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欧洲射频专业本硕博学了哪些?

其它类 不见不散 2017-01-06 10:50 发表了文章 来自相关话题

欧洲的射频博士生都学过哪些课,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)专业的学生到博士毕业,都学了哪些专业课,这样知己知彼,将来才能百战百胜。

本科阶段

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。

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。

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。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:-)

硕博阶段

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。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。

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。

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。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)。

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。

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。

选修部分

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。

个人看法

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。
 
 
 
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欧洲的射频博士生都学过哪些课,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)专业的学生到博士毕业,都学了哪些专业课,这样知己知彼,将来才能百战百胜。

本科阶段

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。

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。

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。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:-)

硕博阶段

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。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。

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。

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。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)。

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。

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。

选修部分

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。

个人看法

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。
 
 
 
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从EMO看风向:一张图探明未来机床体系的构成

设计类 麦田守候 2016-07-07 16:09 发表了文章 来自相关话题

摘要:当前全球经济正经历着前所未有和错综复杂的形势和变化,新旧经济模式急剧转换,新技术、新变革、新理念层出不穷,区域经济运行震荡分化,经当前全球经济正经历着前所未有和错综复杂的形势和变化,新旧经济模式急剧转换,新技术、新变革、新理念层出不穷,区域经济运行震荡分化,经济复苏乏力且下行压力持续增加,贸易保护主义抬头和贸易摩擦加剧等等。受此影响,全球机床工具行业也处于深度调整和洗牌的过程中,如何应对环境变化?如何实现发展模式的转变?如何适应和面对未来的新变化?这些问题成为全球机床工具业界普遍关心并不断思考和探究的焦点,EMO(米兰)2015以主题“Let’sbuildthefuture”试图向业界同仁阐述欧洲将要构建的未来是什么?又将如何去构建未来?体现了对欧洲产业当前焦点问题的思考和探究。

近年来,随着对业界同仁加大对产业发展方向的深度战略性思考和研究,新理念和交叉科技应用也逐渐成为引人注意的重要展示内容。





欧洲的选择


未来究竟会发展成什么样?什么是未来发展的主要方向?

这是立足于战略层面思考和解决发展问题的必经环节。只有清晰梳理产业环境和需求,才能明确符合自身发展实际的目标,进而确定最终实现的路径。从本届展会上,或多或少地可以厘清国外同行在未来发展方向上的逻辑思路,其分析方法和思路是值得中国机床工具行业借鉴和在产业规划实践过程中予以参考的。

欧洲由于其社会环境和自然环境的实际情况,发展战略选择了走集约型发展战略,这就要求其最大化地实现整合社会资源以支撑社会发展。

欧洲由于历史形成的高水平成本因素(人力成本、能源价格、资源开发限制和环保要求等),要想其制造业在竞争过程中战胜成本相对低廉的新兴经济体,只能通过最大限度地提高资源使用效率和劳动生产率,而形成优于竞争对手的成本和质量优势。

在这个总前提下,欧洲为何在大力发展智能化、集成化制造系统来替代离散型制造系统,以及以“工业4.0”为代表的通过信息技术提升传统制造业信息交流和共享就不难理解了,这些战术都是为了呼应和支撑欧洲持续发展战略目标。

体系的构建

由于欧洲制造业作为提振欧洲经济的再工业化战略的重要组成部分,不可避免的要在优化资源配置和提高劳动生产率方面下功夫。因此,对于欧洲制造业和机床工具制造商来说,如何提高资源(人力、能源、原材料等)的使用效率是实现欧洲发展和竞争战略的主要目标和研究内容。

如右图所示,从提高效率的角度看,目前欧洲再工业化战略的主要研究内容分为三个层次。

首先是基础层。为了保证加工效率最大化,欧洲机床制造商正在大力研究高效、复合、绿色的智能化、自动化机床和制造系统,进而研究满足上述要求的数控系统、功能部件、自动化系统(工业机器人和上下料装置)、工具系统、测量仪器和工程软件等。

通过对上述软硬件的研究,在满足多品种、大批量、个性定制制造需求的前提下,形成高效、集约、低能耗、高自动化、操作维护简便的制造系统。该系统可实现欧洲制造业升级目标中构建与自然和谐相处,并贴近城市的制造工厂的设想。

