projet · radiofréquence

Beamforming cohérent distribué

Grégoire Tournois
Rôle
Conception · firmware HDL · mesure
Matériel
4 × SDR · AD9363 · Zynq 7010
Méthode
TWTT (two-way time transfer) custom on-chip
Statut
En cours

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Le principe

Plusieurs émetteurs dispersés ajustent la phase de leur porteuse pour que leurs signaux s'additionnent de façon cohérente sur une cible. Le gain croît en en puissance. Le verrou n'est pas l'algorithme : c'est de partager une référence de temps et de phase entre des cartes sans lien physique. Mon approche : un échange two-way time transfer (TWTT) sur RF qui mesure délai et phase aller-retour, puis un servo embarqué qui verrouille la porteuse en boucle fermée, dans le FPGA, sans PC dans la boucle.

02

Le stack

Ce projet prend place directement en HDL, complètement embarqué sur le FPGA des radios logicielles (SDR). Verilog et Vivado essentiellement.

03

Firmware FPGA (Zynq 7010)

Toute la chaîne est implémentée en logique, au fil de l'eau :

04

Où ça en est

La synchronisation de phase fonctionne. Deux cartes sans horloge commune verrouillent leur porteuse l'une sur l'autre, de façon autonome, désormais dans les deux sens à la fois, à quelques picosecondes près. C'était le vrai nœud du projet, et il est défait.

L'alignement de phase, lui, est acquis. Reste à additionner les signaux pour de vrai, et à voir jusqu'où ça tient.

Le récit complet, mécanisme par mécanisme, vit dans le journal du projet.

05

Les fronts ouverts

Ce sur quoi je bute en ce moment, les pistes en cours :

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Feuille de route

  1. Combiner deux émetteurs Les additionner sur un même récepteur, par câble : la première vraie preuve de faisceau.
  2. Puis trois, en l'air Réveiller les cartes de rechange et laisser le faisceau se former dans l'espace.
  3. Sortir du banc Portée et robustesse en conditions réelles.
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