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作者： zhao xudong
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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 1 EVAL-CN0566-RPIZ 主板 √ 2 树莓派 4 （Raspberry Pi 4） √ 3 软件无线电 Pluto （ADALM-Pluto） √ 4 5 V、3 A、USB-C 电源适配器 √ 5 HB100 信号源模块（无支架） √ 6 SD卡（原装） √ 7 支撑主板的三脚架 √ 8 HB100 供电线 √ 9 Micro USB 转 USB（树莓派与Pluto连接） √ 10 定向天线 √ 11 Micro HDMI 转HDMI线 东枫电子提供 12 HB100 支架
定向天线夹片13 开箱可用的SD卡（最新软件） 14 ① 千兆网线
② Micro USB 转 USB（超短0.15cm）15 散热风扇 东枫电子提供 16 设备校准，确保测向准确 东枫电子提供 17 支持HDMI接口的显示器 用户自备 18 键盘，鼠标 提供的HB100天线支架见下图：
2.2、商务
3.技术参数
3.1、开发板核心芯片
序号 芯片名称 芯片描述 1 ADAR1000 8 GHz ~ 16 GHz, 4通道, X 波段和Ku 波段波束形成器 2 ADF4159 直接调制/快速波形生成，13GHz，小数 N 频率合成器。 3 ADRF5019 硅材质、单刀双掷开关（SPDT）、无反射，100MHz 至 13GHz。 4 AD8065 高性能、145MHz 的快速场效应晶体管（FastFET™）运算放大器。 5 ADL8107 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。 6 LTC5548 2GHz 至 14GHz 微波混频器，具有宽频带直流至 6GHz 中频。 7 LT8609S 42V、2A/3A 峰值同步降压稳压器，静态电流为 2.5 微安。 8 AD7291 8 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。 9 LT3460 1.3MHz/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。 10 LTC4217 2A 集成式热插拔控制器。 11 HMC735 带有四分频器的压控振荡器（VCO），频率范围为 10.5GHz 至 12.2GHz。 12 HMC652 固定的 2dB 无源衰减器芯片，直流至 50GHz。 13 HMC654 固定无源表面贴装（SMT）衰减器，直流至 25GHz。 14 ADP7118 20V、200mA、低噪声、CMOS 低压差线性稳压器。 15 ADP7158 2A、超低噪声、高电源抑制比、固定输出的射频线性稳压器。 16 ADM7150 800mA、超低噪声/高电源抑制比的低压差线性稳压器（LDO）。 17 ADM7170 6.5V、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 至 10.5 GHZ 波束控制平台
- 360 度相移，分辨率为 2.8 度
- 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，注意SMA座儿是需要您DIY自己焊接，锡纸需要您自行采购并粘贴，开放平台，使用的方法很多，您可以按照自己的需求去修改硬件。
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。例如B210，X310，X410等型号，需要用户具备对应的开发能力。
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
相控阵天线波束图样相关理论
第三部分：旁瓣（Sidelobes）与加权（Tapering）
文档教程
客户案例
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Smart-SDR
主要功能
- 射频通道：2路发射，2路接收；
- 支持频段： 70MHz～6GHz；
- 信号带宽： 200KHz~56MHz；
- 数据处理单元：XILINX ZYNQ SoC FPGA 7Z045；
- 2组DDR3 SDRAM： 每组512MB，一组用于可编程逻辑，一组用于CPU；
- 内外参考时钟可选，时钟稳定度： ±1ppm；
- 丰富的用户接口：1路千兆以太网，1路USB-OTG，1路RS232；
- 内置GPS定位，授时模块，授时精度：20ns；
- 扩展大量GPIO，方便扩展；
- 口袋式模块设计，低功耗，方便部署，支持风冷散热方式；
主要应用
- 无线通信验证
- 认知无线电抗干扰
- 无人机组网，数传
- 移动通信教学实验
应用软件
- Matlab/system_gen software
