معايرة مصفوفة هوائيات الرادار: خمس خطوات للتحقق

تبحث معايرة مصفوفة هوائيات الرادار في فروق السعة والطور وأخطاء مسار القياس. ميّز بين معايرة الجهاز وتصحيح القنوات والتحقق من النظام. لا يصلح تسامح عام قدره ±5° أو فاصل ثابت من 500 h لكل مصفوفة.

1. تحديد المراجع وظروف القياس

حدد الترددات والاستقطاب والمستويات والحرارة والقناة المرجعية. التردد يقاس بالهرتز، بينما الديسيبل يعبر عن نسبة لوغاريتمية وفق تعريفها. في محلل الشبكات المتجهي، حدد مستويات المعايرة وكيفية التعامل مع الكابلات والتركيبات. لا تختفي استجابة تركيب مجهول بعد المستوى المرجعي بمجرد معايرة الجهاز.

زامن المصدر والاستقبال والتحكم. قس فوق الضجيج بهامش مناسب وفي النطاق الخطي. موجة مستمرة بمستوى 10 dBm ليست شرط اختبار موحدا.

في التشغيل النبضي، يجب أن تتوافق النوافذ الزمنية والمزامنة مع الحالة المطلوبة. لا يمثل القياس المستمر منخفض المستوى وحده التسخين والانضغاط أثناء النبضة.

2. مقارنة الاستجابات المركبة

قس h_i(f) بمرجع مشترك واحتفظ بالسعة والطور. في نموذج القنوات المستقلة، يمكن التعبير عن فكرة التصحيح بالعلاقة c_i = h_ref/h_i.

لا تعالج قناة ضعيفة جدا بعامل عكسي ضخم دون حدود. يفرض الضجيج والمدى الديناميكي والتكميم ومدى الضبط قيودا. وقد يحتاج الاقتران وعدم الخطية إلى نموذج أشمل.

لا يمتد التصحيح عند تردد واحد تلقائيا إلى النطاق كله. معايرة حالات مغير الطور مهمة محددة ترتبط بالتحقق من المصفوفة الكاملة، ولا تستبدله.

3. فصل إزاحة الطور عن التأخير

مقدار تغير الطور بسبب فرق التأخير هو Δφ = 2πfΔτ. عند 10 GHz يمثل 1 ns عشر دورات، أي 3600°. ليس هذا تسامحا صغيرا يصلح لكل نظام.

قد تختفي الدورات الكاملة في قراءة طور ملتفة عند تردد واحد، بينما يبقى ميل الطور عبر التردد. استخدم أخذ عينات كافيا وفك التفاف مناسب.

ولمسار في الفراغ، فرق طول 1 cm عند 10 GHz يعادل نحو 120°، وليس 3.6°. في الكابل تعتمد النتيجة على سرعة الانتشار الفعلية.

خطوة الضبط والخطأ المتبقي والانجراف الزمني والحراري كميات مختلفة. لا تستبدلها قيمة واحدة تحمل اسم الدقة.

4. التحقق من النمط والاستقطاب

للفتحة الكبيرة كهربائيا، معيار شائع للمجال البعيد هو R ≥ 2D²/λ. مع D = 0.60 m وعند 12 GHz يعطي نحو 28.8 m. لذلك ليست عشر أطوال موجية أو مسافة 5–10 m قاعدة عامة.

في المجال القريب، تحقق من المسبار ومنطقة المسح وخطوته والموضع والتحويل. وقد تفوّت خطوة زاوية ثابتة قدرها 1° قمما ضيقة أو أصفارا عميقة.

حدد المحاور والمركبتين الموافقة للاستقطاب والمتعامدة معه. تدوير ثنائي قطب وحده لا يصف كل استقطاب دائري أو فتحة معقدة دون معلومات إضافية.

5. التحقق باستخدام بيانات مستقلة

لا تكتف بإعادة استخدام النقاط التي حُسبت منها معاملات التصحيح. اختبر ظروفا مستقلة ضمن المجال المطلوب، تشمل التردد والزاوية والحرارة وإعادة التشغيل وإعادة التوصيل.

يتضمن اختبار عاكس معلوم الإرسال والاستقبال والانتشار والمعالجة. يجب معرفة موضعه وبيئته وخواص تشتته. هذا ليس القياس نفسه المستخدم لتصحيح القنوات الداخلية.

تعبر dBsm عن المقطع الراداري المكافئ نسبة إلى 1 m²: تقابل 0 dBsm مساحة 1 m²، وتقابل 10 dBsm مساحة 10 m². ليست قدرة بوحدة dBm ولا تسامحا عاما.

التقرير وإعادة المعايرة

المجموعة	البيانات المحفوظة
التركيب	الإصدارات والكابلات والحوامل والمستويات المرجعية.
الظروف	التردد والمستوى والاستقطاب والحرارة.
التصحيح	المعاملات ومجال صلاحيتها وحدودها.
التحقق	الأخطاء المتبقية والتكرارية وعدم اليقين.

حدد الفاصل من الوثائق والبيئة والانجراف المرصود. بعد تغيير أو صدمة نفذ الفحوص المناسبة. لا يمثل تقرير المعايرة شهادة لجميع خصائص الرادار الثابت أو المتحرك.

تساعد علاقة فريس وعامل المصفوفة في التحليل، لكنهما لا تستبدلان التحقق من التركيب الفعلي.