طراحی رادار 10GHz با برد 20 متر (گام اول)

[misalu2001 361]

در این قسمت علاقه دارم پروژه جدیدی که در حال انجام آن هستم را با شما در میان بگذارم و شما را در جریان گامهای که انجام خواهم داد قرار دهم. اما قبل از هرچیز باید برای آن دسته از دوستان که ممکن است نگران مسایل اطلاعاتی باشند، عرض کنم:

1. این پروژه برای کاربرد نظامی ساخته نمی شود. بودجه آن تحقیقاتی است و کاربرد آن هم تحقیقاتی است.
2. هیچ مطلب طبقه بندی شده یا حساسی قرار نیست فاش بشود.
3. از این پروژه بزرگتر در دانشگاه ام آی تی با نام کانتنا در فرکانس 2.4 گیگ به صورت روتین انجام می شود.

ابتدا با کاربرد شروع کنیم:

1. کروز کنترل با امکان تغقیب ماشین جلویی با فاصله معین
2. دزد گیر
3. سرعت یاب پلیس
4. از همه مهمتر : بستری برای آشنایی دانشجویان با مخابرات ماهواره ای (در 11 گیگ انجام می شود)

مراحل انجام کار:
الف. طراحی نوع رادار
ب. طراحی اسیلاتور
ج. طراحی آمپلی فایر و مدولاتور برای فرستنده+ آنتن
د. طراحی لو نویز بلاک کانورتر و دمودولاتور برای گیرنده+ آنتن
ه. تحلیل سیگنال بیس بند در کامپیوتر برای تحلیل نتایج


برای قسمت الف:
انواع بسیار زیادی از رادار وجود دارند که هر کدام کاربرد خاص خود را دارند و بنده در اینجا فقط به نوعی که پروژه بنده است اشاره می کنم:
این پروژه روی "[b]بیاستاتیک سینتتیک آپارچر رادار"[/b] تعریف شده است.
این نوع رادار از یک آنتن فرستنده و یک آنتن گیرنده جدا استفاده می کند و مانند رادارهای SAR دیگر توانایی تهیه نقشه راداری از محیط پیرامون خود را دارد. (مثلا رادار پالس داپلر تنها اجسام متحرک را می تواند تشخیص دهد)
برای مطالعه بیشتر این عبارات را سزچ کنید:
MIT cantenna SAR
bistatic radar

برای قسمت ب:
کلا دو نوع اسیلاتور در این حوزه معمول است یکی اسیلاتورهای پی ال ال که یک ورودی معمولا در مگا هرتز را دریافت می کنند و یک خروجی تثبیت شده در باند مورد نظر تحویل می دهند. این اسیلاتورها پاییداری خوبی دارند اما گران هستند.
نوع دیگر اسیلاتورهای مبتنی بر رزونانس دی الکتریک یا DRO هستند که ارزان اند ولی مشکلات پایداری دارند. ما از این نوع استفاده می کنیم.

قسمت ج:
این قسمت اصل کار بنده است. در این قسمت ما با تقویت سیگنال اسیلاتور و مدوله کردن آن، آن را برای تزریق به آنتن مهیا می کنیم. عملا در این قسمت ما با وارونه کردن تقویت کننده ال ان بی ماهواره، موج اسیلاتور را به آن به عنوان ورودی می دهیم و با تغییر تغذیه، مدولاسیون را انجام می دهیم. در این قسمت مشکل اساسی همانا مچ کردن آنتن ال ان بی با تقویت کننده آن است که در این حالت دیگر به جای آنکه ورودی به آن متصل باشد، خروجی به آن متصل شده و نیاز به یک تحلیل اساسی روی پارامترهای آنتن و فید هورن و همچنین پارامترهای تقویت کننده می باشد. (در این مورد بعدا بیشتر توضیح خواهم داد.)

قسمت د:
در این قسمت عملا از ال ان بی ماهواری برای دریافت و دمدوله کردن استفاده می کنیم. در عمل طراحی این قسمت خیلی خیلی سخت است اما خدا را شکر قبلا طراحی شده و ما با خیال راحت استفاده می کنیم.

