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21st International Symposium on Electrical Engineering "SIE 2025"

21st International Symposium on Electrical Engineering

SIE 2025

FPGA module for antenna arrays calibration based on Fourier Transform
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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.

About The Speaker

Alexander Rogelio Ramírez Zaldívar

Alexander Rogelio Ramírez Zaldívar

CID MECATRONICS Flag of Cuba

Discussion

Practical Info
No Presencial
Spanish / Español
October 24, 2025 9:15 AM
15 minutes
Salon 1
Authors
Alexander Rogelio Ramírez Zaldívar
Yunior Ibarra Guerra
Noslen Rojas Ramírez
Keywords
antenna array
arreglo de antenas
calibración de canales
channel calibration
fourier transform
fpga
transformada de fourier
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