Господа товарищи, есть теоретический вопрос по UWB технологии.
Какого разрешения по дальности можно достичь с помощью UWB радара на коммерчески доступных компонентах? Ну т.е. без GaN генераторов и ферритовых пленок в нелинейном режиме... Хотя в принципе у меня еще нет идей как получать пикосекундный импульс огибающей, GaAs ключи с такой скоростью не закрываются, наверное смеситель, хитрые ШП фильтры надо. потом, еще не дочитался, но на низких частотах видимо будет проблема когерентности импульсов сравнимых с длиной волны.

Суть в том, что я пока читаю литературу и все пишут о разрешении порядка пространственной длины импульса. Т.е. даже "порядка", а не равно. Собственно, та же фигня и у авторадаров, когда я слушал людей из Fujitsu - у них даже на 100ГГц есть проблема четкого распознавания открывающейся двери припаркованного авто; хотя приблизительный силуэт видно, все это так нечетко и выглядело неубедительно.
Существуют ли проверенные методы увеличить разрешение по дальности на UWB радаре? Скажем, сравнительно с прямым фазовым измерением на непрерывной волне (длительных импульсах кода).

Масштаб проблемы - дальномер в помещении. Беда в том что на 10-20 ГГц он нифига не работает на маленьких объектах из-за дифракции на краях. Обратную задачу дифракции(спрашивал в соседней ветке) мне кажется решить нереально даже приблизительно представляя геометрию цели, параллелепипед получается весь округлый, да еще даже растянутый и как "гантеля" на узких краях. Когда рисуешь картину дифракции на бумажке, из-за наклонна поверхностей решение одними интегральными синусами не ограничивается, а само наличие интегральных функций уже как приговор. Поэтому была мысль, плюнуть на синусоиду и получать разом полную картину UWB методом. Но реально ли сделать примерно до 50 микрон?

Изобретаете велосипед? имеет смысл хотя бы ознакомиться с существующим достижениями.
Пикосекундные импульсы генерируются вполне успешно SRD диодами, сотни и более ватт и ни разу Ганновскими диодами, это так всего лишь CW генератор с сотнями милливат.
Да и есть стандарты на отведенные UWB диапазоны. Влом искать, но ИМХО там не 20-40ГГц.

[quote name='saab' date='Jul 1 2016, 11:06' post='1435123']
Изобретаете велосипед? имеет смысл хотя бы ознакомиться с существующим достижениями.
Пикосекундные импульсы генерируются вполне успешно SRD диодами, сотни и более ватт ...]

А можно немного конкретнее в этом месте, ссылочку на тип диода и тп.

Вот скажите, зачем вам радиодальномер в помещении? Для таких целей давно используются лазерные приборы, и их полно всяких разных. Точность вполне приличная, тот же Bosch дает на свои приборы 3 мм, при цене меньше 10 т.р.

http://www.club155.ru/datasheet/2D524B
https://www.rfmw.com/data/AM_Step_Recovery_Diodes.pdf

SRD диоды в данном случае не помогут, потому как


Если посчитать необходимую длительность импульса, получится 0.17 пс. Не спасет и NLTL линия. Оптика в помощь (фазовые дальномеры), с гиговыми частотами модуляции.

такой уж велосипед. простите, вы ТЗ внимательно прочитали?

"имеет смысл хотя бы ознакомиться с существующим достижениями."
Таки ознакамливаюсь! Параллельно по публикациям и здесь у специалистов.

"Пикосекундные импульсы генерируются вполне успешно SRD диодами, сотни и более ватт"
Нисколько не сомневаюсь. В общем-то это следующий шаг за лавинно-пробойной генерацией на переходе. Емнип, эффект похож, но без пробоя как такового.

"и ни разу Ганновскими диодами, это так всего лишь CW генератор с сотнями милливат."
Было бы здорово если бы вы пояснили какое отношение к теме имеют Ганновские диоды. Может быть вы перепутали с Нитридом Галлия, который я процитировал как пример дорогой мощной высокоскоростной технологии, которой хотелось бы не касаться в виду сложностей доставания.

"Да и есть стандарты на отведенные UWB диапазоны. Влом искать, но ИМХО там не 20-40ГГц."
Да, есть региональные стандарты на устройства UWB, описывающие разрешенные диапазоны и допустимую СПМ для "бесплатного" применения. Но вовсе не обязывающие использовать весь диапазон. Но все это касается устройств излучающих в свободное пространство. Закрытых систем это не касается. Достаточно сдать FCC тесты на чистоту эфира...


