数都不知道如何把他们的技术应用到无线电产品中去。
 

 

回帖(6)

郑玉兰

2019-7-1 17:11:40
需要尽快作出决定,确定选择的方案

    进入市场的产品开发项目,开发周期大约仅为几个月;合作开发的项目,周期约需两年半。不管是什么项目,经验说明如果你希望项目能够成功地按期完成,都需要尽快决定选用什么方案。主要开发单位的技术力量通常都能完成概念性样机或者功能性样机;能够从总体上确定产品的结构并且启动产品的开发。但是,在这些完成之后还有许多艰巨的工作要去完成,完成这些工作需要经验和组织管理。这是就需要外部的帮助了。

    确定哪些工作依靠外边作,哪些自己作的方案时,需要考虑的因素包括设计完成的最后期限,设计完成时所采用的器件是否会过时,以及成本费用等。成本又和生产的批量、制造技术、测试条件等情况密切相关。所有这些问题的考虑都需要迅速作出决断。因为不论RF部分是外购还是自己开发,设计的周期都是不能延长的。通常信息产品的设计周期为6~9个月。你总不能花费一、两个月来考虑决定外协还是自己开发一个部件吧。一般认为,如果你单位具有一定的RF开发经验,可以拿出三周的时间决定RF是外协还是自行开发;如果没有这方面的经验,最好在数天内就决定这个问题。

    根据Motorola公司开发GSM无线电话手机所用芯片的经验,他们认为:手机产品的生命周期大约为1~1.5年。某种型号手机所用芯片的生存周期可达2~3年。而变型产品即已有型号产品的改进型,一般生存周期仅为4个月左右。因此最多只能花费几周的时间来分析决定是否外协的问题。

    也有人考虑到当前移动通信迅速发展的情况,建议应该更快地进行决策。认为如果对于RF设计没有经验、信心不足,就不应该考虑自行设计。这时候只能从经济方面考虑,最多用几个小时的时间就应能解决问题。如果的确有胜任的工程师,最多花费3、4天的工夫也就足够能从技术和经济等方面作出决定了。
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何玉华

2019-7-1 17:11:56
纯粹经济的分析考虑

    生产的批量是经济分析的最重要的因素。如果只生产50台、100台;是不值得自行设计开发的。有的专家建议,如果生产的数量不足5000件,最好外购RF部件。

    在进行经济分析时,应该注意投资总额而不是只考虑每个零部件的成本。设计人员在分析决定是外购还是自行设计时,也容易在这个问题上栽跟头。除了零部件的花费以外,至少还应该考虑装配、工作场地、测试所需要的时间和费用,以及成品率等方面的影响和花费。

    例如,假设零部件的价钱为$100,需要生产100台信息产品,零部件的总价为$10,000。这时当然还需要考虑其它的因素。如果聘请一位RF设计工程师,如果项目的开发周期为1年,工资加工作条件的费用就需要20万美元;还未计算测试设备应该分摊的费用。因此,除非你确实掌握了技术,而且批量又十分巨大,否则还是利用经济手段进行外购比较合适。这时候只需要花费1万美元就足够了。

    批量的大小也很大程度地影响我们的考虑:选择设计独立的专用器件、专用IC还是现有的模块?如果批量小,通常以选用通用模块为宜。但是如果批量较大,又没有大到能够影响外购RF部件价格的程度,这时就应该考虑自行开发。否则,利润都转送给模块的供应商了。
 
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荣徽

2019-7-1 17:12:05
高等院校的特殊情况

    在高等院校内,资金来源不同,有的来自内部,有的来自外部。以前开展过的研究开发项目所遗留下来的设备,例如测试设备可以很方便地加以利用。因此需要的总投资可能比较小。学校内各种专业人才比较齐全,有利于组织不同专业的联合攻关。但是,聘请人工则比较困难,尤其是需要力争按期完成一定数量的任务需要加班时,加班费用可能比较高,而且难于请到人手。这时候自行设计的项目,生产的数量在50~100件比较适合。此时零件的费用和聘用的人工费用此时大体相等。

    此外,在高校如果进行外购或外协还有特殊的难处,那就是经常需要设计人员和内部的用户密切联系,不能在开始前提供完整的技术规范以便签定商业合同。对于外协所需要提供的技术资料和图纸也往往不能及时得到。

    任务完成的最后期限也有一些特点,对于研究课题完成的期限并不一定是最重要的。当然按期完成任务是需要的,但并不是最关键的条件。另外,对于学校内部教学所使用的信息产品,例如学生用的套件或假期学校所需用的设备等,性能指标并不是关键,只要能使用,能满足教学需要就可以了,因为不存在竞争。但是如果不能及时在教学需要时提供,则会造成较大的不利影响。
 
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h1654155275.5753

2019-7-1 17:12:14
做成单独独立的部件?还是设计IC?还是开发模块?

