مصفوفة طورية

رسم متحرك يوضح نمط الإشعاع لمصفوفة طورية مكونة من 15 عنصر هوائي، تفصل بينها مسافة ربع طول موجي، وذلك عند مسح فرق الطور بين الهوائيات المتجاورة بين -120 و120 درجة. المنطقة الداكنة هي الحزمة أو الفص الرئيسي ، بينما الخطوط المضيئة المتفرعة حولها هي الفصوص الجانبية .

في نظرية الهوائيات ، يُقصد بالمصفوفة الطورية عادةً مصفوفة يتم مسحها إلكترونيًا ، وهي عبارة عن مصفوفة هوائيات يتم التحكم فيها بواسطة الحاسوب، وتُنشئ حزمة من الموجات الراديوية التي يمكن توجيهها إلكترونيًا إلى اتجاهات مختلفة دون تحريك الهوائيات. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

في المصفوفة الطورية، تُغذّى الطاقة من جهاز الإرسال إلى العناصر المشعة عبر أجهزة تُسمى مُغيّرات الطور ، والتي يتحكم بها نظام حاسوبي، حيث يُمكنها تغيير الطور أو تأخير الإشارة إلكترونيًا، وبالتالي توجيه حزمة الموجات الراديوية إلى اتجاه مختلف. ولأن حجم مصفوفة الهوائيات يجب أن يمتد على عدة أطوال موجية لتحقيق الكسب العالي اللازم لعرض حزمة ضيق، فإن المصفوفات الطورية تُعدّ عملية بشكل أساسي في الطرف ذي التردد العالي من الطيف الراديوي، في نطاقي الترددات فوق العالية والميكروويف ، حيث تكون أطوال الموجات التشغيلية صغيرة بشكل ملائم.

ابتُكرت المصفوفات الطورية في الأصل لاستخدامها في أنظمة الرادار العسكرية ، للكشف عن الطائرات والصواريخ سريعة الحركة، ولكنها تُستخدم الآن على نطاق واسع، وامتد استخدامها إلى تطبيقات مدنية مثل تقنية MIMO لشبكات الجيل الخامس في الهواتف المحمولة. كما يُستخدم مبدأ المصفوفة الطورية في علم الصوتيات في تطبيقات مثل الموجات فوق الصوتية باستخدام المصفوفات الطورية ، وفي علم البصريات.

يُستخدم مصطلح "المصفوفة الطورية" أيضاً، وإن بدرجة أقل، للإشارة إلى هوائيات المصفوفة غير الموجهة التي يكون فيها نمط إشعاع مصفوفة الهوائي ثابتاً. [ 5 ] [ 7 ] على سبيل المثال، تُسمى هوائيات بث الراديو AM التي تتكون من عدة مشعات عمودية أيضاً "مصفوفات طورية".

وصف

رسم متحرك يوضح آلية عمل المصفوفة الطورية. تتكون هذه المصفوفة من مجموعة من عناصر الهوائي (A) التي يتم تزويدها بالطاقة بواسطة جهاز إرسال (TX) . يمر تيار التغذية لكل عنصر عبر مُغير طور (φ) يتم التحكم فيه بواسطة حاسوب (C). تُظهر الخطوط الحمراء المتحركة جبهات الموجات الراديوية المنبعثة من كل عنصر. تكون جبهات الموجات الفردية كروية الشكل، ولكنها تتحد ( تتراكب ) أمام الهوائي لتكوين موجة مستوية . تعمل مُغيرات الطور على تأخير الموجات الراديوية تدريجيًا أثناء صعودها على طول الخط، بحيث يُصدر كل هوائي جبهة موجته لاحقًا عن جبهة الموجة التي تحته. يؤدي هذا إلى توجيه الموجة المستوية الناتجة بزاوية θ بالنسبة لمحور الهوائي. من خلال تغيير إزاحات الطور، يستطيع الحاسوب تغيير زاوية θ للشعاع بشكل فوري. تحتوي معظم المصفوفات الطورية على مصفوفات ثنائية الأبعاد من الهوائيات بدلًا من المصفوفة الخطية الموضحة هنا، ويمكن توجيه الشعاع في بُعدين. تم إبطاء سرعة الموجات الراديوية المعروضة.

المصفوفة الطورية هي مصفوفة يتم مسحها إلكترونيًا ، وهي عبارة عن مصفوفة هوائيات يتم التحكم فيها بواسطة الحاسوب، وتُنشئ حزمة من الموجات الراديوية التي يمكن توجيهها إلكترونيًا إلى اتجاهات مختلفة دون تحريك الهوائيات. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] كما تجد النظرية العامة للمصفوفة الطورية الكهرومغناطيسية تطبيقات في التصوير بالموجات فوق الصوتية والتصوير الطبي ( الموجات فوق الصوتية باستخدام المصفوفة الطورية ) وفي مجال البصريات ( المصفوفة الطورية البصرية ).

في هوائي المصفوفة البسيط ، يُغذى تيار التردد اللاسلكي من جهاز الإرسال إلى عناصر هوائية فردية متعددة بعلاقة طور مناسبة ، بحيث تتحد الموجات اللاسلكية من العناصر المنفصلة ( تتراكب ) لتشكيل حزم. ويمكن ضبط هذا الهوائي لزيادة الطاقة المشعة في الاتجاهات المرغوبة وكبح الإشعاع في الاتجاهات غير المرغوبة.

في المصفوفة الطورية، تُغذّى الطاقة من جهاز الإرسال إلى العناصر المشعة عبر أجهزة تُسمى مُغيّرات الطور ، والتي يتحكم بها نظام حاسوبي. يستطيع الحاسوب تغيير طور أو تأخير إشارة كل عنصر هوائي إلكترونيًا، مما ينتج عنه حزمة من الموجات الراديوية التي يمكن توجيهها ديناميكيًا للانتشار في اتجاهات عشوائية.

صُممت المصفوفات الطورية في الأصل للاستخدام في أنظمة الرادار العسكرية ، لتوجيه حزمة من الموجات الراديوية بسرعة عبر السماء لرصد الطائرات والصواريخ. تُستخدم هذه الأنظمة الآن على نطاق واسع، وقد امتد استخدامها إلى تطبيقات مدنية مثل تقنية MIMO لشبكات الجيل الخامس في الهواتف المحمولة. كما يُستخدم مبدأ المصفوفة الطورية في علم الصوتيات ، وتُستخدم مصفوفات طورية من محولات الطاقة الصوتية في أجهزة التصوير الطبي بالموجات فوق الصوتية ( الموجات فوق الصوتية ذات المصفوفة الطوريةوالتنقيب عن النفط والغاز ( علم الزلازل الانعكاسي )، وأنظمة السونار العسكرية .

