كيف يمكن أن يُستَنَدَل البارامترات من القياسات القريبة من الحقول في اختبارات الهوائيات

InfT. S[Fangle-L]

Probe Correction Techniques

ويمكن إجراء تصحيحات فورية في المجال الطيفي باستخدام معامل الاستلام للشرطي، أما بالنسبة لمسح الخيوط، فتقسم البيانات المقيسة إلى طيف استقبال الموجات المتطورة من قبل المسبار، شريطة أن يكون نمط الاختبار معروفا، وهذه الخطوة حساسة للضوضاء، بحيث يمكن تطبيق مرشحات الضبط مثل جهاز قياس الترددات، ويمكن بدلا من ذلك وضع النموذج على شكل موجز للأدلة غير المعروفة.

وكثيرا ما تشمل البرامجيات الحديثة روتينات تصحيحية مثبتة في الاختبار تقبل ملف نمط الاختبار في أشكال موحدة، ومن الأهمية بمكان أن تقاس بيانات نمط الاختبار بنفس الترددات وبنفس التعاريف الاستقطابية المستخدمة في المسح الضوئي، أما بالنسبة للهوائيات المتعددة الموانئ، فيجب تطبيق التصويب على البيانات الميدانية من كل انقلاب مركب، بما يكفل أن يكون أي اختلال في الاختبارات.

استخراج البارامترات من خط الخطوة خطوة إلى الأمام

معامل التكرار الحاسوبية (S11)

(أ) إذا كان المعامل S11 يطابق الارتداد في ميناء المدخل الهوائي، وبعد التحول في الحقل القريب إلى أبعد، فإن إجمالي الطاقة المشععة يحسب بدمج نمط الحقول البعيدة على النطاق الكامل للشبكة الاستبدادية.

أما بالنسبة للهوائيات المفقودة، فإن الطاقة المشعّة تقل عن (1 - ⁇ S11 ⁇ ²) P_{)([القيمة البديلة المستمدة مباشرة من القياس المصحح للخسائر) نظراً لخسائر الأورام في السلوك ومقياس الديكالية، ويمكن تقدير هذه الخسائر من كفاءة استخدام الأنترنا، التي يمكن أن تستمد من مقارنة فعالة لها}

Determining Transmission Coefficients (S21, S12)

أما المكو ِّنات التي تُنقل بين ميناءين - على سبيل المثال، بين عنصرين من عناصر الهوائيين في صفيفة، أو بين هوائي مرجعي وجهاز AUT - يمكن استخراجها بمقارنة المكاسب في الميدان البعيدة مع المكسب المعروف من قنصل قياسي، وفي نظام قريب من الحقول يمكن أن يكون المطياف نفسه هو المرفأ الثاني إذا عُي ِّن، وبوضع المقياس في مسافة معروفة وقياس معامل النقل)٢١(.

وفي مجال استخراج العناصر المتعددة، يفترض نهج العناصر المنعزل أن وجود المسبار لا يزعج إبادة موانئ " AUT " ، وهذا الافتراض يُفترض عندما يكون التقارب المتبادل بين المسبار و " AUT " منخفضا، وهو عادة ما يُفترض أن تكون عناصر الموجة المفتوحة ذات فتحات منخفضة، وقد تؤدي الانقلابات المتعددة إلى حدوث أخطاء في التقلبات، وتساعد على مواكبة المسارات التراكمية(21).

ما بعد التجهيز والتقدير

(أ) بعد التحول، يجب التحقق من المعايير المستخرجة S(L) (S) (S) (S1) التي تقاس مباشرة بـ (VNA) على نفس المنشأة (بكسر وصلة المسح) مع القيمة التي يتم الحصول عليها من طريقة الحقول القريبة (الثانية (DB) ودرجتان من المرحلة تشير إلى وجود معايرة صلبة (ويمكن أيضا مقارنة نمط المسافة البعيدة مع نطاق الاتفاق أو نتائج البرمجيات التقريبية)

ويجب أن يتضمن التقييم أيضا تقييما لقابلية القياس للتكرار، إذ أن إجراء الفحص نفسه عدة مرات وتحليل الانحراف المعياري عن نطاق التردد S11 المستخرجة يعطي فترات للثقة، كما أن الانحراف المعياري المقبول هو 0.05 دي بي في الحجم و 0.5 درجة في المرحلة التي ترتفع فيها معدلات الترددات إلى أقل من 40 جيرتز.