    一般认为,模块上市时间快但是成本较高;在较短的开发时间内可以得到较好的性能。如果批量很大,又有足够的开发时间,做成单独的部件成本可能最低,性能也可能做得最好;但是无论如何它的体积总是比别的方案大。如果产品的生产批量十分巨大,设计专用的IC比较合适。专用IC的开发时间和开发费用都比较高,但是最终产品的成本和体积比起另外两种方案都好。有时对最终产品的体积要求十分严格,只能通过设计专用的IC才能满足要求。

    对于模块和独立部件的优劣,专家们也有不同的意见。有人认为,RF部分和电源、IrDA部分情况不同。后二者一般都做成单独独立的部件,而RF部分则比较适合于做成模块。如果要开发独立的RF部件,开发费用一般会超过50万美元。因为仅仅测试分析仪器就不会少于15万美元,加上人工及其它费用,没有50万美元是拿不下来的。

    也有不少专家持不同意见。他们认为:不要轻率地放弃,单独独立的RF部件方案,如果产品的技术要求和模块的主流要求有所区别时,这时采用独立的部件,采用专用的解决办法可能最好。也有专家主张对于RF部分也要区别对待。频率综合、基带控制器以及DSP等部分比较困难,应该交给专门的人员进行开发。有些部分例如低噪声混频器、低噪声放大器、以及快速数据恢复环路等部分则应小心谨慎从事。有些简单的部分本单位稍稍具有RF技术知识的人员也是可以进行的。
 
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乔占宽

2019-7-1 17:12:22
多频段问题

    不同的频段设计的难度是不相同的。在49MHz频段,今天看来是小事一桩。对于900MHz,可以说相当困难了。到了2.4GHz的ISM ( Industrial, Scientific, Medical ) 频段可以说是难到可怕的程度了。至于到了5.7GHz ,甚至连RF专家也会感到困难的。有人认为从800MHz到2.4GHz,困难程度呈指数增加。

    一般认为多频段要比单频段困难。对于蜂窝电话手机的设计,双频段比单频段困难。三频段由于存在信号间的交叉干扰,比双频段又要困难得多。但是也有人认为:双频段仅仅比两个单波段的机器困难一点。三波段仅仅比三个单波段的机器困难一些。

    不少专家对于扩频系统谈虎色变,认为,不论是直接排序,还是跳频系统,都应该购买,不应该自行设计开发。在这种场合,专家们再一次强调,不能轻视RF专门人才的作用。
 
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陈霞

2019-7-1 17:12:24
软件问题

    首先应该避免采用软件无线电装置(software radio )。关于软件无线电装置目前有两种定义。一种是指采用DSP做成的可重构的通用RF前端。据称,这种技术目前尚处于研究阶段,还没有商品化,估计在今后数年内也不可能实现商品化。目前设计的费用和零部件的费用都比较高。

    另外一种定义,是指多频段的RF前端。虽然称为软件无线电,但是基本上是由硬件构成的。目前对于AMPS、CDMA和GSM手机都有这方面的要求。对于RF工程师来说是十分巨大的挑战。

    无论是那种定义,一般都应避免采用为宜。

    其次,无线信息产品的软件技术和一般软件技术也有不同的特点。因此,尽管信息产品开发人员对软件熟悉程度比对RF硬件强,但仍需重视不可大意。如果你的硬件设计安排了12个月,最好你再安排同样的时间给软件设计。其中,固件(firmware )设计是最复杂的,最需要技巧。驱动器的复杂程度稍低一些。至于应用层的软件,一般人员都能够胜任。常用的语言是C+,也有用BASIC的。Fortran则很少看到有人用,但是有些已经消失了的老语言仍在被使用。这是因为一旦使用了就很难改掉,用其它语言改写是非常罗唆的事。

    也有的专家认为仅仅具备一些C语言的功底是不够的。因为当前软件发展很快,许多人都不只一次地听到过,或者亲自体验过,当前即使是一项中等复杂程度的信息产品设计项目,它所涉及的软件,无论从规模,可管理控制的程度,以及总的成本都在飞速地增长。如果仅仅是一项很小的软件,你也有能力去完成,当然你没有任何理由不去自己完成。但是如果超出了这个限度,虽然问题开始时还不明显,但是随着时间的推移问题就会逐步暴露出来,并迅速呈指数曲线膨胀,愈来愈不可收拾。因此,谦虚谨慎、虚心向有经验的人士吸取知识才是成功之路,才能为你节省时间和资金。

    最后需要指出,在签定软件合同时应该和签定硬件合同一样,需要认真对待,条款要全面,明确、周到、不含混。而且,一定要包括能和硬件集成,并结合起来进行调试的条款。
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