フェーズドアレイとは？

フェーズドアレイは、通常は空中電波の送信に基づくレーダーに関連付けられている電磁波検出システムの一種です。 音波で物体を水中でスキャンするためのソナーの概念に基づいて構築することもでき、2011年現在、光波面も使用して研究されています。 この概念は、以前のバージョンの無線アンテナに基づいており、物体からの電波の反射を使用してその位置と移動方向を決定する同じ基本原理に従います。 フェーズドアレイレーダーと標準レーダーディッシュの主な違いは、フェーズドシステムを物理的に動かしたり回転させて空を移動する物体をスキャンする必要がないことです。

レーダー信号は限られた投影角度以外では効果が低下するため、初期のディッシュアンテナは、空の全体的な視野を広げるために線に沿って配置されました。 これは冷戦時代に開発され、北極およびカナダのレーダー設置の米国遠隔早期警報（DEW）ラインとして知られるフェーズドアレイテクノロジー自体に先行する最も初期の形式の1つです。 1958年にフェーズドアレイテクノロジーが完成したとき、ロシアは1960年代初頭に動作するフェーズドシステムの最初のバージョンの1つを開発しました。これは、北大西洋条約機構（NATO）によって、ドッグハウス、キャットハウス、ヘンハウスの設置としてコードネームが付けられました。 機器は、ヨーロッパに隣接するロシア国境の少なくとも3分の1を効果的にスキャンしてレーダーを設置し、ミサイル攻撃の可能性を検知しました。また、可能な核標的を破壊する自動核ミサイルインターセプターシステムを備えていました。

2006年時点で最も先進的なフェーズドアレイレーダーシステムは、地球を取り巻く大気または空間を飛行する弾道ミサイルおよびその他の高速移動物体を追跡するために米軍が開発した海上ベースのXバンドレーダー（SBX）です。 SBXには、それぞれが無線信号を送信する個別のアンテナである45,000個の放射素子が含まれています。 各アンテナ信号の正確なタイミングと、それが最も近い隣の信号とどのように重なるかにより、SBXは、視野（FOV）を移動するオブジェクトをアクティブにスキャンできる波面を作成できます。 これには120°の円錐状の空間が含まれるため、SBXシステムには4つのレーダーユニットが組み込まれており、地球の半球全体を同時にカバーします。

レーダーシステムのフェーズドアレイテクノロジーは非常に複雑で、高速で信頼性の高いコンピューター制御が必要です。 SBXシステムは、有効になるように0.000020秒ごとに1回、または20マイクロ秒ごとに1 ^回 、レーダービーム全体の方向を変更する必要があります。 これにより、従来のレーダーと比較して、高度なフェーズドアレイシステムは非常に高価になり、SBXシステムの完成には約900,000,000米ドル（USD）かかりました。

より控えめなフェイズドアレイ技術には、医療用イメージングで使用されるフェイズドアレイ超音波や、金属構造の内部の欠陥をスキャンすることが含まれます。 音波はオーバーラップして全体的な信号を強化し、スキャンの方向を変えて内部の特徴を探します。 そのような機器で使用されるフェーズドアレイトランスデューサーは、画像の品質を向上させるために4〜32のグループで起動される16〜256個の個別送信音波プローブを備えています。

フェーズドアレイオプティクス（PAO）は、2011年の時点で理論上のものにすぎませんが、肉眼では現実の世界と区別できない3次元ホログラフィックランドスケープを生成する必要がある能力について研究されています。 この技術は、電波と同様に、光自体の自然な波長よりも小さいレベルで、建設的および破壊的な干渉のために光波を操作できる必要があります。 これを行うために必要なシステムには、信号を迅速に処理するための高度なコンピューターと、光の各波長をいつどのように操作するかを制御する空間光変調器（SLM）が含まれます。 21世紀半ばまでに、このようなPAOシステムが可能になると予測されています。