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射頻工程師，最好去多了解一下自己所處行業(yè)外的應用，因為顛覆你的，從來不是你的競爭對手，有可能是AI。試想有一天，一個AI大模型，開始發(fā)力射頻設計，它可以自己仿真，自己debug，自己測試......
那么射頻工程師真的就被卷趴了，我們最多可以996，而AI可以7*24啊。
還好，AI大模型們還沒盯上我們這一塊，至少今天在云棲大會上沒有看到......
今天在云棲大會上，最吸引我的當屬這些人形機器人了，各種關節(jié)的靈活度和穩(wěn)定性，以及其智能化，原來也只是在小視頻中看到，這次見到了實物，真的挺震撼的。
震撼之余，也發(fā)現了一點射頻方向，人形機器人也是需要射頻功能的，尤其是在機器人的視覺功能和信息傳輸中，都有射頻模塊在支撐。
No.1 毫米波雷達
在視覺功能中，除了應用各種視覺傳感器，相機，還用到了激光雷達和毫米波雷達。
關于毫米波雷達，在射頻學堂之前的文章中曾經多次介紹。（鏈接）
毫米波雷達，就是利用毫米波來進行探測的裝置，我們先來說一下毫米波的優(yōu)點和缺點。
毫米波的工作波長在10mm到1mm之間，對應的工作頻率為30GHz到300GHz，是處于微波和光波之間的一段電磁波頻譜，所以呢，毫米波雷達兼具微波和光波的雙重優(yōu)點，總結如下：
| 小天線口徑、窄波束：高跟蹤和引導精度；易于進行低仰角跟蹤，抗地面多徑和雜波干擾；對近空目標具有高橫向分辨力；對區(qū)域成像和目標監(jiān)視具備高角分辨力；窄波束的高抗干擾性能；高天線增益；容易檢測小目標，包括電力線、電桿和彈丸等。 |
| 大帶寬：具有高信息速率，容易采用窄脈沖或寬帶調頻信號獲得目標的細節(jié)結構特征；具有寬的擴譜能力，減少多徑、雜波并增強抗干擾能力；相鄰頻率的雷達或毫米波識別器工作，易克服相互干擾；高距離分辨力，易得到精確的目標跟蹤和識別能力。 |
| 高多普勒頻率：慢目標和振動目標的良好檢測和識別能力；易于利用目標多普勒頻率特性進行目標特征識別；對干性大氣污染的穿透特性，提供在塵埃、煙塵和雨雪條件下的良好檢測能力。 |
| 良好的抗隱身性能：當前隱身飛行器上所涂覆的吸波材料都是針對厘米波的。根據國外的研究，毫米波雷達照射的隱身目標，能形成多部位較強的電磁散射，使其隱身性能大大降低，所以，毫米波雷達還具有反隱身的潛力。 |
當然也有其劣勢，比如雨、霧和濕雪等高潮濕環(huán)境的衰減，以及大功率器件和插損的影響降低了毫米波雷達的探測距離；樹叢穿透能力差，相比微波，對密樹叢穿透力低；元器件成本高，加工精度相對要求高，單片收發(fā)集成電路的開發(fā)相對遲緩。
毫米波雷達的應用主要在：
| 高精度多維搜索測量：進行高精度距離、方位、頻率和空間位置的測量定位； |
| 雷達安裝平臺有體積、重量、振動和其它環(huán)境的嚴格要求：毫米波雷達天線尺寸小、重量輕，容易滿足便攜、彈載、車載、機載和星載等不同平臺的特殊環(huán)境要求； |
| 目標特征提取和分類識別：毫米波雷達高分辨力、寬工作頻帶、大數值的多普勒頻率響應、短的波長易獲得目標細節(jié)特征和清晰輪廓成像等特點，適于目標分類和識別的重要戰(zhàn)術要求； |
| 小目標和近距離探測：毫米波短波長對應的光學區(qū)尺寸較小，相對微波雷達更適于小目標探測。除特殊的空間目標觀測等遠程毫米波雷達外，一般毫米波雷達適用于30 km 以下的近距離探測； |
