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.

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.

А это ничего, что на 25 ГГц 3-х градусная антенна будет иметь диаметр апертуры порядка 250-300 мм?

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.

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




Какая геометрия печатной антены в таком случае будет?



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



Спасибо за информацию.


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



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




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?

Начать можно с простого, посмотреть как ОНО устроено. Купить очень дешевые датчики на 10 ГГц, разобрать и разобраться: ссылка. Внутри примерно так
Или не очень дешевые, но тоже доступные: ссылка

Я спросил у гугла "doppler radar 24GHz", а он мне как ответил...

Какую литературу можно почитать по разводке плоских СВЧ антенн на K-диапазон (18,0 — 26,5 ГГц)?

Komarov, I. V. Fundamentals of Short-Range FM Radar / I. V. Komarov, S. M. Smolskiy . – Boston : Artech House, 2003 . – 289 с.

У кого есть? Постучите в личку, заранее благодарен.

Есть на bookzz.org


Панченко, Нефедов "Микрополосковые антенны". Там же.

Не обижайтесь, но по характеру Ваших откровенных вопросов Вы и Ваша команда с этой работой не справитесь. Ну а начальникам передайте, что все проблемы в России от таких как они. Мигдал писал. Дилетанты берутся за любые работы, потому что не обременены знаниями и ответственностью.

Да, для приемлемых габаритов приемо - передающего тракта и его технологичности приоритетнее всего К - диапазон.
FMCW радар в Вашем случае - это самое простое решение. Импульсную систему на такую дальность Вы не постоите. Слишком малая слепая зона.
Прелесть такого радара - нет нужды в стабилизации приемника относительно передатчика - на малых дальностях собственные шумы ГУН свернутся. Используя простой генератор линейного напряжения, можно получить девиацию 1 а то и 1,5 ГГц и базу сигнала порядка 1000 и более. И тем самым резко повысить точность измерений.
http://www.radartutorial.eu/02.basics/Cont...20Radar.en.html Это базовая теория работы применительно к Вашему случаю. Все на блюдце с голубой каемочкой....



Здесь уже каждый выкручивается по-своему. В приложении результаты моделирования антенны в HFSS, размером 130 на 130 мм. Я рассчитывал ее по заказу одной из Российских фирм. Саму топологию показать не могу, извините. Надеюсь, Вы понимаете причины. Скажу лишь. что это патч-антенна с 256 излучающими элементами.



А что ее смотреть? У Хитайта каждый элемент структурной схемы по ссылке выше представляет собой отдельную микросхему. Не вижу проблем собрать это воедино самостоятельно.






Точность около 1 процента. Реализуемо без проблем. А время наблюдения каково?





Не удержусь от улыбки Читайте теорию антенн, эта информация есть даже в википедии. Это вдалбливаютв 3-го курса любого радиотеха.




Да, совершенно верно. Такие системы разрабатывают с "хвоста", то есть от антенны к устройству обработки.



Вынужден согласится. Уважаемый devlater, простите за прямоту, боюсь без посторонней помощи Вы не справитесь. Подумайте, нужно ли Вам это? Со своей колокольни и , чего скрывать, приличного опыта фрилансера скажу, что разработка подобной системы "под ключ" (антенна, СВЧ, обработка) будет стоить около 10 000 $ и займет где-то 2-2,5 месяца, еще месяца два на изготовление плат, корпусов, и сборку. Это только работа без учета расходов на корпуса, плату и комплектацию. Такая цена примерно будет в Минске, в Москве заломят гораздо больше. Купить готовый радар будет проще и дешевле. Лучше купите готовый , если нет необходимости иметь собственное КД для серийного производства. Даже если будете пытаться разрабатывать сами - денег уйдет все равно больше, чем на покупку готового изделия.

Было бы на что обижаться, обиделись бы обязательно)

Вопросы не откровенные, а откровенно глупые (нубовские) как смогли понять специалисты в области СВЧ, если так будет угодно. Конкретно в этом направлении у нас ни кто не работал, да я собственно этого и не скрываю.