其次是控制层。该层面基于计算机、互联网和信息技术的成果,实现对基础软硬件层的实时控制和资源优化管理,为更高层次共享硬件资源和交换信息提供后台处理和支撑。该层技术和软件向下可延伸到基础层的控制、测量和反馈环节,向上与信息共享层交接。可更好地实现实体机床和制造系统进行管理和信息交换。这部分目前属于工业4.0概念中基础控制部分涉及的范畴。比如西门子提出的机床制造数字化应用,格里森公司APP软件“Gleason4.0”齿轮智慧制造解决方案等。

最后是共享层,也叫价值实现层。“价值(value)”取代高精、高效等技术表述,成为本届展会上出镜率最高的关键词,为客户创造价值成为业界共同的关注点。

应该说,信息共享层面属于较高层级和前沿的研究领域,它依赖于成熟的基础层技术和不断完善的控制层,在最终实现需求实现过程各环节参与者共享各自专有信息,并以最低成本和最高效率的方式获得各自需要的资源,并在产业链中不断形成价值,并推动产业链向价值链转变。

共享模式

通过这套体系,一旦消费者提出的汽车个性化定制需求,就可以第一时间被设计者接收形成设计方案,同时相应制造商可在投资方得到融资支持,并寻找合适的制造资源完成汽车制造。之后,就可以交给流通环节的经销商交付用户,并有专业的服务商为用户提供产品全生命周期的售后服务。

由于资源得到充分共享,制造商可以在用户没付一分钱的情况下开始生产,同样也可以在不用进行大规模投资或技改的基础上完成新车型制造,以轻资产的模式完成了传统制造体系不可能完成的任务。

由于没有厂房、设备和仓储投资等方面成本的摊销,用户得到定制汽车的价格并不会高于传统大批量制造的汽车,同时产业链上的各方在资源高效使用的作用下得到各自的价值回报。因此,该层可以称为“价值实现层”。

通过对欧洲再工业化战略实施途径的梳理,以及欧洲现有的条件和基础,目前欧洲机床制造业基本具备未来制造系统中基础软硬件支撑的条件,所以其主要的研究方向放在如何优化控制层并实现信息共享的最大化,这也是工业4.0研究的主要内容。

由于欧洲人力资源短缺,制造资源又相对分散,通过技术手段加强信息共享,可以使智力的载体——人,从所属的单位、地区和时间上解放出来,这将极大提升欧洲在创新和高端制造领域的竞争力。从这个意义上说,加强共享将成为欧洲提升制造业竞争力的主要模式。
 
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摘要:当前全球经济正经历着前所未有和错综复杂的形势和变化,新旧经济模式急剧转换,新技术、新变革、新理念层出不穷,区域经济运行震荡分化,经当前全球经济正经历着前所未有和错综复杂的形势和变化,新旧经济模式急剧转换,新技术、新变革、新理念层出不穷,区域经济运行震荡分化,经济复苏乏力且下行压力持续增加,贸易保护主义抬头和贸易摩擦加剧等等。受此影响,全球机床工具行业也处于深度调整和洗牌的过程中,如何应对环境变化?如何实现发展模式的转变?如何适应和面对未来的新变化?这些问题成为全球机床工具业界普遍关心并不断思考和探究的焦点,EMO(米兰)2015以主题“Let’sbuildthefuture”试图向业界同仁阐述欧洲将要构建的未来是什么?又将如何去构建未来?体现了对欧洲产业当前焦点问题的思考和探究。

近年来,随着对业界同仁加大对产业发展方向的深度战略性思考和研究,新理念和交叉科技应用也逐渐成为引人注意的重要展示内容。
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欧洲的选择


未来究竟会发展成什么样?什么是未来发展的主要方向?

