37-EFT.WP.EDX.HighSpeed v1.0 | 第7章 相干窗与带内指标（S20 HF 5）

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第7章 相干窗与带内指标（S20 HF 5）

I. 章节目标与结构

1. 目标：定义高速场景下的相干窗与带内指标（KPI），给出选择与评估流程、记录字段与发布门限，使 S20-HF / S30-HF / S50-HF / I30-HF 在统一口径下进行度量与验收。
2. 结构：窗口定义与选择 → KPI 定义 → 门限分级 → 采样与估计 → 记录与 QA → 可证伪准则 → 合规模板 → 跨章闭环。
3. 共享到达时两口径（等价，须显式 gamma(ell) 与 d ell 并记录 delta_form）：
   • 常量外提：T_arr = ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell )
   • 一般口径：T_arr = ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell )

II. 相干窗的定义与选择准则

1. 定义：相干窗 Ω = [ω₁, ω₂] 为在给定装置与配置下，满足线性相位近似与群时延稳定性的频段，允许进行相干叠加计算；窗外一律采用能量合成。
2. 选择准则（同时满足）：
   • 线性相位可接受：E_phase(Ω) ≤ E_phase_gate；
   • 群时延纹波可接受：GDR(Ω) ≤ GDR_gate；
   • 传播一致性：max_Ω | T_group − ( L·dβ/dω ) | ≤ u_Tgroup（若提供 β）；
   • QA 硬门：check_dim=pass、passivity(Re{Z_eft}≥0)、KK_consistency=pass。
3. 不相交/多窗口：若单一窗口不满足，则可选 Ω₁, Ω₂, … 多窗口分段验收，分段独立记录与发布。

III. 带内指标（KPI）定义

• 相位线性误差
• E_phase(Ω) = max_{ω∈Ω} | arg Z_eft(ω) − ( ω·T_arr + φ0_opt ) |

其中 φ0_opt 为窗口内最优常数项；相位须先做同步改正：arg Z_corr = arg Z_raw − ( ω·Δt_sync )。

• 群时延纹波
• T_group(ω) = d/dω( arg Z_eft(ω) ), GDR(Ω) = max_{ω∈Ω} | T_group(ω) − median_{Ω}(T_group) |
• 路径/模态权重漂移
• ΔW(Ω) = Σ_{p,m} | w_{p,m}(ω₂) − w_{p,m}(ω₁) |, 0 ≤ ΔW ≤ 1
• 辐射正实门（如启用辐射通道）
• Re{ΔZ_rad(ω)} ≥ 0 (∀ ω∈Ω)
• 特性阻抗偏差（可选）
• ΔZ_c(Ω) = max_{ω∈Ω} | Z_c(ω) − Z_{c,ref} |

IV. 工程门限与分级

• 工程级（验证）：E_phase ≤ 0.08 rad，GDR ≤ 0.25 ns，ΔW ≤ 0.30；辐射通道启用时 Re{ΔZ_rad} ≥ 0。
• 发布级（对标）：E_phase ≤ 0.05 rad，GDR ≤ 0.20 ns，ΔW ≤ 0.20；全部 QA 硬门通过。
• 门限可按产品线在数据卡中具体化，但不得放宽 QA 硬门。

V. 采样与估计方法（执行口径）

• 采样网格：在候选频带用等间或对数均匀采样，点数 N_ω ≥ 200（典型 1–2k）；必要时对 arg Z 做相位解缠。
• 相位改正：应用时间基改正 Δt_sync 后再做线性拟合与 KPI 计算。
• 导数与平滑：T_group = d(arg Z)/dω 用三点或 Savitzky–Golay 数值导数；禁止过度平滑导致 KPI 失真。
• 一致性：若提供 β(ω)，需验证 T_group ≈ L·dβ/dω；否则以 T_arr 与 E_phase/GDR 为主。
• 窗外处理：窗外响应改用能量合成：
• R_inc(ω) = ( Σ_{p,m} w_{p,m}(ω) · | r_{p,m}(ω) |^2 )^{1/2}

VI. 记录与 QA（与数据卡对齐）

• 必填字段：band_GHz、coherence_window{w1,w2}、arrival{form,gamma,measure,c_ref,Tarr,u_Tarr,delta_form}、E_phase、GDR、T_group_s[]、（可选）beta_per_m[]、Zc_ohm[]、（若启用）ΔZ_rad(ω) 与 Re_Zrad_min、ΔW、qa_gates{check_dim, passivity, KK}。
• 发布硬门：两口径 T_arr 一致；Re{Z_eft}≥0；KK_consistency=pass；若启用辐射通道则 Re{ΔZ_rad}≥0。

VII. 可证伪准则（本章对应）

• J-HF-7-1（线性相位）：在任一候选窗口上，若 E_phase 超门或残差呈系统性二阶曲率，则否决窗口或线性相位近似。
• J-HF-7-2（群时延一致性）：max | T_group − L·dβ/dω | > u_Tgroup 则否决 β 估计或窗口。
• J-HF-7-3（权重漂移）：设计改动仅限微扰而 ΔW 超门，否决路径/模态稳定性假设或绑定。
• J-HF-7-4（辐射门）：启用辐射通道后出现 Re{ΔZ_rad}<0 或封堵后 Re{ΔZ_rad} 不降，否决辐射映射或几何记录。

VIII. 合规模板（可直接粘贴）

• 记录模板
• highspeed:
• band_GHz: [f_min, f_max]
• coherence_window: {w1: ω1, w2: ω2}
• arrival:
• form: "n_over_c" # or "one_over_c_times_n"
• gamma: "explicit"
• measure: "d_ell"
• c_ref: 299792458.0
• Tarr_s: 1.234e-09
• u_Tarr_s: 6.0e-12
• delta_form: "n_over_c"
• kpis:
• E_phase_rad: 0.043
• GDR_s: 1.8e-10
• ΔW: 0.17
• dispersion:
• T_group_s: [ ... ] # over ω-grid in Ω
• beta_per_m: [ ... ] # optional
• Zc_ohm: [ ... ]
• radiation_gate:
• enabled: true
• Re_Zrad_min: 0.0
• KK_consistency: "pass"
• qa_gates: {check_dim:"pass", passivity:"pass", KK:"pass"}
• 计算流程（伪代码）
• # Phase (after sync correction) on Ω = [ω1, ω2]
• phi = argZ_raw - omega*Δt_sync
• phi = unwrap(phi)
• # KPIs
• T_group = grad(phi, omega)
• E_phase = max_abs(phi - (omega*Tarr + phi0_opt))
• GDR = max_abs(T_group - median(T_group))
• # Optional β-consistency
• if beta_available:
• gate = max_abs(T_group - L*grad(beta, omega)) <= u_Tgroup
• assert gate
• # Gates
• assert E_phase <= E_phase_gate and GDR <= GDR_gate
• assert min(Re(Z_eft)) >= 0.0 and KK_consistency(Z_eft)
• if radiation_enabled:
• assert min(Re(ΔZ_rad)) >= 0.0

IX. 跨章引用与闭环

• 依赖：第2章（术语与符号）、第4章（最小方程与色散关系）、第5章（辐射与泄放修正）、第6章（模态与互连基元）。
• 对接：第12章（布局与工艺规则，用 KPI 做验收）；第14章（仿真栈与算例，用 KPI 做回归）；第16章（设计规程与工程清单，将 KPI 门纳入签核）。