А не проблемы ли у нас в России из-за «преднамеренного» завышения цен на подобные девайсы? Когда ставится задача этими самыми начальниками, найти организации которые выпускают указанный выше тип датчика (обращу внимание: непосредственно как составного элемента системы (проекта)), на что организации отказываются продавать эти приборы, введу своих непонятных причин, да и цену заламывают по сравнению с тем же импортом. Получив отрицательный ответ от потенциальных поставщиков, естественным образом возникает вопрос исследования данного направления, для понимания причин высоких цен, и рассмотрение возможности замены таких датчиков на свои.

Не пытаюсь кого-либо обидел текстом выше, и тем более развести политическую болтологию. Я лишь показал другой контраст в ответ на Ваши слова, и попытался объяснить причину возникновения данных вопросов.

Никто и ничего собственно на данный момент, делать не собирается (т.е. данный прибор). Необходимо лишь исследовать область и понять степень сложности разработки, в целях замещения дорогостоящего оборудования.

Насчет Мигдала (простите если не склоняется), согласен с Вами полностью.

RFTech, спасибо за критику.
С уважением к Вам.



Без посторонней помощи, да Вы шутите??? Конечно не справимся!



Мне конкретно? Если четно нет, но как специалисту интересно.



Вы не явно помогли мне ответить на критику уважаемого RFTech, т.е. из всего следует, что действительно проще заказать проект на стороне (оутсорсинг), чем купить уже готовое устройство, т.е. 5000$ за устройство, или 10 000$ за пакет конструкторской документации. Для предприятия я думаю подъемная сумма. Возможны конечно затраты за регистрацию ГРЧЦ и получение сертификатов, лицензий, и т.д. Задача на сомом деле не простая, как все знают лучше меня, но опять таки тогда лучше пойти таким путем и серийно выпускать устройства с своими радарами Доплера, чем отдавать по 5000$ за каждый экземпляр.



Полностью согласен, но представьте себе цену на конечное изделие использующее радар на эффекте Доплера за 5000$, это просто будет не рентабельно.

p/s. Master_MW, спасибо за материал.

Именно. Если идет речь все-таки о серийном изделии и нужна независимость от смежников - нужно иметь максимально собственное производство, тех процесс и пакет КД. Пусть даже придется нанимать людей со стороны. Да, поначалу это повлечет более значительные финансовые затраты, по сравнению с прямой закупкой. Мы (фирма, где моя постоянная работа) пошли по этому пути 9 лет назад и не жалеем. Особенно в силу того, что в противном случае сейчас бы зависели от некоторых Украинских предприятий. Содрогаюсь только при одной этой мысли.



Не за что. Надеюсь, он Вам пригодится. Все мы с чего-то начинали.

Духов вызывали
http://grandelectronic.com/forum/viewtopic...86fc969f93b9095

Предпологаю 15-20 выборок в секунду.

еще инфа для полноты картины http://vrtp.ru/index.php?showtopic=19346&st=0

?
а ведь ТС просто хочет датчик скорости , вот зачем ему FMCW ? чтобы иметь избыточный функционал и более сложный софт ?

Вот еще материал http://www.mathworks.com/help/phased/examp...technology.html

У ТС стоит задача измерения скорости движущейся цели. Исходя из тех здания ТС мы говорим, что измеряется с заданной точностью единственный параметр цели - скорость. Также есть требования к ширине луча (довольно серьезные - около 6 градусов) и точности измерений (порядка 1 процента), и это в любом случае задача радиолокации и ее необходимо решить наиболее дешевым в серийном производстве способом. Замечу - основная задача радиолокации - вычисление корреляционного интеграла.