这是立足于战略层面思考和解决发展问题的必经环节。只有清晰梳理产业环境和需求,才能明确符合自身发展实际的目标,进而确定最终实现的路径。从本届展会上,或多或少地可以厘清国外同行在未来发展方向上的逻辑思路,其分析方法和思路是值得中国机床工具行业借鉴和在产业规划实践过程中予以参考的。

欧洲由于其社会环境和自然环境的实际情况,发展战略选择了走集约型发展战略,这就要求其最大化地实现整合社会资源以支撑社会发展。

欧洲由于历史形成的高水平成本因素(人力成本、能源价格、资源开发限制和环保要求等),要想其制造业在竞争过程中战胜成本相对低廉的新兴经济体,只能通过最大限度地提高资源使用效率和劳动生产率,而形成优于竞争对手的成本和质量优势。

在这个总前提下,欧洲为何在大力发展智能化、集成化制造系统来替代离散型制造系统,以及以“工业4.0”为代表的通过信息技术提升传统制造业信息交流和共享就不难理解了,这些战术都是为了呼应和支撑欧洲持续发展战略目标。

体系的构建

由于欧洲制造业作为提振欧洲经济的再工业化战略的重要组成部分,不可避免的要在优化资源配置和提高劳动生产率方面下功夫。因此,对于欧洲制造业和机床工具制造商来说,如何提高资源(人力、能源、原材料等)的使用效率是实现欧洲发展和竞争战略的主要目标和研究内容。

如右图所示,从提高效率的角度看,目前欧洲再工业化战略的主要研究内容分为三个层次。

首先是基础层。为了保证加工效率最大化,欧洲机床制造商正在大力研究高效、复合、绿色的智能化、自动化机床和制造系统,进而研究满足上述要求的数控系统、功能部件、自动化系统(工业机器人和上下料装置)、工具系统、测量仪器和工程软件等。

通过对上述软硬件的研究,在满足多品种、大批量、个性定制制造需求的前提下,形成高效、集约、低能耗、高自动化、操作维护简便的制造系统。该系统可实现欧洲制造业升级目标中构建与自然和谐相处,并贴近城市的制造工厂的设想。

其次是控制层。该层面基于计算机、互联网和信息技术的成果,实现对基础软硬件层的实时控制和资源优化管理,为更高层次共享硬件资源和交换信息提供后台处理和支撑。该层技术和软件向下可延伸到基础层的控制、测量和反馈环节,向上与信息共享层交接。可更好地实现实体机床和制造系统进行管理和信息交换。这部分目前属于工业4.0概念中基础控制部分涉及的范畴。比如西门子提出的机床制造数字化应用,格里森公司APP软件“Gleason4.0”齿轮智慧制造解决方案等。

最后是共享层,也叫价值实现层。“价值(value)”取代高精、高效等技术表述,成为本届展会上出镜率最高的关键词,为客户创造价值成为业界共同的关注点。

应该说,信息共享层面属于较高层级和前沿的研究领域,它依赖于成熟的基础层技术和不断完善的控制层,在最终实现需求实现过程各环节参与者共享各自专有信息,并以最低成本和最高效率的方式获得各自需要的资源,并在产业链中不断形成价值,并推动产业链向价值链转变。

共享模式

通过这套体系,一旦消费者提出的汽车个性化定制需求,就可以第一时间被设计者接收形成设计方案,同时相应制造商可在投资方得到融资支持,并寻找合适的制造资源完成汽车制造。之后,就可以交给流通环节的经销商交付用户,并有专业的服务商为用户提供产品全生命周期的售后服务。

由于资源得到充分共享,制造商可以在用户没付一分钱的情况下开始生产,同样也可以在不用进行大规模投资或技改的基础上完成新车型制造,以轻资产的模式完成了传统制造体系不可能完成的任务。

由于没有厂房、设备和仓储投资等方面成本的摊销,用户得到定制汽车的价格并不会高于传统大批量制造的汽车,同时产业链上的各方在资源高效使用的作用下得到各自的价值回报。因此,该层可以称为“价值实现层”。

通过对欧洲再工业化战略实施途径的梳理,以及欧洲现有的条件和基础,目前欧洲机床制造业基本具备未来制造系统中基础软硬件支撑的条件,所以其主要的研究方向放在如何优化控制层并实现信息共享的最大化,这也是工业4.0研究的主要内容。

由于欧洲人力资源短缺,制造资源又相对分散,通过技术手段加强信息共享,可以使智力的载体——人,从所属的单位、地区和时间上解放出来,这将极大提升欧洲在创新和高端制造领域的竞争力。从这个意义上说,加强共享将成为欧洲提升制造业竞争力的主要模式。
 
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欧洲射频专业本硕博学了哪些?