يُستخدم مصطلح "المصفوفة الطورية" أيضاً، وإن كان بدرجة أقل، للإشارة إلى هوائيات المصفوفة غير القابلة للتوجيه ، حيث تكون طور طاقة التغذية، وبالتالي نمط إشعاع مصفوفة الهوائي، ثابتاً. [ 5 ] [ 8 ] على سبيل المثال، تُسمى هوائيات بث الراديو AM، التي تتكون من عدة مشعات عمودية تُغذى بطريقة تُنتج نمط إشعاع محدد، أيضاً "مصفوفات طورية".

الأنواع

تتخذ المصفوفات الطورية أشكالاً متعددة. ومع ذلك، فإن أكثر أربعة أشكال شيوعاً هي المصفوفة الممسوحة إلكترونياً السلبية (PESA)، والمصفوفة الممسوحة إلكترونياً النشطة (AESA)، والمصفوفة الطورية لتشكيل الحزمة الهجينة، ومصفوفة تشكيل الحزمة الرقمية (DBF). [ 9 ]

المصفوفة الطورية السلبية أو المصفوفة الممسوحة إلكترونيًا السلبية (PESA) هي مصفوفة طورية تتصل فيها عناصر الهوائي بجهاز إرسال و/أو استقبال واحد ، كما هو موضح في الرسوم المتحركة الأولى بالأعلى. تُعدّ مصفوفات PESA النوع الأكثر شيوعًا من المصفوفات الطورية. وبشكل عام، تستخدم مصفوفة PESA جهاز استقبال/مُثير واحد للمصفوفة بأكملها.

المصفوفة الطورية النشطة أو المصفوفة الممسوحة إلكترونيًا النشطة (AESA) هي مصفوفة طورية تحتوي كل عناصرها على وحدة إرسال/استقبال تناظرية [ 10 ] تُحدث إزاحة الطور اللازمة لتوجيه شعاع الهوائي إلكترونيًا. تُعدّ المصفوفات النشطة تقنيةً متطورةً من الجيل الثاني للمصفوفات الطورية، وتُستخدم في التطبيقات العسكرية؛ فعلى عكس المصفوفات الطورية الإلكترونية (PESA)، يمكنها بثّ عدة حزم من الموجات الراديوية بترددات متعددة وفي اتجاهات مختلفة في آنٍ واحد. مع ذلك، فإن عدد الحزم المتزامنة محدودٌ لأسباب عملية تتعلق بالتغليف الإلكتروني لمُشكِّلات الحزم، حيث يبلغ حوالي ثلاث حزم متزامنة في المصفوفة الطورية النشطة. ويتصل بكل مُشكِّل حزمة جهاز استقبال/مُثير.

تحتوي مصفوفة التشكيل الشعاعي الرقمي (DBF) على مستقبل/مُثير رقمي في كل عنصر من عناصر المصفوفة. يقوم المستقبل/المُثير بتحويل الإشارة عند كل عنصر إلى إشارة رقمية. هذا يعني إمكانية تشكيل حزم الهوائي رقميًا في مصفوفة البوابات المنطقية القابلة للبرمجة (FPGA) أو في حاسوب المصفوفة. يتيح هذا الأسلوب تشكيل حزم هوائية متعددة في وقت واحد.

يمكن اعتبار المصفوفة الطورية الهجينة لتشكيل الحزمة مزيجًا من مصفوفة AESA ومصفوفة طورية رقمية لتشكيل الحزمة. تستخدم هذه المصفوفة مصفوفات فرعية نشطة (على سبيل المثال، قد تتكون المصفوفة الفرعية من 64 أو 128 أو 256 عنصرًا، ويعتمد عدد العناصر على متطلبات النظام). تُدمج هذه المصفوفات الفرعية لتشكيل المصفوفة الكاملة. لكل مصفوفة فرعية جهاز استقبال/مُثير رقمي خاص بها. يتيح هذا الأسلوب إنشاء مجموعات من الحزم المتزامنة.

الهوائي المطابق [ 11 ] عبارة عن مصفوفة طورية تُركّب فيها الهوائيات الفردية على سطح منحني بدلاً من ترتيبها في مستوى مسطح. تعمل مُغيّرات الطور على تعويض اختلاف أطوال مسارات الموجات الناتج عن اختلاف مواقع عناصر الهوائي على السطح، مما يسمح للمصفوفة بإشعاع موجة مستوية. تُستخدم الهوائيات المطابقة في الطائرات والصواريخ لدمج الهوائي في السطح المنحني للطائرة بهدف تقليل مقاومة الهواء.

مجالات الزمن والتردد

يوجد نوعان رئيسيان من مُشكِّلات الحزم. وهما مُشكِّلات الحزم في المجال الزمني [ 12 ] ومُشكِّلات الحزم في المجال الترددي [ 13 ] [ 14 ] . من الناحية النظرية، كلاهما في جوهره نفس العملية، حيث يسمح تحويل فورييه فقط بالتحويل من نوع إلى آخر.

يتم أحيانًا تطبيق نافذة تخفيف متدرجة عبر وجه المصفوفة لتحسين أداء قمع الفصوص الجانبية، بالإضافة إلى إزاحة الطور.

يعمل مُشكِّل الحزمة في المجال الزمني [ 15 ] عن طريق إدخال تأخيرات زمنية. تُسمى العملية الأساسية "التأخير والجمع". حيث يُؤخِّر الإشارة الواردة من كل عنصر من عناصر المصفوفة بمقدار زمني مُحدد، ثم يجمعها معًا. تسمح مصفوفة بتلر بتشكيل عدة حزم في وقت واحد، أو مسح حزمة واحدة عبر قوس. يُعدّ الموجه المتعرج النوع الأكثر شيوعًا من مُشكِّلات الحزمة في المجال الزمني. تستخدم تصميمات المصفوفات الطورية النشطة خطوط تأخير فردية يتم تشغيلها وإيقافها. تُغيِّر مُزحزحات طور غارنت الحديد الإيتريوم تأخير الطور باستخدام قوة المجال المغناطيسي.

يوجد نوعان مختلفان من مُشكِّلات الحزمة في مجال التردد.

يفصل النوع الأول مكونات التردد المختلفة الموجودة في الإشارة المستقبلة إلى نطاقات تردد متعددة (باستخدام تحويل فورييه المنفصل أو مجموعة مرشحات ). عند تطبيق مُشكِّلات حزمة مختلفة للتأخير والجمع على كل نطاق تردد، ينتج عن ذلك توجيه الفص الرئيسي في اتجاهات متعددة مختلفة في كل تردد من الترددات المختلفة. يُعد هذا ميزةً لوصلات الاتصال، ويُستخدم مع رادار SPS-48 .

يستخدم النوع الآخر من مُشكِّلات الحزم في مجال التردد التردد المكاني. تُؤخذ عينات منفصلة من كل عنصر من عناصر المصفوفة. تُعالَج هذه العينات باستخدام تحويل فورييه المنفصل (DFT). يُدخل تحويل فورييه المنفصل عدة إزاحات طور منفصلة مختلفة أثناء المعالجة. مخرجات تحويل فورييه المنفصل هي قنوات فردية تُقابل حزمًا متباعدة بانتظام تتشكل في آنٍ واحد. يُنتج تحويل فورييه المنفصل أحادي البُعد مروحة من حزم مختلفة، بينما يُنتج تحويل فورييه المنفصل ثنائي البُعد حزمًا بتكوين يشبه الأناناس .

