Birkaç bin ışın durumuna sahip aktif bir fazlı dizi, birkaç bin pasif anteni test etmekle aynı şeydir. Bu kılavuz, bunu hızlı bir şekilde gerçekleştirmek için gerekli yaklaşımları, yöntemleri ve ekipmanları ele almaktadır.

Sektör, aşamalı dizi antenlere doğru ilerliyor. Radar üreticileri pasif antenlerden aktif elektronik taramalı dizilere geçiyor; LEO uydu terminalleri, mekanik olarak izleme yapan çanak antenler yerine elektronik olarak yönlendirilen düz paneller kullanıyor; 5G radyolar ise milimetre dalga boyunda ışınlar oluşturuyor. Birkaç RF kanalını tek bir pakette bir araya getiren ışın oluşturucu yongalar, dizilerin seri üretim için yeterince ucuz hale gelmesini sağladı; bu nedenle artık daha fazla ekip, aşamalı dizileri nasıl test edeceğini bilmek zorunda.

Bununla birlikte, geliştirme süreci boyunca bir aşamalı dizinin ne kadar hızlı ve ne kadar kapsamlı bir şekilde karakterize edilebileceği ve test edilebileceği üzerinde etkisi olan çeşitli sınırlamalar bulunmaktadır.

Aşamalı dizi testi neden bu kadar zor?

Aşamalı dizi, tek bir üründe bir araya getirilmiş çok sayıda antendir. Bu durum, dört test zorluğunu beraberinde getirir:

• Beam durumları: Her bir durum, anten elemanlarının birbirine bağlanma şeklini değiştirir; bu nedenle her amplifikatör farklı bir yükle karşılaşır ve verimlilik, toplam yayılan güç (TRP), istenmeyen emisyonlar ve EVM, hüzumla birlikte değişir.
• Hacim: Binlerce durum, çeşitli sıcaklık değerleri ve her üretim birimi, on binlerce ölçüme, bir üretim döngüsü boyunca ise milyonlarca ölçüme dönüşür.
• Kalibrasyon: Dizi diğer ekipmanlarla entegre edilmesi gerektiğinde, her bir elemanın genliği ve fazının da ölçülmesi ve düzeltilmesi gerekir.
• Frekans: Milimetre dalga aralığında, yankısız oda düzeninin milimetrenin bir kısmına kadar hassas bir şekilde hizalanması gerekir ve her konumlandırma hatası ek belirsizlik yaratır.

Şekil 1. 1.000 ışın durumu ile bir fazlı dizi, 1.000 anten gibi davranır. Her ışın durumu, her amplifikatör için farklı bir çalışma noktası belirler.

Neden test süresi her ışın durumu ile birlikte artıyor?

Yansız oda yönsel ölçüm yapar; bu nedenle her durum için küresel bir taramaya ihtiyaç duyar:

• Her Açı: Konumlandırıcı, diziyi her açıdan tek tek tarar ve aletler her bir açıda frekansı tarar.
• Her Durum: Bir sonraki ışın durumu taramayı yeniden başlatır.
• Her Tasarım: Yaklaşık olarak, 3 farklı sıcaklıkta 1.000 ışın durumu, bir dizi tasarımı için 3.000 tam küre ölçümü anlamına gelir.
• Her Birim:Üretim aşamasında, sevk edilen her birim için test tekrarlanır.

Şekil 2. Tek bir dizi tasarımı, yankısız odada 3.000 adet tam küre ölçümüyle gerçekleştirilir; ardından üretim aşamasında her birim için bu test tekrarlanır.

Geliştirme ve üretim süreçleri boyunca ekipler ya oda zamanının boşalmasını bekler, ya da yeni yankısız odalar ekler ya da daha az durum üzerinde test yaparlar. Daha az durum üzerinde test yapmak en ucuz seçenektir, ancak karakterizasyon ve üretim aşamalarında kalite kontrol sorunlarına yol açma riski taşır.

Sadece nişan ayarı testi neleri gözden kaçırır?

Testler tek bir test senaryosuna indirgendiğinde, RF ve anten mühendisleri genellikle sadece nişan hattı ölçümü yaparlar. Bu, iki farklı kısayol anlamına gelebilir ve her biri farklı bir hususu gözden kaçırır:

• Yalnızca beklenen açı: Dizi ışın demetini tarar, ancak her bir ışın demeti yalnızca yönelmesi gereken yönde ölçülür. Izgara lobları başka yönlere yayılır: Temel frekansta yarım dalga boyu aralığı varken, ikinci harmonikte bu aralık tam bir dalga boyu olduğundan, harmonik ana ışın demetinden oldukça uzakta ızgara lobları yayar.
• Sadece Boresight beam : Kürenin her açısı ölçülür, ancak bu ölçümler yalnızca nişan hattındaki ışın için yapılır; dolayısıyla ışın yön değiştirdiğinde meydana gelen kazanç düşüşü hiçbir zaman ortaya çıkmaz. Kazanç düşüşü, kısmen yansıtılan açıklığın küçülmesinden, kısmen de her bir elemanın aktif empedansındaki değişiklikten kaynaklanır; bu durum, amplifikatörleri tasarım yüklerinden uzaklaştırır.