| 抗電子戰(zhàn)干擾性強：毫米波窗口可用頻段寬，易進行寬頻帶擴頻和跳頻設計。同時針對毫米波雷達的偵察和干擾設備面臨寬頻帶、大氣衰減和窄波束等干擾難題，毫米波雷達相對微波雷達具有更好的抗干擾能力。 |
所以呢，毫米波雷達在導彈制導，炮火控制，等軍事領域得到了廣泛的應用，同樣配合激光雷達和攝像頭的應用，毫米波雷達在智能汽車和自動駕駛上也得到了廣泛的應用。當然，毫米波雷達的這些特性，也可以為機器人感知周圍事物提供精確的數據。
No.2 無線通信模塊
在這個萬物互聯的時代，沒有一項高科技電子產品能夠離開無線通信。離開無線通信，再好的設備都成了睜眼瞎子。
無線通信模塊可以用于機器人與遙控器之間的通信，以及機器人與機器人之間的通信，說白了，無論機器人與人，還是機器人與物，都離不開無線通信模塊。常見的移動機器人無線通訊方式包括：蜂窩通信、Bluetooth、ZigBee、WiFi、LPWAN、UWB等，不同的通信技術的通信距離，通信速率不同，可根據需要選擇合適的通信技術。
蜂窩通信技術
目前的蜂窩通信主要包括4G和5G，其中4G就是第四代移動通信技術，該技術包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式，以正交頻分多址(OFDMA)技術為核心，用戶峰值速率可達100Mbps至1Gbps，是一種寬帶接入和分布式的全IP架構網絡，能夠支持各種移動寬帶數據業(yè)務。
5G即第四代移動通信技術，它是4G之后對現有的無線通信技術的演進。對于5G的關鍵技術，還可進一步細化歸納大規(guī)模天線、超密集組網、全頻譜接入、新型多址、新型多載波、先進調制編碼、終端直通技術、靈活雙工、全雙工、頻譜共享等十大關鍵技術。
5G 更強調用戶體驗速率，將達到Gbps量級。與4G相比，5G最大的變化在于，其服務的對象從過去的人與人之間的通訊，增加了人與物、物與物之間的互聯，實現全連接。
蜂窩通信具有速率快，時延低，穩(wěn)定性高，可靠性高等優(yōu)點，但是其網絡設備價格高，用量大，并且需要網絡運營商支持。
今天有一家人形機器人公司就是由于大會人太多，而導致蜂窩通信速率很慢，影響到了機器人的操作。
藍牙技術
藍牙技術最早始于1994，由瑞典愛立信研發(fā)。它采用跳頻技,通信頻段為2.402G Hz-2.480GHz。到目前為止已經更新了10個版本，通信半徑從幾米到幾百米延伸。藍牙技術被廣泛地使用在手機，PDA等移動設備上，PC、GPS設備以及大量的無線外圍設備(藍牙耳機、藍牙鍵盤等)。
藍牙技術也緊跟物聯網的發(fā)展腳步。最新的藍牙5.0數據傳輸速率可達24Mbps、隱私功能更強大，Ipv6網絡支持。藍牙5.0加入室內定位輔助功能，結合Wi-Fi可以實現精度小于1米的室內定位。在智能家居領域，采用了Bultooth Smart技術的藍牙設備之間可以不通過網絡就能實現設備與設備之間的“對話”。由此可以解決突然斷網沒有了WiFi的情況下，智能家居設備們仍將可以繼續(xù)工作。
藍牙的優(yōu)點是速率快、低功耗，安全性高，但是網絡節(jié)點少，組網規(guī)模小，不適合多點布控。
