Что такое поэтапный массив?

Фазированная решетка представляет собой тип системы обнаружения электромагнитных волн, обычно связанной с радиолокатором, которая основана на передаче бортовых радиоволн. Он также может быть построен на концепции гидролокатора для подводного сканирования объектов со звуковыми волнами, и с 2011 года исследуется также с использованием оптических волновых фронтов. Концепция основана на более ранних версиях радиоантенны и следует тому же фундаментальному принципу, когда отражение радиоволн от объектов используется для определения их местоположения и направления движения. Основное отличие радара с фазированной решеткой от стандартной радиолокационной антенны заключается в том, что для сканирования объекта, движущегося по небу, фазированную систему не нужно физически перемещать или поворачивать.

Эффективность радиолокационных сигналов за пределами ограниченного угла проекции снижается, поэтому ранние тарелочные антенны располагались вдоль линии, чтобы расширить общий вид неба. Одна из самых ранних форм этого развивалась во время холодной войны и предшествовала самой технологии фазированных решеток, известной как линия радиолокационных установок дальнего оповещения США (DEW) в Арктике и Канаде. Когда в 1958 году технология фазированного массива была усовершенствована, Россия разработала одну из первых версий рабочих фазированных систем в начале 1960-х годов, под кодовым названием Организации Североатлантического договора (НАТО), в качестве установок Dog House, Cat House и Hen House. Оборудование состояло из радиолокационных установок, которые могли эффективно сканировать не менее одной трети российской границы, где она граничит с Европой, для входящих ракетных ударов, а также автоматизированных систем перехватчиков ядерных ракет для уничтожения любых возможных целей.

Самой совершенной радиолокационной системой с фазированной решеткой по состоянию на 2006 год является морской радар X-Band (SBX), разработанный американскими военными для отслеживания баллистических ракет и других быстро движущихся объектов в полете через атмосферу или пространство, окружающее Землю. SBX содержит 45 000 излучающих элементов, представляющих собой отдельные антенны, каждый из которых передает радиосигнал. Точная синхронизация каждого антенного сигнала и то, как он перекрывается с ближайшими соседями, позволяет SBX создавать волновой фронт, который может активно сканировать объекты, движущиеся через его поле зрения (FOV). Это охватывает конус пространства, охватывающий 120 °, поэтому система SBX включает в себя четыре радиолокационных блока, которые одновременно покрывают все полушарие земного шара.

Технология фазированной решетки для радиолокационных систем очень сложна и требует быстрого и надежного компьютерного управления. Система SBX должна изменять направление общего радиолокационного луча один раз каждые 0,000020 секунды или каждые 20 микросекунд, чтобы быть эффективной. Это делает передовые системы с фазированной решеткой очень дорогими по сравнению с традиционно связанными радарами, поскольку стоимость системы SBX составляет около 900 000 000 долларов США (USD).

К более скромным типам технологии фазированной решетки относятся ультразвук с фазированной решеткой, используемый в медицинской визуализации и для сканирования внутренней части металлических конструкций на наличие дефектов. Звуковые волны накладываются друг на друга, чтобы усилить общий сигнал и изменить направление сканирования для поиска внутренних деталей. Преобразователь с фазированной решеткой, используемый в таком оборудовании, имеет от 16 до 256 индивидуально передающих зондов звуковых волн, которые активируются группами от 4 до 32 для повышения качества изображения.

Фазированная матричная оптика (PAO), хотя и является теоретической с 2011 года, в настоящее время исследуется на предмет способности создавать трехмерные голографические ландшафты, которые были бы неотличимы невооруженным глазом от реального мира. Технология должна быть способна манипулировать световыми волнами для конструктивных и разрушительных помех, как это делается с радиоволнами, на уровне, который меньше естественной длины волны самого света. Системы, которые будут необходимы для этого, будут включать в себя современные компьютеры для быстрой обработки сигналов и пространственный модулятор света (SLM) для управления тем, когда и как манипулировали каждой длиной волны света. По прогнозам, к середине XXI века такие системы ПАО станут возможными.