قسمت ه:
این قسمت نیاز به یک تحلیل در مورد موجی با فرکانس پایین دارد. عملا می توان از کارت صدای کامپیوتر برای نمونه برداری موج استفاده کرد و سپس در متلب به راحتی با تبدیل فوریه، مشخصات زمانی-فرکانسی را تحلیل نمود.

خلاصه:
دو ال ان بی را برداشته، یکی را مستقیما به عنوان گیرنده و دیگری را با تغییر مدار تقویت کننده آن به صورت مدولاتور، مورد استفاده قرار داده و سیگنال دریافتی را با سیگنال فرستاده شده کرلیشن بگیرید. به همین سادگی


اگر در هر کدام از این موارد آشنایی دارید، از پیشنهادات سازنده تان بنده را محروم نفرمایید:

طراحی مدارات چاپی فرکانس بالا
کار با نرم افزارهای تحلیل پی سی بی فرکانس بالا
[b]تحلیل آنتنهای باند 10 گیگ[/b]
تحلیل سیگنالهای SAR
[b]اندازه گیری و ابزار دقیق در فرکانس 10 گیگ[/b]
فروشنده یا وارد کننده آمپلی فایر ماهواره می شناسید
[b]مغازه یا شرکتی می شناسید که تجهیزات RF با قیمت دانشجویی می دهند (آمپلی فایر، ویوگاید، ال ان بی، A/D ، آنتن، دیش.... همه رقم جنس خریداریم. بودجه 3 ملیون بیشتر نداریم!)[/b]

لینکهای مفید و نمونه های انجام شده این کار:

خانم [url="http://www.youtube.com/user/jeriellsworth"]http://www.youtube.c...r/jeriellsworth[/url] یک خانم هکر است (به معنی درست کلمه کسانی که می خواهند ببینند [b]هکر یعنی چه، [/b]یک گوگلی بکنند ببینند ایشان کیست!) که به الکترونیک خیلی علاقه داره. ایشون از همین راهکار برای ساخت اسکنر بدن (اجسام فلزی را از زیر لباس بشود دید) استفاده کرده و توضیح می دهد چطور این کار شدنی است:
[url="http://www.youtube.com/watch?v=vDyo_OQFdAc&feature=plcp"]http://www.youtube.c...Ac&feature=plcp[/url]
[url="http://www.youtube.com/watch?v=Dhp21FxttWM&feature=plcp"]http://www.youtube.c...WM&feature=plcp[/url]

نمونه ای که برادران آمریکایی آماتور ساخته اند:
[url="http://www.atva.com.ar/frecuencias/10ghz/10ghz_file/modificar_lnb_blue_cup.pdf"]http://www.atva.com....nb_blue_cup.pdf[/url]

نمونه ای که در ام آی تی برای پروژه کلاسی می سازند:
[i][url="http://www.youtube.com/watch?v=c1Bnwyvpfqs"]www.youtube.com/watch?v=c1Bnwyvpfqs[/url][/i]

بسیار نمونه های جالب دیگر هم هست و بنده را از خواب و خوراک انداخته اند!

[size=1](عکس هم بلد نیستم قرار دهم، یاد بدهید تا برایتان از معجزه قوطی حلبی چند عکس باحال قرار دهم.)[/size]

[henaselakesan 80]

ولا من رشتم برق نیست زیاد سر در نیاوردم

[pckho0r 3,021]

بیشتر شبیه دستورالعمل پختن اش شله قلم کار بود!

خدا به دادمون برسه اگه تو این مملکت همه چیو بخوان اینجوری بسازن !

منم یه نقشه دارم واسه تولید رادار سه بعدی اشعه گاما !!!!

در یخچالو از کجا میکنیم به عنوان انتن ارسال سیگنال بعد یه وری میزاریمش رو فرغون جهت حمل و نقل و حفظ پایداری در صحنه نبرد ، و یه موتور جوش هم به عنوان منبع تغذیه میندازیم پشت فرغون یه ماشین حسابم هم میگیریم دستمون واسه محاسبه و تحلیل سیگنال های دریافتی!!!

