フェーズドアレイではチャネル間誤差に加え、移相器の制御コードごとの実際の位相と振幅を確認します。ここでは六つの手順で補正テーブルを作る考え方を整理します。測定器校正と完成アレイの放射検証とは、関連する別の作業です。
1．テーブルの適用範囲を決める
チャネル、周波数、送受信方向、信号レベル、温度とコード集合を決めます。ハードウェアと制御ソフトの版も記録します。受信側のテーブルを送信側へそのまま適用できるとは限りません。
ビーム形成に必要な位相分布とハードウェア誤差を分けます。校正は、あらゆる運用状態ですべての素子を同位相にする作業ではありません。
2．基準と測定系を確立
共通の周波数・位相基準を確保します。VNAなら校正面と治具の扱いを定義し、周波数変換を含む能動装置では適切な同期測定を検討します。
雑音床より高く、圧縮しない範囲で測ります。ケーブル、信号レベルとコード切替後の待ち時間を固定します。ケーブルの動きで位相が変われば、移相器の誤差に見える場合があります。
3．チャネル・コードごとの応答を取得
Hi(f,s)を、チャネルi、周波数f、状態sの複素応答として記録します。振幅と位相を保存し、基準状態へ繰り返し戻って時間ドリフトを区別します。
位相差は±180°の折返しに注意します。+179°と−179°は最短の差では2°であり358°ではありません。周波数方向のアンラップには適切なサンプリングが必要です。
位相コードを変えると挿入損失も変化する場合があります。全状態が同じ振幅という仮定で置き換えないでください。
4．量子化と誤差を分ける
理想的な等間隔6ビット移相器なら64状態で、刻みは5.625°です。最も近い状態を選ぶ理想量子化誤差の最大は2.8125°です。
これは実機の総精度を保証しません。状態の非線形性、チャネル差、温度ドリフトと測定不確かさは別項目です。
純粋な遅延差では位相差の大きさは2πfΔτです。28 GHzで1 psなら10.08°です。単一周波数の位相オフセット補正では全帯域の遅延差が消えない場合があります。
5．実装可能な補正を保存
目標位相に対応するコードを、振幅と制御範囲も考慮して選びます。独立チャネルの単純モデルでは、目標と実測の複素応答の比が補正の考え方になります。
ほぼゼロの応答を極端な逆係数で補おうとすると雑音や飽和の問題が生じます。実機の利得・位相範囲、量子化と相互結合を踏まえて制限します。
テーブルに版と適用範囲を付け、チャネル番号、読込順序と再起動後の結果を確認します。周波数間の補間は位相の折返しや非線形性を無視せず検証します。
6．独立した点と放射で確認
テーブルを作った点以外の周波数・状態、必要な温度で残差を測ります。その後、完成系のパターンと偏波を評価します。
ポート測定の補正だけでケース、レドームと素子相互結合の影響が消えるとは限りません。基準状態と評価指標なしで精度20～30%向上を保証しません。
記録項目
| 区分 | 内容 |
|---|---|
| 状態 | チャネルと実際のコード対応。 |
| 条件 | 周波数、温度、レベルと基準面。 |
| 原測定 | 振幅・位相と繰り返し。 |
| 補正 | 版、制限と残差。 |
| 検証 | 独立データと判定条件。 |
アレイ合成の原理と、より広い測定系・アレイ全体の校正も参照してください。再校正周期は観測されたドリフトと用途から決めます。