Не скажу, тайна...хотя достаточно воображения чтобы догадаться по описанию.
Но скажите мне, разве существование помещения автоматически отменяет необходимость дальномера?

"Для таких целей давно используются лазерные приборы, и их полно всяких разных. Точность вполне приличная, тот же Bosch дает на свои приборы 3 мм, при цене меньше 10 т.р.
Действительно, в чистых Н.У. лазерные приборы прекрасно работают. Совершенно верно, мы их делаем.
Но есть множество ситуаций, когда лазерные дальномеры неприменимы, с другой стороны прекрасные проводящие свойства цели позволяют делать это на СВЧ.
К сожалению конкретно у нашей команды нет практического опыта и измерительного железа на сотни ГГц и ТГц диапазоны. Это вообще весьма дорогой подход, которого пока хочется избежать. Решили что для начала просто удвоить частоту. А там посмотрим что выйдет.


В ТОЧКУ! Поэтому мы сделали такой дальномер на СВЧ. Но дифракция Френеля (не просто размазывание, а сильные осцилляции фазы) на непрерывной волне ломает всю картину. И видимо будет ломать до сотен ГГц.
И да, как я написал, для UWB радара в лоб вроде бы разрешение д.б. порядка импульса.
Поэтому мой вопрос именно в том и заключается, существуют ли техники повышения разрешения по дальности в UWB radar imaging без запредельного укорочения импульса? В частности на СВЧ, где компоненты более менее доступны.
Хотя-бы упоминание, кто-нибудь что-то подобное уже делал на практике?

Выражайтесь яснее

ну да без GAN генераторов


О чем это вы, никаких сложностей, все компании имеют ассортимент
UMC, MaCom, RFMD, Hittite и другие, тем паче Галий Нитрид отнюдь не супер
высокочастотный. Линейность в диапазоне, КПД, питающее напряжение, цена все это выше.
Ниже gain на каскад и прочее.

http://glcharvat.com/Dr._Gregory_L._Charva...ulse_Radar.html
http://www.vlsiegypt.com/home/?p=1529

Разрешение по дальности определяется шириной спектра сигнала. Грубо говоря при прочих равных чем шире спектр - тем выше разрешение.
При этом вовсе не обязательно работать с короткими импульсами. Работа с достаточно длинными широкополосными сигналами позволит также снизить требования к передающему каскаду по излучаемой мощности.

Здесь про парралелипипеды и пр
https://www.youtube.com/watch?v=oWfFco7K9v8...player_embedded

http://glcharvat.com/Dr._Gregory_L._Charva...ulse_Radar.html
http://www.vlsiegypt.com/home/?p=1529

было дело , это FMCW радары ближнего радиуса, на полосе в 10 ггц разрешение 2-х объектов или поверхностей = 1,5 см .
на 20 ГГц (полосы!) у вас будет 7,5 мм.
Дальность ( без разрешения ) можно померить точнее. Сами знаете как, раз дальномерами занимаетесь.

Буду предельно ясен:
Диод Ганна: (GUNN) https://en.wikipedia.org/wiki/Gunn_diode
В моем вопросе нет ни слова про диоды Ганна.
Нитрид Галлия: https://en.wikipedia.org/wiki/Gallium_nitride , http://www.ntt.co.jp/dic/phlab/eng/theme/2...e2006_09_02.pdf
Галлий нитрид супер высокочастотный если его скейлить до размеров типичных переходов на арсениде в сочетании с алюминиевыми и прочими подобными соединениями. Все то же - благодаря подвижности электронов.

За попытку дать ссылки по теме спасибо, но можно еще раз уточнить. Разве там говорится о разрешении превышающем длину импульса?


В общем да, потому что диапазон частот в соответствие с дисперсией определяет диапазон волновых чисел. Для немодулированного импульса - спектр определяет пространственную длину импульса, которая определяет пространственное разрешение если считать в лоб. Как вы заметили, работать на огибающей ВЧ сигнала удобнее, что мы и хотим начать делать. Но пока я изучаю, есть ли возможность достигнуть высоких разрешений. Вот фазовый дальномер, например, позволяет получить разрешение лучше длины волны. Но только на плоских предметах по нормали. А есть ли какое-то среднее решение?

тау, да. мы используем похожий, но узкополосный подход, но идея та же. Разрешение именно сколько вы сказали. И как я сказал, оно прекрасно на плоской стенке. Но если объект попадается узкий, или рельефный, все летит к чертям. погрешность от микрон вырастает до сантиметра. Что в принципе укладывается в ваши числа. Но, увы, не в пожелания заказчика.

saab, youtube.com... шикарно. почему его руки не подчиняются этой системе?