其它类 不见不散 2017-01-06 10:50 发表了文章 来自相关话题

欧洲的射频博士生都学过哪些课,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)专业的学生到博士毕业,都学了哪些专业课,这样知己知彼,将来才能百战百胜。

本科阶段

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。

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。

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。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:-)

硕博阶段

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。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。

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。

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。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)。

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。

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。

选修部分

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。

个人看法

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。
 
 
 
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欧洲的射频博士生都学过哪些课,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)专业的学生到博士毕业,都学了哪些专业课,这样知己知彼,将来才能百战百胜。

本科阶段

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。

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。

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。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:-)

硕博阶段

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。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。

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。

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。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)。

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。

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。

选修部分

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。

个人看法

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。
 
 
 
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从EMO看风向:一张图探明未来机床体系的构成

设计类 麦田守候 2016-07-07 16:09 发表了文章 来自相关话题

摘要:当前全球经济正经历着前所未有和错综复杂的形势和变化,新旧经济模式急剧转换,新技术、新变革、新理念层出不穷,区域经济运行震荡分化,经当前全球经济正经历着前所未有和错综复杂的形势和变化,新旧经济模式急剧转换,新技术、新变革、新理念层出不穷,区域经济运行震荡分化,经济复苏乏力且下行压力持续增加,贸易保护主义抬头和贸易摩擦加剧等等。受此影响,全球机床工具行业也处于深度调整和洗牌的过程中,如何应对环境变化?如何实现发展模式的转变?如何适应和面对未来的新变化?这些问题成为全球机床工具业界普遍关心并不断思考和探究的焦点,EMO(米兰)2015以主题“Let’sbuildthefuture”试图向业界同仁阐述欧洲将要构建的未来是什么?又将如何去构建未来?体现了对欧洲产业当前焦点问题的思考和探究。

近年来,随着对业界同仁加大对产业发展方向的深度战略性思考和研究,新理念和交叉科技应用也逐渐成为引人注意的重要展示内容。





欧洲的选择


未来究竟会发展成什么样?什么是未来发展的主要方向?

这是立足于战略层面思考和解决发展问题的必经环节。只有清晰梳理产业环境和需求,才能明确符合自身发展实际的目标,进而确定最终实现的路径。从本届展会上,或多或少地可以厘清国外同行在未来发展方向上的逻辑思路,其分析方法和思路是值得中国机床工具行业借鉴和在产业规划实践过程中予以参考的。

欧洲由于其社会环境和自然环境的实际情况,发展战略选择了走集约型发展战略,这就要求其最大化地实现整合社会资源以支撑社会发展。

欧洲由于历史形成的高水平成本因素(人力成本、能源价格、资源开发限制和环保要求等),要想其制造业在竞争过程中战胜成本相对低廉的新兴经济体,只能通过最大限度地提高资源使用效率和劳动生产率,而形成优于竞争对手的成本和质量优势。

在这个总前提下,欧洲为何在大力发展智能化、集成化制造系统来替代离散型制造系统,以及以“工业4.0”为代表的通过信息技术提升传统制造业信息交流和共享就不难理解了,这些战术都是为了呼应和支撑欧洲持续发展战略目标。

体系的构建

由于欧洲制造业作为提振欧洲经济的再工业化战略的重要组成部分,不可避免的要在优化资源配置和提高劳动生产率方面下功夫。因此,对于欧洲制造业和机床工具制造商来说,如何提高资源(人力、能源、原材料等)的使用效率是实现欧洲发展和竞争战略的主要目标和研究内容。

如右图所示,从提高效率的角度看,目前欧洲再工业化战略的主要研究内容分为三个层次。

首先是基础层。为了保证加工效率最大化,欧洲机床制造商正在大力研究高效、复合、绿色的智能化、自动化机床和制造系统,进而研究满足上述要求的数控系统、功能部件、自动化系统(工业机器人和上下料装置)、工具系统、测量仪器和工程软件等。

通过对上述软硬件的研究,在满足多品种、大批量、个性定制制造需求的前提下,形成高效、集约、低能耗、高自动化、操作维护简便的制造系统。该系统可实现欧洲制造业升级目标中构建与自然和谐相处,并贴近城市的制造工厂的设想。