تُستخدم هذه التقنيات لإنشاء نوعين من المصفوفات الطورية.

  • ديناميكي - يتم استخدام مجموعة من محولات الطور المتغيرة لتحريك الشعاع [ 16 ] 
  • ثابت - موضع الشعاع ثابت بالنسبة لوجه المصفوفة ويتم تحريك الهوائي بأكمله [ 17 ] 

هناك فئتان فرعيتان إضافيتان تعملان على تعديل نوع المصفوفة الديناميكية أو المصفوفة الثابتة.

  • نشطة - توجد مكبرات الصوت أو المعالجات في كل عنصر من عناصر تغيير الطور [ 18 ] 
  • سلبي مضخم مركزي كبير مع محولات طور مخففة [ 19 ] 

مصفوفة طورية ديناميكية

يحتوي كل عنصر من عناصر المصفوفة على مُغيّر طور قابل للتعديل. وتُستخدم هذه العناصر مجتمعة لتحريك الشعاع بالنسبة لسطح المصفوفة.

لا تتطلب المصفوفات الطورية الديناميكية أي حركة مادية لتوجيه الشعاع، إذ يتم تحريكه إلكترونيًا. وهذا يُتيح حركة هوائي سريعة بما يكفي لاستخدام شعاع دقيق لتتبع عدة أهداف في آنٍ واحد أثناء البحث عن أهداف جديدة باستخدام جهاز رادار واحد فقط، وهي ميزة تُعرف باسم " التتبع أثناء البحث" .

على سبيل المثال، يحتاج هوائي بزاوية شعاع درجتين ومعدل نبضات 1  كيلوهرتز إلى حوالي 8 ثوانٍ لتغطية نصف كرة أرضية كاملة تضم 8000 نقطة توجيه. يوفر هذا التكوين 12 فرصة لرصد مركبة بسرعة 1000 متر/ثانية (2200 ميل/ساعة؛ 3600 كيلومتر/ساعة) على مدى 100 كيلومتر (62 ميل) ، وهو ما يُعد مناسبًا للتطبيقات العسكرية.     

يمكن التنبؤ بموقع الهوائيات الموجهة ميكانيكيًا، مما يتيح ابتكار تدابير إلكترونية مضادة للتشويش على عمل الرادار. وتتيح المرونة الناتجة عن تشغيل المصفوفات الطورية توجيه الحزم إلى مواقع عشوائية، مما يزيل هذا الضعف. وهذا أمر مرغوب فيه أيضًا للتطبيقات العسكرية.

مصفوفة طورية ثابتة

برج هوائي يتكون من مصفوفة هوائيات خطية ثابتة الطور مكونة من أربعة عناصر

تُستخدم هوائيات المصفوفة الطورية الثابتة عادةً لإنشاء هوائي ذي شكل أفضل من العاكس المكافئ التقليدي أو عاكس كاسجرين . وتتضمن هذه المصفوفات مُغيرات طور ثابتة. على سبيل المثال، تستخدم معظم أبراج هوائيات الراديو والتلفزيون التجارية مصفوفة هوائيات خطية ، وهي عبارة عن مصفوفة طورية ثابتة من عناصر ثنائية القطب.

في تطبيقات الرادار، يتم تحريك هذا النوع من المصفوفات الطورية فعلياً أثناء عملية التتبع والمسح. وهناك نوعان من التكوينات.

  • ترددات متعددة مع خط تأخير
  • عوارض متعددة متجاورة

يستخدم رادار SPS -48 ترددات إرسال متعددة مع خط تأخير متعرج على طول الجانب الأيسر من المصفوفة لإنتاج حزمة عمودية من الحزم المتراصة. يتعرض كل تردد لانزياح طور مختلف أثناء انتشاره على طول خط التأخير المتعرج، مما يُشكل حزمًا مختلفة. تُستخدم مجموعة مرشحات لفصل حزم الاستقبال الفردية. يتم تدوير الهوائي ميكانيكيًا.

يستخدم نظام التوجيه الراداري شبه النشط رادارًا أحادي النبضة يعتمد على مصفوفة طورية ثابتة لإنتاج حزم متعددة متجاورة تقيس أخطاء الزاوية. هذا التصميم مناسب للتركيب على محاور دوارة في باحثات الصواريخ.

مصفوفة طورية نشطة

تتضمن عناصر المصفوفات النشطة الممسوحة إلكترونيًا (AESA) تضخيم الإرسال مع إزاحة الطور في كل عنصر هوائي (أو مجموعة عناصر). كما يتضمن كل عنصر تضخيمًا أوليًا للاستقبال. ويكون إعداد مُزيح الطور هو نفسه للإرسال والاستقبال. [ 20 ]

لا تتطلب المصفوفات الطورية النشطة إعادة ضبط الطور بعد نهاية نبضة الإرسال، وهو ما يتوافق مع رادار دوبلر ورادار دوبلر النبضي .

مصفوفة طورية سلبية

تستخدم المصفوفات الطورية السلبية عادةً مضخمات كبيرة تُنتج إشارة الإرسال الميكروية الكاملة للهوائي. تتكون مُغيرات الطور عادةً من عناصر موجهة يتم التحكم فيها بواسطة المجال المغناطيسي أو تدرج الجهد أو تقنية مكافئة. [ 21 ] [ 22 ]

تُستخدم عملية إزاحة الطور مع المصفوفات الطورية السلبية لوضع شعاع الاستقبال وشعاع الإرسال في ربعين متقابلين قطريًا. يجب عكس إشارة إزاحة الطور بعد انتهاء نبضة الإرسال وقبل بدء فترة الاستقبال لوضع شعاع الاستقبال في نفس موقع شعاع الإرسال. يتطلب ذلك نبضة طورية تُضعف أداء الرؤية في نطاق التشويش الفرعي على رادار دوبلر ورادار دوبلر النبضي. على سبيل المثال، يجب تغيير مُزحزحات طور غارنت الحديد الإيتريوم بعد إخماد نبضة الإرسال وقبل بدء معالجة جهاز الاستقبال لمواءمة شعاعي الإرسال والاستقبال. تُدخل هذه النبضة ضوضاء تعديل التردد التي تُضعف أداء الرؤية في نطاق التشويش.

يتم استخدام تصميم المصفوفة الطورية السلبية في نظام القتال AEGIS [ 23 ] لتقدير اتجاه الوصول .

