开源雷达做到20km?一个PLFM雷达项目的FPGA实现拆解

说到雷达，很多人第一反应是：

👉 军工、昂贵、离普通工程师很远

但最近看到一个开源项目，直接把这件事“拉回地面”：

 

 

👉 一个基于 FPGA 的 PLFM 雷达系统，理论探测距离可达 20km

而且是完整开源设计，通过将现代 SDR 技术与创新系统相结合，实现了真正的相控阵性能，比商业替代方案低 90-95%——并提供开放的 API，可以构建自己的应用程序。

技术规格：

AERIS-10 有 2 个版本：

o AERIS-10N(Nexus)，探测范围可达3公里 o AERIS-10E(扩展型)扫描范围可达20公里

 

 

频率：10.5GHz

天线类型：Nexus 为 8×16 贴片天线阵列，扩展版为 32×16 介质填充缝隙波导天线阵列。

电子控制的俯仰角和方位角波束控制。(原型机使用 16 个天线单元来控制俯仰角波束，方位角则由步进电机控制;但设计的系统可以进行改造，以电子方式控制俯仰角和方位角。)

输出：多目标距离和多普勒信息

界面：一个用 Python 编写的图形用户界面 (GUI)。

成本

 

 

系统架构

 

 

硬件组件

AERIS-10的主要子系统包括：

电源管理板- 为电子元件提供所有必要的电压电平，并进行适当的滤波和时序控制(时序控制由微控制器保证)。

频率合成器板- 采用高性能低抖动时钟发生器 (AD9523-1)，为以下应用提供相位对齐的时钟参考：

接收和发送频率合成器(ADF4382)

DAC

ADC

FPGA

主板包含：

DAC——生成雷达信号

2 个微波混频器 (LT5552) – 用于上变频和中频下变频4 个 4 通道移相器 (ADAR1000) – 用于接收和发送链路波束成形

16 个前端芯片 (ADTR1107) – 用于低噪声放大 (RX) 和功率放大 (TX)

XC7A50T FPGA – 处理上游 FTG256 板上的雷达信号处理

USB接口

STM32F746xx 微控制器

时钟发生器(AD9523-1)

2 个频率合成器 (ADF4382)

用于雷达脉冲序列的 4 个 4 通道移相器 (ADAR1000)

2 个 ADS7830 ADC(位于功率放大器板上)用于 Idq 测量

功率放大器板上使用 2 个 DAC5578 用于 Vg 控制

用于 GUI 地图居中的 GPS 模块

GY-85 IMU 用于目标坐标的俯仰/横滚校正

BMP180 气压计

步进电机

8 个 ADS7830 温度传感器，用于冷却风扇控制

射频开关

16块功率放大器板- 仅用于AERIS-10E版本，配备10瓦QPA2962 GaN放大器，以扩展有效范围

天线阵列

AERIS-10N (Nexus) – 8×16 贴片天线阵列

AERIS-10X(扩展型) – 32×16 介质填充开槽波导天线阵列

其他组件：

滑环

步进电机和驱动器

散热风扇

AERIS-10 GUI

 

 

链接

 

 

https://github.com/NawfalMotii79/PLFM_RADAR

https://hackaday.io/project/205190-open-source-plfm-radar-up-to-20km-range/details

总结

这个项目最值得看的不是“能打多远”，而是：

👉 把一个雷达系统拆成了工程可以实现的模块

对于 FPGA 工程师来说，本质就是：

高速数据采集 + DSP处理 + 实时输出

适合信号处理的工程师进行研究~就是成本太高了

以上文章来源于公众号：OpenFPGA