开大坑:UHF FMCW 二维搜索雷达
GiroPetrenko 2019-9-26原创 快乐DIY电子技术

intro:

最近莫名对雷达起了兴趣,虽然对射频电子了解仅限于FM话筒和收音机,仍然想试试。

频率选定了中心频率为433MHz的UHF, 原因主要是零件比较好找,而且可以被RTL-SDL测试信号输出。

参考了 https://www.kechuang.org/t/83594 中的设计,以及MIT的咖啡罐雷达。

FMCW function diagram.png

暂定的方框图,约能输出2W的功率。

PCB.png


PCB,计划使用板厚为0.8mm的FR4。微带线的阻抗约等于50Ω,

电路图:lceda.cn/GiroPetrenko/klk-22-fmcw-u-v-band

计划使用3根八木天线排成一排,一根发射,两根用不同的接收机接收。

detect angle.png

已知D1和D2,K。用Y=Y的特性就可以求出X,也就可以得出两个角度。

各项暂时设定如此,请各位给出宝贵的意见。

Schematic_KLK-22 FMCW U_V Band_20190926204212.pdf
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PA1.png

overall.png

--- 以上是现在使用的方案 ---


Schematic_KLK-22 FMCW U_V Band_20190926204212.pdf
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pa.png

剽过来的PA电路 (https://blog.csdn.net/xx_yy_zz123/article/details/84026818)


[修改于 2 个月前 - 2019-09-27 09:54:41]

来自 快乐DIY电子技术
2019-9-26 22:16:26
1楼

433MHz的波长恰好和这个火箭尺寸相当,RCS特性可能会表现得比较玄学。

没看明白这个一个板子怎么接两个远距离外的接收天线,如果是有两个接收天线的话,对于单个目标粗略测角可以直接测两个天线接收的相位差,似乎没必要搞这么庞大,参考:http://hforsten.com/third-version-of-homemade-6-ghz-fmcw-radar.html

其次的话建议用DDS或是PLL来产生chirp,因为VCO的线性实在太蛋疼了。

[修改于 2 个月前 - 2019-09-26 22:19:16]

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GiroPetrenko(作者)
2楼
引用 radio 发表于 1 楼的内容:
433MHz的波长恰好和这个火箭尺寸相当,RCS特性可能会表现得比较玄学。没看明白这个一个板子怎么接.....

这个板子只是验证用的,只有一组天线。先试试看各个模块是否工作正常

请问用DDS或PLL产生调制信号相对于三角波发生器的优点在哪里?是因为VCO的线性太差了所以用PLL来保证信号的线性?抱歉没有完全看懂http://hforsten.com/third-version-of-homemade-6-ghz-fmcw-radar.html中的内容,太高深了。

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3楼
引用 GiroPetrenko 发表于 2 楼的内容:
这个板子只是验证用的,只有一组天线。先试试看各个模块是否工作正常请问用DDS或PLL产生调制信号相对.....

是的,因为VCO的频率输出跟输入通常不是完全线性的关系,如果使用三角波扫频产生的chirp信号频率的导数会在扫频的过程中变化,从而导致距离分辨率劣化。

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GiroPetrenko(作者)
4楼
引用 radio 发表于 3 楼的内容:
是的,因为VCO的频率输出跟输入通常不是完全线性的关系,如果使用三角波扫频产生的chirp信号频率的.....

您好,除了VCO以外,射频功放(尤其是LNA)有问题吗?

(选择这些原件很大程度上是因为可以手工焊接)

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5楼

其实包括BGA在内的很多封装都可以手工焊接。

射频方面建议先做一遍链路计算,对于一般的VCO来说这个电路最终输出大概会有30dBm左右,而LNA在低段G=31dB,P1dB=12.5dBm,在不阻塞的情况下要求收发天线的隔离度至少有50dB,如果要做单站测试的话用八木会比较蛋疼。

另外还是推荐用高一点的频段。

PS.

TIM图片20190926232352.png

TIM图片20190926232230.png

这个是抄的吧2333

其实这个是wilkinson divider,两个臂的尺寸不是乱画的。


[修改于 2 个月前 - 2019-09-26 23:43:21]

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6楼

那个BLT53A输入的对地电容,是YY加上的还是仿真过的?这个不能主观臆测,没有基础知识就要看书。

另外中频上没有能扛射频的低通滤波器。

电路上每个东西包括电线都是有道理的,极端的说法是每个东西都是算出来的,搞不清楚原理的东西就先搞清楚。

[修改于 2 个月前 - 2019-09-26 23:49:08]

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2019-09-27 01:18:43
7楼

电位器分压调整射频增益......