[misalu2001 361]

[quote name='pckho0r' timestamp='1352761257' post='282200']
بیشتر شبیه دستورالعمل پختن اش شله قلم کار بود!

خدا به دادمون برسه اگه تو این مملکت همه چیو بخوان اینجوری بسازن !

منم یه نقشه دارم واسه تولید رادار سه بعدی اشعه گاما !!!!

در یخچالو از کجا میکنیم به عنوان انتن ارسال سیگنال بعد یه وری میزاریمش رو فرغون جهت حمل و نقل و حفظ پایداری در صحنه نبرد ، و یه موتور جوش هم به عنوان منبع تغذیه میندازیم پشت فرغون یه ماشین حسابم هم میگیریم دستمون واسه محاسبه و تحلیل سیگنال های دریافتی!!!
[/quote]

این کار انجام شده ها!
من اولین کسی نیستم که می خواهم این کار را انجام دهم!
(محصول هم شده و فروش هم می رود!)
قبول دارم که توضیح من ناقص و به درد نخور است اما اینکه این کار انجام شده یا نه را به راحتی می توانید با لینکهایی که به پست اصلی اضافه می کنم تحقیق کنید.

[arminheidari 24,175]

با تشکر اولش کاربرد و سطح تولیدش را که گفتی خیلی خوب بود
حالا چندتا سوال؟

آیا در ایران کاربردی هم شده است؟
خودم از نوع دزدگیر را در ماشین ها دیده ام اگر همان باشد با برد 1 الی 2 متر

آیا به عنوان دید روبه جلو در ربات ها یا ماشین های هوشمند استفاده می شود؟

آیا امکان نگاه به زمین ها دارد که اگر چیزی روی زمین بود شناسایی کند؟ برای مثال آدم دراز کشیده یا خرگوش

و با تشکر مجدد

[misalu2001 361]

[quote name='arminheidari' timestamp='1352782788' post='282212']
با تشکر اولش کاربرد و سطح تولیدش را که گفتی خیلی خوب بود
حالا چندتا سوال؟

آیا در ایران کاربردی هم شده است؟

[/quote]

تا جایی که بنده سرچ کردم موردی پیدا نشد. کلا تو ایران تا جایی که بنده مطلعم بحث ساخت رادار فقط به صورت نظامی پیگیری می شود که آن هم نه علنی هست و نه در این توان پایین.
مثلا دست کم رادار آنها باید 5 کیلومتری برد داشته باشد تا کاربرد پیدا کند. این توان و برد پایین را بنده نشنیده ام.

[quote]

خودم از نوع دزدگیر را در ماشین ها دیده ام اگر همان باشد با برد 1 الی 2 متر

[/quote]

کاربردی که من دیده ام و خیلی هم خوب فروش کرده، برای به کار گیری در کنار پی آی آر (حسگر فرو سرخ) برای کم کردن فالس آلارم است. شما خوب می دانید اگر یک سیستم دزدگیر چند بار الکی به صدا در بیاید دیگر مردم حساسیتشان را از دست می دهند. حسگر های فرو سرخ بعضی مواقع اشتباها تحرکی را گذارش می کنند. برای کم کردن فالس آلارم، از این رادارها استفاده می شود تا وجود تحرک تایید شود. (حتی بنده یک مورد می شناسم برای خاموش روشن کردن چراغ راهرو هم استفاده شده.)
قیمت این رادارها بعد از مرحله تولید انبوه می تواند خیلی پایین بیاید به طوری که من یک نمونه ده دلاری در اینترنت دیده ام.

[quote]
آیا به عنوان دید روبه جلو در ربات ها یا ماشین های هوشمند استفاده می شود؟
[/quote]

می تواند در این کاربرد هم استفاده شود. البته اولتراسونیک فعلا گزینه اصلی است ولی اگر حجم و قیمت اجازه بدهد، این رادارها با برد بیشتری که دارند می توانند به کار گرفته شوند.

