🪖AERIS-10: Radar de Matriz en Fase (Phased Array) de Pulso LFM de Código Abierto 🪖📡

Hola a todos, he encontrado por internet este repo bastante curioso explicando como montar un radar casero de hasta 20 km de rango, bastante curioso cuanto menos. Os lo dejo por aqui con el readme traducido porque tiene pintón. Si alguno se anima a montarlo que mande fotos o haga post mencionando este


AERIS-10 es un sistema de radar de matriz en fase (phased array) de bajo costo y código abierto que opera a 10.5 GHz, con modulación de Pulso de Frecuencia Lineal Modulada (LFM). Disponible en dos versiones (3 km y 20 km de alcance), está diseñado para investigadores, desarrolladores de drones y entusiastas avanzados de SDR que deseen explorar y experimentar con la tecnología de radar de matriz en fase.

Descripción General​

El proyecto AERIS-10 tiene como objetivo democratizar la tecnología de radar proporcionando un sistema modular, hackeable y totalmente de código abierto. Ya seas un investigador universitario, una startup de drones o un fabricante (maker) avanzado, AERIS-10 ofrece una plataforma para experimentar con formación de haces (beamforming), compresión de pulsos, procesamiento Doppler y seguimiento de objetivos.

Características Clave​

• Hardware y Software de Código Abierto: Esquemas completos, diseños de PCB, firmware y software disponibles.
• Disponibilidad en Doble Versión:
  • AERIS-10N (Nexus): Alcance de 3 km con una matriz de antenas tipo patch de 8x16.
  • AERIS-10E (Extended): Alcance de 20 km con una matriz de guía de ondas ranurada rellena de dieléctrico de 32x16.
• Direccionamiento de Haz Electrónico Completo: Dirección electrónica de ±45° en elevación y azimut.
• Procesamiento de Señal Avanzado: La FPGA integrada gestiona la compresión de pulsos, FFT Doppler, MTI y CFAR.
• GUI en Python: Interfaz de usuario intuitiva con integración de mapas.
• Integración GPS/IMU: Corrección de posición y actitud en tiempo real.
• Diseño Modular: Placas separadas para gestión de energía, síntesis de frecuencia y RF.

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Arquitectura del Sistema​

Componentes de Hardware​

Los subsistemas principales de AERIS-10 son:

• Placa de Gestión de Energía: Suministra todos los niveles de voltaje necesarios a los componentes electrónicos con filtrado y secuenciación adecuados (secuenciación gestionada por el microcontrolador).
• Placa Sintetizadora de Frecuencia: Utiliza un generador de reloj de bajo jitter de alto rendimiento (AD9523-1) que suministra referencias de reloj alineadas en fase para:
  • Sintetizadores de frecuencia RX y TX (ADF4382)
  • DAC (Convertidor Digital-Analógico)
  • ADC (Convertidor Analógico-Digital)
  • FPGA
• Placa Principal que contiene:
  • DAC: Genera los chirridos (chirps) del RADAR.
  • 2x Mezcladores de Microondas (LT5552): Para conversión ascendente y conversión descendente de FI.
  • 4x Desfasadores de 4 Canales (ADAR1000): Para la formación de haces en las cadenas de RX y TX.
  • 16x Chips Front-End (ADTR1107): Utilizados tanto para las etapas de Amplificación de Bajo Ruido (RX) como para la Amplificación de Potencia (TX).
  • FPGA XC7A50T: Maneja el Procesamiento de Señal del RADAR en la placa FTG256:
    • Generación de chirridos PLFM a través del DAC.
    • Lectura de datos crudos del ADC.
    • Control Automático de Ganancia (AGC).
    • Conversión descendente a banda base I/Q.
    • Decimación y filtrado.
    • FFT directa.
    • Compresión de pulsos.
    • Procesamiento Doppler, MTI y CFAR.
    • Interfaz USB.
• Microcontrolador STM32F746xx: Utilizado para:
  • Secuenciación de encendido y apagado.
  • Comunicación con la FPGA.
  • Configuración e interfaz con el generador de reloj, sintetizadores y desfasadores.
  • Medición de corriente de reposo (Idq) y control de voltaje de puerta (Vg) en las placas de amplificación.
  • Módulo GPS para centrado de mapas en la GUI.
  • IMU GY-85 para corrección de cabeceo/balanceo de las coordenadas del objetivo.
  • Barómetro BMP180 y sensores de temperatura para control de ventiladores.
  • Control de motor paso a paso e interruptores de RF.
• 16x Placas de Amplificador de Potencia: Usadas solo en la versión AERIS-10E, con amplificadores GaN QPA2962 de 10W para alcance extendido.
• Matrices de Antenas:
  • AERIS-10N (Nexus): Matriz de antenas patch de 8x16.
  • AERIS-10X (Extended): Matriz de guía de ondas ranurada de 32x16.

Flujo de Procesamiento (Pipeline)​

1. Generación de Onda: El DAC crea los chirridos LFM.
2. Conversión Up/Down: Los mezcladores LT5552 gestionan la traslación de frecuencia.
3. Direccionamiento de Haz: Los desfasadores ADAR1000 controlan los 16 elementos.
4. Procesamiento de Señal (FPGA): Captura de datos, conversión I/Q, filtrado, compresión de pulsos y detección (MTI/CFAR).
5. Gestión del Sistema (STM32): Secuenciación, configuración de periféricos y control de motores.
6. Visualización (GUI Python): Representación de objetivos en tiempo real e interfaz de control.

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Especificaciones Técnicas​

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Guía de Inicio​

Política de Ubicación de Archivos en el Repositorio​

Para mantener limpia la raíz del repositorio, los archivos generados deben ubicarse en:

• Informes publicados: docs/
• Salidas de simulación: 5_Simulations/generated/
• Artefactos de FPGA/Vivado: 9_Firmware/9_2_FPGA/reports/
• Scripts de automatización FPGA: 9_Firmware/9_2_FPGA/scripts/

Requisitos Previos​

• Comprensión básica de los principios de radar.
• Experiencia en ensamblaje de PCBs (para la construcción del hardware).
• Python 3.8+ para el software de la GUI.
• Herramientas de desarrollo FPGA (Vivado) para modificaciones en el procesamiento de señal.

Ensamblaje del Hardware​

1. Pedir PCBs: Los archivos de producción están en /4_Schematics and Boards Layout/4_7_Production Files.
2. Adquisición de Componentes: Los archivos BOM/CPL se encuentran en la misma ubicación.
3. Ensamblaje: Utilice los esquemas en /4_6_Schematics. (Nota: Actualmente no existe una guía de ensamblaje independiente).
4. Antena: Elija los archivos de matriz adecuados para su variante.
5. Carcasa: Los planos mecánicos se encuentran en /8_Utils/Mechanical_Drawings.

Aquí dejo la url, que no lo adjunté