Hardwarenahe Softwareentwicklung und Evaluierung eines FPGA-basierten Mehrkanalradarsystems

Abstract

Aufkommende Software-Defined-Radio (SDR)-Technologie bietet neue Möglichkeiten für bildgebende Radarsysteme mit verbesserten Eigenschaften wie mehr Kanälen, höheren Datenraten, verbesserter Jitter-Performance und größerer Bandbreite. Digitale Systeme bieten im Allgemeinen erhebliche Vorteile in Bezug auf Datenverarbeitung, Systemintegration und Flexibilität. Die Radio Frequency System-on-Chip (RFSoC)-Plattform von AMD zeichnet sich durch hohe Flexibilität und Leistung aus. Dadurch entfällt die Notwendigkeit vieler diskreter Komponenten in der Signalkette. Die hohen Abtastraten des RFSoC ermöglichen theoretisch eine direkte Abtastung im C-Band, ohne dass externe analoge Komponenten benötigt werden. Im Rahmen der Weiterentwicklung des Flugzeug-Synthetischen Apertur Radars (SAR) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) zielt diese Arbeit darauf ab, die potenziellen Vorteile und Einschränkungen des Einsatzes eines RFSoC für zukünftige SAR-Anwendungen zu untersuchen. Zu diesem Zweck wird das ZCU208-Entwicklungsboard von AMD als Entwicklungsplattform verwendet. Eine Testapplikation wird von Grund auf mit den verfügbaren AMD-Entwicklungstools erstellt. Wichtige Leistungsparameter für zukünftige Systemdesigns werden erörtert und gemessen, um festzustellen, ob die Technologie eine geeignete Plattform für ein zukünftiges Radarsystem bietet. Die Messungen zeigen, dass die RFSoC-Technologie die F-SAR-Bildqualität signifikant verbessern kann und ein sehr flexibles System mit viel Potenzial für zukünftige multi-statische Systeme bietet. Die Jitter-Messungen zwischen zwei oder mehr Kanälen waren besonders beeindruckend, wie die Messergebnisse belegen.