[quote]
آیا امکان نگاه به زمین ها دارد که اگر چیزی روی زمین بود شناسایی کند؟ برای مثال آدم دراز کشیده یا خرگوش
[/quote]

آن چیزی که در صنعت نظامی به آن لوک دان شوت دان گفته می شود، بر پایه رادارهای پالس داپلر است اما رادارهای سینتتیک آپارچر هم می توانند به زمین نگاه کنند. پیدا کردن یک جسم در میان بازگشت محیط البته به سادگی حالت پالس داپلر نیست. به عنوان مثال می توانید اینطور مجسم کنید که رادار پالس داپلر دقیقا به شما مختصات جسم متحرک را می دهد اما سینتتیک تنها یک تصویر نویزس از محیط به شما می دهد و شما باید پردازش سیگنال کنید و یک جوری تشخیص دهید کدام خرگوش است و کدام نیست!

در کل این رادار قابلیت استفاده در مد کانتینیوس داپلر را هم خواهد داشت ولی فعلا مد نظر نیست.

[warjo 3,006]

[quote][size=1](عکس هم بلد نیستم قرار دهم، یاد بدهید تا برایتان از معجزه قوطی حلبی چند عکس باحال قرار دهم.)[/size][/quote]
تا زماني كه اكانت گالري نداريد ، تصاوير را در يك آپلود سنتر مجاني كپي كنيد و لينك عكس ها را در تاپيكتان قرار دهيد .
اگر حوصله داريد ، در پرشين گيگ يا سايتهاي مشابه يك اكانت بسازيد و تصاوير خود را مرتبط با هر مبحث يا تاپيك در پوشه هاي جداگانه قرار دهيد .( يك نظمي به آنها بدهيد .)

[NIX 918]

[right]سلام[/right]
[right]برای مایی که برقی نیستیم ، کمی سخت و نا آشناست[/right]
[right]اما باید جالب باشه[/right]

[right]الان خودرو ها (و بعنوان طلایه دار مرسدس و تویوتا) کروز کنترل فعال دارند ، قبلا کروز کنترل فقط چیزی در حد کنترل گاز بود ، امروز در صورت کاهش فاصله با خودروی جلو و احتمال خطر ترمز میکنند و سپس با رفع مشکل مجددا سرعت خودرو را به میزان از پیش تعیین شده می رساند[/right]
[right]http://www.import-car.com/Content/Site308/Articles/03_01_2009/588672MBdistron_00000021806.jpg[/right]
[right]http://www.lexus.com/models/GX/features/exterior/images/dynamic_radar_cruise_control_1.jpg[/right]

[asori 184]

جالب بود
اما برای مقاصدی که شما گفتین ،سیستم های مبتنی بر التراسونیک بهتر عمل می کنند و ساختنشون ساده تر است....
من خودم خیلی دوست دارم یه سیستم کنترل آتش کوچیک و محدود بسازم درحد 50 متر اما هنوز فرصتشو پیدا نکردم
در مورد فرستنده گیرنده های گیگا هم نمونه اش سنسورهای جدید درب های اتوماتیک هست که اینفرا نیست....

[warjo 3,006]

تجهیزات وای فای یا مودم وایمکس بدرد می خوره ؟!

[misalu2001 361]

[quote name='warjo' timestamp='1352972784' post='282769']
تجهیزات وای فای یا مودم وایمکس بدرد می خوره ؟!
[/quote]

همان طور که مطلعید اینها در 2.4 فعالند... ما 10 را انتخاب کردیم چون یک block down converter نزدیک به ایده آل برایش داریم (همان ال ان بی). اگر مشابه تجهیزات فرستنده وای فای در 10 گیگ موجود بود عالی می شد.... موجب تاسف است که در بازار ما رسما هیچ ماژول RF به معنای واقعی کلمه یافت نمی شود! (یا شاید بنده سوراخشان را پیدا نکرده ام)

آمدم خودم بسازم، (البته بنده تجربه خیلی بدی در مورد ساخت فرستنده حتی در وی اچ اف داشتم و یک فرستنده 70 مگ هم نتوانسته بودم بسازم)، رفتم مشورت بگیرم و نمونه ببینم و ...

