O que é uma matriz em fases?
Um arranjo em fases é um tipo de sistema de detecção de ondas eletromagnéticas geralmente associado ao radar que se baseia na transmissão de ondas de rádio no ar. Ele também pode ser construído sobre o conceito de sonar para escaneamento subaquático de objetos com ondas sonoras e está sendo pesquisado a partir de 2011 usando frentes de ondas ópticas também. O conceito é baseado em versões anteriores da antena de rádio e segue o mesmo princípio fundamental em que o reflexo das ondas de rádio dos objetos é usado para determinar sua localização e direção do movimento. A principal diferença entre um radar de matriz em fases e um prato de radar padrão é que um sistema em fases não precisa ser fisicamente movido ou girado para varrer um objeto que viaja pelo céu.
Os sinais de radar diminuem em eficácia fora de um ângulo de projeção limitado, de modo que as antenas parabólicas foram colocadas ao longo de uma linha para ampliar sua visão geral do céu. Uma das formas mais antigas disso foi desenvolvida durante a Guerra Fria e precedeu a própria tecnologia de array em fases, conhecida como Linha de instalações de radar de alerta precoce a distância (DEW) dos EUA no Ártico e no Canadá. Quando a tecnologia de phased array estava sendo aperfeiçoada em 1958, a Rússia desenvolveu uma das primeiras versões de sistemas em fase de trabalho no início dos anos 60, codinome pela Organização do Tratado do Atlântico Norte (OTAN) como instalações da Dog House, Cat House e Hen House. O equipamento consistia em instalações de radar que podiam rastrear efetivamente pelo menos um terço da fronteira russa, onde fazia fronteira com a Europa em busca de ataques com mísseis, junto com sistemas automatizados de interceptores de mísseis nucleares para destruir possíveis alvos.
O sistema de radar de arranjo faseado mais avançado em 2006 é o Radar de Banda X com Base Marítima (SBX) desenvolvido pelos militares dos EUA para rastrear mísseis balísticos e outros objetos em movimento rápido em vôo pela atmosfera ou espaço ao redor da Terra. O SBX contém 45.000 elementos radiantes que são antenas individuais que transmitem um sinal de rádio. O tempo preciso de cada sinal da antena e como ele se sobrepõe aos vizinhos mais próximos permite que o SBX crie uma frente de onda que possa rastrear ativamente objetos que se movem pelo campo de visão (FOV). Isso abrange um cone de espaço que mede 120 °, de modo que o sistema SBX incorpora quatro unidades de radar para cobrir simultaneamente todo um hemisfério do globo.
A tecnologia de array em fases para sistemas de radar é muito complexa e requer controles de computador que são rápidos e confiáveis. O sistema SBX precisa mudar a direção do feixe de radar geral uma vez a cada 0,000020 th de segundo ou uma vez a cada 20 microssegundos para ser eficaz. Isso faz com que os sistemas avançados de phased array sejam muito caros em comparação aos radares tradicionalmente conectados, com o sistema SBX custando quase US $ 900.000.000 em dólares para ser concluído.
Tipos mais modestos de tecnologia de arranjo faseado incluem o ultra-som de arranjo faseado usado em imagens médicas e para verificar defeitos no interior das estruturas metálicas. As ondas sonoras são sobrepostas para melhorar o sinal geral e mudar sua direção de varredura para procurar recursos internos. O transdutor de array em fases usado em tais equipamentos possui de 16 a 256 sondas de ondas sonoras que transmitem individualmente que são ativadas em grupos de 4 a 32 para melhorar a qualidade da imagem.
A Phased Array Optics (PAO), embora apenas teórica a partir de 2011, está sendo pesquisada pela capacidade de produzir paisagens holográficas tridimensionais que seriam indistinguíveis a olho nu daquelas do mundo real. A tecnologia teria que ser capaz de manipular ondas de luz para interferências construtivas e destrutivas, como é feito com ondas de rádio, em um nível menor que o comprimento de onda natural da própria luz. Os sistemas que seriam necessários para isso incluem computadores avançados para processamento rápido dos sinais e um modulador espacial de luz (SLM) para controlar quando e como cada comprimento de onda da luz foi manipulado. As projeções são de que, em meados do século 21, esses sistemas PAO serão possíveis.