تاريخ

هوائي فرديناند براون الاتجاهي عام 1905، الذي اعتمد مبدأ المصفوفة الطورية، ويتكون من ثلاثة هوائيات أحادية القطب مرتبة على شكل مثلث متساوي الأضلاع. يؤدي تأخير ربع موجة في خط تغذية أحد الهوائيات إلى إشعاع المصفوفة في حزمة. ويمكن التحكم في هذا التأخير يدويًا في أي من خطوط التغذية الثلاثة، مما يؤدي إلى تدوير حزمة الهوائي بمقدار 120 درجة.
رادار كشف الصواريخ الباليستية ذو المصفوفة الطورية النشطة " PAVE PAWS" التابع لشركة "US PAVE" في ألاسكا. تم الانتهاء من تركيبه عام 1979، وكان من أوائل الرادارات ذات المصفوفة الطورية النشطة.
صورة مقرّبة لبعض عناصر هوائي ثنائي القطب المتقاطع البالغ عددها 2677 عنصرًا والتي تُشكّل مصفوفة مستوية. أنتج هذا الهوائي شعاعًا ضيقًا أشبه بالقلم الرصاص بعرض 2.2 درجة فقط.
رادارات BMEWS و PAVE PAWS
رادار ماموت ذو المصفوفة الطورية، الحرب العالمية الثانية

عُرضت تقنية الإرسال بالمصفوفة الطورية لأول مرة عام 1905 على يد كارل فرديناند براون، الحائز على جائزة نوبل ، الذي أثبت قدرة الإرسال المحسّن للموجات الراديوية في اتجاه واحد. [ 24 ] [ 25 ] خلال الحرب العالمية الثانية ، استخدم لويس ألفاريز، الحائز أيضًا على جائزة نوبل ، تقنية الإرسال بالمصفوفة الطورية في نظام رادار سريع التوجيه لتقنية " الاقتراب المُتحكم به أرضيًا "، وهو نظام يُستخدم للمساعدة في هبوط الطائرات. في الوقت نفسه، قامت شركة جيما الألمانية (GEMA) (وهي اختصار ألماني لشركة Gesellschaft für elektroakustische und mechanische Apparate [ 26 ] ) ببناء جهاز ماموت 1. [ 27 ] لاحقًا، تم تكييف هذا الجهاز لعلم الفلك الراديوي، مما أدى إلى حصول أنتوني هيويش ومارتن رايل على جائزة نوبل في الفيزياء بعد تطوير العديد من المصفوفات الطورية الكبيرة في مصفوفة التلألؤ بين الكواكب بجامعة كامبريدج . يُستخدم هذا التصميم أيضًا في الرادار ، وهو مُعمم في هوائيات الراديو التداخلية .

في عام 1966، كانت معظم رادارات المصفوفة الطورية تستخدم مُبدِّلات طور الفريت أو أنابيب الموجات المتنقلة لضبط الطور ديناميكيًا. وقد زُعم أن رادار AN/SPS-33، الذي تم تركيبه على سفينتي لونغ بيتش وإنتربرايز اللتين تعملان بالطاقة النووية حوالي عام 1961، كان الرادار الوحيد العامل بتقنية المصفوفة الطورية ثلاثية الأبعاد في العالم عام 1966. صُمِّم رادار AN/SPG-59 لتوليد حزم تتبع متعددة من مصفوفة الإرسال وبرمجة مصفوفات استقبال مستقلة في الوقت نفسه. بُني أول رادار مدني بتقنية المصفوفة الطورية ثلاثية الأبعاد عام 1960 في المركز الوطني لتجارب مرافق الطيران، ولكن تم التخلي عنه عام 1961. [ 28 ]

في عام 2004، عرض باحثون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتك) أول جهاز استقبال متكامل بتقنية المصفوفة الطورية المصنوعة من السيليكون بتردد 24  جيجاهرتز، ويتكون من 8 عناصر. [ 29 ] تبع ذلك عرضهم لجهاز  إرسال بتقنية المصفوفة الطورية CMOS بتردد 24 جيجاهرتز في عام 2005 [ 30 ] ، وجهاز إرسال واستقبال متكامل بالكامل  بتقنية المصفوفة الطورية بتردد 77 جيجاهرتز مع هوائيات مدمجة في عام 2006 [ 31 ] [ 32 ] ، وذلك من قِبل فريق كالتك. وفي عام 2007، أعلن باحثون من وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA) عن هوائي رادار بتقنية المصفوفة الطورية مكون من 16 عنصرًا، تم دمج جميع الدوائر اللازمة معه على شريحة سيليكون واحدة، ويعمل بتردد يتراوح بين 30 و50  جيجاهرتز. [ 33 ]

تحدد السعات النسبية للإشارات المنبعثة من الهوائيات الفردية، وتأثيرات التداخل البنّاء والهدّام بينها، نمط الإشعاع الفعال للمصفوفة. يمكن استخدام مصفوفة طورية لتوجيه نمط إشعاع ثابت، أو للمسح السريع في السمت أو الارتفاع. وقد تم إثبات المسح الكهربائي المتزامن في كل من السمت والارتفاع لأول مرة في هوائي مصفوفة طورية في شركة هيوز للطائرات ، كاليفورنيا، عام 1957. [ 34 ]

التركيبة

إطار الإحداثيات للمصفوفة الطورية المستخدم في حساب عامل المصفوفة، والتوجيه، والكسب.

عامل المصفوفة

تنتج التوجيهية الكلية لمصفوفة طورية عن كسب عناصر المصفوفة الفردية، والتوجيهية الناتجة عن موقعها في المصفوفة. يرتبط هذا المكون الأخير ارتباطًا وثيقًا بعامل المصفوفة ، ولكنه لا يساويه . [ 15 ] [ 35 ] [ 15 ] في مصفوفة طورية مستوية (مستطيلة) ذات أبعادم×شمال{\displaystyle M\times N}، مع تباعد بين العناصردx{\displaystyle d_{x}}ودy{\displaystyle d_{y}}وبالتالي، يمكن حساب عامل المصفوفة وفقًا لذلك [ 2 ] [ 35 ] :

نمط الإشعاع لمصفوفة طورية تحتوي على 7 باعثات متباعدة بمقدار ربع طول موجي، يوضح اتجاه تبديل الشعاع. يتم تبديل فرق الطور بين الباعثات المتجاورة من 45 درجة إلى -45 درجة.

أF=ن=1شمالأنان1[م=1مأنام1هـج(م-1)(كدxالخطيئةθكوسϕ+βx)]هـج(ن-1)(كدyالخطيئةθالخطيئةϕ+βy){\displaystyle AF=\sum _{n=1}^{N}I_{n1}\left[\sum _{m=1}^{M}I_{m1}\mathrm {e} ^{j\left(m-1\right)\left(kd_{x}\sin \theta \cos \phi +\beta _{x}\right)}\right]\mathrm {e} ^{j\left(n-1\right)\left(kd_{y}\sin \theta \sin \phi +\beta _{y}\right)}}

هنا،θ{\displaystyle \theta }وϕ{\displaystyle \phi }هي الاتجاهات التي نأخذ فيها عامل المصفوفة، في إطار الإحداثيات الموضح على اليمين. العواملβx{\displaystyle \beta _{x}}وβy{\displaystyle \beta _{y}}هي إزاحة الطور التدريجية المستخدمة لتوجيه الشعاع إلكترونيًا. العواملأنان1{\displaystyle I_{n1}}وأنام1{\displaystyle I_{m1}}هي معاملات الإثارة للعناصر الفردية.

