beamforming ดิจิตอล wideband ที่เป็นประโยชน์สำหรับอาร์เรย์ขนาดใหญ่ในการใช้งานเรดาร์

ฉันเข้าใจคณิตศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังการเปลี่ยนแปลงรูปแบบดิจิตอล แต่ฉันไม่แน่ใจว่าระบบดังกล่าวนำไปใช้ในทางปฏิบัติอย่างไร ตัวอย่างเช่นในเรดาร์ FMCW แบบไวด์แบนด์ทั่วไปที่ทำงานใน S-band แบนด์วิดท์พัลส์ (เบสแบนด์) อาจมีขนาดใหญ่ถึง 500MHz ในการแปลงสัญญาณเป็นดิจิตอลนี้คุณต้องใช้ ADC ความเร็วสูงซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะมีความถี่การสุ่มตัวอย่าง 1GHz เท่าที่ฉันรู้ ADCs เหล่านี้ไม่ถูก

ทีนี้ถ้าคุณสมมุติว่า Uniform Rectangular Array (URA) ที่มีองค์ประกอบเสาอากาศ 20 ตัวคุณต้องทำการจำลองส่วนหน้า RF ของคุณ 20 ครั้ง! ส่วนหน้าของ RF นี้จะประกอบด้วย LNA ตัวปรับแต่งเสียงและ ADC ความเร็วสูง

นอกจากนี้จำนวนข้อมูลที่ผลิตโดยระบบดังกล่าวข้างต้นนั้นมีขนาดใหญ่มากซึ่งต้องการหน่วยความจำขนาดใหญ่และกำลังประมวลผล

คำถามของฉันคือ:

1. สถานการณ์ข้างต้นสะท้อนให้เห็นถึงการใช้ระบบการจัดรูปแบบทางปฏิบัติที่นำไปปฏิบัติจริงหรือไร้เดียงสาเกินไปหรือไม่? ฉันขาดพื้นฐานบางอย่างที่นี่หรือไม่
2. มีเทคนิคการประมวลผลสัญญาณ / ฮาร์ดแวร์ที่สามารถช่วยลดข้อกำหนดด้านฮาร์ดแวร์หรือการประมวลผลในระบบดังกล่าวได้หรือไม่?

ขอบคุณ

ฉันไม่เคยทำงานเกี่ยวกับการออกแบบระบบดังกล่าวมาก่อน แต่ฉันคิดว่าแนวคิดของคุณเกี่ยวกับเงิน โดยเฉพาะใช่อาร์เรย์ beamforming มีส่วนหน้า RF ที่มีการจำลองแบบหลายครั้ง ความซับซ้อนของเรดาร์อาเรย์จะค่อย ๆ ร่วมสมัยน่าประหลาดใจในเรื่องนี้ มีการออกแบบที่มีองค์ประกอบเสาอากาศหลายร้อยตัวพร้อมการควบคุมระดับตอบสนองของอาร์เรย์ที่น่าประทับใจโดยใช้เทคนิคการประมวลผลสัญญาณที่หลากหลาย

และอย่างที่คุณสงสัยว่าใช่วิธีการแบบนี้ไม่ถูก Gigasample-class ADCs นั้นมีวางจำหน่ายทั่วไปในช่วงราคาไม่กี่พันดอลลาร์ แต่ก็เป็นไปได้ว่าส่วนหน้า RF แบบกำหนดเองที่มีปริมาณต่ำซึ่งถูกใช้ในระบบเช่นนี้จะทำให้คนแคระเสียค่าใช้จ่าย ถึงอย่างนั้น radars ที่มีความสามารถแบบนี้มักจะพบว่าเป็นระบบย่อยในระบบที่มีขนาดใหญ่มากซึ่งมีราคาแพงมาก (เช่นเครื่องบินขับไล่ไอพ่นหลายร้อยล้านดอลลาร์)

เท่าที่การประมวลผลสัญญาณดิจิตอลแบ็กเอนด์ดำเนินต่อไปนั่นเป็นตลาดที่ค่อนข้างสมบูรณ์ซึ่งได้พัฒนาในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา เป้าหมายหลักคือการประมวลผลความหนาแน่น: รับจำนวนสูงสุดของ FLOPS ลงในปริมาณที่เล็กที่สุด หลังจากนั้นเรดาร์ดังกล่าวมักใช้ในแอปพลิเคชั่นที่มีพื้นที่ จำกัด เช่นเครื่องบิน ดังนั้นคุณจะเห็นการประมวลผลจำนวนมากที่ทำบน FPGA ที่กำหนดเองและ / หรือคอมพิวเตอร์บอร์ดเดี่ยวที่สามารถซ้อนกันอย่างแน่นหนาในชุดประกอบแชสซีมาตรฐาน (เช่นVPXหรือCompactPCI )

โอเค - ฉันคิดว่าเทคนิคที่ฉันกำลังมองหาคือการกำหนดช่องรับแสงสังเคราะห์เช่นเดียวกับในเรดาร์สังเคราะห์รูรับแสง (SAR) 'เคล็ดลับ' ในกรณีทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับเป้าหมายคงที่และแพลตฟอร์มเรดาร์อาจเป็นไปได้ว่าองค์ประกอบอาร์เรย์ทั้งหมดจะปรากฏขึ้นทางร่างกายเมื่อเทียบกับ SAR ทั่วไปที่การเคลื่อนที่ของแพลตฟอร์มใช้เพื่อสังเคราะห์รูรับแสงขนาดใหญ่จริงๆ การใช้การสลับ RF เพื่อจำลองการเคลื่อนที่ของแพลตฟอร์มสามารถจับข้อมูล SAR ตามลำดับและใช้เทคนิค SAR ที่เป็นที่รู้จักเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ต้องการเช่นความละเอียดเชิงมุมที่ละเอียด

'การจับ' ในกรณีนี้จะเป็นเวลาเพิ่มเติมที่จำเป็นสำหรับการเก็บข้อมูล SAR เมื่อเทียบกับเครื่องรับแสงดิจิตอลแบบเต็มรูปแบบ อีกอย่างหนึ่งก็คือเทคนิคนี้สามารถใช้ได้สำหรับสถานการณ์การฉายแสงบน - รับ - อย่างเดียว

ตราบใดที่คุณมีลูกค้าที่จะจ่ายค่าใช้จ่าย ASIC ที่เป็นเรื่องเกี่ยวกับ $ค่าใช้จ่ายในการออกแบบ 25m NRE คุณสามารถได้รับทั้งหมด 20 ส่วนหน้า ADCs และการคำนวณ beamforming ดิจิตอลบนชิปที่ใดก็ได้ CMOS จาก DC เพื่อ 100GHz สำหรับภายใต้ $ 20 ที่เกิดขึ้น ราคา