أدوات وموارد البرامجيات

وتشتمل عدة مجموعات تجارية وقائمة على مصادر مفتوحة على مقاييس قوية قريبة من الميدان إلى خوارزميات بعيدة المدى مع تصحيحات مسبارية مبنية وتجهيز البارامترات بعد ذلك:

• CST Studio Suite (Dassault Systèmes)] - Offers a comprehensive nearfield import module and coupled EM‐circuit co —simulation for S parameter extraction.
• ANSYS HFSS] - Widely used for antenna design, it includes near‐field data processing and S-parameter computation with HFSSIE and hybrid solver capabilities (]ANSYS HFSS[FSS).
• Altair FEKO] – Excels in largescale antenna placement and near‐field analysis; its POSTFEKO module handles transformation and modal decomposition.
• NSI-MI Technologies] - Provides dedicated near-field measurement software like NSI2000, which drives scanners and performs real —time transformation with integrated S parameter extraction.
• MATLAB Antenna Toolbox – Custom scripts can be written for planar, cydrical, and spherical transformations using built‐in Fourier and special function Library (]MATLAB Field Transformations).
• Scikit-rf] - مكتبة من مصادر مفتوحة لبيتون هندسة المصائد/النمو؛ مفيدة للتلاعب بملفات المقاييس S-parameter ومقارنة هذه الملفات بمجرد تصدير البيانات.
• EMCoS Antenna VNA ] — A specialized software tool for near-field measurement data processing and full S-parameter spec generation (]EMCoS Antenna VNA).

وعند اختيار أداة، النظر في قياسات المسح الجيولوجي، والتعقيدات النموذجية، ومستوى التشغيل الآلي اللازم، يقوم العديد من نطاقات الاختبارات بتطوير برامجيات مأمونة تدمج مباشرة مع نظام تقييم الأداء الخاص بها ومع متحكمي المواقع، وتوفر تدفقاً ثابتاً للعمل من البيانات الخام إلى البارامترات النهائية S.

أفضل الممارسات المتعلقة بإخراج البارامترات الدقيقة

ويؤدي تنفيذ المبادئ التوجيهية التالية باستمرار إلى الحد من عدم التيقن وتحسين قابلية التكرار:

• Calibrate the VNA at the probe and AUT connectors.] Use aميكانيكي calibration kit with known standards and verify with a verification tool. Temperature changes during long scans call for periodic recalibration. Electronic calibration units can automate this process but may introduce turn over time. Consider performing a calibration every hour fors lasting longer than 30 minutes.
• ]]Characterize the probe pattern thoroughly.] A single probe file may not suffice for wide bandwidths. Use interpolation or multiple calibration files for different frequency bands. The probe’s port impedance must also be known for accurate S21 extraction. Additionally, scan the probeization 's polarization axial respect ratio and orientation.
• (د) قياس جهاز تسجيل الامدادات القريب من الحقل وضمان أن تمتد الطائرة المسحية إلى ما لا يقل عن 15 دروجينياً دون ذروة، ولا تستخدم النوافذ الملصقة إلا إذا لزم الأمر، وتحسب أثرها على قيم البارامترات، وبالنسبة للهامش العالي الأشعة، قد يلزم تخزين نصف قطري أكبر من الطاقة الاحتياطية.
• ]Maintain preciseميكانيكي alignment.] Misposition errors as small as 0.01 § can create significant phase errors. Routinely check the Rob’s repeatability with a laser interferometer. For spherical scans, the center of rotation must coincide with the AUT’s phase center to within 0.02.
• Acquire data with high dynamic range.] average multiple samples and use a low — lownoise amplifier near the probe to improve signal-to-noise ratio, which is vital for weak field regions that affect far-field sidelobes and therefore S11 accuracy. A dynamic range of 60 dB or more is recommended for most applications.
• (ب) بالنسبة للقياسات المتحركة، باستخدام شبكات المسح التماثلي (مثلاً، العدد الغريب للنقاط) تتجنب التحول الطيفي الفرعي، وينطبق نفس المبدأ على العينة الافتراضية في المسح السيليني والمسح الضوئي، كما يكفل أن تكون الحسابات التسلسلية للتصويب موضع التناوب.
• Compare with a reference antenna.] Validate the whole chain against a standard —gain horn or dipole whose S parameters and gain are known from a calibrated laboratory. This step catches systematic errors in calibration, probe correction, or transformation. Perform this validation at multiple frequencies across the band of interest.
• ] Document all measurement parameters.] Record the scan geometry, step sizes, probe type, calibration dates, environmental conditions (temperature and humidity), and software version. This documentation supports root-cause analysis if deviations appear later in system-level simulations.