А если взять несколько фазовых дальномеров с определенной геометрией между ними?

а можно уточнить, что имеется в виду под определенной геометрией между ними? вы имеете в виду узконаправленную антенную решетку?
причина фазовой ошибки - дифракция Френеля на непрерывной волне (в пределах импульса пространственной длины сопоставимой и большей параметров цели). дифракция она же работает не только в области светотени, но и на отражение, что в учебниках "благородно забывают" рассмотреть, ограничиваясь модулем интеграла, максимум которго известен, но имеет очень второстепенное значение.
насколько я представляю, UWB радар позволяет ослабить эффект. ну все равно как если бы мы сильно ограничили пределы интегрирования в задаче дифракции. А также позволяет получить моментальную картину в пространстве, чтобы логически выбрать середину плоскости вдали от краев, откуда и извлекать расстояние. Но точность как у дальномера при этом невысокая.

Я просто предположил, что если взять несколько фазовых дальномеров чтобы они давали различную дифракционную картину - то можно восстановить расстояние.
Вполне возможно я не прав

Коллеги из Германии сделали отличный радар, правда, W-диапазона : http://www.iaf.fraunhofer.de/content/dam/i...ement-radar.pdf Для одной цели разрешение 10 мкм, однако, если целей много - уже сантиметры. Да и понятно - чем больше разрешение, тем ближе стоят частоты и тем выше требования к фазовым шумам радиочасти и формирователя спектра.

Фокус покус.
Весь фокус в угле зрения, как можно догадаться, эти детальки меняют
видимые формы в зависимости от угла зрения. Камера в помощь, в близи для бинокулярного зрения, ИМХО фокус не пройдет.

WEST128, спасибо большое. Буду размышлять. Как я понял, это радар на качающейся частоте?

Да, вы правильно поняли.

Для радара вы должны бы использовать антенну с узкой диаграммой направленности, которая зависит от частоты.
Мне не понятно, какова должна быть антенна для широкополосного сигнала радара. Поделитесь опытом.

для WEST128 : немцы сделали радар " based on our in-house 100 nm mHEMT technology" с частотами до 100ГГц.
А в широкой продаже есть только транзисторы с частотой единичного усиления 75ГГц.
Дорогую технику сделать легко.

Не такая уж и редкость, можно зайти на несколько зарубежных фабрик, заказать пластину с нужными микросхемами. OMMIC, например, или WIN, или IHP. Да, это будет стоить прилично денег, но ведь устройство не поиграться ? А если поиграться - надо вспоминать, как делали те же радиотелескопы миллиметрового диапазона в 80-х годах. Если ограничить дальность радара - то можно обойтись приемником прямого преобразования, а наверх закидывать с 10 ГГц умножением на 9.

Ой у немцев есть компании предлагающие готовый чип с рабочими частотами ~ 90-100Гиг
можно представить себе о граничных частотах транзисторов примененных там.

Вот тут начинаются пляски с бубном. Потому что узколучевые антенны, в помещении работают хреново. По двум причинам. 1) они либо не видят передвинувшейся цели 2)это антенны с большой апертурой и как следствие с большой ближнепольной зоной, которая в помещении приводит к маленькому аду для проектировщика. С другой стороны, правильно, маленькие антенны видят все что им не надо видеть (обратная сторона широкой зоны наблюдения) и главное, измерения страдают от дифракции на краях цели. Ну разница в стоимости таких антенн малыми тиражами - до двух порядков.
Поэтому в помещениях, как мне казалось, более популярны UWB-радары, но как мы выяснили, они не обладают точностью фазового радара, точнее пока вроде такой техники не разработано.

Ну да, поэтому "любителям" вход в 100ГГц диапазон заказан. Но до 40 можно попробовать. К слову, фазовый радар не обязан иметь сверхширокополосное свипирование, это лишь одна из дифференциальных техник. На практике можно обойтись трактом с полосой в пару ГГц.

Подобная проблема решается в УЗ измерении свободного объема/определении геометрии полостей безконтактными датчиками на вполне приемлемых частотах/длинах волн. Несколько источников, несколько приемников, ЛЧМ и пока один пищит - остальные слушают.
К сожалению, при таком подходе, система должна содержать больше сенсоров, чем возможное число объектов. Только тогда получите необходимую точность.


Совершенно верно. База ЛЧМ это девиация помноженная на длительность. Если девиация маленькая, можно увеличить время изменения частоты. Но тут появляется еще фактор - скорость изменения обстановки, которую Вы обмеряете.
Как альтернатива ЛЧМ, всякие CAZAC последовательности с аналогичными характеристиками. Если правильно подобрать их семейство, можно всем сенсорам работать одновременно.


