آرایه هم فاز (Phased Array Antenna)، در فیزیک (Physics)
انواع آنتن ها (Antenna) را در آموزش زیر شرح دادیم :
آرایه هم فاز (Phased Array Antenna) :
آرایه هم فاز (Phased Array Antenna) نوع خاصی از آرایه آنتنی است که در آن فاز نسبی سیگنال تغذیه هر المان (یا گروهی از المان ها) به صورت الکترونیکی قابل کنترل است. با تغییر این فازها، می توان پرتو تشعشعی آنتن را در جهات مختلف اسکن کرد، بدون اینکه نیاز به چرخش مکانیکی آنتن باشد. این قابلیت، اساس رادارهای مدرن و سیستم های مخابراتی پیشرفته است.
در یک آرایه هم فاز، هر المان معمولا به یک شیفتر فاز (Phase Shifter) متصل است. شیفتر فاز می تواند دیجیتالی (با گام های گسسته) یا آنالوگ (پیوسته) باشد. با تنظیم شیفتر فاز هر المان، می توان اختلاف فاز مورد نیاز برای هم فاز کردن امواج در جهت دلخواه را ایجاد کرد. برای اسکن پرتو در زاویه
\[ \theta_0 \](نسبت به محور عمود)، اختلاف فاز بین المان های مجاور باید
\[ \beta = -kd\sin\theta_0 \]باشد.
مزایای آرایه هم فاز بسیار چشمگیر است: سرعت اسکن بسیار بالا (در حد میکروثانیه)، قابلیت تشکیل همزمان چندین پرتو (Multi-beam)، قابلیت تطبیق الگو با محیط (آرایه هوشمند)، و قابلیت حذف تداخل گرها با قرار دادن تهی (Null) در جهت آنها. همچنین آرایه هم فاز می تواند بسیار قابل اعتمادتر از آنتن های مکانیکی باشد، زیرا هیچ قطعه متحرکی ندارد.
چالش های اصلی در طراحی آرایه هم فاز شامل پیچیدگی و هزینه بالای شیفترهای فاز و شبکه تغذیه، تلفات در شیفترها، و گرمای تولید شده توسط آنها است. در آرایه های بزرگ (مانند رادارهای AESA)، هزاران المان وجود دارد که مدیریت توان و حرارت بسیار پیچیده است.
کاربردهای آرایه هم فاز بسیار گسترده است: رادارهای نظامی (AESA در هواپیماهای جنگنده)، رادارهای هواشناسی، مخابرات ماهواره ای (ایستگاه های زمینی با ردیابی سریع ماهواره)، سیستم های ناوبری، و اخیرا در سیستم های مخابراتی نسل پنجم (5G) برای ایجاد ارتباطات جهت دار (Beamforming) با کاربران.
