مهندسی RF چیست؟

پیشگفتار:

در اولین نوشتار در بخش RF و مایکروویو از سایت به تعریف RF و همینطور مایکروویو پرداختم (در اینجا) و طبیعتا تفاوت آنها با هم نیز مشخص گردید. در ضمنِ همان مطلب اشاره شد که نوشته دیگری را به این موضوع که مهندسی RF چیست اختصاص خواهم داد که در این مطلب قصد بررسی آن را دارم (طبیعتا در نوشته دیگری موضوع مهندسی مایکروویو چیست مورد بررسی قرار خواهد گرفت) .

شاید برای فارق‌التحصیلان رشته مهندسی برق (گرایش‌های الکترونیک و مخابرات) که جویای کار هستند پیش آمده باشد که با آگهی استخدامی که سمت شغلی موردنیاز آن، مهندس RF بود مواجه شده باشند. خب مهندسی RF از کجا نشات گرفته است؟ روی چه مواردی متمرکز است؟ در این حوزه نیازمند داشتن اطلاعات از چه مطالبی را دارید؟ در این نوشته تاحدِامکان پاسخ این سوالات داده خواهد شد.

لازم به ذکر است که در منبع این مطلب که در ادامه توضیحات لازم در مورد آن داده شده است، در بخش اول به سوال مهندسی RF چیست پاسخ می‌دهد، اما بخش‌های دیگری نیز داشت که به‌نظرم جالب توجه بود و اطلاعات بیشتری در مورد مهندسی RF در اختیار خواننده قرار می‌داد، لذا آنها را نیز به همان ترتیب در این نوشته آورده‌ام.

نکات پیش از مطالعه

مهندسی RF چیست؟

مهندسی RF (فرکانس رادیویی) زیرمجموعه‌ای از مهندسی الکترونیک می‌باشد که از خط انتقال، موجبر، آنتن و اصول میدان الکترومغناطیسی استفاده می‌کند جهت طراحی و استفاده از دستگاه‌هایی که سیگنا‌ل‌هایی در باند رادیویی (همانطور که در اینجا گفته شد براساس برخی منابع رنج فرکانسی 20KHz تا 300GHz را دربر می‌گیرد) را تولید و یا استفاده می‌کنند.

مهندسی RF تقریبا در هر چیزی که یک موج رادیویی را فرستاده و یا دریافت می‌کند نقشی ایفا می‌کند، به عنوان مثال: تلفن‌های همراه، رادیوها، WiFi و ارتباطات رادیویی دو طرفه. مهندسی RF یک حوزه بسیار تخصصی است که معمولا شامل زمینه‌های تخصصی زیر است:

برای تولید نتایج باکیفیت، مهندس RF نیازمند داشتن دانشی عمیق از ریاضیات، فیزیک و تئوری الکترونیک عمومی است، همچنین نیازمند آموزش تخصصی در زمینه‌هایی چون انتشار امواج، تبدیل‌ امپدانس، فیلترها و طراحی بُردهای مدارچاپی مایکرواستریپی.

الکترونیک رادیویی (Radio electronics)

الکترونیک رادیویی مربوط است به مدارهای الکترونیکی‌ای که سیگنال‌های رادیویی را دریافت یا منتقل می‌کنند.

چنین مدارهایی باید در فرکانس رادیویی و سطح مشخصی از توان کار کنند، که این مساله محدودیت‌های مشخصی را در طراحی آنها وارد می‌کند. اهمیت این محدودیت‌ها با افزایش فرکانس کاری افزایش می‌یابند. در فرکانس‌های مایکروویو، رآکتانسِ مسیرهای سیگنال (signal traces) به بخش مهمی از طرح (layout) فیزیکی مدار تبدیل می‌شود.

لیست مباحث الکترونیک رادیویی عبارت است از:

وظایف (در مهندسی RF)

مهندسان RF می‌توانند نقش‌های مختلفی را برعهده بگیرند، مانند طراحی، نصب و نگهداری. مهندسان RF نیازمند به چندین سال تجربه تحصیلی هستند. این نوع از مهندسان در ارتباط با سیستم‌های انتقال، طراحی دستگاه و قراردادن آنتن‌ها برای عملکرد بهینه صاحب تجربه‌اند. شرح وظایف یک مهندس RF در یک سایت پخش (broadcast facility) می‌تواند شامل نگهداری فرستنده‌های پخش توان بالای ایستگاه و سیستم‌های مرتبط با آن باشد. این شامل برق اضطراری سایت فرستنده، کنترل از دور، تنظیمات آنتن و خط انتقال اصلی، لینک‌های STL/TSL رله رادیویی مایکروویو و غیره می‌شود.

علاوه بر این، یک مهندس RF باید قادر به درک طراحی سخت‌افزار الکترونیکی، مواد بُرد مدار، تشعش آنتن و اثر فرکانس‌های تداخلی (که از عملکرد بهینه یک تجهیز جلوگیری می‌کنند) باشد.

ریاضیات

کاربردهای زیادی از تئوری الکترومغناطیس در مهندسی RF وجود دارد، چون استفاده از ابزارهای مفهومی‌ای مانند حساب برداری و آنالیز مختلط. موضوعات موردمطالعه در این زمینه (مهندسی RF) شامل: موجبرها و خطوط انتقال، رفتار آنتن‌های رادیویی و انتشار امواج رادیویی از طریق جو زمین می‌شوند. از نقطه نظر تاریخی، مهندسی RF (مباحث مطرح در آن) نقش بسزایی در توسعه سیستم‌های غیرخطی (nonlinear dynamics) ایفا کرد.

جمع‌بندی

در این نوشته با موارد زیر روبرو شدیم:

پسگفتار

امیدوارم این نوشتار کمی شما را با حوزه مهندسی RF آشناتر کرده باشد و آگاه شده باشید که به عنوان یک مهندس RF باید در چه زمینه‌هایی آگاهی و دانش لازم را کسب نمایید.

همانطور که پیشتر عرض کردم، انشاءالله نوشته بعدی در این بخش از سایت را به موضوع “مهندسی مایکروویو چیست؟” اختصاص خواهم داد تا نسبت به این حوزه تخصصی نیز شناخت بیشتری پیدا کنیم.