Introdução às arquiteturas de radar FMCW e de pulso
- O radar FMCW é barato e fácil de construir, e usa antenas separadas de transmissão e recepção para evitar a necessidade de alternar entre transmitir e receber.
- O radar de pulso exige comutação rápida entre os modos de transmissão e recepção, pode usar alta potência de transmissão e é vantajoso para medir a velocidade de alvos que se movem rapidamente.
- O radar FMCW é usado principalmente em aplicações de curto alcance, enquanto o radar de pulso é usado principalmente em aplicações de longo alcance.
Radar de compressão de pulso
- O radar de compressão de pulso oferece suporte a formas de onda arbitrárias e requer um DAC com taxa de amostragem suficientemente alta para gerar a forma de onda transmitida.
- A arquitetura do radar é muito semelhante à de um SDR e compartilha duas antenas de recepção multiplexadas no tempo e uma antena de transmissão.
- A arquitetura zero-IF não é ideal em termos de desempenho, mas é a opção mais barata.
ADC e DAC
- A taxa de amostragem do ADC é um dos parâmetros mais importantes do sistema, e é desejável amostrar o mais rápido possível.
- O DAC é limitado pela largura de banda do sistema, mas é útil ter largura de banda suficiente para facilitar a filtragem.
FPGA
- Um microcontrolador sozinho não é suficiente para esta aplicação, e um FPGA é necessário para a geração de pulsos com temporização precisa e para o gerenciamento dos dados do ADC e do DAC.
- O Zynq 7020 oferece CPU ARM-A9 dual-core e lógica programável típica de FPGA em um único pacote.
Projeto digital
- Ao usar ADCs e DACs rápidos, é importante considerar se o sistema consegue processar os dados.
- O FPGA SoC é composto por um Processing System (PS) e Programmable Logic (PL), conectados entre si por meio de um barramento AXI.
- É necessária uma interface rápida com o PC para transferir rapidamente para o computador as amostras capturadas pelo ADC.
Projeto de RF
- Os componentes de RF ocupam uma pequena parte da área da PCB e exigem uma carga de trabalho relativamente pequena no projeto.
- O projeto dos componentes de RF é relativamente simples, e a frequência de operação é definida em cerca de 6 GHz.
Alcance máximo de detecção
- O alcance máximo de detecção do radar pode ser calculado considerando vários parâmetros, como o comprimento do pulso transmitido, a potência média e o ganho da antena.
- A distância máxima de detecção é estimada em aproximadamente 1 km, e nessa distância o alvo é detectado, em média, com probabilidade de 50%.
Projeto da PCB
- Para a implementação real do sistema, é necessário projetar uma placa de circuito impresso (PCB) que integre todos os componentes.
- A PCB inclui circuitos de RF e digitais de alta velocidade, e exige roteamento cuidadoso para funcionar corretamente.
Opinião do GN⁺
- Este artigo aprofunda a compreensão da tecnologia de radar ao compartilhar a experiência de construção de um radar de compressão de pulso, oferecendo em especial insights sobre uma arquitetura semelhante à de rádio definido por software (SDR).
- A explicação detalhada do projeto digital e de RF do sistema de radar pode ajudar engenheiros iniciantes a entender o processo de projeto de sistemas complexos.
- O texto destaca a importância do processamento de dados em tempo real com FPGA, um conceito importante que pode ser aplicado a várias aplicações de processamento de sinais de alta velocidade.
- A diferença de preço do FPGA Zynq 7020 mencionada no artigo oferece um caso interessante sobre cadeia de suprimentos e precificação de componentes eletrônicos. Esse é um fator importante a considerar no desenvolvimento de produtos eletrônicos.
- O cálculo do alcance máximo de detecção é importante para entender os limites de desempenho do sistema de radar e pode ajudar a prever o desempenho em ambientes reais.
1 comentários
Uma engenharia maluca além da imaginação...
É próximo demais do tipo de engenheiro que eu vagamente imaginava.