طراح وسط طبقه تقویت کننده، مدار را بریده! ادامه اش را یک میل آنطرفتر داده. می گویم این چیست؟ می گوید فیلتر های پس! می گویم آخه پدر بیامرز، از دید من الکترونیکی به این میگن قطعی مدار! من چطور باید این را تحلیل کنم؟ می گوید ما هم تحلیل درستی نکرده ایم و با استفاده از HFSS و سیمولیشن و ... به این فاصله رسیده ایم! (چون تابع جنس برد، زخامت فلز روی برد و ... است)

یا آمده همینطور کنار مدار، یک تکه هادی گذاشته. به خود مدار متصل هم نیست! می گویم این چیست؟ می گوید سلف! آخه با این اوصاف دیگه من چی طراحی کنم؟ هرچی مدار مخابراتی خوندیم همه مال وی اچ اف بوده و دیگه اینجا صادق نیست. اینجا بیشتر با هنر و سعی و خطا و شبیه ساز کار را جلو می برند انگار!

اگر و تنها اگر ما یک فرستنده پیزوری پیدا کنیم، دیگه از شر تحلیل مایکرو ویو خلاص می شویم! این مدارات مایکروویو برای یک الکترونیکی کاملا غیر قابل تحلیل هستند!
(البته هنوز به عنوان تیر آخر ترکش استفاده از اسیلاتور ال ان بی و تبدیل آن به فرستنده وجود دارد. اگر هیچ فرستنده ای یافت نشود، باید برویم سراغ همان کار)

پ.ن:
اصولا مدارهای میکروویو یک شکل و شمایلی دارند که به آدم نمی خورد! کوچکترین انحنا دلیل دارد. کوچکترین بی توجهی کل مدار را بی خاصیت می کند. ترانزیستورها دیگر تابع مدل پای نیستند و پارامتر های اس ملاک است. خطوط دیگر مثل قدیم برای هم پتانسیل کردن به کار نمی روند بلکه به صورت خط انتقال با پارامتر های تبدیل باید به آنها نگاه کرد. در نهایت به این نتیجه رسیده ام که [b]یا ماژول فرستنده یا تبدیل ال ان بی.[/b] طراحی از پایه برای بنده و امثال بنده ممکن نیست.

[Arash 7,046]

[quote name='misalu2001' timestamp='1352974384' post='282777']
[quote name='warjo' timestamp='1352972784' post='282769']
تجهیزات وای فای یا مودم وایمکس بدرد می خوره ؟!
[/quote]

همان طور که مطلعید اینها در 2.4 فعالند... ما 10 را انتخاب کردیم چون یک block down converter نزدیک به ایده آل برایش داریم (همان ال ان بی). اگر مشابه تجهیزات فرستنده وای فای در 10 گیگ موجود بود عالی می شد.... موجب تاسف است که در بازار ما رسما هیچ ماژول RF به معنای واقعی کلمه یافت نمی شود! (یا شاید بنده سوراخشان را پیدا نکرده ام)

آمدم خودم بسازم، (البته بنده تجربه خیلی بدی در مورد ساخت فرستنده حتی در وی اچ اف داشتم و یک فرستنده 70 مگ هم نتوانسته بودم بسازم)، رفتم مشورت بگیرم و نمونه ببینم و ...

طراح وسط طبقه تقویت کننده، مدار را بریده! ادامه اش را یک میل آنطرفتر داده. می گویم این چیست؟ می گوید فیلتر های پس! می گویم آخه پدر بیامرز، از دید من الکترونیکی به این میگن قطعی مدار! من چطور باید این را تحلیل کنم؟ می گوید ما هم تحلیل درستی نکرده ایم و با استفاده از HFSS و سیمولیشن و ... به این فاصله رسیده ایم! (چون تابع جنس برد، زخامت فلز روی برد و ... است)

یا آمده همینطور کنار مدار، یک تکه هادی گذاشته. به خود مدار متصل هم نیست! می گویم این چیست؟ می گوید سلف! آخه با این اوصاف دیگه من چی طراحی کنم؟ هرچی مدار مخابراتی خوندیم همه مال وی اچ اف بوده و دیگه اینجا صادق نیست. اینجا بیشتر با هنر و سعی و خطا و شبیه ساز کار را جلو می برند انگار!

