Introducción a las arquitecturas de radar FMCW y de pulsos
- El radar FMCW es barato y fácil de construir, y evita la necesidad de conmutar entre transmisión y recepción al usar antenas separadas para transmitir y recibir.
- El radar de pulsos requiere una conmutación rápida entre los modos de transmisión y recepción, puede usar una alta potencia de transmisión y es ventajoso para medir la velocidad de objetivos que se mueven rápidamente.
- El radar FMCW se usa principalmente en aplicaciones de corto alcance, mientras que el radar de pulsos se usa sobre todo en aplicaciones de largo alcance.
Radar de compresión de pulsos
- El radar de compresión de pulsos admite formas de onda arbitrarias y requiere un DAC con una velocidad de muestreo lo bastante alta para generar la forma de onda transmitida.
- La arquitectura del radar es muy similar a la de un SDR y comparte dos antenas receptoras multiplexadas en el tiempo y una antena transmisora.
- La arquitectura zero-IF no es ideal en términos de rendimiento, pero es la opción más barata.
ADC y DAC
- La velocidad de muestreo del ADC es uno de los parámetros más importantes del sistema, y es deseable muestrear tan rápido como sea posible.
- El DAC está limitado por el ancho de banda del sistema, pero es útil que tenga suficiente ancho de banda para facilitar el filtrado.
FPGA
- Un microcontrolador por sí solo no es suficiente para esta aplicación, y se necesita un FPGA para generar pulsos con temporización precisa y para gestionar los datos del ADC y del DAC.
- El Zynq 7020 ofrece una CPU ARM-A9 de doble núcleo y la lógica programable típica de un FPGA en un solo paquete.
Diseño digital
- Al usar ADC y DAC rápidos, es importante considerar si el sistema puede procesar los datos.
- El FPGA SoC está compuesto por el sistema de procesamiento (PS) y la lógica programable (PL), y ambos están conectados entre sí mediante el bus AXI.
- Se necesita una interfaz rápida hacia la PC para transferir con rapidez las muestras del ADC capturadas.
Diseño de RF
- Los componentes de RF ocupan una pequeña parte del área del PCB y requieren una carga de trabajo relativamente pequeña dentro del proyecto.
- El diseño de los componentes de RF es relativamente simple y la frecuencia de operación se fija en aproximadamente 6 GHz.
Alcance máximo de detección
- El alcance máximo de detección del radar puede calcularse considerando varios parámetros, como la longitud del pulso transmitido, la potencia promedio y la ganancia de la antena.
- La distancia máxima de detección se estima aproximadamente en 1 km, y a esa distancia el objetivo se detecta con una probabilidad promedio del 50%.
Diseño del PCB
- Para la implementación real del sistema, se necesita diseñar una placa de circuito impreso (PCB) que integre todos los componentes.
- El PCB incluye circuitos de RF y digitales de alta velocidad, y requiere un ruteo cuidadoso para funcionar correctamente.
Opinión de GN⁺
- Este artículo profundiza la comprensión de la tecnología de radar al compartir la experiencia de construir un radar de compresión de pulsos, y ofrece perspectivas especialmente sobre una arquitectura similar a la de la radio definida por software (SDR).
- La explicación detallada del diseño digital y de RF del sistema de radar puede ayudar a ingenieros principiantes a entender el proceso de diseño de sistemas complejos.
- Se enfatiza la importancia del procesamiento de datos en tiempo real con FPGA, un concepto importante que puede aplicarse a diversas aplicaciones de procesamiento de señales de alta velocidad.
- La diferencia de precio del FPGA Zynq 7020 mencionada en el artículo ofrece un caso interesante sobre la cadena de suministro y la fijación de precios de componentes electrónicos. Es un factor importante a considerar al desarrollar productos electrónicos.
- El cálculo del alcance máximo de detección es importante para comprender los límites de rendimiento del sistema de radar y puede ayudar a predecir su desempeño en entornos reales.
1 comentarios
Una ingeniería demencial más allá de toda imaginación...
Es demasiado parecido al tipo de ingeniero que yo apenas imaginaba vagamente.