يُشار إلى توجيه الشعاع في نفس إطار الإحداثيات، ولكن يُشار إلى اتجاه التوجيه باستخدامθ0{\displaystyle \theta _{0}}وϕ0{\displaystyle \phi _{0}}، والتي تُستخدم في حساب المرحلة التقدمية:

βx=-كدxالخطيئةθ0كوسϕ0{\displaystyle \beta _{x}=-kd_{x}\sin \theta _{0}\cos \phi _{0}}
βy=-كدyالخطيئةθ0الخطيئةϕ0{\displaystyle \beta _{y}=-kd_{y}\sin \theta _{0}\sin \phi _{0}}

في جميع المعادلات المذكورة أعلاه، القيمةك{\displaystyle k}يصف العدد الموجي للتردد المستخدم في الإرسال.

يمكن حل هذه المعادلات للتنبؤ بنقاط الصفر، والفص الرئيسي، وفصوص الشبكة للمصفوفة. وبالرجوع إلى الأسس في معادلة عامل المصفوفة، يمكننا القول إن الفص الرئيسي وفصوص الشبكة ستظهر عند عدد صحيح.م،ن=0،1،2،...{\displaystyle m,n=0,1,2,\dots } حلول المعادلات التالية: [ 2 ] [ 35 ]

كدxالخطيئةθكوسϕ+βx=±2مπ{\displaystyle kd_{x}\sin \theta \cos \phi +\beta _{x}=\pm 2m\pi }
كدyالخطيئةθالخطيئةϕ+βy=±2نπ{\displaystyle kd_{y}\sin \theta \sin \phi +\beta _{y}=\pm 2n\pi }

مثال عملي

من الشائع في الهندسة توفير المصفوفة المرحليةأF{\displaystyle AF}القيم بالديسيبلأFدب=10سجل10أF{\displaystyle AF_{ديسيبل}=10\log _{10}AF}بالرجوع إلى الدالة الأسية المركبة في معادلة عامل المصفوفة أعلاه، غالبًا ما يُقصد بعامل المصفوفة مقدار مجموع المتجهات الناتجة في نهاية حساب عامل المصفوفة. وبناءً على ذلك، يمكننا استنتاج المعادلة التالية:أFدب=10سجل10ن=1شمالأنا1ن[م=1مأنام1هـج(م-1)(كدxالخطيئةθكوسϕ+βx)]هـج(ن-1)(كدyالخطيئةθالخطيئةϕ+βy){\displaystyle AF_{dB}=10\log _{10}\left\|\sum _{n=1}^{N}I_{1n}\left[\sum _{m=1}^{M}I_{m1}\mathrm {e} ^{j\left(m-1\right)\left(kd_{x}\sin \theta \cos \phi +\beta _{x}\right)}\right]\mathrm {e} ^{j\left(n-1\right)\left(kd_{y}\sin \theta \sin \phi +\beta _{y}\right)}\right\|}لتسهيل عملية التصور، سنقوم بتحليل عامل المصفوفة بناءً على سمت وارتفاع المدخلات ، والتي سنقوم بربطها بإطار المصفوفة.θ{\displaystyle \theta }وϕ{\displaystyle \phi }من خلال التحويل التالي:

θ=أركوس(كوس(θأz)الخطيئة(θهـل)){\displaystyle \theta =\arccos \left(\cos \left(\theta _{az}\right)\sin \left(\theta _{el}\right)\right)}
ϕ=دالة الظل العكسي2(الخطيئة(θهـل)،الخطيئة(θأzكوس(θهـل))){\displaystyle \phi =\arctan 2\left(\sin \left(\theta _{el}\right),\sin \left(\theta _{az}\cos \left(\theta _{el}\right)\right)\right)}

يمثل هذا إطار إحداثياتx{\displaystyle \mathbf {x} }المحور محاذٍ للمصفوفةz{\displaystyle \mathbf {z} }محوره، والذيy{\displaystyle \mathbf {y} }المحور محاذٍ للمصفوفةx{\displaystyle \mathbf {x} }محور.

إذا نظرنا إلى16×16{\displaystyle 16\times 16}في المصفوفة المرحلية، توفر هذه العملية القيم التالية لـأFدب{\displaystyle AF_{dB}}عند التوجيه نحو محور الرؤية (θ0=0{\displaystyle \theta _{0}=0^{\circ }}،ϕ0=0{\displaystyle \phi _{0}=0^{\circ }}):

تم تقييد هذه القيم لتكون لها قيمة دنياأF{\displaystyle AF}ومع ذلك، في الواقع، ستكون لنقاط الصفر في نمط عامل المصفوفة قيم أصغر بكثير من ذلك.

التطبيقات

رادار

تم ابتكار المصفوفات الطورية لتتبع الصواريخ الباليستية بالرادار، وبفضل قدرتها على التتبع السريع، تُستخدم رادارات المصفوفات الطورية على نطاق واسع في التطبيقات العسكرية. فعلى سبيل المثال، وبفضل سرعة توجيه الشعاع ، تسمح رادارات المصفوفات الطورية للسفينة الحربية باستخدام نظام رادار واحد للكشف والتتبع السطحي (تحديد مواقع السفن)، والكشف والتتبع الجوي (تحديد مواقع الطائرات والصواريخ)، بالإضافة إلى توفير إمكانيات ربط الصواريخ. قبل استخدام هذه الأنظمة، كان كل صاروخ أرض-جو في الجو يتطلب رادارًا مخصصًا للتحكم في النيران ، مما يعني أن الأسلحة الموجهة بالرادار لا يمكنها الاشتباك إلا مع عدد قليل من الأهداف في وقت واحد. يمكن استخدام أنظمة المصفوفات الطورية للتحكم في الصواريخ خلال المرحلة المتوسطة من مسارها. وخلال المرحلة النهائية من الرحلة، توفر موجهات التحكم في النيران ذات الموجة المستمرة التوجيه النهائي للهدف. ولأن نمط الهوائي يُوجّه إلكترونيًا ، تستطيع أنظمة المصفوفات الطورية توجيه أشعة الرادار بسرعة كافية للحفاظ على جودة تتبع عالية للتحكم في النيران على العديد من الأهداف في وقت واحد، مع التحكم أيضًا في عدة صواريخ في الجو.