其次是控制层。该层面基于计算机、互联网和信息技术的成果,实现对基础软硬件层的实时控制和资源优化管理,为更高层次共享硬件资源和交换信息提供后台处理和支撑。该层技术和软件向下可延伸到基础层的控制、测量和反馈环节,向上与信息共享层交接。可更好地实现实体机床和制造系统进行管理和信息交换。这部分目前属于工业4.0概念中基础控制部分涉及的范畴。比如西门子提出的机床制造数字化应用,格里森公司APP软件“Gleason4.0”齿轮智慧制造解决方案等。

最后是共享层,也叫价值实现层。“价值(value)”取代高精、高效等技术表述,成为本届展会上出镜率最高的关键词,为客户创造价值成为业界共同的关注点。

应该说,信息共享层面属于较高层级和前沿的研究领域,它依赖于成熟的基础层技术和不断完善的控制层,在最终实现需求实现过程各环节参与者共享各自专有信息,并以最低成本和最高效率的方式获得各自需要的资源,并在产业链中不断形成价值,并推动产业链向价值链转变。

共享模式

通过这套体系,一旦消费者提出的汽车个性化定制需求,就可以第一时间被设计者接收形成设计方案,同时相应制造商可在投资方得到融资支持,并寻找合适的制造资源完成汽车制造。之后,就可以交给流通环节的经销商交付用户,并有专业的服务商为用户提供产品全生命周期的售后服务。

由于资源得到充分共享,制造商可以在用户没付一分钱的情况下开始生产,同样也可以在不用进行大规模投资或技改的基础上完成新车型制造,以轻资产的模式完成了传统制造体系不可能完成的任务。

由于没有厂房、设备和仓储投资等方面成本的摊销,用户得到定制汽车的价格并不会高于传统大批量制造的汽车,同时产业链上的各方在资源高效使用的作用下得到各自的价值回报。因此,该层可以称为“价值实现层”。

通过对欧洲再工业化战略实施途径的梳理,以及欧洲现有的条件和基础,目前欧洲机床制造业基本具备未来制造系统中基础软硬件支撑的条件,所以其主要的研究方向放在如何优化控制层并实现信息共享的最大化,这也是工业4.0研究的主要内容。

由于欧洲人力资源短缺,制造资源又相对分散,通过技术手段加强信息共享,可以使智力的载体——人,从所属的单位、地区和时间上解放出来,这将极大提升欧洲在创新和高端制造领域的竞争力。从这个意义上说,加强共享将成为欧洲提升制造业竞争力的主要模式。
 
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摘要:当前全球经济正经历着前所未有和错综复杂的形势和变化,新旧经济模式急剧转换,新技术、新变革、新理念层出不穷,区域经济运行震荡分化,经当前全球经济正经历着前所未有和错综复杂的形势和变化,新旧经济模式急剧转换,新技术、新变革、新理念层出不穷,区域经济运行震荡分化,经济复苏乏力且下行压力持续增加,贸易保护主义抬头和贸易摩擦加剧等等。受此影响,全球机床工具行业也处于深度调整和洗牌的过程中,如何应对环境变化?如何实现发展模式的转变?如何适应和面对未来的新变化?这些问题成为全球机床工具业界普遍关心并不断思考和探究的焦点,EMO(米兰)2015以主题“Let’sbuildthefuture”试图向业界同仁阐述欧洲将要构建的未来是什么?又将如何去构建未来?体现了对欧洲产业当前焦点问题的思考和探究。

近年来,随着对业界同仁加大对产业发展方向的深度战略性思考和研究,新理念和交叉科技应用也逐渐成为引人注意的重要展示内容。
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欧洲的选择


未来究竟会发展成什么样?什么是未来发展的主要方向?