Şekil 3. Her bir nişan hattı kısayolu farklı bir unsuru gözden kaçırır. Yalnızca işaret etmesi gereken noktada ölçüldüğünde, 45 dereceye yönlendirilen bir ışın, yarım dalga boyu aralıkla dizi normalinden eksi 17 derece civarında yer alan ikinci harmonik ızgara lobunu gizler. Her açıdan ölçülse de yalnızca nişan hattında ölçüldüğünde, dizi, ışın yönlendirildiğinde kazanç düşüşünü asla göstermez.

Zamana bağlı parazit emisyonları, hiçbir yankısız oda kısayolunun çözemediği ayrı bir sorundur. Prob, o açıda ölçüm yaparken yalnızca kendisine doğru yayılan bir paraziti algılar; bu nedenle, tam küresel bir tarama bile bir paraziti gözden kaçırabilir.

Faz dizili sistemini test etmek için hangi ekipmanlara ihtiyacınız var??

Aşamalı diziler, radyo ortamını kontrol eden odalarda, diziyi çalıştıran ve yaydığı sinyali ölçebilen cihazlar kullanılarak test edilmelidir. Bu odalar iki türden biridir:

• Anechoic chamber: absorber lines the walls, and a positioner and a probe antenna scan the array in the far field, in a compact range or in the near field.
• Reverberation chamber: Modlu karıştırıcılar, ekranlanmış metal bir boşluğun içindeki alanı karıştırır ve sabit bir ölçüm anteni bunu algılar; dolayısıyla konumlandırıcı yoktur.

Aletler, diziye göre değişir:

• Pasif diziler: Bir vektör ağ analizörü (VNA), diziyi çalıştırır ve ölçüm anteninden verileri alır.
• Aktif Diziler: Bir sinyal kaynağı modüle edilmiş bir sinyal gönderir ve bir sinyal analizörü TRP, EVM, ACLR ve parazit emisyonlarını ölçer. Bir vektör sinyal alıcı-vericisi (VST) ise her ikisini de gerçekleştirir.
• Beam Kontrol: Bir ışın yönlendirme denetleyicisi, her bir durumu ayarlar; dijital ışın şekillendirme özelliğine sahip bazı dizilerde bu işlem genellikle USB veya SPI üzerinden gerçekleştirilir.
• Destek: Test tezgahı ayrıca güç kaynaklarına, RF kablolarına, amplifikatörlere, aşırı sıcaklık testleri için termal kontrol sistemine ve durumlar arasında geçiş yaparak sonuçları hesaplayan bir yazılıma ihtiyaç duyar.
• Frekans Kapsamı: Her cihaz, dizinin tüm frekans bandını kapsamalıdır; bu da üst milimetre dalga bantlarında genellikle frekans genişleticilerin kullanılması anlamına gelir.

Şekil 4. Bu örnek tezgah, gerçek ölçekte çizilmiştir; Antennex odası, aynı zamanda spektrum analizi de gerçekleştiren modüler bir VNA’nın yanında yer almaktadır. 1 numaralı bağlantı noktası diziyi çalıştırır, 2 numaralı bağlantı noktası referans anteni okur ve bir USB kablosu ışın durumunu ayarlar.

Wireless Connector®, laboratuvar tezgahında 5 ila 170 GHz aralığını kapsarken, daha büyük Antennex odaları ise 600 MHz’e kadar inebilmektedir. Her ikisi de, hangi üretici tarafından yapılmış olursa olsun, laboratuvar tezgahınızda halihazırda bulunan VNA, sinyal analizörü veya VST ile uyumludur.

Her bir ölçüm ne kadar sürer?

Verimlilik ve TRP ölçümleri, yankısız odada ölçüm başına 30 dakika ile bir saat arasında sürerken, yankı odasında ise saniyeler sürer:

	Anechoic chamber*		Reverberation chamber**
Measurement	Measurement time	Setup time	Measurement time
Antenna efficiency	30 min to 1 hour	up to 1 hour	under 10 s, 2 GHz bandwidth
TRP	30 min to 1 hour	up to 1 hour	4 s for CW, 30 s for a 2 GHz spectrum
Harmonics and non-linearities	hours	up to 1 hour	under 30 s, 10 GHz bandwidth
Time-varying spurious and oscillations	practically impossible	not applicable	under 30 s, 10 GHz bandwidth
OTA noise figure	30 min, G/T only	up to 1 hour	under 30 s, 2 GHz bandwidth
EVM	minutes per beam	up to 1 hour, with re-alignment	under 10 s, 400 MHz modulation bandwidth
Radiation pattern and directivity	30 min to 1 hour	up to 1 hour	not possible

* Yankısız oda ölçümleri, kalibre edilmiş bir uzak alan aralığı ve deneyimli bir operatörün varlığını varsayar. Süreler, test edilen cihazın (DUT) karmaşıklığına ve frekansına göre değişiklik gösterir.
** Yankılanma odası süreleri, The Wireless Connector®’da tamamen karıştırılmış bir ölçüm için geçerlidir. Bu değerler, 9 Temmuz 2026 tarihli yankılanma odası açıklayıcı yazımızdan alınmıştır.

