Wat is een gefaseerde array?
Een gefaseerde reeks is een type elektromagnetisch golfdetectiesysteem dat gewoonlijk wordt geassocieerd met radar en dat is gebaseerd op de transmissie van radiogolven in de lucht. Het kan ook worden gebouwd op het concept van sonar voor het onderwater scannen van objecten met geluidsgolven en wordt vanaf 2011 ook onderzocht met behulp van optische golffronten. Het concept is gebaseerd op eerdere versies van radioantenne en volgt hetzelfde fundamentele principe waarbij de reflectie van radiogolven op objecten wordt gebruikt om hun locatie en bewegingsrichting te bepalen. Het primaire verschil tussen een phased array-radar versus een standaardradarschotel is dat een gefaseerd systeem niet fysiek hoeft te worden verplaatst of geroteerd om een object dat door de lucht reist te scannen.
Radarsignalen verminderen hun effectiviteit buiten een beperkte projectiehoek, dus vroege schotelantenne werden langs een lijn geplaatst om hun algehele zicht op de lucht te vergroten. Een van de vroegste vormen hiervan ontwikkelde zich tijdens de Koude Oorlog en ging vooraf aan de phased array-technologie zelf, bekend als de US Distant Early Warning (DEW) lijn van radarinstallaties in het Noordpoolgebied en Canada. Toen de phased array-technologie in 1958 werd geperfectioneerd, ontwikkelde Rusland in het begin van de jaren zestig een van de eerste versies van werkende gefaseerde systemen, codenaam door de Noord-Atlantische Verdragsorganisatie (NAVO) als de installaties van Dog House, Cat House en Hen House. De apparatuur bestond uit radarinstallaties die effectief ten minste een derde van de Russische grens konden scannen, waar Europa grensde aan binnenkomende raketaanvallen, samen met geautomatiseerde nucleaire raket onderscheppingssystemen om mogelijke doelen te vernietigen.
Het meest geavanceerde phased array radarsysteem vanaf 2006 is de Sea-Based X-Band Radar (SBX) ontwikkeld door het Amerikaanse leger om ballistische raketten en andere snel bewegende objecten te volgen tijdens de vlucht door de atmosfeer of de ruimte rondom de aarde. De SBX bevat 45.000 stralende elementen die individuele antenne zijn die elk een radiosignaal uitzenden. Door de precieze timing van elk antennesignaal en hoe het overlapt met zijn dichtstbijzijnde buren, kan de SBX een golffront creëren dat actief objecten kan scannen die over het gezichtsveld (FOV) bewegen. Dit omvat een kegel met een ruimte van 120 °, zodat het SBX-systeem vier radareenheden omvat om tegelijkertijd een hele halve bol van de wereld te bestrijken.
Phased array-technologie voor radarsystemen is zeer complex en vereist computerbesturingen die snel en betrouwbaar zijn. Het SBX-systeem moet de richting van de totale radarstraal om de 0.000020 e van een seconde veranderen, of om de 20 microseconden om effectief te zijn. Dit maakt geavanceerde phased array-systemen erg duur in vergelijking met traditioneel gekoppelde radars, waarbij het SBX-systeem bijna $ 900.000.000 kost (USD) om te voltooien.
Meer bescheiden soorten phased array-technologie omvatten phased array-echografie die wordt gebruikt in medische beeldvorming en om de binnenkant van metalen structuren op defecten te scannen. Geluidsgolven overlappen elkaar om het algehele signaal te verbeteren en de scanrichting te wijzigen om naar interieurfuncties te zoeken. De phased array-transducer die in dergelijke apparatuur wordt gebruikt, heeft van 16 tot 256 individueel verzonden geluidsgolfsondes die worden geactiveerd in groepen van 4 tot 32 om de kwaliteit van het beeld te verbeteren.
Phased Array Optics (PAO), hoewel alleen theoretisch vanaf 2011, wordt onderzocht op het vermogen dat het driedimensionale holografische landschappen zou moeten produceren die met het blote oog niet te onderscheiden zijn van die van de echte wereld. De technologie zou lichtgolven moeten kunnen manipuleren voor constructieve en destructieve interferentie, zoals bij radiogolven, op een niveau dat kleiner is dan de natuurlijke golflengte van het licht zelf. De systemen die hiervoor nodig zouden zijn, zouden geavanceerde computers voor snelle verwerking van de signalen en een ruimtelijke lichtmodulator (SLM) omvatten om te bepalen wanneer en hoe elke golflengte van licht werd gemanipuleerd. Prognoses zijn dat tegen het midden van de 21ste eeuw dergelijke PAO-systemen mogelijk zullen zijn.