اگر و تنها اگر ما یک فرستنده پیزوری پیدا کنیم، دیگه از شر تحلیل مایکرو ویو خلاص می شویم! این مدارات مایکروویو برای یک الکترونیکی کاملا غیر قابل تحلیل هستند!
(البته هنوز به عنوان تیر آخر ترکش استفاده از اسیلاتور ال ان بی و تبدیل آن به فرستنده وجود دارد. اگر هیچ فرستنده ای یافت نشود، باید برویم سراغ همان کار)

پ.ن:
اصولا مدارهای میکروویو یک شکل و شمایلی دارند که به آدم نمی خورد! کوچکترین انحنا دلیل دارد. کوچکترین بی توجهی کل مدار را بی خاصیت می کند. ترانزیستورها دیگر تابع مدل پای نیستند و پارامتر های اس ملاک است. خطوط دیگر مثل قدیم برای هم پتانسیل کردن به کار نمی روند بلکه به صورت خط انتقال با پارامتر های تبدیل باید به آنها نگاه کرد. در نهایت به این نتیجه رسیده ام که [b]یا ماژول فرستنده یا تبدیل ال ان بی.[/b] طراحی از پایه برای بنده و امثال بنده ممکن نیست.
[/quote]


البته خودتون در پ . ن خوب توضیح دادین ولی برای تکمیل حرف های شما
به طور کلی با بالا رفتن فرکانس در یک مدار یه جورایی دیگه قوانینی که در مدارات با فرکانس پایین کاربرد داره دیگه جواب نمیده به قولی در این حالت دیگه خازن وظیفه خود را به عنوان خازن انجام نمیدهد و ممکنه که مدار باز بشه یا بسته و همینطور در مورد سلف و برای رفع مشکل از فیلتر های ماکرویو استفاده میشه ( مثل تبدیل فیلم از یه فرمت به فرمت دیگه که البته مثال خوبی نیست ) که حالا هر مداری مثلا خازن و مقاومت که با هم سری هستند به یک نوع معادل برای استفاده در فرکانس بالا نیاز دارد که البته دقیقا الان یادم نیست

ولی در کل با چند بار سرو کله زدن و البته محاسبات بسیار به فیلتر دست پیدا میکنید حالا در اولین فرصت این محاسبات و فرمول ها و همینطور تبدیلات رو براتون قرار میدم تا به کارتون بیاد. با این حال شرمنده باعث توضیح افتضاحی که دادم

خیلی از افراد که در بازار هستن میشه گفت فقط نصاب هستن و علم این قضیه رو ندارن پس اگه جواب خنده دار دادن تعجب نکنید

[misalu2001 361]

کار به جایی رسیده که به شرکت چینی هم پیشنهاد خرید می دهیم، جواب میل را نمی دهد!!!
چندتا ماژول دیدم که می توانستند بخشهای مختلف و مخصوصا میکس را به عهده بگیرند و با صلاحدید استادم تصمیم گرفتیم واردشان کنیم. به شرکت چینی میل زدیم، جوابمان را هم نداد....
مملکته داریم؟!

[nepton 703]

ساخت این رادار کوچک با توجه به قطعات موجود در بازار ممکن نیست یا نمیصرفد(هزینه زیادی)؟
امکان واردات از شرکتهای کره ای و تایوانی وجود دارد؟

[misalu2001 361]

[quote name='nepton' timestamp='1355322188' post='288029']
ساخت این رادار کوچک با توجه به قطعات موجود در بازار ممکن نیست یا نمیصرفد(هزینه زیادی)؟
امکان واردات از شرکتهای کره ای و تایوانی وجود دارد؟
[/quote]

فعلا اصلا امکان ساخت نیست. عملا قطعاتی در کشور موجود نیست که بتوان یک فرستنده کوچک 10 گیگ را با ستابیلیتی مناسب و نویز و هارمونیک مناسب از آنها ساخت.

وقتی چین به ما نداد، تکلیف کره و تایوان هم علی القاعده معلوم است...
قرار است بزنیم تو خط "دور زدن تحریم"!
به اسم امارات سفارش بگیریم، ری اکسپورت کنیم ایران...