Executive Secretary
21st International Symposium on Electrical Engineering
SIE 2025
Abstract
Calibration between multiple reception channels is a critical challenge in digital beamforming antenna arrays, where variations in amplitude and phase affect system performance. This paper proposes an FPGA (Field-Programmable Gate Array) based implementation using the Fourier Transform to compensate for these deviations. It employs a Simulink design flow that automatically generates HDL (Hardware Description Language) code for the calibration module, synthesized into the programmable device. Design validation is performed through a study of amplitude and phase error behavior post-calibration. This is complemented by integrating the proposed module into antenna arrays with electronic beam steering and low sidelobe digital synthesis, followed by their verification. Test results show absolute amplitude errors below 2% and relative phase errors under 3.1°, confirming the proper performance of the developed calibration system in practical applications.
Resumen
La calibración entre múltiples canales de recepción es un desafío crítico en arreglos de antenas con formación digital de la característica direccional, donde variaciones en la amplitud y fase afectan el rendimiento del sistema. El presente trabajo propone una implementación en FPGA (del inglés Field-Programmable Gate Array) basada en la Transformada de Fourier para compensar dichas desviaciones. Utiliza un flujo de diseño en Simulink que genera automáticamente el código HDL (del inglés Hardware Description Language) del módulo de calibración para su síntesis en el dispositivo programable. La comprobación del diseño se efectúa mediante un estudio del comportamiento de los errores de amplitud y fase en el sistema tras la calibración. Esto se complementa con la incorporación del módulo propuesto en arreglos de antenas con escaneo electrónico del haz y síntesis digital de bajo nivel de lóbulos laterales, y la posterior verificación de estos. Como resultado de las pruebas realizadas se obtienen errores de amplitud (absolutos) y fase (relativos) inferiores a 3.1° y 2% respectivamente y se constató el comportamiento adecuado de aplicaciones prácticas del sistema de calibración desarrollado.
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Alexander Rogelio Ramírez Zaldívar

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