التحديات المشتركة وكيفية التغلب عليها

ويمكن أيضاً أن تخفف من حدة هذا الانعكاسات في بعض المنشآت الإشارات بين المسبار وجهاز AUT، مما يتسبب في حدوث طفرة في البيانات القريبة من الحقول، كما أن المقياس الزمني الذي يتسع في نظام تقييم الأداء أو استخدام مواد الاستيعاب حول المسبار يمكن أن يؤدي إلى تخفيف حدة هذا الانعكاس.

]Truncation and Aliasing Errors.] Insufficient scan size truncates the plane wave spectrum, introducing ringing in the far-field pattern and S11 errors. The solution is to model the AUT beforehand to estimate its reactive field extent and increase the scan area accordingly. If physical limits exist, extrapolation algorith can extend.

(ب) يمكن أن يؤدي التقلبات الحرارية والصدمات وشق الجاذبية إلى تدهور قياسات المسح الجيولوجي إلى إحداث تغيير في مسارات المظلة، كما أن المواءمة المنتظمة للليزر والتصويب المغلق للوضع المظلوم يمكن أن يقلل من هذه الأخطاء إلى أقل من مستوى المقياس/100.

() بالنسبة للصفائف التي بها العديد من الموانئ، فإن التحول بين الموانئ يطرح تحديات في مجال إعادة التشغيل، ويجب أن تكون مصفوفة التحويل الآلية والمعايرة الكاملة في كل مسار من طرق الموانئ، وأن يكون الوقت المحسّس لتحويل الموانئ المتعدد الوسائط مرتفعاً، وأن يكون المقاييس ذات الكفاءة العالية، وأن تكون عناصر التقلب الموازية موضع توصية.

ويمكن أن تكون القياسات القريبة من الأرض ذات الترددات المتوازية أو عبر خطوات متفرقة، أما بالنسبة للزمن الواسع النطاق، فإن معايير المسح والتصويب يمكن أن تكون صالحة على نطاق واسع في جميع نقاط الترددات، ويمكن أن يتم إجراء فحوصات منفصلة على الترددات المختلفة في نقاط التردد المتعددة، وتقنيات المقاييس البديلة.

التطبيقات والأمثلة الحقيقية على الصعيد العالمي

إن القدرة على استخراج البارامترات من مسح واحد بالقرب من الحقول ذات قيمة خاصة أثناء تطوير 5 جيروسات ضخمة من طراز MIMO، حيث يجب أن يتم وصف كل عنصر من عناصر الحقول الـ 64 أو 128 على أساس نمط الإشعاعات والقوارب المتبادلة، حيث يؤدي المسح القريب من النطاق المتجمع بالكامل في ظروف خاضعة للرقابة إلى تسريع عملية التحقق من التصميم والحد من اختبارات الحقول البعيدة التكلفة.

وفي كل حالة، تصدر البارامترات المستخرجة كملفات توشستون وتستخدم في محاكاة على مستوى المنظومة، وتربط مباشرة القياسات المادية بأدوات نموذج الدائرة والصفائف، مثلا، يمكن استيراد مصفوفة قياسية ذات مقياس قاعدة 5G إلى جهاز محاكاة للتنبؤ بأداء المزيجات وكميات الضخ الحرارية، كما تستخدم تطبيقات الفضاء الجوي والأشعة المتحركة معا

خاتمة

ويحول استخراج البارامترات من قياسات الهوائي القريبة من الحقول اختبارا تقليديا للأشعة إلى تقييم كامل للأداء في إطار النتائج، ويجمع بين استخدام تكنولوجيا المعلومات والاتصالات في مجال القياسات الدقيقة، وفحص الاختبارات في مجال التقلبات، وفحص قياسات قياسات الميثان بصورة أكثر دقة، ومقاييس قياس الميزانات المتطورة بشكل غير دقيق، ومقاييس متجانسة تماما في مجال الترددات دون قياس منفصل للشبكة.