آرایه فازی

PAVE PAWS آنتن آرایه فازی در آلاسکا
RAF Fylingdales
آرایه فازی ، بر اساس جمع آثار امواج ارسال شده توسط مجموعه‌ای از آنتن‌ها می‌باشد. رفتار الگوی تابش آنتن، وابسته به چیدمان آنتن‌ها و میزان شیفت فاز در فیدر هر آنتن می‌باشد. از ویژگی‌های آنتن‌های آرایه فازی امکان دستیابی به پترن‌های دایرکتیو (لوب اصلی باریک) و تغییر جهت لوب اصلی آنتن می‌باشد. این امکان در رادارهایی که آنتن قادر به حرکت‌های مکانیکی نمی‌باشد، امکان اسکن کردن محیط وسیعی را فراهم می‌آورد.
در فرکانس‌های بالا، برای اکثر انواع آنتن‌ها، الگوی تابش آنتن‌ها به شکل ایزوتروپیک نزدیک می‌گردد. برای حصول الگوهای تابش دایرکتیو، آرایه فازی نمودن، برای طیف وسیعی از انواع آنتن‌ها مفید می‌نماید.
AN/SPY-1A رادار.
انواع از نظر حوزه عملکرد
به‌طور کلی می‌توان فرستنده/گیرنده‌های آرایه فازی را به دو دسته تقسیم نمود. انواعی که اساس عملکردشان در حوزه زمان و بر اساس تاخیرهای زمانی می‌باشد و نوع دیگر در حوزه فرکانس.
در حوزه زمان
در این نوع آرایه فازی، اساس عملکرد بر روی تاخییرهای ایجاد شده در امواج ارسالی و دریافتی می‌باشد . در امواج با فرکانس‌های پایین، مانند دستگاه‌های فراصوت با پراب آرایه فازی، می‌توان این تاخییرها را در گیرنده به صورت نرم‌افزاری و در فرستنده به صورت تاخیر در ارسال پالس‌ها، ایجاد نمود و در فرکانس‌های بالای الکترومغناطیسی، این تاخیرها به کمک خطوط تاخیر و سویچ‌های دیودی، صورت می‌گیرد.
در حوزه فرکانس
رادار اکتیو فاز اف-۲۲ رپتور.
انواع از نظر شیفت فاز
آریه فازی ثابت
در آرایه فازی ثابت، مقدار شیفت فاز در فیدر هر المنت، مقدار ثابتی داشته و در زمان طراحی و بسته به کاربرد و ویژگی‌های مطلوب کلی المان‌ها تعیین و طراحی می‌گردد. این دسته از آرایه‌های فازی در آنتن‌هایی با دایرکتیویته بالا با امکان حرکت مکانیکی، مطلوب می‌باشد.
آرایه فازی پویا
در آرایه فازی پویا، میزان تاخییرها در فیدر هر المنت، قابل انتخاب می‌باشد. این دسته از آرایه‌های فازی، امکان تغییر جهت لوب اصلی و شکل انتشار امواج با تغییر در تاخیر فیدرها امکان پذیر می‌باشد. این دسته از آنتن‌ها در سیستم‌های راداری هواپیماها کاربرد گسترده‌ای دارد. هزینه‌ی طراحی این سیستم‌ها نصبت به تمام انواع دیگر، بیشتر می‌باشد.
انواع از نظر تقویت‌کننده
آریه فازی پسیو
در آرایه فازی پسیو، از یک تقویت‌کننده‌ی بزرگ برای تامین توان همه فیدرها استفاده می‌شود. در این حالت پس از دریافت امواج توسط المان‌ها باید برای هر المان شیفت اولیه حذف شود.
آرایه فازی اکتیو
در آرایه فازی اکتیو، به ازای هر المان آنتن، یک تقویت‌کننده‌ی کوچک وجود دارد که به صورت یک پارچه با المان طراحی می‌شود. در نتیجه امکان کنترل توان خروجی برای هر المان به صورت جداگانه فراهم می‌شود.در این حالت پس از دریافت امواج توسط المان‌ها نیازی به حدف کردن شیفت اولیه‌ای که در حالت ارسال ایجاد شده نیست. زیرا خروجی هر کدام به صورت جداگانه قابل اندازه‌گیری است.
انواع از نظر چیدمان
آرایه فازی یک بعدی
در این حالت المنت‌های فرستنده و گیرنده در یک ردیف کنار هم چیده شده‌اند.
آرایه فازی دو بعدی
در این حالت المنت‌های فرستنده و گیرنده در چندین ردیف کنار هم چیده شده‌اند.
کاربرد
نظامی
تئوری آرایه فازی به‌طور وسیعی در کاربردهای نظامی، پزشکی، ارتباطات و غیره به کار گرفته می‌شود. در کاربردهای نظامی این آنتن‌ها قادر به سویپ و چرخش لوب اصلی پترن آنتن در زمان‌های بسیار کوتاه در حد چند نانو ثانیه بوده که امکان قفل بر روی تعداد بسیار زیادی از اهداف را فراهم می‌آورد. این امر به کمک رادارهای پسیو که نیازمند یک حرکت مکانیکی می‌باشند میسر نمی‌باشد.
آنتن‌های آرایه فازی اکتیو به‌طور گسترده توسط ارتش‌های کشورهای پیشرفته بر روی هواپیماها و رزم ناوها و پایگاه‌های زمینی و متحرک به کار گرفته می‌شود. از دیگر ویژگی‌های مهم این دسته از آنتن‌ها امکان باریک نمودن لوب اصلی آنتن می‌باشد که رزولوشن مکانی بهتری را فراهم می‌آورد.
پزشکی
در کاربردهای پزشکی، تئوری آرایه فازی در سیستم‌های تصویر بردای دو بعدی و سه بعدی سونوگرافی فراصوتی ، مورد استفاده قرار گرفته‌است. در این حالت دیگر نیازی به تغییر مکان و جهت پراب فرستنده/گیرنده دستگاه برای گرفتن یک برش یا چندین برش تصویر، نمی‌باشیم.