3公里到20公里：从零跑通开源相控阵雷达AERIS-10完整指南
【免费下载链接】PLFM_RADAROpen-source, low-cost 10.5 GHz PLFM phased array RADAR system项目地址: https://gitcode.com/GitHub_Trending/pl/PLFM_RADAR
AERIS-10 是一个开源、低成本的 10.5GHz 相控阵雷达项目，分 3 公里与 20 公里两种探测距离配置，从原理图、PCB 布局到 FPGA 固件、Python 软件全部开放。它面向想动手搭建开源相控阵雷达的工程师、无人机研究者和 SDR 爱好者：波形生成、波束控制、信号处理、目标显示整条链路都能改、能查、能跑。
一分钟看懂 AERIS-10
一句话版本：AERIS-10 把"扫频发射出去的脉冲"和"弹回来的回波"做匹配运算，算出目标离你多远、跑得多快。
具体过程是：DAC（AD9708）生成线性调频 chirp，经两台 LTC5552 混频器搬到 10.5GHz 工作频率并发射；回波再下变频到基带，由 AD9484 以 400MHz 采样率送入 XC7A50T FPGA，在线完成脉冲压缩与多普勒处理。所谓相控阵，就是不用转动天线、靠调节每个通道的相位让波束拐弯——这里由 4 颗 ADAR1000 波束成形芯片管理 16 个通道，配合步进电机 360° 机械旋转，兼顾快扫与全覆盖。
核心能力拆解：两种阵列、一条400MHz链路
一块主板配两种天线，换来两个版本
同一套主板、电源板和频率合成板，换上天线阵列就得到两种探测距离，选型成本被压得很低。
| 版本 | 阵列形式 | 规模 | 最大探测距离 |
|---|---|---|---|
| AERIS-10N（Nexus） | 贴片阵列 | 8×16 | 3 km |
| AERIS-10X（Extended） | 介质填充缝隙波导 | 32×16 | 20 km |
电子波束偏转到 ±45°，副瓣压到约 25dB
结论：波束不需要机械转动就能在方位、俯仰各 ±45° 内快速偏转，且副瓣水平可控。STM32F746 通过 SPI 向 4 颗 4 通道 ADAR1000 写相位与增益，16 个发射/接收通道各自受控；仓库中的方向图仿真显示，Kaiser 窗加权下副瓣抑制约 25dB，适合需要高增益、低副瓣的探测场景。
400MHz 全数字处理链路
结论：从采样到检测全链路都在 FPGA 内实时完成，主机只拿"结果"不搬"原始数据"。
| 处理环节 | 实现 | 可查证指标 |
|---|---|---|
| 原始采样 | AD9484 + 400MHz MMCM 抖动清理 | 400MSPS |
| 基带下变频与抽取 | NCO + CIC/FIR | I/Q 基带 |
| 脉冲压缩 | 多段匹配滤波 | 支持长/短 chirp LUT |
| 距离/多普勒 FFT | xfft 模块 | 16 点～1024 点资源 |
| 检测 | MTI 对消 + CFAR | 检测列表输出 |
从零跑起来：四步点亮相控阵雷达硬件
- 🧩克隆仓库，备好开发环境：GUI 需要 Python 3.8+，若要修改 FPGA 流水线再装 Vivado。
git clone https://gitcode.com/GitHub_Trending/pl/PLFM_RADAR- 📦下单板卡与物料：全部生产文件集中在 生产文件目录，主板、电源板、频率合成板、PA 板的 Gerber、BOM、坐标文件按板分目录存放；机械外壳图纸在 8_Utils/Mechanical_Drawings。
- ⚡按上电顺序点亮硬件：照着 docs/bring-up.html 的清单走——先查默认配置，再分别确认电源时序、AD9523-1 时钟、ADF4382A 频率合成锁相、FPGA 配置与 ADAR1000 回读，最后才放开功放偏置和射频发射。
- 🖥️GUI 联调与数据回放：Python 界面通过 USB 接雷达数据流，显示距离-多普勒图与地图上的目标点；板子没到之前，也可以用 9_Firmware/9_3_GUI 里的回放模块跑录制的 CSV 数据先验证链路。
参数速览与选型表
结论：算法验证选 N 版够用，要 20km 级探测距离必须上 X 版（加 16 块 GaN 功放板）。
| 参数 | AERIS-10N（Nexus） | AERIS-10X（Extended） | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 工作频率 | 10.5 GHz | 10.5 GHz | 两版一致 |
| 最大距离 | 3 km | 20 km | N 适合短距监测与教学 |
| 天线 | 8×16 贴片 | 32×16 介质填充缝隙波导 | X 增益更高、副瓣更低 |
| 波束控制 | 电子 ±45° + 机械 360° | 电子 ±45° + 机械 360° | 两版一致 |
| 发射功率 | 约 1W×16 | 10W×16（QPA2962 GaN） | X 约多出 9dB |
| 处理平台 | XC7A50T + STM32F746 | 同左 | 软件完全复用 |
常见疑问：距离、校准与调试
Q：不做出板子，能先做点什么？A：可以，软件先行。GUI 支持回放录制的 CSV 数据；FPGA 侧在 9_Firmware/9_2_FPGA/tb 下有完整测试台，配合 run_regression.sh 即可在无硬件时回归验证处理链路。
Q：20km 探测距离是怎么撑起来的？A：瓶颈在功率与增益，两点叠加：X 版每通道换成 10W GaN 功放（较 N 版约 1W 提升约 9dB）；32×16 缝隙波导阵列比 8×16 贴片阵列规模更大，方向图更集中。
Q：通道校准听起来很复杂？A：项目把它拆成三条线。相位：经 ADAR1000 寄存器逐通道设置；幅度：STM32 用 DAC5578 逐通道调栅压、ADS7830 读回电流做闭环校准，外加 FPGA/STM32/GUI 跨层 AGC 环路；频率：ADF4382A 提供收发频率合成参考。
Q：FPGA 流水线能改吗，改了怎么保证没改坏？A：能改，模块均为带参数化的 Verilog，仓库内置测试台与回归脚本；仓库还带 formal/ 形式验证工程（.sby），可用于关键握手与 CDC 路径的检查。
进阶玩法与社区贡献入口
二次开发方向：
- 硬件：替换阵列适配其它频段、增删传感器模块（项目已含 GPS、IMU、气压计）、调整电源管理与时序
- 软件：在 FPGA 流水线中替换/扩展检测算法、接入机器学习目标分类、做 Web 化控制界面
- 场景：无人机防撞、气象监测、工业检测、教学实验平台
许可证：硬件设计文件采用 CERN Open Hardware Licence Version 2 – Permissive，软件与固件采用 MIT License，均可商用，修改需同源分发。
社区最需要的贡献方向（见 CONTRIBUTING.md）：RF 工程师优化天线与射频前端、FPGA 开发者提升流水线效率、软件开发者增强 GUI 与 SDK，以及提供实测反馈的测试者。
AERIS-10 把相控阵雷达从只能采购的整机，变成可拆解、可复现的开源相控阵雷达平台。 下一步建议从 docs/bring-up.html 的上电检查清单开始，逐项核对你的搭建计划。 如果你擅长 RF、FPGA 或 Python，CONTRIBUTING.md 里列着欢迎参与的入口。
【免费下载链接】PLFM_RADAROpen-source, low-cost 10.5 GHz PLFM phased array RADAR system项目地址: https://gitcode.com/GitHub_Trending/pl/PLFM_RADAR
创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
