Giới thiệu về kiến trúc radar FMCW và radar xung
- Radar FMCW có chi phí thấp, dễ chế tạo và sử dụng các ăng-ten phát/thu riêng biệt để tránh nhu cầu chuyển đổi giữa phát và thu.
- Radar xung cần chuyển đổi nhanh giữa chế độ phát và thu, có thể sử dụng công suất phát cao và có lợi cho việc đo vận tốc của các mục tiêu di chuyển nhanh.
- Radar FMCW chủ yếu được dùng cho các ứng dụng tầm ngắn, còn radar xung chủ yếu được dùng cho các ứng dụng tầm xa.
Radar nén xung
- Radar nén xung hỗ trợ dạng sóng tùy ý và cần một DAC có tốc độ lấy mẫu đủ cao để tạo ra dạng sóng được phát đi.
- Kiến trúc của radar rất giống với SDR, dùng chung hai ăng-ten thu ghép kênh theo thời gian và một ăng-ten phát.
- Kiến trúc zero-IF không lý tưởng về mặt hiệu năng, nhưng là lựa chọn rẻ nhất.
ADC và DAC
- Tốc độ lấy mẫu của ADC là một trong những tham số quan trọng nhất trong hệ thống, và nên lấy mẫu nhanh nhất có thể.
- DAC bị giới hạn bởi băng thông của hệ thống, nhưng việc có đủ băng thông để giúp lọc dễ hơn là điều hữu ích.
FPGA
- Chỉ dùng vi điều khiển là không đủ cho ứng dụng này; FPGA cần thiết để tạo xung với định thời chính xác và quản lý dữ liệu ADC và DAC.
- Zynq 7020 cung cấp CPU ARM-A9 hai lõi và logic khả trình FPGA điển hình trong cùng một gói.
Thiết kế số
- Khi dùng ADC và DAC tốc độ cao, điều quan trọng là phải cân nhắc xem hệ thống có thể xử lý dữ liệu hay không.
- FPGA SoC gồm hệ thống xử lý (PS) và logic khả trình (PL), được kết nối với nhau qua bus AXI.
- Cần một giao tiếp PC tốc độ cao để có thể truyền nhanh các mẫu ADC đã thu sang PC.
Thiết kế RF
- Các linh kiện RF chỉ chiếm một phần nhỏ diện tích PCB và đòi hỏi khối lượng công việc tương đối nhỏ trong dự án.
- Thiết kế phần RF tương đối đơn giản, với tần số hoạt động được đặt ở khoảng 6 GHz.
Tầm phát hiện tối đa
- Tầm phát hiện tối đa của radar có thể được tính bằng cách xét nhiều tham số như độ dài xung phát, công suất trung bình và độ lợi ăng-ten.
- Khoảng cách phát hiện tối đa được ước tính xấp xỉ 1 km, và ở khoảng cách này mục tiêu được phát hiện với xác suất trung bình 50%.
Thiết kế PCB
- Để hiện thực hóa hệ thống trong thực tế, cần thiết kế một bảng mạch in (PCB) tích hợp tất cả các thành phần.
- PCB bao gồm mạch RF và mạch số tốc độ cao, cần được đi dây cẩn thận để hoạt động đúng.
Ý kiến của GN⁺
- Bài viết này chia sẻ kinh nghiệm xây dựng radar nén xung, qua đó giúp đào sâu hiểu biết về công nghệ radar và đặc biệt cung cấp góc nhìn về một kiến trúc tương tự software-defined radio (SDR).
- Phần giải thích chi tiết về thiết kế số và RF của hệ thống radar có thể giúp các kỹ sư mới vào nghề hiểu được quy trình thiết kế của những hệ thống phức tạp.
- Bài viết nhấn mạnh tầm quan trọng của xử lý dữ liệu thời gian thực bằng FPGA, một khái niệm quan trọng có thể áp dụng cho nhiều ứng dụng xử lý tín hiệu tốc độ cao khác nhau.
- Chênh lệch giá của FPGA Zynq 7020 được nhắc đến trong bài cung cấp một ví dụ thú vị về chuỗi cung ứng và định giá linh kiện điện tử; đây là yếu tố quan trọng cần cân nhắc khi phát triển sản phẩm điện tử.
- Việc tính toán tầm phát hiện tối đa rất quan trọng để hiểu giới hạn hiệu năng của hệ thống radar và có thể giúp dự đoán hiệu năng trong môi trường thực tế.
1 bình luận
Kỹ thuật điên rồ vượt xa sức tưởng tượng...
Quá gần với hình mẫu kỹ sư mà tôi từng mơ hồ hình dung.