[重来] 5.8GHz 测距雷达
GiroPetrenko2020/02/08无线电 IP:江苏

前言:吸取了之前的教训,大幅度更改如下:


信号源:

待定。若是资金足够则使用ARM CPU + ADF4158进行真正的线性扫频。若是资金不够则使用XR2206产生三角波。

工作在5.8GHz(中心)下,VCO 输出功率 +0dBm


第一级(驱动)放大: 采用经济实惠的HMC717做放大,噪声系数 1.1dB,增益16dB。


功分器:Wilkinson功分器 工作在5.8G下,画在PCB上大小可以接受。


功率放大器:采用经济实惠的HMC406作为末级功率放大,增益16dB。P1dB=27dBm,正好榨干。


天线:采用5.8G图传使用的平板天线,增益14dBi。


低噪声放大器:采用经济实惠的HMC717。噪声系数较好,增益略低。


混频器:采用经济实惠的HMC220B,9dB的Convertion Loss略大,噪声系数7dB,LO驱动功率+13dBm正好。


中频滤波放大:完全抄袭MIT的咖啡罐雷达,把MAX414换成更加现代的运放。


[修改于 4年1个月前 - 2020/02/29 14:54:22]

来自:电子信息 / 无线电
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4年1个月前 修改于 4年1个月前 IP:江苏
872488

2020.02.29 更新

重新设计了5.8G的版本。决定了射频前端,振荡器,中频处理部分待定。



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GiroPetrenko作者
4年1个月前 修改于 4年1个月前 IP:江苏
872488

2020.02.29 更新

重新设计了5.8G的版本。决定了射频前端,振荡器,中频处理部分待定。



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miles
4年1个月前 IP:北京
872496

先老老实实抄一个 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/~s53mv/vnr/XXXXXXXXXml 高度表


然后你再考虑做FMCW雷达


2.4GHz频率有点低,换5.8G会好一点,现成的高增益天线一大把,为啥还用YAGI天线


频综选的芯片不合适,Hittite有现成的芯片,内部直接带现性扫频调制


另外扫频建议采用三角波扫频,中频采用正交下变频,可以区分被测物体移动方向



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GiroPetrenko作者
4年1个月前 IP:江苏
872498
引用miles发表于2楼的内容
先老老实实抄一个 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/~s53mv/vnr/theory....

请教以下几点:是不是正确的方向?

  1. 射频发生芯片改成内置线性扫频的芯片,频率改到5.8G

  2. 抛弃八木天线

  3. 仿制“高度表”的射频部分

  4. 我想不完全仿制中频信号处理,而是中频过滤波放大后通过声卡采样,交予后级进行FFT

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zx-16533
4年1个月前 IP:广东
872500

记得引出芯片的扫频起始信号给信号处理后级

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GiroPetrenko作者
4年1个月前 IP:江苏
872501
引用zx-16533发表于4楼的内容
记得引出芯片的扫频起始信号给信号处理后级

也就是保证真正的扫频事件与信号处理事件同步?

(在考虑用带GPIO的arm开发板进行信号处理以及与扫频的沟通)

受教了谢谢。

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GiroPetrenko作者
4年1个月前 IP:江苏
872502

把自己仿制的东西和大佬们的东西算了一笔账。

果然,全面小康任重道远啊。一颗VCO就快顶我一整板的东西了。

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miles
4年1个月前 IP:北京
872564

其实推荐采用8到12GHz的信号作为扫频源

扫频带宽500MHz至1GHz左右,用一个角锥喇叭天线作为发射,两个或者三个天线做接收

这样可以判断被测物体滚转


X波段天线用淘汰华为的ODU天线就行,振荡器采用YIG振荡器,直接用三角波电流源调制就行,因为YIG线性度非常好


这样省去了负责的PLL环路,另外收发天线隔离度一定要够,否则中频就惨了

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miles
4年1个月前 IP:北京
872565

YIG振荡器,在某宝上200到500元一个,输出功率很大,一般20dbm左右,可以直接过隔离器输出至天线

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GiroPetrenko作者
4年1个月前 IP:江苏
872567
引用miles发表于8楼的内容
YIG振荡器,在某宝上200到500元一个,输出功率很大,一般20dbm左右,可以直接过隔离器输出至...