Рупор с плюшками и конусным возбудителем или решетчатая линза. Ширее ничего не знаю. Может еще кто подскажет...

Подобная проблема решается в УЗ измерении
возвращаясь к первой странице. Проблема, которая поставлена в нашем ТЗ, физически НЕ РЕШАЕТСЯ ни УЗ, ни лазерными измерениями; даже обсуждать не хочу.

Но тут появляется еще фактор - скорость изменения обстановки,
Совершенно верно. Ну что делать. если бы существовал СШП импульсный метод с 50-микронным разрешением... собственно это и поставлено в топик.
Если правильно подобрать их семейство
на практике мы уперлись в дублирвоание приемопередатчиков и как следствие каналы лезут друг на друга, тупо забиваются сигналом рассеянным с другого края. Изящнее было бы бить исключив фильтры ортогональными кодами, но технически это сложнее. Может в будущем. А пока мы уперлись в фильтры. Заводские стоят безумных денег. Когда блоков становится много, такое решение становится не очень рентабельным.
Гораздо приятнее было бы моментально и синхронно получать всю картинку...

по поводу антенн, почему-то конкуренты на СШП очень любят Вивальди и, или два параллельных трапецеидальных расходящихся под 90 гр. лепестка, разомкнутый короткий рупор в общем. т.е. без балуна никак. как выглядит СШП балун тоже задачка.

Чудики, полно жеж другого. Можно слот варианты или такое.

Вы невнимательно читали, что я написал. Есть математика в УЗ, которая дает аналогичные решения. Я не предлагал использовать УЗ))) я предлагал почитать, как это в УЗ сделано. Понятно, что УЗ работать не будет. Скорость звука зависит от температуры и даже милиметры это из области фантастики. Но вот проецирование той математики на ГГц дает, приблизительно, схожие результаты.

Существует непрерывное преобразование ортогональных кодов в CAZAC последовательности. Я такой математикой не владею, но тут на форуме есть знающие люди.
На выходе приемника, с обратным преобразованием, можно поставить коррелятор этих кодов. Зная точку излучения, точку приема и время прихода кодов на каждом приемнике можно сделать систему фазового зрения. Но сенсоров надо много.

Не то слово. СШП антенна имеет комплексное сопротивление ни разу не близкое к активному. Или городить такой балун, или забить и часть энергий тупо слить в поглотитель.

Аа, простите, не уловил. Ну верно, волновая математика, она работает пока бежит классическая волна.

Кстати, вопрос по ТЗ. Нужна точность в 50 мкм (абсолютная) или разрешение (монотонное). Первое, как-то, совсем за гранью добра и зла. Нужно фазу измерять с точностью в несколько градусов. На десятках ГГц. Даже если сделать, как это подтверждать испытаниями. Жуть какая...

да, действительно жуть. чуть перекос квадратуры, сразу уииииииииии и улетело... и фильтры нужны не только с высокой прямоугольностью, но и низкодисперсионные, что есть противоречащие требования. ничего кроме удвоения рабочей частоты не вижу, хотя удвоение, это мало.

Сдается мне, вам таки придется заморачиваться ПСП, принудительно ортогонализовать ее и загонять в непрерывный CAZAC. С фазой не все так печально. Вы же отклик от посланного сигнала тоже увидите. По нему и откалибруетесь.

Добрый день всем,

1. Дальномер на ЛЧМ 60 ГГц 3.5ГГц полоса.
Но. Для импорта разрешен диапазон 61-61.5ГГц меньше 5 Вт.
На этот девайс надо получать разрешение РЧК.

2. Чипы на 122-123ГГц со встроенной антенной.

3. Девайс на 80ГГц
http://elva-1.com/products/a40104

С уважением,
К.

Profi2005
№1 угол впечатляет. Но сдается мне... ладно, пока поверим на слово. Хотя диаграммы у них там смурные очень. Так серьезные дяди не меряют. Температурный диапазон не указан, хотя радует что указан сквинт. Но боюсь, что этой линзочке очень быстро придет кирдык.

№3 вообще фигня. зачем им при такой точности на непрерывной волне 60 ггц, не понятно. уменьшить антенну? лучше способа что-ли не было, чем "тарелку" использовать. Ощущение, что продукт конверсии.

№2 О! Щапоглядим. может получится побочный продукт в линейке. Огорчает невысокая рабочая температура. Т.к. антенна прямо на сенсоре, все это будет экспозед ту индастриал кондишинс.