Bei einem Phased Array werden neben Kanalunterschieden die tatsächlichen Amplituden und Phasen jedes steuerbaren Zustands erfasst. Die folgenden sechs Schritte beschreiben den Aufbau einer Korrekturtabelle. Messgerätekalibrierung, Zustandskorrektur und Prüfung des fertigen Arrays sind zusammenhängende, aber unterschiedliche Arbeiten.
1. Gültigkeitsbereich der Tabelle festlegen
Definieren Sie Kanäle, Frequenzen, Sende- oder Empfangsrichtung, Pegel, Temperaturen und Steuerzustände. Speichern Sie Hardware- und Softwareversion. Eine Empfangstabelle gilt nicht automatisch für den Sendepfad.
Trennen Sie die gewünschte Phasenverteilung zur Strahlbildung von den Hardwarefehlern. Kalibrieren bedeutet nicht, alle Elemente in jedem Betrieb gleichphasig anzusteuern.
2. Referenz und Messaufbau herstellen
Verwenden Sie eine gemeinsame Frequenz- und Phasenreferenz. Beim VNA sind Kalibrierebenen und der Umgang mit Messaufnahmen festzulegen. Für aktive frequenzumsetzende Baugruppen kann eine andere synchronisierte Messung nötig sein.
Messen Sie oberhalb des Rauschens und unterhalb der Kompression. Halten Sie Kabellage, Pegel und Wartezeit nach dem Umschalten kontrolliert. Eine Kabelbewegung kann sonst als Fehler des Phasenstellers erscheinen.
3. Kanal- und Zustandsantworten erfassen
Speichern Sie Hi(f,s) als komplexe Antwort von Kanal i bei Frequenz f und Zustand s. Kehren Sie wiederholt zu einem Referenzzustand zurück, um zeitliche Drift von Zustandsunterschieden zu trennen.
Beachten Sie den Phasenumbruch: Zwischen +179° und −179° liegt auf dem kürzesten Weg eine Differenz von 2°, nicht 358°. Ein Unwrapping über Frequenz benötigt ausreichend dichtes Sampling.
Die Einfügedämpfung kann mit dem Phasencode variieren. Ersetzen Sie diese Information nicht durch die Annahme, jeder Zustand habe dieselbe Amplitude.
4. Quantisierung, Restfehler und Verzögerung trennen
Ein idealer gleichmäßig gestufter 6-Bit-Phasensteller besitzt 64 Zustände und Schritte von 5,625°. Bei Wahl des nächsten Zustands beträgt der maximale ideale halbe Schritt 2,8125°.
Das ist keine Garantie der Gesamtgenauigkeit. Nichtlinearität der Zustände, Kanalabweichungen, Temperatur und Messunsicherheit kommen hinzu.
Bei reinem Laufzeitunterschied beträgt der Betrag der Phasenänderung 2πfΔτ. Für 28 GHz und 1 ps sind das 10,08°. Eine Phasenoffsetkorrektur bei einer Frequenz beseitigt nicht zwingend die Laufzeitdifferenz über das ganze Band.
5. Umsetzbare Korrekturen speichern
Wählen Sie Steuercodes für Zielphase und Amplitude innerhalb des verfügbaren Stellbereichs. Im einfachen Modell unabhängiger Kanäle beschreibt das Verhältnis aus gewünschter und gemessener komplexer Antwort die Korrekturidee.
Eine nahezu verschwindende Antwort sollte nicht mit einem extremen inversen Faktor kompensiert werden. Rauschen, Sättigung, Quantisierung und Kopplung setzen Grenzen.
Versionieren Sie die Tabelle und prüfen Sie Kanalnummern, Ladefolge und Verhalten nach Neustart. Interpolation muss Phasenumbrüche und Nichtlinearität berücksichtigen und unabhängig geprüft werden.
6. Unabhängige Punkte und Abstrahlung prüfen
Messen Sie Restfehler bei Frequenzen, Zuständen und erforderlichen Temperaturen, die nicht nur die ursprünglichen Anpassungspunkte wiederholen. Danach prüfen Sie Diagramm und Polarisation des kompletten Systems.
Eine Portkorrektur entfernt nicht automatisch die Einflüsse von Gehäuse, Radom und gegenseitiger Kopplung. Eine Verbesserung der Genauigkeit um 20–30% braucht eine definierte Ausgangslage und Messgröße.
Jitter ist kein einzelner Einstellwert
Zeitlicher Phasen- oder Taktjitter unterscheidet sich von einem statischen Kanaloffset. Die Beziehung 2πfΔτ beschreibt unter passenden Bedingungen die Umsetzung einer Zeitabweichung in Phase, aber nicht die vollständige Diagnose eines SATCOM-Systems.
Geben Sie bei Jittermessungen Referenz, Integrationsband und Statistik an. Periodische Variation, Zufallsanteil, Drift und mechanische Richtungsbewegung sollten nicht in einer einzigen unbenannten Zahl zusammengefasst werden.
Ergebnisprotokoll
| Gruppe | Inhalt |
|---|---|
| Zustände | Kanal- und Codezuordnung. |
| Bedingungen | Frequenz, Temperatur, Pegel und Ebenen. |
| Rohdaten | Amplitude, Phase und Wiederholungen. |
| Korrektur | Version, Grenzen und Restfehler. |
| Validierung | Unabhängige Daten und Kriterien. |
Der Arrayfaktor erklärt die Feldüberlagerung. Ein Kalibrierprotokoll ist nicht automatisch eine Zertifizierung; das Prüfverfahren muss zum Gerät und zur zugesagten Leistung passen.