感谢给我指点迷津。

个人认为,我现阶段最适合参考的对象位MIT的咖啡罐雷达,从最普通的各个射频组件学起,循序渐进地深入。

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GiroPetrenko作者
4年1个月前 IP:江苏
873277

感谢各位大佬给我提供宝贵意见,经过考虑,再次更新了方案。

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极速外卖
4年1个月前 IP:广东
873312

用4351做扫频,可能会被累死,毕竟定位不是用来做扫频的东西,宽带扫频可能代码量惊人。。


在做东西的过程中学习了解射频器件和系统的特性,这个想法看起来是比较美好,但是需要扎实的功底和较完备的测试条件。


如果都没有,还是一开始多花点钱做个好点的选型。

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GiroPetrenko作者
4年1个月前 IP:江苏
873315
引用极速外卖发表于11楼的内容
用4351做扫频,可能会被累死,毕竟定位不是用来做扫频的东西,宽带扫频可能代码量惊人。。在做东西的过...

抛弃了4351了,改成4158这种自带线性扫频的芯片。当然,目前我认为最现实的仍是抄一台mit的咖啡罐雷达,不过把频率更改至5.8G (后端无需改变,参考了一份资料)

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GiroPetrenko作者
4年1个月前 IP:江苏
873320
引用极速外卖发表于11楼的内容
用4351做扫频,可能会被累死,毕竟定位不是用来做扫频的东西,宽带扫频可能代码量惊人。。在做东西的过...

我认为“在做东西的过程中学习了解射频器件和系统的特性”是可行的。我很清楚地认识到我缺乏知识功底,但是我坚信只要遵循“拒绝‘盲干’‘瞎干’,不会就学,遇到不解的问题就问”的方法,大多数普通的DIY都可以完成。

至于测试条件。。。这是硬伤。毕竟我只是个普通高中生,家境也没有到看上什么仪器就买的程度。若是遇到什么困难/bug,我可以先排查自我因素,遇到实在需要高级仪器的时候再想办法去借。能靠自己的靠自己,并且不断地吸取失败经验以及分析别人的成功经验。

特别感谢科创论坛给我的指导,若是没有各位大佬们的包容我恐怕还在“盲干","瞎干”,不去追求先进的技术而是翻古董。

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miles
4年1个月前 IP:北京
873326

放大器  功分器 混频器  上淘宝,邓林千里,他们家淘个二手的就行


用SMA线一连接就ok了



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虎哥
4年1个月前 IP:四川
873328

HMC717停产,替代型号是HMC717A,这个放大器压缩点才18dBm,考虑到传输线和功分器的损耗,是不够的,还要更大点的,比如20dBm的放大器。VCO打算用什么,这样分立电路搞下来可能比直接买一片LMX2592之类的贵。另外注意一下扫频宽度,因为你的选型基本都是窄带的,偏200M总增益能差七八dB。

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smith
4年1个月前 IP:广东
873330

其实我倒是觉得频率源可以采用SDR方案,HackRF的号称是可以支持到6GHz的,不知道是否发射也能支持到,如果可以的话就直接采用这个,基本上可以节省不少工作量了,重点投入到信号处理的算法上

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zx-16533
4年1个月前 IP:广东
873335
引用smith发表于16楼的内容
其实我倒是觉得频率源可以采用SDR方案,HackRF的号称是可以支持到6GHz的,不知道是否发射也能...

带宽捉急,而且HackRF是半双工的。

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GiroPetrenko作者
4年1个月前 IP:江苏
873342
引用虎哥发表于15楼的内容
HMC717停产,替代型号是HMC717A,这个放大器压缩点才18dBm,考虑到传输线和功分器的损耗...

VCO还没想好。。。最便宜的是干扰器之类的VCO(恐怕不能用),好一点的用HMC431,再好一点加个锁相环。

LNA仍然使用HMC717,至于更大的第一级驱动放大器正在找,也许用几级可以级联的堆出来,还得请教您。

带宽刚刚看了一下,既然频率选定5.8GHz ± 100MHz,HMC717的增益差2-3dB,HMC406也是差2-3dB(尺子+笔测量,不准确请见谅)。把中心频率移到5.5GHz会好很多。

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lx2005
4年1个月前 修改于 4年1个月前 IP:浙江
873344

网上有人用limesdr做的雷达,limesdr是全双工的

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GiroPetrenko作者
4年1个月前 IP:江苏
873382
引用虎哥发表于15楼的内容
HMC717停产,替代型号是HMC717A,这个放大器压缩点才18dBm,考虑到传输线和功分器的损耗...