这是立足于战略层面思考和解决发展问题的必经环节。只有清晰梳理产业环境和需求,才能明确符合自身发展实际的目标,进而确定最终实现的路径。从本届展会上,或多或少地可以厘清国外同行在未来发展方向上的逻辑思路,其分析方法和思路是值得中国机床工具行业借鉴和在产业规划实践过程中予以参考的。

欧洲由于其社会环境和自然环境的实际情况,发展战略选择了走集约型发展战略,这就要求其最大化地实现整合社会资源以支撑社会发展。

欧洲由于历史形成的高水平成本因素(人力成本、能源价格、资源开发限制和环保要求等),要想其制造业在竞争过程中战胜成本相对低廉的新兴经济体,只能通过最大限度地提高资源使用效率和劳动生产率,而形成优于竞争对手的成本和质量优势。

在这个总前提下,欧洲为何在大力发展智能化、集成化制造系统来替代离散型制造系统,以及以“工业4.0”为代表的通过信息技术提升传统制造业信息交流和共享就不难理解了,这些战术都是为了呼应和支撑欧洲持续发展战略目标。

体系的构建

由于欧洲制造业作为提振欧洲经济的再工业化战略的重要组成部分,不可避免的要在优化资源配置和提高劳动生产率方面下功夫。因此,对于欧洲制造业和机床工具制造商来说,如何提高资源(人力、能源、原材料等)的使用效率是实现欧洲发展和竞争战略的主要目标和研究内容。

如右图所示,从提高效率的角度看,目前欧洲再工业化战略的主要研究内容分为三个层次。

首先是基础层。为了保证加工效率最大化,欧洲机床制造商正在大力研究高效、复合、绿色的智能化、自动化机床和制造系统,进而研究满足上述要求的数控系统、功能部件、自动化系统(工业机器人和上下料装置)、工具系统、测量仪器和工程软件等。

通过对上述软硬件的研究,在满足多品种、大批量、个性定制制造需求的前提下,形成高效、集约、低能耗、高自动化、操作维护简便的制造系统。该系统可实现欧洲制造业升级目标中构建与自然和谐相处,并贴近城市的制造工厂的设想。

其次是控制层。该层面基于计算机、互联网和信息技术的成果,实现对基础软硬件层的实时控制和资源优化管理,为更高层次共享硬件资源和交换信息提供后台处理和支撑。该层技术和软件向下可延伸到基础层的控制、测量和反馈环节,向上与信息共享层交接。可更好地实现实体机床和制造系统进行管理和信息交换。这部分目前属于工业4.0概念中基础控制部分涉及的范畴。比如西门子提出的机床制造数字化应用,格里森公司APP软件“Gleason4.0”齿轮智慧制造解决方案等。

最后是共享层,也叫价值实现层。“价值(value)”取代高精、高效等技术表述,成为本届展会上出镜率最高的关键词,为客户创造价值成为业界共同的关注点。

应该说,信息共享层面属于较高层级和前沿的研究领域,它依赖于成熟的基础层技术和不断完善的控制层,在最终实现需求实现过程各环节参与者共享各自专有信息,并以最低成本和最高效率的方式获得各自需要的资源,并在产业链中不断形成价值,并推动产业链向价值链转变。

共享模式

通过这套体系,一旦消费者提出的汽车个性化定制需求,就可以第一时间被设计者接收形成设计方案,同时相应制造商可在投资方得到融资支持,并寻找合适的制造资源完成汽车制造。之后,就可以交给流通环节的经销商交付用户,并有专业的服务商为用户提供产品全生命周期的售后服务。

由于资源得到充分共享,制造商可以在用户没付一分钱的情况下开始生产,同样也可以在不用进行大规模投资或技改的基础上完成新车型制造,以轻资产的模式完成了传统制造体系不可能完成的任务。

由于没有厂房、设备和仓储投资等方面成本的摊销,用户得到定制汽车的价格并不会高于传统大批量制造的汽车,同时产业链上的各方在资源高效使用的作用下得到各自的价值回报。因此,该层可以称为“价值实现层”。

通过对欧洲再工业化战略实施途径的梳理,以及欧洲现有的条件和基础,目前欧洲机床制造业基本具备未来制造系统中基础软硬件支撑的条件,所以其主要的研究方向放在如何优化控制层并实现信息共享的最大化,这也是工业4.0研究的主要内容。

由于欧洲人力资源短缺,制造资源又相对分散,通过技术手段加强信息共享,可以使智力的载体——人,从所属的单位、地区和时间上解放出来,这将极大提升欧洲在创新和高端制造领域的竞争力。从这个意义上说,加强共享将成为欧洲提升制造业竞争力的主要模式。
 
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