Aktif bir dizide, her ışın durumunun kendine ait bir TRP ölçümü gerekir. 1.000’den fazla ışın durumu:

• Anechoic chamber: Her bir durum tek tek ölçüldüğünde, her biri 30 dakika ile bir saat arasında sürerse, 1.000 durum toplamda 500 ila 1.000 saatlik tarama süresine denk gelir.
• Reverberation chamber: CW TRP, her durum için 4 saniye sürer; bu nedenle, her seferinde tek bir durum ölçülse bile, 1.000 durumun tamamı yaklaşık bir saat sürer.
• Beam sweep (Işın taraması): Her iki oda da diziyi her konumda tüm durumlar boyunca adım adım ilerletebilir; bu nedenle durumlar tek bir küresel tarama veya tek bir karıştırmalı ölçümü paylaşır. Yankısız oda, kürenin her açısını (5 derecelik bir ızgarada yaklaşık 2.600 açı) tararken, yankı odası ise yaklaşık 100 karıştırıcı konumu gerektirir.

Şekil 5. Her adımda, dizi ışın demetini her bir durum boyunca tarar. Yankısız bir prob, her okuma sırasında tek bir yönü algılar; bu nedenle tarama, kürenin her açısında tekrarlanmalıdır: 5 derecelik bir ızgarada yaklaşık 2.600 açı. Yankılanma odasında ise her okuma, zaten her yönden gelen gücü içerir ve karıştırıcıların alanın ortalamasını almak için yaklaşık 100 konuma ihtiyacı vardır.

Kurulum en önemli unsurdur. Her bir yankısız oda seansı, en fazla bir saat süren hizalama ve menzil kalibrasyonu gerektirir. Yankı odasında ise hizalama gerekmez: dizi, bir köpük blok üzerine yerleştirilir ve geçiş panelinden bağlanır. Yankı odasındaki belirsizlikler, %95 güven aralığında verimlilik ve CW TRP için ±0,2 dB’den harmonikler için ±1 dB’ye kadar değişir.

Yankısız odalar ve yankılanma odaları, fazlı dizileri nasıl birlikte test edebilir?

Yankısız odada yönü, yankı odasında ise gücü ölçün:

• Reverberation chamber: Dönen karıştırıcılar alanı karıştırır; dolayısıyla, tek bir karıştırmalı tarama, dizinin tüm açılarda ve her iki polarizasyonda yaydığı tüm sinyalleri toplar. Ölçümleri arasında verimlilik, TRP, istenmeyen emisyonlar ve harmonikler, soğuk kaynak yöntemiyle hesaplanan OTA gürültü katsayısı ve EVM yer alır.
• Anechoic chamber: Bu cihaz, yayılma desenini, yan lobları, ışın yönlendirmesini, çapraz polarizasyonu ve tepe EIRP değerini ölçer. Ayrıca, yankı odası her bir elemanın gücünü kalibre edebilse de fazını kalibre edemediği için, dizinin diğer ekipmanlarla entegre edilmesi gerektiğinde eleman bazında faz kalibrasyonunu da gerçekleştirir.
• Kazanç: Her ikisi de gereklidir, çünkü kazanç, yönlülük ile verimliliğin çarpımıdır. Yankısız odadan elde edilen normalleştirilmiş dağılım grafiğini, yankı odasından elde edilen mutlak verimlilikle çarpın.

Şekil 6. Yankısız odada, bir konumlandırıcı, diziyi bir probun önünden her seferinde bir açı kadar döndürür. Yankı odası, iki karıştırıcının dizi etrafındaki alanı karıştırdığı kompakt bir küptür.

Takeaway

• Direction (Yön): Desen, yan loblar ve ışın yönlendirme için yankısız odayı kullanın.
• Power (Güç): Verimlilik, TRP, istenmeyen emisyonlar, gürültü katsayısı ve EVM ölçümleri için yankı odasını kullanın.
• Gain (Kazanç): İkisini birleştirin ve ışın durumunun en yüksek olduğu yankı odasına yönelin.

REFERANS ve daha fazla detay için: https://antennex.tech/news/blog/how-to-test-a-phased-array/