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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(yīng)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(shè)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(dāng)屬這些人形機器人了，各種關(guān)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(xiàn)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(yīng)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(guān)于毫米波雷達，在射頻學(xué)堂之前的文章中曾經(jīng)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(yīng)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(jié)如下：
| 小天線口徑、窄波束：高跟蹤和引導(dǎo)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(biāo)具有高橫向分辨力；對區(qū)域成像和目標(biāo)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(biāo)，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(diào)頻信號獲得目標(biāo)的細節(jié)結(jié)構(gòu)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(biāo)跟蹤和識別能力。 |
| 高多普勒頻率：慢目標(biāo)和振動目標(biāo)的良好檢測和識別能力；易于利用目標(biāo)多普勒頻率特性進行目標(biāo)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(dāng)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(jù)國外的研究，毫米波雷達照射的隱身目標(biāo)，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(dāng)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(yīng)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(yán)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(biāo)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(shù)值的多普勒頻率響應(yīng)、短的波長易獲得目標(biāo)細節(jié)特征和清晰輪廓成像等特點，適于目標(biāo)分類和識別的重要戰(zhàn)術(shù)要求； |
| 小目標(biāo)和近距離探測：毫米波短波長對應(yīng)的光學(xué)區(qū)尺寸較小，相對微波雷達更適于小目標(biāo)探測。除特殊的空間目標(biāo)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(shè)計。同時針對毫米波雷達的偵察和干擾設(shè)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(dǎo)彈制導(dǎo)，炮火控制，等軍事領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，同樣配合激光雷達和攝像頭的應(yīng)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(yīng)用。當(dāng)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(shù)據(jù)。
No.2 無線通信模塊
在這個萬物互聯(lián)的時代，沒有一項高科技電子產(chǎn)品能夠離開無線通信。離開無線通信，再好的設(shè)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(shù)的通信距離，通信速率不同，可根據(jù)需要選擇合適的通信技術(shù)。
蜂窩通信技術(shù)
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(shù)，該技術(shù)包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式，以正交頻分多址(OFDMA)技術(shù)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(gòu)網(wǎng)絡(luò)，能夠支持各種移動寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
5G即第四代移動通信技術(shù)，它是4G之后對現(xiàn)有的無線通信技術(shù)的演進。對于5G的關(guān)鍵技術(shù)，還可進一步細化歸納大規(guī)模天線、超密集組網(wǎng)、全頻譜接入、新型多址、新型多載波、先進調(diào)制編碼、終端直通技術(shù)、靈活雙工、全雙工、頻譜共享等十大關(guān)鍵技術(shù)。
5G 更強調(diào)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(wù)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(lián)，實現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)設(shè)備價格高，用量大，并且需要網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)致蜂窩通信速率很慢，影響到了機器人的操作。
藍牙技術(shù)
藍牙技術(shù)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(jīng)更新了10個版本，通信半徑從幾米到幾百米延伸。藍牙技術(shù)被廣泛地使用在手機，PDA等移動設(shè)備上，PC、GPS設(shè)備以及大量的無線外圍設(shè)備(藍牙耳機、藍牙鍵盤等)。
藍牙技術(shù)也緊跟物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展腳步。最新的藍牙5.0數(shù)據(jù)傳輸速率可達24Mbps、隱私功能更強大，Ipv6網(wǎng)絡(luò)支持。藍牙5.0加入室內(nèi)定位輔助功能，結(jié)合Wi-Fi可以實現(xiàn)精度小于1米的室內(nèi)定位。在智能家居領(lǐng)域，采用了Bultooth Smart技術(shù)的藍牙設(shè)備之間可以不通過網(wǎng)絡(luò)就能實現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備之間的“對話”。由此可以解決突然斷網(wǎng)沒有了WiFi的情況下，智能家居設(shè)備們?nèi)詫⒖梢岳^續(xù)工作。
藍牙的優(yōu)點是速率快、低功耗，安全性高，但是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點少，組網(wǎng)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(xiàn)是為了彌補藍牙通信協(xié)議的高復(fù)雜，功耗大，距離近，組網(wǎng)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(nèi)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(wǎng)的方式進行通信，也是無線傳感器網(wǎng)領(lǐng)域最為著名的無線通信協(xié)議。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)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(shù)據(jù)，從而保證了信息的可靠傳遞。
ZigBee不算主流的無線通訊技術(shù)，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(wǎng)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(shù)
WIFI是一種短距離無線傳輸技術(shù)，采用的標(biāo)準(zhǔn)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(wǎng)方式較為簡單，由AP和無線網(wǎng)卡組成的無線網(wǎng)絡(luò)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(lián)網(wǎng)，同時還應(yīng)用在智能家居控制方面，例如電視、空調(diào)、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(shù)
LPWAN（Low Power Wide Area Network）低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)，專為低帶寬、低功耗、遠距離、大量連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計的。在全球范圍內(nèi)的多種LPWAN技術(shù)中，NB-IoT、LoRa是應(yīng)用范圍最廣的兩種技術(shù)。
在未授權(quán)頻譜技術(shù)中，LoRa處于主導(dǎo)地位。LoRa除了具有網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用在工業(yè)控制、城市管理、電網(wǎng)巡檢控制、油氣管道監(jiān)控、農(nóng)業(yè)灌溉、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。
LPWAN技術(shù)的優(yōu)點網(wǎng)絡(luò)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(shù)，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，能在10m左右的范圍內(nèi)實現(xiàn)數(shù)百Mb/s至數(shù)Gb/s的數(shù)據(jù)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(yīng)用于室內(nèi)通信、高速無線LAN、家庭網(wǎng)絡(luò)、無繩電話、安全檢測、位置測定、雷達等領(lǐng)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(shù)，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(shù)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(shè)備成本高。
沒有任何一種技術(shù)能夠解決所有應(yīng)用場景，結(jié)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。
