X波段相控阵雷达开发平台

1.  设备介绍

相控阵学习曲线陡峭,涉及多个技术和工程学科,包括微波射频电子、连续和离散时间信号处理、嵌入式系统、模拟至数字转换器和数字至模拟转换器、数字设计以及计算机网络。

商用相控阵系统通常为特定应用设计,如雷达探测或卫星通信,由于其工程中涉及的精确性和复杂性,这些系统的成本很高。这些商用相控阵系统通常不提供修改或实验的灵活性,使得学习者和研究人员难以探索基础概念和试验新想法。这在相控阵技术领域创造了一个创新和教育的障碍,本公司销售的X波段相控阵雷达产品专门针对相控阵教学和科研。

上图所示的产品是一个低成本、简化版的相控阵波束形成演示平台,提供了一种实用的方法来学习相控阵天线的原理和应用。这套完整的系统为概念验证或更复杂系统的调试提供了理想的工具。它提供了探索和理解高级概念的机会,如波束形成、波束转向、天线缺陷、频率调制连续波(FMCW)雷达和合成孔径成像。该设计包括射频组件、信号处理硬件,并含有一个板载的8元素线性阵列天线,工作频率从10.0 GHz到10.5 GHz(X波段)。这一频率范围允许使用常见的低成本运动传感器模块作为微波源。

该电路设计为直接安装在树莓派上,并使用PlutoSDR低成本软件定义无线电(SDR)模块来数字化中频(IF)输出。软件接口通过Linux工业输入/输出(IIO)框架提供,提供大量的调试和开发工具,并且支持跨平台应用编程接口(API),包括Python、GNU Radio和MATLAB的支持。

应用软件可以在树莓派上本地运行,也可以通过有线或无线网络连接远程运行。

如果你是一个初学者,请自行了解:树莓派Pluto SDR等相关产品的概念。

2.  设备清单

2.1、开箱列表

序号清单项目是否在套件内
1EVAL-CN0566-RPIZ 主板
2树莓派 4 (Raspberry Pi 4)
3软件无线电 Pluto (ADALM-Pluto)
45 V、3 A、USB-C 电源适配器
5HB100 信号源模块(无支架)
6SD卡(原装)
7支撑主板的三脚架
8HB100 供电线
9Micro USB 转 USB(树莓派与Pluto连接)
10定向天线
11Micro HDMI 转HDMI线东枫电子提供
12HB100 支架
13开箱可用的SD卡(最新软件)
14千兆网线
15支持HDMI接口的显示器用户自备
16键盘,鼠标

提供的HB100天线支架见下图:

2.2、商务描述

制造商Analog Devices Inc.
制造商产品编号EVAL-CN0566-RPIZ
中国区代理商编号EVAL-CN0566-RPIZ
描述X波段相控阵雷达系统
原厂标准交货期美国原产国,4 周(顺丰快递)
详细描述天线开发工具 10 GHz Phased Array System
价格(含税)(现价)人民币29850.57
(不适用)人民币:65486.33

由于受近期中美关税政策影响,自2025412日起,中国大陆地区客户购买的美国原产地的电子元器件产品,将会产生额外125%以及相对应的13%增值税的关税费用,宽限期内的货物除外,我公司将如实向客户收取。(详情请见以下最新的政府公告及其链接):

国务院关税税则委员会关于调整对原产于美国的进口商品加征关税措施的公告

https://gss.mof.gov.cn/gzdt/zhengcefabu/202504/t20250411_3961823.htm

国务院关税税则委员会关于调整对原产于美国的进口商品加征关税措施的公告

淘宝店铺

https://item.taobao.com/item.htm?ft=t&id=898683036680&spm=a21dvs.23580594.0.0.621e2c1broWD1q&skuId=5923776738799