做一回伸手党,各位大佬有什么推荐的放大器吗

我找到的大多数(成本可以接收的),比如ADL5545,SBB5089之类增益全都是17-18dB,NF也巨大。


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zx-16533
4年1个月前 修改于 4年1个月前 IP:广东
873399
引用GiroPetrenko发表于20楼的内容
做一回伸手党,各位大佬有什么推荐的放大器吗我找到的大多数(成本可以接收的),比如ADL5545,SB...

选驱动放大器看啥NF。。

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GiroPetrenko作者
4年1个月前 IP:江苏
873475

还在纠结驱动放大器。。。ADL5545之类的完全没法用,这类的P1dB不合适。HMC406这个PA不知道能不能用在这里。

若是驱动放大器不给力,混频器则无法使用。在较低的LO Drive功率下混频器的损耗可以用“惨不忍睹”来描述

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wzh19940105
4年1个月前 IP:北京
873509
引用GiroPetrenko发表于22楼的内容
还在纠结驱动放大器。。。ADL5545之类的完全没法用,这类的P1dB不合适。HMC406这个PA不...

minicircuits上还是有一些能满足要求的amp的 比如LHA-1H+ 的P1dB就有将近23dB了 增益一个不够就再加一个 

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极速外卖
4年1个月前 IP:广东
873543
引用GiroPetrenko发表于22楼的内容
还在纠结驱动放大器。。。ADL5545之类的完全没法用,这类的P1dB不合适。HMC406这个PA不...

可用内置放大器的混频器,如LTC5510

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跳跳棋士
4年1个月前 IP:山西
873789

不知道您有没有去ti官网或者adi官网看一看  感觉ti的一些产品蛮符合您的需要的

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GiroPetrenko作者
4年1个月前 IP:江苏
873801
引用跳跳棋士发表于25楼的内容
不知道您有没有去ti官网或者adi官网看一看  感觉ti的一些产品蛮符合您的需要的

Ti 和 ADI的都看过了,可惜大多数都超过了预算要求。

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154454496
4年1个月前 修改于 4年1个月前 IP:内蒙古
873802
引用GiroPetrenko发表于26楼的内容
Ti 和 ADI的都看过了,可惜大多数都超过了预算要求。

找便宜射频管子自己搭一个?我觉得5. 8g作为通信频段,应该不太贵。

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GiroPetrenko作者
4年1个月前 修改于 4年1个月前 IP:江苏
873803
引用154454496发表于27楼的内容
找便宜射频管子自己搭一个?我觉得5. 8g作为通信频段,应该不太贵。

算了一下, (单位RMB)

驱动放大器 ~40

PA ~ 50

天线组 ~ 70

混频器 ~30

LNA ~40

VCO (干扰器版本)~25

--------------------

VCO (HMC431) ~90

PLL (ADF4158) ~50

MCU(全志的ARM)& ADC ~200-400

看来还是信号处理这一类的比较昂贵啊。

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GiroPetrenko作者
4年1个月前 IP:江苏
873899

2020/03/06 更新

image.png

整套分为三个模块,

1: 中频信号滤波放大输出到声卡,STM32 MCU + AD9833 产生扫频三角波。

2: HMC431 VCO。 这个单独分出是为了以后可以增加一个PLL,加强扫频线性。(因为HMC431很贵啊)

3:射频部分,未作太大更改。


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不沉的Sam
4年1个月前 IP:北京
873910

可以考虑下ETC相关器件。频率相同,能利用上的话会很省钱。

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GiroPetrenko作者
4年1个月前 IP:江苏
874007

突然想到一个问题:AD9833这个DDS不像XR2206一样有多路不同波形的输出,也就是说放去信号处理时只有给出的扫频三角波。请问是用模拟电路来捕捉三角波的上升沿比较划算,还是用后期数字信号处理比较划算?

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GiroPetrenko作者
4年1个月前 IP:江苏
874031
引用GiroPetrenko发表于31楼的内容
突然想到一个问题:AD9833这个DDS不像XR2206一样有多路不同波形的输出,也就是说放去信号处...