رادار المصفوفة الطورية النشطة مثبت أعلى الهيكل العلوي للفرقاطة F220 هامبورغ من فئة ساكسن التابعة للبحرية الألمانية

يُعدّ رادار AN/SPY-1 ذو المصفوفة الطورية، وهو جزء من نظام إيجيس القتالي المُستخدم على الطرادات والمدمرات الأمريكية الحديثة ، قادرًا على أداء وظائف البحث والتتبع وتوجيه الصواريخ في آنٍ واحد، مع قدرة على رصد أكثر من 100 هدف. [ 36 ] وبالمثل ، يتمتع رادار Thales Herakles متعدد الوظائف ذو المصفوفة الطورية، المستخدم في الخدمة لدى فرنسا وسنغافورة ، بقدرة تتبع تصل إلى 200 هدف، وهو قادر على تحقيق الكشف التلقائي عن الأهداف وتأكيدها وبدء تتبعها في مسح واحد، مع توفير تحديثات توجيهية في منتصف المسار لصواريخ MBDA Aster التي تُطلق من السفينة. [ 37 ] وقد طوّرت البحرية الألمانية والبحرية الملكية الهولندية نظام الرادار النشط ذو المصفوفة الطورية (APAR). وتستخدم أنظمة MIM-104 باتريوت وغيرها من أنظمة الدفاع الجوي الأرضية رادار المصفوفة الطورية لتحقيق مزايا مماثلة.

السونار

تُستخدم المصفوفات المرحلية في السونار البحري، في السونار النشط (الإرسال والاستقبال) والسلبي (الاستقبال فقط) والسونار المثبت على الهيكل والسونار المقطور .

كان جهاز Gruppenhorchgerät الألماني أحد أوائل أجهزة المصفوفات الصوتية الطورية .

في مجال الصوتيات، تُستخدم أيضًا مصفوفات الميكروفونات ومصفوفات مكبرات الصوت الخطية .

اتصالات المركبات الفضائية

كانت مركبة الفضاء MESSENGER مهمة استكشافية فضائية إلى كوكب عطارد (2011-2015 [ 38 ] ). وكانت هذه أول مهمة فضائية بعيدة المدى تستخدم هوائيًا مصفوفة طورية للاتصالات . تتكون عناصر الإشعاع من موجهات موجية مشقوقة ذات استقطاب دائري . يستخدم الهوائي، الذي يعمل في نطاق X ، 26 عنصرًا إشعاعيًا، ويمكنه التدهور التدريجي . [ 39 ]

استخدامات أبحاث الطقس

تركيب رادار AN/SPY-1A في المختبر الوطني للعواصف الشديدة ، نورمان، أوكلاهوما. يوفر غطاء الرادار الحماية من الأحوال الجوية .

يستخدم المختبر الوطني للعواصف الشديدة هوائي SPY-1A ذو المصفوفة الطورية، المُقدم من البحرية الأمريكية، لأبحاث الطقس في منشأته بمدينة نورمان ، أوكلاهوما ، منذ 23 أبريل/نيسان 2003. ويُؤمل أن تُفضي هذه الأبحاث إلى فهم أفضل للعواصف الرعدية والأعاصير، مما يُؤدي في نهاية المطاف إلى زيادة فترات الإنذار وتحسين التنبؤ بالأعاصير. ويضم المشروع حاليًا جهات مشاركة من بينها: المختبر الوطني للعواصف الشديدة، ومركز عمليات الرادار التابع لهيئة الأرصاد الجوية الوطنية، وشركة لوكهيد مارتن ، والبحرية الأمريكية ، وكلية الأرصاد الجوية، وكلية الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسوب، ومركز أبحاث الرادار الجوي بجامعة أوكلاهوما ، ومجلس أوكلاهوما للتعليم العالي، وإدارة الطيران الفيدرالية ، ووزارة التجارة والصناعة. ويشمل المشروع البحث والتطوير ، ونقل التكنولوجيا مستقبلًا ، ونشر النظام في جميع أنحاء الولايات المتحدة. ومن المتوقع أن يستغرق إنجازه من 10 إلى 15 عامًا، وقد بلغت تكلفة الإنشاء الأولية حوالي 25 مليون دولار. [ 40 ] بدأ فريق من معهد ريكين الياباني المتقدم لعلوم الحوسبة (AICS) العمل التجريبي على استخدام رادار المصفوفة الطورية مع خوارزمية جديدة للتنبؤات الجوية الفورية . [ 41 ]

بصريات

ضمن نطاق الطيف المرئي والأشعة تحت الحمراء للموجات الكهرومغناطيسية، يُمكن إنشاء مصفوفات طورية بصرية (OPAs) تُتيح تشكيل وتوجيه الحزمة ديناميكيًا دون الحاجة إلى أجزاء متحركة ميكانيكيًا. [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] تُستخدم هذه المصفوفات في مُضاعفات ومُرشحات الأطوال الموجية لأغراض الاتصالات، [ 42 ] وكذلك في تقنية الليدار ، [ 43 ] والاتصالات البصرية في الفضاء الحر ، [ 45 ] [ 46 ] والتصوير المجسم (الهولوغرافي). كما ثبت أن المصفوفات الطورية البصرية تُتيح أيضًا أجهزة عرض بدون عدسات، [ 47 ] وكاميرات بدون عدسات، [ 48 ] [ 49 ] وملاقط بصرية على مستوى الرقاقة . [ 50 ]

نظراً لأطوال الموجات القصيرة، يتم عادةً تصنيع مضخمات الفوتونات البصرية (OPAs) في منصات الدوائر المتكاملة الضوئية المصنعة بتقنية النانو باستخدام مواد مثل السيليكون على العازل ، [ 42 ] والجرمانيوم على السيليكون ، [ 51 ] ونيتريد السيليكون، [ 52 ] أو البوليمرات. [ 53 ]

يعد الكشف غير المتجانس للمصفوفة التركيبية طريقة فعالة لتعدد إرسال مصفوفة طورية كاملة على كاشف ضوئي أحادي العنصر .

أجهزة إرسال واستقبال الإنترنت عبر الأقمار الصناعية عريض النطاق

ستارلينك عبارة عن كوكبة أقمار صناعية تدور في مدار أرضي منخفض، وهي متاحة في أكثر من مئة دولة. توفر هذه الكوكبة خدمة الإنترنت عريض النطاق للمستهلكين؛ وتستخدم محطات المستخدم في النظام هوائيات المصفوفة الطورية. [ 54 ]

تحديد الهوية باستخدام الترددات الراديوية (RFID)

بحلول عام 2014، تم دمج هوائيات المصفوفة الطورية في أنظمة تحديد الهوية بموجات الراديو لزيادة مساحة تغطية النظام الواحد بنسبة 100% لتصل إلى 76200 متر مربع (820000 قدم مربع ) مع الاستمرار في استخدام علامات UHF السلبية التقليدية . [ 55 ]   

واجهات التفاعل بين الإنسان والآلة (HMI)

طُوِّرت في عام 2008 في مختبر شينودا بجامعة طوكيو مصفوفة طورية من محولات الطاقة الصوتية، تُعرف باسم شاشة اللمس بالموجات فوق الصوتية المحمولة جواً (AUTD)، بهدف إحداث استجابة لمسية. [ 56 ] وقد أثبت هذا النظام قدرته على تمكين المستخدم من التفاعل مع كائنات ثلاثية الأبعاد افتراضية. [ 57 ]

علم الفلك الراديوي

استُخدمت مغذيات المصفوفة الطورية (PAF) [ 58 ] مؤخرًا في بؤرة التلسكوبات الراديوية لتوفير حزم ضوئية متعددة، مما يمنح التلسكوب الراديوي مجال رؤية واسعًا جدًا . ومن الأمثلة على ذلك تلسكوب ASKAP في أستراليا ، وتحديث Apertif لتلسكوب Westerbork Synthesis Radio Telescope في هولندا ، ومعهد فلوريدا للفضاء في الولايات المتحدة.