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GiroPetrenko(作者)
8楼
引用 radio 发表于 5 楼的内容:
其实包括BGA在内的很多封装都可以手工焊接。射频方面建议先做一遍链路计算,对于一般的VCO来说这个电.....

两个臂的阻抗为70Ω(计算值),大约是0.7mm? 还有其他影响因素吗?

或者使用Wye/Delta 功分器会好一些?

[修改于 2 个月前 - 2019-09-27 09:52:27]

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GiroPetrenko(作者)
9楼
引用 虎哥 发表于 6 楼的内容:
那个BLT53A输入的对地电容,是YY加上的还是仿真过的?这个不能主观臆测,没有基础知识就要看书。另.....

图上标识错误,应该是100pF。这个电路是剽窃别人的现成电路。

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10楼
引用 GiroPetrenko 发表于 8 楼的内容:
两个臂的阻抗为70Ω(计算值),大约是0.7mm? 还有其他影响因素吗?或者使用Wye/Delta

那个损耗很大的

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GiroPetrenko(作者)
11楼

FMCW function diagram.png

简单“计算”了一下


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12楼
引用 GiroPetrenko 发表于 8 楼的内容:
两个臂的阻抗为70Ω(计算值),大约是0.7mm? 还有其他影响因素吗?或者使用Wye/Delta

威尔金森功分器不仅仅把一路信号分成了两路,还在于分开的两路信号之间是会有隔离度的,因此每一条分支的长度也很重要,。

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GiroPetrenko(作者)
13楼
引用 阡陌徘徊 发表于 12 楼的内容:
威尔金森功分器不仅仅把一路信号分成了两路,还在于分开的两路信号之间是会有隔离度的,因此每一条分支的长.....

研究了一下,双臂的微带线需要1/4波长才能起效, 而内部微带线需要1/2波长,对于433MHz是不太现实的。。。

[修改于 2 个月前 - 2019-09-27 15:43:11]

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2019-09-28 03:29:31
14楼
引用 GiroPetrenko 发表于 13 楼的内容:
研究了一下,双臂的微带线需要1/4波长才能起效, 而内部微带线需要1/2波长,对于433MHz是不太.....

你资料没查够,用在UHF的FR4威尔金僧二功分器普遍在四个火柴盒大。也有宽带的变形做法,1M-3000M什么的。。。。


就算功分器工作正常,混频器的Lo驱动功率也明显不足。



如果想要可靠地让发射机部分工作,应该使用dds作线性扫频,预算不足可以尝试dds上变频方案。收发部分最好是分离开做隔离。


这个BLT53A,用的太扎心。。试试skyworks的QFN封装RF-end吧

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GiroPetrenko(作者)
15楼
引用 极速外卖 发表于 14 楼的内容:
你资料没查够,用在UHF的FR4威尔金僧二功分器普遍在四个火柴盒大。也有宽带的变形做法,1M-300.....

的确,混频器需要17dBm的驱动功率。

为啥用BLT53A“扎心”?QFN封装真的是太可怕了,尤其是没有热风枪/回流焊的情况下。

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2019-09-29 15:57:40
2019-9-29 15:57:40
16楼
引用 GiroPetrenko 发表于 15 楼的内容:
的确,混频器需要17dBm的驱动功率。为啥用BLT53A“扎心”?QFN封装真的是太可怕了,尤其是没.....

你的混频器不是ADE-1吗?这是个典型的+7dBm驱动的混频器。


可以用LT5512代替。


BLT53A的飞利浦原设计是个瓷封大十字架,塑料封装是国内的山寨杰作。

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17楼
引用 GiroPetrenko 发表于 15 楼的内容:
的确,混频器需要17dBm的驱动功率。为啥用BLT53A“扎心”?QFN封装真的是太可怕了,尤其是没.....


没有热风枪就买一台,二手的也行。


QFN除去一些比较怪异的组合,基本上都可以顺利焊接,熟练工的成功率基本上八成以上。

[修改于 2 个月前 - 2019-09-29 16:03:42]

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18楼

这年头风枪又不贵

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2019-10-05 16:29:37
2019-10-5 16:29:37
19楼

LZ先补补课吧,觉得433元件好找,就选433MHz频点了,那你不算算回波混频后中频是多少么?(你要做预警雷达我不反对)用433频点估计中频基本接近直流了,最次也得选个2.4GHz,频率越高分辨率越高,当然探测距离会缩水

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2019-10-18 17:05:01
2019-10-18 17:05:01
20楼

我觉得emmmm……433M……用FPGA加高速AD直接输出都没有问题(DDS算法),省钱的话就买个拆机DDS上变频,接收也可以高速AD直采,或者下变频下来采。不知道拿低速AD直采靠不靠谱,毕竟理论上AD带宽足够时根据混叠后的频率和幅度可以算出来原始的频率和幅度

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