Всем привет. Подогрею немного интерес к нашему изделию. Как разработчик покажу процесс создания, тестирования и отладки основных устройств. Некоторые фотографии, немного внутренней кухни локатора.
Вся основная аппаратура размещена в одной стойке:
Первые тесты усилителей первичного канала на полную мощность (зеленые заплатки – заглушки от волноводов).
Внутри контейнера
Расположение блоков в стойке:
[automerge]1613819473[/automerge]
Трансивер ПРЛ/ВРЛ выполнен на одной плате и содержит около 2.5-3 тысяч элементов. Локатор выполнен по технологии SDR (software-defined radio) и содержит все необходимые для этого составляющие на плате трансивера. УВЧ, защита УВЧ, смесители, 3 гетеродина (2 на прием, 1 на передачу), ПЧ фильтры, АЦП, 16 каналов ЦАП-ов (8 комплексных сигналов), 8 квадратурных модуляторов, тактовый генератор, контроль всех возможных напряжений на плате (ок.60 штук), источники питания, процессор (FPGA+ARM), два хостовых USB 2.0 порта, 1 Гбит сетевой порт, GLONASS/GPS приемник для синхронизации времени, USB3.0 порт для связи с сервером, порт энкодера, отладочный порт для подключения линуксовой консоли. На передней части трансивера ПРЛ 8 выходов для УМ (ВРЛ трансивер 2 выхода), LAN, USB, HDMI (USB и HDMI фактически не используются). На задней части трансивера входы приемника верхнего и нижнего лучей, измерительные входы падающей и отраженной волны, выход тестового генератора, подключенного к контрольному диполю антенны, разъем энкодера и USB3.0.
Модель печатной плата трансивера.
Печатная плата трансивера ПРЛ в сборе со снятой крышкой.
Рабочая обстановка во время написания и отладки софта трансивера.
Проверка формирования посылки запроса в S-режиме вторичного канала. Идеально

. Интересно в этой ситуации то, что нам предложили взять для тестов этот прибор на пару недель именно тогда, когда я писал тестовый софт формирования посылок. Прибор отличный, хотя в итоге мы его не купили.
[automerge]1613819746[/automerge]
На первой макетной плате было около десятка разных доработок. Покажу мои любимые
перепутать сигналы RX и TX - это святое
Сверление многослойки. Процессор стартовал через раз. Выяснилось, что напряжение питания тактового генератора для процессора подается намного позже, чем он запускается. Поэтому пришлось задержать сигнал сброса процессора на время установления тактового сигнала.
[automerge]1613819892[/automerge]
Процессор трансивера – это FPGA + ARM ядро в одном корпусе. На ARM крутится полноценный линукс, который контролирует и управляет всеми модулями на плате. FPGA собирает данные с АЦП, энкодера и GPS, обрабатывает, упаковывает и отправляет через USB3.0 в сервер для дальнейшей обработки. Также FPGA занимается формированием сигналов для ЦАП-ов.
[automerge]1613825021[/automerge]
Усилители мощности выполнены также на единой печатной плате (жутко не люблю объемный монтаж с десятками разносортных платочек).
Печатная плата усилителя мощности вторичного канала до установки на радиатор.
Усилитель состоит из двух независимых каналов – канала запроса и канала подавления. Каждый канал выдает порядка 2 кВт пиковой мощности. Но канал запроса имеет значительно большую среднюю мощность, поэтому выполнен с применением 4х транзисторов способных выдерживать максимальную загрузку в S-режиме согласно требованиям ICAO. В верхней части платы расположен вторичный источник питания транзисторов. В нижней центральной части находится микроконтроллер, который управляет питанием и режимами работы транзисторов, ведет контроль температуры радиатора и скорость вращения вентиляторов. Обменивается с сервером по локальной сети. На каждом выходе устанавливается циркулятор для защиты транзисторов от рассогласования. Если выходной КСВ не в норме, то происходит мгновенное отключение вторичного источника с выдачей местной сигнализации и информации серверу. Плата устанавливается на радиатор, на котором также размещаются 3 вентилятора и первичный источник питания ~220 В-> 24 В 600 Вт, а затем вся эта конструкция в сборе в корпус.
Первичный усилитель мощности (один из первых образцов).
Первичный УМ выполнен как и вторичный на единой плате, на которой размещены вторичный источник питания и микроконтроллер. Импульсная мощность около 2 кВт. Максимальная длительность импульса – 100 мкс. Диапазон рабочих частот 2.7 – 2.9 ГГц.
На передней части УМ находятся входы (QMA) и разъем LAN, на задней выходной разъем (QN) и разъем 220 В. Во вторичном УМ также на задней стенке дополнительно находится разъем DB-9 для управления внешними ВЧ реле переключения комплектов.
Первичные источники питания в обоих типах УМ производства Meanwell.
[automerge]1613832382[/automerge]
Немного фотографий с испытаний
Подготовка к испытанию +40°С 80% влажности. В этой же камере проводят дождевание
Испытание проходило в феврале. Помню на улице было примерно -25°С.
Испытание в барокамере на пониженное давление. Шкаф в камеру входит только лежа.
На позиции в аэропорту г. Махачкала (еще не установлены молниеотводы)
Экспериментируем с углом наклона антенны ВРЛ.
Радуемся солнцу
Сертификационные испытания
[automerge]1613837661[/automerge]
Немного магии программных внутренностей ПРЛ
Для отладки и визуализации внутренних процессов обработки я написал программу PSR Scope. Программа позволяет в реальном времени видеть как происходит обработка сигналов. Скорость отрисовки, естественно
, ограничена пропускной способностью канала и видеоадаптером. Например
, на карте GTX1050 отрисовывется порядка 30-50 3D (в декартовой системе) кадров в секунду. Но видеокарте очень тяжело рисовать графики в полярных координатах, поскольку в них очень много поверхностей. Помимо реального времени можно визуализировать и записанные "сырые" данные. На один оборот приходится примерно 400 МБ необработанных данных. Поэтому такие данные можно сохранять лишь в ограниченном количестве.
Окно отображения параметров излучаемых импульсов (параметры в таблице на тот момент показывали какие-то условные единицы).
На верхних графиках отображаются форма сигнала (зеленая линия) и этот же сигнал после сжатия (красная линия). На нижних – квадратура этих сигналов.
Визуализация принятого сигнала после сжатия
Визуализация выхода системы СДЦ. Верхний график выход СДЦ для средней длины импульса на азимуте 97.2°.
Нижний график – амплитуда сигнала в развертке 360°
Карта помех
Выход модуля системы управления ложных тревог (СУЛТ). Нижний график – выделенные цели уже с учетом карты помех, СДЦ, фильтрации помех и т.п.
Выделение и обработка цели после СУЛТ. На скриншоте увеличенная цель на удалении 3446 у.е. (примерно 103 км) с азимутом 123.5°.
Здесь мы эксперимента ради наклоняли первичную антенну вниз. Как результат видно было цели в Каспийском море на удалении более 500 км. На третьем ходу луча собиралась пачка. При таком наклоне на втором ходу под определенными секторами было видно береговую линию Казахстана. Эту ситуацию можно увидеть только с помощью данной программы, т.к. все что дальше заявленных 160 км первички отсекается.
Еще одно интересное явление на картинке ниже
Здесь видно небольшое увеличение шума на выходе приемника по направлению к солнцу, когда оно находится у горизонта.