Zigbee被正式提出來是在2003年，它的出現是為了彌補藍牙通信協(xié)議的高復雜，功耗大，距離近，組網規(guī)模太小等缺陷。ZigBee可工作在三個頻段868MHz-868.6MHz、902MHz-928MHz和2.4GHz-2.4835GHz，其中最后一個頻段世界范圍內通用，16個信道，并且該頻段為免付費、免申請的無線電頻段。三個頻段傳輸速率分別為20kbps,40kbps以及250kbps。
ZigBee采用自組網的方式進行通信，也是無線傳感器網領域最為著名的無線通信協(xié)議。在無線傳感器網絡中，當某個傳感器的訊息從某條通信路徑無法順暢地傳遞出去時，動態(tài)路由器會迅速地找出另外一條近距離的信道傳輸數據，從而保證了信息的可靠傳遞。
ZigBee不算主流的無線通訊技術，但卻以其低功耗、低成本，低速率、高容量、長時間的電池壽命的特點深受一些廠家的追捧。
ZigBee的主要優(yōu)點包括安全性高，功耗低，組網能力強，容量大，電池壽命長。但是其成本高，抗干擾性差，ZigBee協(xié)議沒有開源，通信距離短。
?WiFi技術
WIFI是一種短距離無線傳輸技術，采用的標準是IEEE802.11a以及IEEE802.11b，使用頻段一般是在2.4GHz，傳輸距離一般達到100m左右，組網方式較為簡單，由AP和無線網卡組成的無線網絡即可，目前除了在許多賓館、餐飲店、圖書館、辦公樓以及家庭等場所使用WIFI，只需要攜帶支持WIFI的終端即可接入互聯網，同時還應用在智能家居控制方面，例如電視、空調、燈具、窗等。
WiFi的主要優(yōu)點就是靈活性和移動性、部署便捷，但是易受干擾，傳輸速率低，傳輸距離較短，安全性較差
LPWAN技術
LPWAN（Low Power Wide Area Network）低功耗廣域網絡，專為低帶寬、低功耗、遠距離、大量連接的物聯網應用而設計的。在全球范圍內的多種LPWAN技術中，NB-IoT、LoRa是應用范圍最廣的兩種技術。
在未授權頻譜技術中，LoRa處于主導地位。LoRa除了具有網絡容量大、功耗低、信號穿透能力強、高速移動信號穩(wěn)定、可定位等特點外，最大優(yōu)勢在于同等功耗條件下無線射頻通信距離更遠。LoRa可以廣泛應用在工業(yè)控制、城市管理、電網巡檢控制、油氣管道監(jiān)控、農業(yè)灌溉、環(huán)境監(jiān)測等領域。
LPWAN技術的優(yōu)點網絡容量大、功耗低、信號穿透能力強、高速移動信號穩(wěn)定、可定位，通信距離遠，但是其傳輸效率偏低
UWB（Ultra Wide Band）超寬帶，一種無載波通信技術，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據，能在10m左右的范圍內實現數百Mb/s至數Gb/s的數據傳輸速率。UWB具有抗干擾性能強、傳輸速率高、帶寬極寬、消耗電能小、發(fā)送功率小等諸多優(yōu)勢，主要應用于室內通信、高速無線LAN、家庭網絡、無繩電話、安全檢測、位置測定、雷達等領域。
由于UWB脈沖的時間寬度極短，因此也可以采用高精度定時來進行距離測算。相比Wi-Fi和藍牙定位技術，UWB具有如下優(yōu)勢：抗多徑能力強，定位精度高，時間戳精度高，電磁兼容性強，能效較高。
所以UWB技術的主要特點就是抗多徑能力強，定位精度高，時間戳精度高，電磁兼容性強，能效較高，但是信號易受障礙物遮擋，設備成本高。
沒有任何一種技術能夠解決所有應用場景，結合使用，才能夠達到最有效果，這些就是我們射頻工程師所要干的活啦。
