Он управляет параметрами ЛЧМсигнала по шине SPI, далее выполняет оцифровку сигналов, математическую обработку

r = c/(2 × BW), (1) где r — разрешение по расстоянию, м; c — скорость света, 3×108 м/с; BW — полоса модуляции сигнала ЛЧМ, Гц. Заметим, что теоретически разрешение не зависит от времени свипа и ограничивается лишь достижимой на практике скоростью формирования качественного ЛЧМ-сигнала. Определим максимальную дальность такого радара по формуле: Rmax = r × (N/2 – 1), (2) где Rmax — максимальное расстояние, м; r — разрешение по расстоянию, м; N — число отсчетов АЦП (БПФ). При 1024 точках данных максимальная дальность радара при такой перестройке по отсчетам спектра составит 511×3 см = 15,33 м. Определим теперь необходимую полосу пропускания усилителя ПЧ по формулам (3): Fmin = 1/T, Fmax = (N/2 – 1)/T, (3) где Fmin— минимальная частота ПЧ, Гц; Fmax — максимальная частота ПЧ, Гц; T — длительность свипа, с; N — число отсчетов (БПФ). Для времени свипа (22,5 мс) полоса усилителя ПЧ будет составлять 44,4– 22711,1 Гц. Здесь необходимо отметить, что оцифровка частоты Fmax производится лишь по двум точкам, что дает хорошие результаты только в идеальном случае, то есть при сильном сигнале и отсутствии шумов. В допплеровском же режиме разрешение по скорости по оси радара будет зависеть от длительности оцифровки и определяться по формуле: v = c/(2 × F × T), (4) где v — разрешение по радиальной скорости, м/c; c — скорость света, 3×108 м/с; F — несущая частота, Гц; T — длительность оцифровки, с. Длительность оцифровки, по сути, обратно пропорциональна частоте минимального доплеровского сдвига. Подставив в формулу (4) F = 122 ГГц, T = 22,5 мс, получим 0,0546 м/с, или 0,197 км/ч. Вычислим О блокс хеме рада р а Радар выполнен по блок-схеме, по - казанной на рис. 2. Печатная плата радара представлена на рис. 3, ее раз - меры 90 ×90 мм, потребление 100 мА по 12 В. Ядром устройства является микроконтроллер STM32F429 из се - мейства Cortex-M4 с производительно - стью 225 DMIPS при тактовой частоте 180 МГц. В его состав входят три 2,4 MSPS 12 -битных АЦП, а также FPU для уско - рения цифровой обработки сигналов. Есть версии с различным объемом Flashпамяти: 512 кбайт, а также 1 и 2 Mбайт, что позволяет оптимизировать проект по стоимости, в зависимости от размера кода. Он управляет параметрами ЛЧМсигнала по шине SPI, далее выполняет оцифровку сигналов, математическую обработку и затем отправляет получен - ные данные о параметрах проходящего поезда по сети Ethernet или интерфей - су RS -232 клиентскому приложению. В качестве Ethernet PHY использована микросхема KSZ8081 -RNA, а в каче - стве драйвера RS232 — микросхема ADM3101EACPZ. Существует несколько способов для организации электропитания ра - дарного датчика. Классический вари - ант — от внешнего источника питания 12 В. Другим и наиболее перспективным вариантом подачи питания на радарный датчик считается технология PoE (Power over Ethernet — питание по Ethernetкабелю), которая обеспечивает подачу напряжения питания по кабелю Ethernet, с использованием одной или двух пар проводников. В качестве стабилизатора PoE применена микросхема SI3402 -C. Для управления частотой приемопе - редатчика TRX_120_001 используется микросхема ФАПЧ ADF4159. Как прави - ло, ГУН имеет нелинейность в несколько процентов на среднем участке и до 10– 20% на краях диапазона перестройки. Поэтому даже использование линейного сигнала управления для ГУН не позво - ляет получить линейный свип по часто - те. Это приводит к размыванию отклика от стационарного объекта и ухудшению точности по расстоянию. Применение же микросхемы ФАПЧ позволяет получить линейный свип по частоте и, как след - ствие, высокую точность. Микросхема позволяет не только установить необхо - димую частоту радара для доплеровского режима, но и автоматически сформи - ровать треугольный свип для режима ЛЧМ. Напряжение на ГУН при треуголь - ном свипе, сформированном с помощью ФАПЧ, показано на рис. 4. Управление частотой TRX_120_001, блок-схема которого представлена на рис. 5, осуществляется по входам Vt0