FMCW3 открывает фазовый радар 5.8 ГГц до уровня KiCad
Две приёмные антенны ловят одно и то же эхо с чуть разной задержкой. Если оба сигнала пришли к АЦП через независимые по времени и частоте тракты, эта разность быстро превращается в произвольный фазовый сдвиг. FMCW3 собран вокруг противоположной идеи: один 5.8-ГГц источник HMC431LP4, два приёмных канала, одновременная оцифровка LTC2292 и Artix-7, который держит оба потока в общей цифровой временной шкале. В репозитории опубликованы схема, разводка шестислойной платы, производственные файлы и VHDL-проект.
Эхо получает второй фазовый слой
FMCW-радар плавно перестраивает частоту излучения. Эхо возвращается с задержкой, и смеситель переводит разницу текущей и запоздавшей частот в низкочастотный beat-сигнал: его спектр несёт дальность, а последовательность chirp позволяет искать скорость. Второй синхронный канал добавляет фазу между антеннами. Именно она нужна для интерферометрии, оценки угла прихода и наблюдения малых смещений отражателя, если вся система откалибрована и механически стабильна.
В аналоговой части HMC431LP4 покрывает 5.5–6.1 ГГц и имеет встроенный буфер. На приёме работает ADL5802 — двухканальный активный балансный смеситель с рабочим диапазоном до 6 ГГц. Его дифференциальный IF-тракт формирует ADA4940, затем двухканальный 12-битный LTC2292 оцифровывает сигнал с частотой до 40 Msps. Такой набор выглядит как учебник по гетеродинному радару, но ценность FMCW3 в том, что обвязка, переходы между RF и IF и питание нескольких малошумящих рельсов доступны для разбора и переделки, а не скрыты под экраном готового датчика.
От смесителя до USB-потока
В опубликованной FPGA-части есть параллельный захват обоих каналов АЦП, FIR-фильтрация, децимация ×20, FIFO-буферизация и отправка данных через FT2232H в synchronous FIFO. Этот мост одновременно даёт USB High-Speed для потока и MPSSE-интерфейс для сервисных задач. Репозиторий разделяет сборки для XC7A35T, указанной в KiCad-проекте, и для XC7A100T; для повторения платы нужна именно ветка, соответствующая установленному кристаллу.
Открытая плата не отменяет самого трудного места фазового радара. Фазу портят перекосы кабелей и дорожек, разброс каналов, температура, утечки передатчика в приёмник, геометрия антенн и движение корпуса. ADL5802 действительно подходит по частоте, однако его типовые параметры при 5.5 ГГц составляют 5.67 dB conversion gain и 14 dB SSB noise figure; подставлять в оценку всего тракта более выгодные цифры из другого режима нельзя. Спецификации LTC2292 по SNR и SFDR также описывают микросхему в тестовых условиях, а не собранный радар.
Где заканчивается схема и начинаются измерения
Автор связывает платформу с Range–Doppler, SAR, AoA, интерферометрией, дыханием и сердцебиением; в связанных материалах есть скрипты FFT и фазовой обработки. Но фотографии измерительной установки, сырые записи с условиями опыта, калибровка каналов и независимое повторение не опубликованы. Поэтому заявленные дальность до 2 km, чувствительность порядка 75 µm и расчётный шумовой пол остаются авторскими оценками. Уже доступная часть истории сильнее этих чисел: сложный фазосвязанный радарный тракт можно читать от VCO до VHDL, менять его и проверять собственными измерениями.