Проектирование авторадара Доплера, Проектирование,авторадар,доплер,СВЧ Опции

[devlater]

Здравствуйте уважаемые специалисты!

Вопрос собственно в лоб, но по другому никак, т. к. нависли надомной все, и что-то от меня хотят… (сарказм).

В общем «висит» некий проект в котором должен использоваться авторадар на эффекте Доплера (сразу оговорюсь, что не для видео фиксации). Попытавшись запросить цены на сей девайс, да и вообще найти организацию в России, оказалась не так легко. Цены просто сбивают с ног, а самих организаций как я понял оказалось две или три. Продавать девайс в количестве одного экземпляра для опытных образцов не кто не хочет. Да и цену ломят порядка 170 т.руб., что весьма-весьма печально.

Отказавшись от таких услуг, руководством было дано устное распоряжение разобраться с этим датчиком и попытаться реализовать простой аналог. Собственно по этому поводу и обращаюсь к Вам как к специалистам по СВЧ, если таковые имеются на данном форуме.

Что мне удалось выяснить.

- Есть два типа радаров измеряющих скорость движущихся объектов, - это лазерный радар и радар на эффекте Доплера;
(лазерный сразу отказываемся, имхо цены, сложность реализации да и специалистов по вопросам лазерной оптики нет).
- Радары на эффекте Доплеря имеют следующие диапазоны рабочих частот: X 8,0 — 12 ГГц, Ku 12,0 — 18,0 ГГц, K 18,0 — 26,5 ГГц.
- Дальность действия порядка 30 — 180 м;
- Ну еще интересный проект который возможно как-то поможет в этом вопросе: http://doplersensor.narod.ru/

Мне необходим хотя бы Х-диапазон (которым собственно уже некто не занимается).
Дальность 30 — 60 м., думаю будет достаточно.

Суть топика в вопросах, вопросы соответственно следующие:

1) Какого типа должны быть приемно-передающие СВЧ элементы (антены) такого радара (плоскими как по ссылке выше или организовано волноводами)?

2) Насколько сложна схемотехника подобных устройств?

3) Каким образом добиться узконаправленного сигнала, порядка 3 — 8 градусов?

4) Где можно почитать про алгоритмы обработки сигнала подобных датчиков?

5) Обязательно ли использовать DSP для скорости обработки, или можно обойтись «прокачанным» контроллеров, вроде STM-ки?

6) Каким приложением можно промоделировать приемо-передающие СВЧ элементы?

P/s. Необходим именно датчик скорости, а не датчик движения, собственно в этом и сложность.

Заранее благодарен за любую оказанную помощь.
С уважением.

Сообщение отредактировал devlater - Mar 30 2015, 10:28

[Master_MW]

Х-диапазон в Вашем случае ни к чему. Подобные вещи проще реализовывать на частотах в пределах 23-26 ГГц, можно (и, наверное, наиболее целесообразно) использовать радары типа FMCW. В этом случае будет одна антенна на прием и передачу. Специальные алгоритмы анализа доплеровского сдвига позволят измерить скорость.

Частотный диапазон ниже 20 ГГц использовать при таких дальностях смысла нет , для луча шириной 3-8 градуса антенна будет неприемлемых размеров....

По порядку, отвечая на Ваши вопросы:


1. Антенну я бы использовал печатную с большим количеством излучающих элементов. Дешевле и быстрее. Есть опыт работы с ними, там можно получить требуемую ширину луча при достаточной технологичности производства
и приемлемых размерах передающей части для диапазона примерно 25 ГГц.

2. Схемотехника аналоговой части для такой дальности не сильно сложная. Все можно загнать на плату 5*5 см. Цифровая часть будет определятся к требованиями по характеристикам радара по точности, скорости измерения и т.д.

3. Для того, чтобы добиться узконаправленного луча, как говорилось выше, необходима достаточно высокая несущая частота и печатная антенна. Чем ниже частота, тем больше будет размер антенны при той же ширине главного лепестка.