自己傻了。。。因为是单片机小白,一直没有现成库的芯片不会用。

但是今天刚刚仔细研究了各个PLL的寄存器时序图,最终尝试选择了TI的LMX2572 (感谢@虎哥与@跳跳棋士)。这款芯片自带PLL,VCO与扫频,而且输出功率足够,特别是DATASHEET比较友好。


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GiroPetrenko作者
4年1个月前 修改于 4年1个月前 IP:江苏
874559

image.png

扫频部分的PCB,双层板配QFN的阻抗匹配貌似是道过不去的坎。

射频部分(功分器)说不定可以剽一张rogers板材自己蚀刻。

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虎哥
4年1个月前 IP:四川
874560

板子做薄点就行了。除非塞孔,焊盘上不准打洞。要看设计有没有问题需要发原理图,版图反而没啥可以看的(掌握基本原则即可)。

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GiroPetrenko作者
4年1个月前 IP:江苏
874563

感谢虎哥,过孔全部塞油(嘉立创默认),排针全部焊接(请问能解决问题吗?),测试点则为贴片。

image.png

中频放大+滤波,仿制MIT的设计。

image.png

LMX2572,仿制的evaluation board的电路图,而差分输出不需要的则用负载堵上(datasheet给出的方案)。

image.png

STM32主控板,中规中矩,没什么好看的。

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154454496
4年1个月前 IP:内蒙古
874571

14dBi的平板天线波束宽度会不会太宽了,这种用途用抛物面或者波导喇叭或许更好。

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GiroPetrenko作者
4年1个月前 IP:江苏
874574
引用154454496发表于36楼的内容
14dBi的平板天线波束宽度会不会太宽了,这种用途用抛物面或者波导喇叭或许更好。

抛物面天线绝对超预算,体积也不理想。波导喇叭天线倒是可以用覆铜板做一个,就是不太会算。

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极速外卖
4年1个月前 IP:广东
874721


塞孔和塞油是两回事,塞孔中过孔填充的是导电材料。。。

X2的封装明显有问题

X1不用搞个那么大尺寸的,3225的无源就可以了

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虎哥
4年1个月前 修改于 4年1个月前 IP:四川
874722
引用极速外卖发表于38楼的内容
塞孔和塞油是两回事,塞孔中过孔填充的是导电材料。。。X2的封装明显有问题X1不用搞个那么大尺寸的,3...

塞孔一般是树脂塞,树脂可以是不导电的,然后表面磨平,电镀,外观看不见孔。焊盘上有孔,叫做盘中孔,正规做法就是树脂塞孔镀平。若不采用树脂塞孔镀平,焊盘上不准打洞,当然大面积焊盘可以例外。

也有金属塞孔,通常采用电镀方法实现,又叫电镀塞孔,这种比较罕见。

PCB焊前应烘烤足够时间,把孔的湿气排干净。至于爱好者手工焊接,无可靠性要求,随便怎么弄倒是也无所谓。

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GiroPetrenko作者
4年1个月前 IP:江苏
874723
引用虎哥发表于39楼的内容
塞孔一般是树脂塞,树脂可以是不导电的,然后表面磨平,电镀,外观看不见孔。焊盘上有孔,叫做盘中孔,正规...

明白了,感谢。也就是说交给嘉立创,然后随缘?

X2还真没“错”。系统库里的7050,自然比6*6的QFN大(至于中间的焊盘我也不知道是干什么的)。感谢提醒,我换个小点的。

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极速外卖
4年1个月前 IP:广东
874733
引用GiroPetrenko发表于40楼的内容
明白了,感谢。也就是说交给嘉立创,然后随缘?X2还真没“错”。系统库里的7050,自然比6*6的QF...

7050中部没有焊盘。而此封装的焊盘尺寸、布置方式容易导致焊接连锡而失败,已经算是明显有问题了。


个人目前基本上接触的都是电镀塞孔。。一时间没往其他工艺方向去想😂



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虎哥
4年1个月前 IP:四川
874740
引用GiroPetrenko发表于40楼的内容
明白了,感谢。也就是说交给嘉立创,然后随缘?X2还真没“错”。系统库里的7050,自然比6*6的QF...

意思是重新画,把孔移出焊盘。

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GiroPetrenko作者
4年1个月前 IP:江苏
874756
引用虎哥发表于42楼的内容
意思是重新画,把孔移出焊盘。

也就是说?

image.png

(正确)


image.png

(错误)

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