- GNU radio
- Verilog
- logic framework
- VC++ Host tools
- Vivado SDK
原理框图
板卡描述
SMART-SDR采用了Analog Device公司高集成度的捷变射频收发器AD9361和Xilinx公司最新的SoC架构FPGA芯片ZYNQ，实现了频谱范围70MHz~6GHz，模拟带宽200KHz~56MHz的宽频段软件无线电系统。基带处理器融合了FPGA的并行性和ARM处理器的灵活性，运行Linux实时操作系统实现进程调度，可以支持PC模式的软件无线电架构，也可以脱离PC，实现嵌入式的软件无线电架构。
AD9361
AD9361是一款高性能、高度集成的RF Agile Transceiver™捷变收发器。该器件的可编程性和宽带能力使其成为多种收发器应用的理想选择。该器件集RF前端与灵活的混合信号基带部分为一体，集成频率合成器，为处理器提供可配置数字接口，从而简化设计导入。AD9361工作频率范围为70 MHz至6.0 GHz，涵盖大部分特许执照和免执照频段，支持的通道带宽范围为不到200 kHz至56 MHz。
XC7Z035
XC7Z035是全可编程片上系统，主要包含PS（processing system）和PL（Programmable Logic）两部分。PL采用28nm工艺；PS以2个Cortex A9的ARM核为核心，还包括片上存储器、片外存储器接口（DDR）和一系列的外设接口。Zynq-7000系列将ARM CPU和外设集成在一个芯片内，使得Zynq-7000系列皆具处理器和FPGA双重特性，特别适用于软硬件协同设计。
可以使用Xilinx Vivado软件（12.2或以上版本）进行程序开发。为了加快用户的开发过程，附带了一套程序例程，例程中包含了对所有I/O管脚的定义，接口测试用例以及功能演示DEMO。
内置GPS
内置UM220-III型，双系统多频率高性能SOC芯片，能够同时支持BD2 B1，GPS L1两个频点，高精度秒脉冲输出，精度20ns。
存储器
内置两组独立的DDR3 SDRAM，一组用于FPGA逻辑内部高速缓存，一组用于ARM处理器内存； 32GB eMMC颗粒，适合作为外部大容量扩展存储。
丰富的用户接口
对外设计40个LVTTL GPIO信号，物理接口使用高密连接器，一个PCIe 4X接口，速度支持2.5G和5G，一个RS232串口，一组USB收发器，支持OTG功能，1路千兆网收发。
电源
采用外部独立+12V供电，内部对各个主要电路都进行了单独的电源稳压和隔离，保证电路的最佳性能。
逻辑框架与软件
FPGA端具备完善的外部接口逻辑框架，用户逻辑可以轻易地嵌入逻辑框架中以实现用户的功能需求。同时支持基于system_gen的matlab信号处理模型，例如DDC、FFT、调制模块等。
CPU端具备完善的外设驱动程序，例如USB，以太网以及AD9361等等，上位机软件提供诸如内存测试，外设测试等一系列测试例程。
应用案例
无人机自组网（有中心，无中心）
基于SMART-SDR平台实现了无人机机载自组网通信的任意一个节点模块。设计了一个面向小规模、网络拓朴结构快速变化的Ad Hoc网络距离矢量路由协议。优化了UDP协议, 以适应将无线遥控信号在无线自组网环境中传输。实现了基于H. 264的视频传输系统。如下图所示：
该系统包括一个控制指挥车节点和若干个无人机节点，用以验证无人机网络的单控多飞工作状态。该网中每个节点均具有路由功能，可以通过存储转发技术帮助彼此不在通信范围内的节点之间建立通信链路，形成无人机的自组织多跳通信网络。
高速数传设备
应用SMART-SDR可轻松搭建系统收发机。系统发射机完成地面数字广播信号的接收，实现自主感知；系统发射机利用自主感知的可用频谱，完成对信源信息的高速调制与发射；系统接收机完成对发射机发射信号的接收与解调；
板卡购买详情
单套
含税价格￥18,000。
硬件包含：
- 设备主板；
- 电源适配器；
- USB串口线；
- JTAG下载器
- SD卡；
- SD卡读卡器；
- 四根SMA射频线；
资料包含：
- 纯FPGA配置AD9361工程
- PS侧配置AD9361工程
- 完整的高速QPSK通信系统
多套
含税价格￥15,000。
硬件包含：
- 设备主板；
- 电源适配器；
- USB串口线；
- JTAG下载器
- SD卡；
- SD卡读卡器；
- 四根SMA射频线；
资料包含：
- 纯FPGA配置AD9361工程
- PS侧配置AD9361工程
- 完整的高速QPSK通信系统
- 完整的突发QPSk通信系统（ ≥ 2）；
- 完整的有中心组网通信系统（ ≥ 3）；
资料
付费资料：纯FPGA配置AD9361 （切换频点，更改发射增益，信号发生仪案例）
付费资料：连续波，Verilig 实现高速 QPSK 通信系统（卷积编码，AGC，载波同步，位同步，帧同步）
付费资料：突发波，高速 QPSK 无线通信系统，以太网UDP数据接口（信道估计，信道均衡，Turbo编码，AGC，载波同步，位同步，突发帧同步
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