4. http://www.urel.feec.vutbr.cz/web_document...met_FMCW_EN.pdf Это тезис статьи, я бы начал с этого, на Вашем месте.

5. Зависит от требований по скорости и точности измерений. Можно и на ATmega128 сделать. Вопрос, как это быстро будет работать.....

6. Промоделировать можно либо в HFSS, либо в CST. Я предпочитаю HFSS, там же и моделирую СВЧ-узлы. Dсякую мелочь типа СВЧ - линий и прочего можно считать в утилитке AppCAD от Agilent Techologies.


Сразу скажу, что разработка такого устройства будет стоить никак не 170 000 RUR. По умум, это задача для коллектива из трех человек минимум (СВЧ- антеннщик, программист - специалист по ЦОС и конструктор). В одиночку такие задачи, как правило, не решаются. В зависимости от точных требований, разработка такого устройства с изготовлением и отладкой может занять до 8-ми месяцев. В общем, как-то так.

[devlater]

Х-диапазон в Вашем случае ни к чему. Подобные вещи проще реализовывать на частотах в пределах 23-26 ГГц, можно (и, наверное, наиболее целесообразно) использовать радары типа FMCW. В этом случае будет одна антенна на прием и передачу.

Т.е. необходимый диапазон частот K?
Что принципиального в FMCW?

1. Антенну я бы использовал печатную с большим количеством излучающих элементов. Дешевле и быстрее. Есть опыт работы с ними, там можно получить требуемую ширину луча при достаточной технологичности производства
и приемлемых размерах передающей части для диапазона примерно 25 ГГц.

3. Для того, чтобы добиться узконаправленного луча, как говорилось выше, необходима достаточно высокая несущая частота и печатная антенна. Чем ниже частота, тем больше будет размер антенны при той же ширине главного лепестка.

Какая геометрия печатной антены в таком случае будет?

2. Схемотехника аналоговой части для такой дальности не сильно сложная. Все можно загнать на плату 5*5 см. Цифровая часть будет определятся к требованиями по характеристикам радара по точности, скорости измерения и т.д.

Где можно посмотреть эту самую схематехнику? Кроме того, что в приложении, ничего не нашел больше. И то помоему на диапазон 10 ГГц.

4. http://www.urel.feec.vutbr.cz/web_document...met_FMCW_EN.pdf Это тезис статьи, я бы начал с этого, на Вашем месте.

Спасибо за информацию.

5. Зависит от требований по скорости и точности измерений. Можно и на ATmega128 сделать. Вопрос, как это быстро будет работать.....

Ну скорость порядка 20-180 км/ч, точность 1-2 км/ч.?

Сразу скажу, что разработка такого устройства будет стоить никак не 170 000 RUR. По умум, это задача для коллектива из трех человек минимум (СВЧ- антеннщик, программист - специалист по ЦОС и конструктор). В одиночку такие задачи, как правило, не решаются. В зависимости от точных требований, разработка такого устройства с изготовлением и отладкой может занять до 8-ми месяцев. В общем, как-то так.

Да нас трое в отделе как раз, причем в СВЧ каждый по чуть-чуть))) Да думаю на долго это может затянуться.

ТС задал диапазон 3-8 градуса (более, чем в два раза). При 6-8-ми градусах (для дальности 30-60 метров, я считаю такой ширины главного лепестка достаточно) апертура будет как минимум в два раза меньше. В 130*130 мм влазил на 24-ти ГГц на 6 градусов, проверено на практике. И потом, требования по габаритам ТС не предъявлялись. Думаю, 130 мм и 6-ти градусов будет достаточно.

Дальность в 30-60 я думаю для начала будет достаточно, да и 6 градусов тоже.
Что есть главный лепесток?

В общем задача как я понимаю делится на три части:

1) Разработка (моделирование) печатной антенны с большим количеством излучающих элементов;
2) Разработка аналоговой части (предварительного усилителя);
3) Разработка цифровой части (обработка сигнала).

Я правильно понимаю?

Эскизы прикрепленных изображений