Un phased array è un tipo di sistema di rilevamento delle onde elettromagnetiche solitamente associato al radar basato sulla trasmissione di onde radio aeree. Può anche essere costruito sul concetto di sonar per la scansione subacquea di oggetti con onde sonore, ed è oggetto di ricerca a partire dal 2011 utilizzando anche fronti d’onda ottici. Il concetto si basa su versioni precedenti di antenne radio e segue lo stesso principio fondamentale in cui il riflesso delle onde radio sugli oggetti viene utilizzato per determinare la loro posizione e direzione di movimento. La differenza principale tra un radar phased array e una parabola radar standard è che un sistema phased non deve essere fisicamente spostato o ruotato per scansionare un oggetto che viaggia attraverso il cielo.
I segnali radar diminuiscono in efficacia al di fuori di un angolo di proiezione limitato, quindi le prime antenne paraboliche sono state posizionate lungo una linea per estendere la loro visione complessiva del cielo. Una delle prime forme di questo si è sviluppata durante la Guerra Fredda e ha preceduto la stessa tecnologia phased array, nota come la linea di installazioni radar US Distant Early Warning (DEW) nell’Artico e in Canada. Quando la tecnologia phased array fu perfezionata nel 1958, la Russia sviluppò una delle prime versioni di sistemi phased funzionanti nei primi anni ‘1960, nome in codice dall’Organizzazione del Trattato del Nord Atlantico (NATO) come le installazioni di Dog House, Cat House e Hen House. L’attrezzatura consisteva in installazioni radar in grado di scansionare efficacemente almeno un terzo della frontiera russa dove confinava con l’Europa per attacchi missilistici in arrivo, insieme a sistemi di intercettazione missilistici nucleari automatizzati per distruggere qualsiasi possibile obiettivo.
Il sistema radar phased array più avanzato del 2006 è il Sea-Based X-Band Radar (SBX) sviluppato dalle forze armate statunitensi per tracciare missili balistici e altri oggetti in rapido movimento in volo attraverso l’atmosfera o lo spazio che circonda la Terra. L’SBX contiene 45,000 elementi radianti che sono singole antenne che trasmettono ciascuno un segnale radio. La tempistica precisa di ciascun segnale dell’antenna e il modo in cui si sovrappone ai suoi vicini più vicini consente all’SBX di creare un fronte d’onda in grado di scansionare attivamente gli oggetti che si muovono attraverso il suo campo visivo (FOV). Questo comprende un cono di spazio che si estende su 120°, quindi il sistema SBX incorpora quattro unità radar per coprire contemporaneamente un intero emisfero del globo.
La tecnologia phased array per i sistemi radar è molto complessa e richiede controlli computerizzati veloci e affidabili. Il sistema SBX deve cambiare la direzione del raggio radar complessivo una volta ogni 0.000020 di secondo o una volta ogni 20 microsecondi per essere efficace. Ciò rende i sistemi phased array avanzati molto costosi rispetto ai radar tradizionalmente collegati, con il sistema SBX che costa quasi $ 900,000,000 di dollari USA (USD) per il completamento.
I tipi più modesti di tecnologia phased array includono gli ultrasuoni phased array utilizzati nell’imaging medico e per scansionare l’interno delle strutture metalliche alla ricerca di difetti. Le onde sonore vengono sovrapposte per migliorare il segnale generale e cambiare la direzione di scansione per cercare le caratteristiche interne. Il trasduttore phased array utilizzato in tali apparecchiature ha da 16 a 256 sonde di onde sonore trasmittenti individualmente che vengono attivate in gruppi da 4 a 32 per migliorare la qualità dell’immagine.
Phased Array Optics (PAO), mentre solo teorica a partire dal 2011, è oggetto di ricerca per la capacità che avrebbe di produrre paesaggi olografici tridimensionali che sarebbero indistinguibili ad occhio nudo da quello del mondo reale. La tecnologia dovrebbe essere in grado di manipolare le onde luminose per l’interferenza costruttiva e distruttiva, come avviene con le onde radio, a un livello inferiore alla lunghezza d’onda naturale della luce stessa. I sistemi che sarebbero necessari per farlo includerebbero computer avanzati per l’elaborazione rapida dei segnali e un modulatore di luce spaziale (SLM) per controllare quando e come ogni lunghezza d’onda della luce è stata manipolata. Le proiezioni sono che, entro la metà del 21° secolo, tali sistemi PAO saranno possibili.