PhasedArraySystemen

Phased array systemen zijn antenne- of sensorreeksen waarbij de straling of ontvangst elektronisch gericht kan worden door variatie van de fasen tussen de elementen. Door het controleren van faseverschillen wordt een hoofdstraal geconstrueerd en kan het stralingspatroon snel worden verplaatst zonder bewegende onderdelen.

In een phased array worden de elementen vaak gevoed via faseverschuivers. Bij analoge beamforming gebeurt de fasetoewijzing direct in het RF-pad, terwijl bij digitale beamforming de signalen eerst naar digitale vorm worden gebracht en vervolgens in software of digitale hardware wordt geformuleerd. Dit laatste maakt flexibele multi-beam- en adaptieve beaming mogelijk, maar vereist meer verwerking en complexiteit.

Typen en architecturen: er bestaan passive electronically scanned arrays (PESA) en active electronically scanned arrays (AESA). Bij PESA wordt één transmitter/receiver in de array gebruikt met per-sectie of per-pad fazeschakeling, terwijl een AESA per element een eigen transceiver heeft. AESA biedt grotere controle, betere fouttolerantie en ondersteuning voor meerdere gelijktijdige stralen.

Toepassingen omvatten onder meer radar (luchtvaart, maritiem, defensie), communicatienetwerken (militaire en civiele satelliet- en grondkommunikatie, 5G/6G-ondersteuning op mmWave-banden) en sensornetwerken. Phased array systemen kunnen gericht stralen genereren in brede of smalle hoeken, afhankelijk van de toepassing en de gewenste bandbreedte.

Voordelen zijn snelle beam steering, hoge nauwkeurigheid, hoge vermogensefficiëntie bij meerdere banden en geen bewegende onderdelen. Uitdagingen omvatten ontwerp- en calibratiecomplexiteit, kosten en warmtebeheer, mutual coupling tussen elementen en beperking van bandbreedte door fasen- en doorgangsvertragingen.

Trends richten zich op digitale en hybride beamforming, breedbandige en mmWave-toepassingen, en integratie met reconfigurabele intelligentie-systemen voor optimalisatie en zelfdiagnose.