البث

في هندسة البث ، يختلف مصطلح "المصفوفة الطورية" عن معناه المعتاد، فهو يشير إلى هوائي مصفوفة عادي ، عبارة عن مصفوفة من عدة مشعات عمودية مصممة لبث نمط إشعاع موجه ، على عكس الهوائي العمودي الواحد الذي يبث نمطًا شاملاً . تتميز المصفوفات الطورية المستخدمة في البث بأنماط إشعاع ثابتة، ولا يتم "توجيهها" أثناء التشغيل كما هو الحال في المصفوفات الطورية الأخرى.

تستخدم العديد من محطات البث الإذاعي AM المصفوفات الطورية لتعزيز قوة الإشارة ، وبالتالي تحسين التغطية في المدينة المرخصة ، مع تقليل التداخل مع المناطق الأخرى. ونظرًا للاختلافات بين انتشار الموجات الأيونوسفيرية نهارًا وليلًا عند ترددات الموجات المتوسطة ، فمن الشائع أن تُبدّل محطات البث AM أنماط الإشعاع بين النهار ( الموجة الأرضية ) والليل ( الموجة السماوية ) عن طريق تغيير الطور ومستويات الطاقة المُزوَّدة لعناصر الهوائي الفردية ( مشعات الصاري ) يوميًا عند شروق الشمس وغروبها . أما بالنسبة للبث على الموجات القصيرة ، فتستخدم العديد من المحطات مصفوفات من ثنائيات الأقطاب الأفقية. ويستخدم الترتيب الشائع 16 ثنائي قطب في مصفوفة 4×4. وعادةً ما يكون هذا أمام عاكس شبكي سلكي. وغالبًا ما يكون الطور قابلًا للتبديل للسماح بتوجيه الحزمة في السمت، وأحيانًا في الارتفاع.

