Introduction aux architectures radar FMCW et à impulsions
- Le radar FMCW est peu coûteux et facile à fabriquer, et il utilise des antennes d’émission et de réception séparées afin d’éviter la nécessité de basculer entre émission et réception.
- Le radar à impulsions nécessite une commutation rapide entre les modes émission et réception, peut utiliser une puissance d’émission élevée et est avantagé pour mesurer la vitesse de cibles se déplaçant rapidement.
- Le radar FMCW est principalement utilisé pour des applications à courte portée, tandis que le radar à impulsions est surtout utilisé pour des applications à longue portée.
Radar à compression d’impulsions
- Le radar à compression d’impulsions prend en charge des formes d’onde arbitraires et nécessite un DAC avec une fréquence d’échantillonnage suffisamment élevée pour générer la forme d’onde transmise.
- L’architecture du radar est très similaire à celle d’un SDR et partage deux antennes de réception multiplexées dans le temps et une antenne d’émission.
- L’architecture zéro-IF n’est pas idéale du point de vue des performances, mais c’est l’option la moins chère.
ADC et DAC
- La fréquence d’échantillonnage de l’ADC est l’un des paramètres les plus importants du système, et il est souhaitable d’échantillonner aussi vite que possible.
- Le DAC est limité par la bande passante du système, mais il est utile de disposer d’une bande passante suffisante pour faciliter le filtrage.
FPGA
- Un microcontrôleur seul ne suffit pas pour cette application, et un FPGA est nécessaire pour générer des impulsions avec un timing précis ainsi que pour gérer les données de l’ADC et du DAC.
- Le Zynq 7020 fournit un CPU double cœur ARM-A9 et une logique programmable FPGA typique dans un seul boîtier.
Conception numérique
- Avec l’utilisation d’ADC et de DAC rapides, il est important de se demander si le système peut traiter les données.
- Le FPGA SoC est composé d’un système de traitement (PS) et d’une logique programmable (PL), reliés entre eux via un bus AXI.
- Une interface PC rapide est nécessaire pour transférer rapidement vers le PC les échantillons ADC capturés.
Conception RF
- Les composants RF n’occupent qu’une petite partie de la surface du PCB et représentent une charge de travail relativement réduite dans le projet.
- La conception des composants RF est relativement simple, et la fréquence de fonctionnement est fixée à environ 6 GHz.
Portée maximale de détection
- La portée maximale de détection du radar peut être calculée en prenant en compte plusieurs paramètres, dont la durée de l’impulsion transmise, la puissance moyenne et le gain d’antenne.
- La distance maximale de détection est estimée à environ 1 km, et à cette distance la cible est détectée avec une probabilité moyenne de 50 %.
Conception du PCB
- Pour l’implémentation réelle du système, il est nécessaire de concevoir une carte de circuit imprimé (PCB) intégrant tous les composants.
- Le PCB comprend des circuits RF et des circuits numériques haut débit, et nécessite un routage soigné pour fonctionner correctement.
Avis de GN⁺
- Cet article partage une expérience de construction d’un radar à compression d’impulsions, ce qui permet d’approfondir la compréhension de la technologie radar et apporte notamment des éclairages sur une architecture proche du software-defined radio (SDR).
- L’explication détaillée de la conception numérique et RF du système radar peut aider les ingénieurs débutants à comprendre le processus de conception d’un système complexe.
- Il souligne l’importance du traitement des données en temps réel à l’aide d’un FPGA, un concept clé applicable à diverses applications de traitement du signal à haute vitesse.
- L’écart de prix du FPGA Zynq 7020 mentionné dans l’article offre un exemple intéressant des chaînes d’approvisionnement et de la tarification des composants électroniques. C’est un facteur important à prendre en compte lors du développement de produits électroniques.
- Le calcul de la portée maximale de détection est important pour comprendre les limites de performance d’un système radar et peut aider à prévoir ses performances en conditions réelles.
1 commentaires
Un génie de l’ingénierie complètement fou, au-delà de l’imagination...
Bien trop proche de l’idée un peu floue que je me faisais d’un ingénieur.