Аналоговая часть простейшего FMCW содержит гибридное кольцо (циркулятор), генератор (частный случай - ГУН и ГЛИН для формирования ЛЧМ), усилитель гетеродина,смеситель (на нем собственно и вычисляется кореляционный интеграл), ФНЧ и видеоусилитель. С видеоусилителя уже осуществляется обработка сигнала на нулевой частоте. А это позволяет использовать бюджетные АЦП или даже АЦП встроенные в процессоры. Неоспоримое преимущество - всего одна антенна. Антенну и СВЧ-часть можно сделать на одной плате (правда, 4-хслойной), или сложить "пирожком" две платы. Вот и получается, что самое дорогое в системе - ГУН и смеситель К - диапазона. Остальное либо выполняется печатным способом, либо стоит копейки.

Исходя из вышесказанного, а также из заявленных ТС требований, ничего дешевле и технологичнее в серийном производстве не вижу. Особенно, когда счет идет на сотни выпускаемых единиц.

У ТС жестко ограничен бюджет и стоимость. Поэтому варианты измерителей скорости с двумя антеннами нет смысла рассматривать в принципе, ибо может возникнуть задача юстировки антенн и возрастут требования к точности механики, да и лишняя технологическая операция ни к чему. Импульсные системы для расстояний 30-150 м также смысла рассматривать. Поэтому , я считаю, есть смысл несколько усложнить софт, для существенной экономии материалов и снижения цены hard-части. Но я и не вижу проблем для оцифровки и БПФ доплеровского сигнала на видеочастоте.

В заключение скажу, что я не претендую на истину последней инстанции и все вышесказанное отражает лишь мое субъективное мнение.

а что будет если взять то же самое , только вместо ГУН поставить просто генератор, без ГЛИН и ЛЧМ ?
Что даст фурье после ФНЧ ? Правильно, скорость. К примеру генератор f=20ГГц, тогда лямбда 1,5 см . 350Гц 700Гц с выхода фнч это скорость 20 км/ч и 7кГц --> 200 км/ч
Радиолокация? она не востребована по ТЗ. кмк.

Ну если завалялись халявные SMD циркуляторы, тогда да. Стоят 30-50$. Так две антенки
на PCB.

А угол какой для такой антенны получится? Если скажем 2-4 полосы, не будет ли наведение от других датчиков?
По хорошему, уложиться бы в 3-4 градуса, но это наверное будет не реально.

Это больше 30dBi gain а.
Строго говоря, труднореализуемо в скромных размерах.
Для 24Гиг в размеразх 40мм х 90мм, получил 22-23dBi а для симметричности 25-26dBi
в размерах 100х100мм, но опять жеж циркулятор вынь и полОж.
А зачем столько градусов? Неужто 40* уже больше не удовлетворяет.

А было 40* когда то? Я просто не в курсе. Точность направленности луча хочется получить.

Смеха ради... Интересно а есть ли у Arduino проекты подобного рода)))

Касаемо структуры радара, я так понимаю сигнал промежуточной частоты далее подается на блок операционных усилителей, а там уже к устройству цифровой обработки сигнала?

Si Si senjor. SiLego
http://www.silego.com/products/greenpak.html

Согласен с Вами. Но, если есть возможность использовать ЛЧМ, удорожив схему на 20 долларов - - то почему бы и нет?

http://www.mouser.com/new/Infineon-Technol...-bgt24mxx-mmic/

О! Интересная тема, а про лазерные всетаки кто что скажет?
Я только в начале пути СВЧ.
Ps: SAAB - откуда ник такой? Я просто на saab ах уже 7 лет езжу :-)))

Ну дык оттуда и ник. Тоже езжу.
Если по лазерам здесь кто то раскроется, то вызовет неподдельный интерес, однако.
Технология множественного применения.

http://www.rfbeam.ch/products/k-dt1-doppler-simulator/
Там много всего

До кучи. Проекты на git.

http://www.radioscanner.ru/forum/topic43752.html

http://www.innosent.de/home/
к примеру, IVS-167 11x11 градусов, цена пару-тройку сотен евро
+ статья по RFBeam'у