前言

        鉴于PLFM_RADAR项目当前在github非常火爆,因此本博主打算在遵从项目开源协议的框架下对硬件进行复刻,并实时跟踪项目进展状态,感兴趣的开发者后台和博主一起学习交流。

一、EDA软件准备

        该项目的原理图和PCB设计软件国内使用者较少,博主也是花了很长时间才在网上找到对应的资源,Autodesk EAGLE(全称 Easily Applicable Graphical Layout Editor)是一款经典的 PCB(印刷电路板)电子设计自动化(EDA)软件,以轻量、易用、跨平台著称,广泛用于原理图绘制、PCB 布局布线、元件库管理与生产文件输出。

二、原理图分析

      主板的原理图一共分为4页:

       第一页是 MainBoard 的“供电中枢”。它把外部输入电源分配、转换、滤波后,供给整块板上的不同模块使用。

      第二页是MainBoard 的“大脑 + 协调中枢”。

      它主要包含两类角色:

      (1)STM32F746ZGT7:系统管理、配置、通信,这是 STM32F7 系列高性能 MCU,它在项目里主要负责:

  • 上电初始化

  • 配置外部器件

  • 管理 SPI / I²C / GPIO

  • 与上位机通信

  • 给 FPGA 下发控制参数

  • 读取电流、温度、偏置状态

  • 控制收发模式与系统状态机

      (2)FPGA:XC7A50T-2FTG256I,这是 Xilinx Artix-7 FPGA, 

      它是整个雷达数字域的核心之一,主要承担:

  • 高速 ADC 数据接收

  • DAC 数字波形输出控制

  • 与外设的严格时序配合

  • 雷达信号处理前端

  • 与 MCU 配合完成系统控制

      在雷达项目里,FPGA 的优势是:

  • 并行

  • 低延迟

  • 时序稳定

  • 非常适合采样、缓存、FIFO、数字下变频、脉压、FFT 这类任务

        第三页是项目的核心部分,它完成了雷达的发射链和接收链,原理图里已经直接写了三个很关键的标题:

  TX CHAIN: DAC -> RECONSTRUCTION FILTER -> MIXER -> STUB BPF

  RX CHAIN: ADC <- 2nd STAGE AMPLIFIER(10dB) <- 1st STAGE AMPLIFIER(15dB) <- IF LPF    <- MIXER <- STUB BPF

  TX RX RF SWITCH <-> SPLITTER/COMBINER     

        主要器件:

        (1)AD9708AR,主要作用生成雷达发射的线性调频(LFM/PLFM)脉冲信号;

        (2)LTC5552,发射和接收的混频器;

        (3)AD9484BCPZ,主要作用把接收链最后得到的 IF 模拟信号采样成数字数据;

        (4)M3SWA2-34DR+,射频开关,在发射时,把信号导向发射路径,在接收时,把天线回波导向接收路径;

        (5)AD8352ACPZ-R7,射频增益/可变增益相关器件,结合位置看,它们用于 RF/IF 链路中的模拟调理或增益控制;

        (6)ADAR1000ACCZN,用于接收和发射波束成形,是项目最核心的芯片;

        (7)ADTR1107,用于低噪声放大(RX)和功率放大(TX)阶段。

        第四页主要完成信号采集,主要包括功放漏极电流监测,功放温度监测,以及功放栅压偏置控制。

三、PCB分析

        主板的叠层为10层板,大小为26*30cm。

        从主板外观来看空间非常富裕,根据作者评论区来看,V2可能会将FPGA+STM的方案修改为ZYNQ或者MPSOC的方案,根据博主的经验来看,可能改为MPSOC的方案来看未来的可扩展性可能会更高一些,我们可以持续关注项目的进展。

四、生产文件

        

        相关目录中提供了主板的的叠层文件:

        从作者提供的叠层文件来看,主板采用了多层高频混压PCB,也就是罗杰斯4350B+FR-4混压板,这种层叠结构既保证了射频性能,又降低了材料成本,体现出了该项目低成本的设计理念。

五、总结

        通过对主板的原理图以及PCB和生产文件分析的结果来看,项目V1板本具备一定的工程价值,请期待博主后续,待分析完所有模块之后,整理相应的生产资料,联系合适的PCB制版厂,进行复刻。

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