3.技术参数

3.1、开发板核心芯片

序号芯片名称芯片描述
1ADAR10008 GHz ~ 16 GHz, 4通道, X 波段和Ku 波段波束形成器
2ADF4159直接调制/快速波形生成,13GHz,小数 N 频率合成器。
3ADRF5019硅材质、单刀双掷开关(SPDT)、无反射,100MHz 至 13GHz。
4AD8065高性能、145MHz 的快速场效应晶体管(FastFET™)运算放大器。
5ADL8107砷化镓(GaAs)、原配高电子迁移率晶体管(pHEMT)、单片微波集成电路(MMIC)、低噪声放大器,6GHz 至 18GHz。
6LTC55482GHz 至 14GHz 微波混频器,具有宽频带直流至 6GHz 中频。
7LT8609S42V、2A/3A 峰值同步降压稳压器,静态电流为 2.5 微安。
8AD72918 通道、I²C 接口、12 位逐次逼近型模数转换器(ADC),带有温度传感器。
9LT34601.3MHz/650kHz 升压型直流-直流转换器,采用 SC70、薄型小外形晶体管(ThinSOT)和 DFN 封装。
10LTC42172A 集成式热插拔控制器。
11HMC735带有四分频器的压控振荡器(VCO),频率范围为 10.5GHz 至 12.2GHz。
 HMC652固定的 2dB 无源衰减器芯片,直流至 50GHz。
 HMC654固定无源表面贴装(SMT)衰减器,直流至 25GHz。
12ADP711820V、200mA、低噪声、CMOS 低压差线性稳压器。
13ADP71582A、超低噪声、高电源抑制比、固定输出的射频线性稳压器。
14ADM7150800mA、超低噪声/高电源抑制比的低压差线性稳压器(LDO)。
15ADM71706.5V、500mA、超低噪声、高电源抑制比、快速瞬态响应的 CMOS 低压差线性稳压器。

3.2、开发主板照片

3.3. 硬件设计文件

本产品将会提供开发板得硬件设计文件:

  • 原理图(Schematic
  • 物料清单(BOM
  • Gerber 文件
  • 装配文件(Assembly
  • 布局文件(Layout

为高阶用户提供打板的报价单(由Global Well提供)

高阶用户可以按照需求自己联系PCB工厂进行生产。

3.4、技术指标

  • 10 GHz 10.5 GHZ 波束控制平台
  • 360 度相移,分辨率为 2.8
  • 31 dB 幅度调谐范围,0.5 dB 分辨率。
  • 8 单元线性阵列天线
  • 使用 PlutoSDR 进行数字化
  • 直接在 Raspberry Pi 上运行

3.5、技术支持

产品提供如下的技术支持:

  • 系统搭建,提供安装好软件的SD卡。
  • HB100 支架打印
  • 技术咨询
  • Python 代码和设备构架等讲解

4、案例

4.1、用于单脉冲跟踪的相控阵+雷达

4.2、用于单脉冲跟踪的相控阵

4.3、两台相控阵用于 2D 扫描

4.4、X波段 FMCW 雷达

4.5、验证用户自己的天线

可以使用锡纸将原有的天线遮住,使用预留的八个端口接入自己的天线。

4.6、支持用户自定义SDR

当Pluto SDR的性能受限的时候,还可以采用NI USRP 进行替换。

5、演示视频

共有21个演示视频。

https://space.bilibili.com/688331634/lists/4783879

相控阵天线:组装和测试

相控阵雷达 开箱视频

相控阵: 硬件介绍

相控阵:入门介绍

相控阵:使用SDR进行控制

相控阵:使用SDR进行控制的练习题

相控阵: Array Factor

相控阵,Session3:波束控制

相控阵:Session 4- 旁瓣和锥化

相控阵:Grating Lobes

相控阵:Beam Squint

相控阵波束成形讲解和原理

相控阵:Quantization Sidelobes

相控阵:Hybrid Beamforming

相控阵:Monopulse Tracking

相控阵:雷达 Radar-简单的 FMCW

相控阵:建立你自己的 Drone Tracking Radar-部分1

adi用树莓派做的x波段相控阵雷达

树莓派项目:X波段相控阵雷达,实时追踪

资料

已购单位或客户

海军工程大学,用于学生竞赛和教学。

北京航空航天大学,用于雷达的教学。

中国兵器,用于雷达相关的科研。

多位个人用户,用于极客DIY。

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