AERIS-10：把 10.5GHz 开源相控阵雷达从图纸搬到实验台-平芜编程栈

AERIS-10：把 10.5GHz 开源相控阵雷达从图纸搬到实验台

【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 是一套面向实验室和教学场景的开源相控阵雷达，工作在 10.5GHz 频段，硬件、固件、GUI 和仿真资料都随仓库开放。它把收发链路和数字处理拆成几块独立子板，方便按模块逐一点亮和调试。下面按「先拆结构、再给上手路径、最后留二次开发入口」的顺序，帮你判断它适不适合你的实验目标。

30秒看懂：AERIS-10 能解决什么问题

AERIS-10 的定位是低成本、可复现的相控阵雷达原型，不是开箱即用的商品机。它把一套完整的收发链路和 FPGA 数字链拆成可读、可改的开源文件，让你能自己复现、调参和验证。对第一次接触相控阵的人，它同时给出天线、射频、数字处理和上位机四个层面的参考实现，入门门槛比从零搭一套要低不少。如果你要的是即插即用的成品，它不合适；它交付的是图纸、固件和可运行代码，需要你自己组装并理解每一环。

它适合这几类用法：

教学：带学生走一遍「波形生成 → 上下变频 → 波束控制 → 数字处理」的完整链路
实验：在真实硬件上验证波束扫描、脉冲压缩与多普勒处理
原型验证：快速搭出可工作的 10.5GHz 相控阵雷达，作为对比基线
二次开发：在开放的硬件与固件上换算法、加传感器或改频段

🧩 系统怎么拆成可上手模块

仓库里每块子板都有独立原理图和 PCB，先分清「射频怎么发出去、数字怎么处理、软件怎么显示」三条线，再看具体器件。

硬件侧：电源、频率合成、射频链路和天线

电源板生成全部电压轨并按正确顺序上电；频率合成板以 AD9523-1 低抖动时钟发生器为基准，给收发频率合成器（ADF4382）、DAC、ADC 和 FPGA 提供相位对齐的时钟；主板集中了 DAC、两颗 LTC5552 混频器、四片 ADAR1000 相移器和 16 通道前端。16 通道前端用 ADTR1107，收发复用同一颗芯片，分别做低噪放大（RX）和功率放大（TX）。AERIS-10X 还会挂 16 块功率放大板，用 QPA2962 GaN 功放把单通道提到 10W。天线侧给两种方案：8×16 贴片（N 版）和 32×16 介质填充波导（X 版）。把射频、时钟、电源分开排布，也方便你在某一环出问题时就地排查，而不是拆整机。

处理侧：FPGA、微控制器和实时控制

XC7A50T FPGA 扛整条数字链：DAC 波形生成、ADC 采样、I/Q 下变频、CIC/FIR 抽取滤波、脉冲压缩、多普勒 FFT，再到 MTI 与 CFAR 检测，最后经 USB 送出。STM32F746 管慢速系统管理——上电时序、FPGA 通信、时钟与频率合成器配置、GPS/IMU 和热敏电阻监控。FPGA 里还跑着混合式自动增益控制（AGC），跨 FPGA、STM32 和 GUI 三层联动，让强目标不致饱和、弱目标不失声。两者分工，让实时信号处理与慢速控制各走各的时钟域，互不拖累。

软件与仿真侧：GUI、固件、算法和测试资料

Python GUI 提供实时目标显示、地图集成与控制界面；固件目录分微控制器 C/C++、FPGA Verilog 和算法说明三块；仿真目录含 MATLAB/Python 阵列方向图脚本、openEMS 波导仿真和 QUCS 射频电路工程。数字链每一级都能在 tb/、tests/、formal/ 里单独验证，改完先跑测试再上板；formal/ 下还有 SymbiYosys 形式化验证工程，适合对 CDC 和握手逻辑做静态检查。仿真脚本也能直接复用：想改阵列或换介质，先改 openEMS 或 MATLAB 参数看方向图，再上硬件。

🔌 从资料到第一次点亮的上手路径

先找哪些工程文件

按目录名就能定位关键资料：

生产文件：Gerber、BOM 与装配图，主板、PA、电源、频率合成、天线各一套
原理图：4_6_Schematics，焊接与排错都要对照它
硬件启动文档：bring-up.html，子系统验证顺序以它为准
文档索引：docs，含系统架构、实现日志、测试报告

天线阵列的工程文件也在生产文件目录里，按你要的版本取对应那套即可。

建议的硬件点亮顺序

如果你只想先跑起来，建议按电源 → 时钟 → FPGA → 射频前端的顺序验证：

先确认电源板各电压轨输出正常、上电时序无报错
再测频率合成板的参考时钟是否相位对齐
配置 FPGA，确认 ADC 能采到数据、USB 能出流
最后接入射频前端做校准与波束验证

软件环境怎么搭

GUI 需要 Python 3.8 以上；要改数字链就装 Vivado 并打开 FPGA 工程。仓库直接克隆即可：

git clone https://gitcode.com/GitHub_Trending/pl/PLFM_RADAR

依赖清单在 GUI 目录的 requirements 文件里，装完先跑一次自带 smoke test 确认环境。Vivado 工程带 .xdc 约束和 TCL 构建脚本，改完约束再综合，就能看资源占用与约束违例。

📡 信号链中值得优先关注的技术点

这几项决定了系统的能力上限，理解它们比记住每个引脚更重要。

线性调频（LFM）：DAC 输出频率随时间线性变化的脉冲，它在时域拉长以积累能量，再经压缩恢复距离分辨率，是系统「看得远又分得清」的基础。
上变频：LTC5552 把基带搬移到 10.5GHz 载波，混频器的相位对齐直接决定波束指向精度。
波束成形：四片 ADAR1000 控制 16 个天线单元的相位，配合步进电机实现 ±45° 电子扫描加 360° 机械覆盖，做到「不动天线、只改相位就能指向」。
脉冲压缩：接收回波与发射 chirp 做匹配滤波，把长脉冲压回窄峰，提升距离分辨能力。
CFAR 检测：在噪声和杂波中自适应设门限，自动挑出目标点送入 GUI，决定最终能稳定读出多少目标。

参考材料列出的仿真目标是距离分辨率优于 1 米、速度分辨率优于 0.5 m/s，属设计指标，不是实测保证。

AERIS-10N 与 AERIS-10X：版本选择

对比维度	AERIS-10N（短距）	AERIS-10X（远距）
有效作用距离	约 3 km	约 20 km
天线形式	8×16 贴片阵列	32×16 介质填充波导
单通道功放	约 1 W ×16	10 W GaN ×16（QPA2962）
波束控制	±45° 电子 + 360° 机械	同左
搭建复杂度	较低，子板少	较高，需 16 块 PA 板
适用场景	教学、短距演示、原型验证	无人机探测、中长距监控