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 ميليجان، توماس أ. (2005). تصميم الهوائيات الحديثة، الطبعة الثانية . جون وايلي وأولاده. ص  102. ISBN 0471720607.
  2. 1 2 3 4 بالانيس، قسطنطين أ. (2015). نظرية الهوائيات: التحليل والتصميم، الطبعة الرابعة . جون وايلي وأولاده. الصفحات 302-303 . ISBN  978-1119178989.
  3. 1 2 ستوتزمان، وارن ل.؛ ثيل، غاري أ. (2012). نظرية وتصميم الهوائيات . جون وايلي وأولاده. ص 271، 315. ISBN  978-0470576649.
  4. 1 2 ليدا، تاكاشي (2000). اتصالات الأقمار الصناعية: النظام وتقنية تصميمه . دار نشر IOS. ص 126. ISBN  4274903796.
  5. 1 2 3 4 فيسر، هوبريخت ج. (2006). أساسيات هوائيات المصفوفة والمصفوفة الطورية . جون وايلي وأولاده. ص. 11. ISBN  0470871180.
  6. 1 2 مازدا، زيركسيس؛ مازدا، إف إف (1999). قاموس فوكال المصور للاتصالات . تايلور وفرانسيس. ص 476. ISBN  0240515447.
  7. تتضمن هذه المقالة موادًا من الملكية العامة من المعيار الفيدرالي 1037C . إدارة الخدمات العامة . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 22-01-2022.المجال العام  (دعماً للمعيار العسكري MIL-STD-188 ). تعريف المصفوفة المرحلية. مؤرشف بتاريخ 21 أكتوبر 2004 على موقع Wayback Machine . تاريخ الوصول: 27 أبريل 2006.
  8. تتضمن هذه المقالة موادًا من الملكية العامة من المعيار الفيدرالي 1037C . إدارة الخدمات العامة . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 22-01-2022.المجال العام  (دعماً للمعيار العسكري MIL-STD-188 ). تعريف المصفوفة المرحلية. مؤرشف بتاريخ 21 أكتوبر 2004 على موقع Wayback Machine . تاريخ الوصول: 27 أبريل 2006.
  9. ستورديفانت، ريك؛ كوان، كليفتون؛ تشانغ، إنسون (2018). هندسة أنظمة المصفوفات المرحلية . دار أرتيك هاوس. ISBN 978-1630814885.
  10. ستورديفانت، ريك؛ هاريس، مايك (2015). وحدات الإرسال والاستقبال لأنظمة الرادار والاتصالات . نوروود، ماساتشوستس: دار أرتيك هاوس. ISBN 978-1608079797.
  11. باندي، أنيل (2019). تصميم عملي للهوائيات الميكروستريبية والمطبوعة . بوستان: دار أرتيك هاوس. ص 443. ISBN  9781630816681.
  12. "تحليل المجال الزمني مقابل تحليل المجال الترددي: دليل ومقارنة" . resources.pcb.cadence.com . 2024-07-17 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2025-02-16 .
  13. سي. بريتون رورابو (1998). مقدمة في معالجة الإشارات الرقمية . ماكجرو هيل بروفيشنال. ص 153. ISBN  978-0-07-054004-0.
  14. شانباو تونغ ونيتيش فيوميش ثاكور (2009). أساليب التحليل الكمي لتخطيط كهربية الدماغ وتطبيقاتها السريرية . دار أرتيك هاوس. ص 53. ISBN  978-1-59693-204-3.
  15. 1 2 3 "مصفوفات الهوائيات: منهج حسابي" . IEEE . تم الاسترجاع في 2023-05-20 .
  16. فيسر، إتش جيه (2005). أساسيات هوائيات المصفوفة والمصفوفة الطورية . وايلي. يصف المصفوفات الموجهة إلكترونيًا ("الديناميكية") التي تقوم فيها محولات الطور القابلة للتعديل بتحريك الشعاع.
  17. ستورديفانت، ر.، وكوان، س. (2018). هندسة أنظمة المصفوفات الطورية . دار أرتيك هاوس. يشرح أن المصفوفات الموجهة ميكانيكياً ("ذات الطور الثابت") تحافظ على موضع شعاع ثابت بالنسبة لسطح المصفوفة وتعتمد على تحريك مجموعة الهوائي بأكملها للتوجيه.
  18. مايلو، آر جيه (2005). دليل هوائيات المصفوفة الطورية ، الطبعة الثانية. دار أرتيك هاوس. يصف هذا الكتاب المصفوفات الطورية النشطة التي يحتوي كل عنصر فيها على مضخم أو معالج إشارة خاص به لتحسين توجيه الحزمة والأداء.
  19. باركر، ب.، وزيمرمان، د. (2002). "أنظمة تغذية المصفوفات الطورية". في *تقنيات المصفوفات الطورية للاتصالات عبر الأقمار الصناعية* (الجدول 1، المصفوفات السلبية مقابل المصفوفات النشطة). تستخدم المصفوفات السلبية (PESA) مضخمًا واحدًا عالي الطاقة للمصفوفة بأكملها، بينما تقوم مُغيرات الطور الفردية بتوجيه الحزمة لكل عنصر. تم استرجاعها من ملف PDF من المستودع الأكاديمي.
  20. المصفوفات الموجهة إلكترونيًا النشطة تقنية ناضجة (ausairpower.net) 
  21. "مُبدِّل طور قائم على كرة YIG لتطبيقات المصفوفات الطورية في نطاق X" . Scholarworks. مؤرشف من الأصل بتاريخ 27-05-2014.
  22. "مغيرات الطور الكهروإجهادية" . أساسيات الموجات الدقيقة. مؤرشف من الأصل بتاريخ 13-09-2012.
  23. "دراسة حالة لخفض تكلفة الملكية الإجمالية: مُبدِّلات طور رادار إيجيس" (ملف PDF) . كلية الدراسات العليا البحرية. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 2016-03-03.
  24. براون، كارل فرديناند (1967) [أُلقيت في 11 ديسمبر 1909]. "التذبذبات الكهربائية والتلغراف اللاسلكي". محاضرات نوبل، الفيزياء 1901-1921 . أمستردام: إلسيفير . تم الاطلاع عليه في 29 يوليو 2023 عبر nobelprize.org.محاضرة براون بمناسبة حصوله على جائزة نوبل. يوجد قسم المصفوفة المرحلية في الصفحات 239-240.
  25. ^ “Die Strassburger Ver suche über gerichtete drahtlose Telegraphie” (تجارب ستراسبورغ على الإبراق اللاسلكي الموجه)، Elektrotechnische und Polytechnische Rundschau (التكنولوجيا الكهربائية ومراجعة الفنون التطبيقية [أسبوعية])، (1 نوفمبر 1905). تم تلخيص هذه المقالة (باللغة الألمانية) في: Adolf Prasch, ed., Die Fortschritte auf dem Gebiete der Drahtlosen Telegraphie [التقدم في مجال الإبراق اللاسلكي] (شتوتغارت، ألمانيا: فرديناند إنكه، 1906)، المجلد. 4، الصفحات 184-185 .
  26. ^ "Geschichte der Elektrotechnik (تاريخ الإلكترونيات)" . www.vde.com . تم الاسترجاع 2025-08-13 .
  27. http://www.100jahreradar.de/index.html?/gdr_5_deutschefunkmesstechnikim2wk.html مؤرشف بتاريخ 29-09-2007 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) ماموت 1 أول رادار إنذار مبكر من شركة بيسا
  28. دبليو جيه إيفانزيا. "رادارات ثلاثية الأبعاد أسرع وأخف وزناً في الأفق للحرب التكتيكية" . إلكترونيات. 1966. ص 81، 83، 87.
  29. "جهاز استقبال متكامل بالكامل بتردد 24 جيجاهرتز ذو 8 مسارات بتقنية المصفوفة الطورية مصنوع من السيليكون" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 11-05-2018.
  30. "جهاز إرسال مصفوفة طورية بتردد 24 جيجاهرتز بتقنية CMOS 0.18 ميكرومتر" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 11-05-2018.
  31. "جهاز استقبال مصفوفة طورية رباعي العناصر بتردد 77 جيجاهرتز مزود بهوائيات ثنائية القطب مدمجة في شريحة سيليكون" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 11-05-2018.
  32. "جهاز إرسال مصفوفة طورية بتردد 77 جيجاهرتز مع إزاحة طور مسار المذبذب المحلي في السيليكون" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 2015-09-09.
  33. تم تطوير أكثر شريحة مصفوفة طورية سيليكونية تعقيدًا في العالم في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو. مؤرشف في 25 ديسمبر 2007 في Wayback Machine في أخبار جامعة كاليفورنيا في سان دييغو (تمت مراجعته في 2 نوفمبر 2007).
  34. انظر جوزيف سبرادلي، "مصفوفة هوائيات الميكروويف ثنائية الأبعاد الممسوحة كهربائياً حجمياً"، سجل المؤتمر الوطني لمعهد مهندسي الراديو، الجزء الأول - الهوائيات والانتشار؛ الميكروويف، نيويورك: معهد مهندسي الراديو، 1958، 204-212. 
  35. 1 2 3 بالانيس، قسطنطين أ. (2015). نظرية الهوائيات: التحليل والتصميم، الطبعة الرابعة . جون وايلي وأولاده. ISBN 978-1119178989.
  36. "نظام أسلحة إيجيس MK-7" . مجموعة جينز للمعلومات . 25 أبريل 2001. مؤرشف من الأصل في 1 يوليو 2006. تم الاطلاع عليه في 10 أغسطس 2006 ..
  37. سكوت، ريتشارد (أبريل 2006). "سنغافورة تتحرك لتحقيق طموحاتها الهائلة". مجلة جينز البحرية الدولية . 111 (4): 42-49 .
  38. كوروم، جوناثان (30 أبريل 2015). "مسار تصادم الرسول مع عطارد" . نيويورك تايمز . مؤرشف من الأصل في 10 مايو 2015. تم الاطلاع عليه في 10 مايو 2015 .
  39. واليس، روبرت إي.؛ تشنغ، شنغ. "نظام هوائي المصفوفة الطورية لمهمة ميسنجر الفضائية العميقة" (ملف PDF) . مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 18 مايو 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مايو 2015 .
  40. الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي . معلومات أساسية عن الإشعاع الشمسي النشط ضوئياً . مؤرشف بتاريخ 9 مايو 2006 في أرشيف الإنترنت . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أبريل 2006.
  41. أوتسوكا، شيغينوري؛ تويرهونغ، غولانباير؛ كيكوتشي، ريوتا؛ كيتانو، يوشيكازو؛ تانيغوتشي، يوسوكي؛ رويز، خوان خوسيه؛ ساتوه، شينسكي؛ أوشيو، توموو؛ ميوشي، تاكيماسا (فبراير 2016). "التنبؤ الفوري بالهطول باستخدام استقراء مكاني-زماني ثلاثي الأبعاد لبيانات رادار الطقس ذات المصفوفة الطورية الكثيفة والمتكررة". الطقس والتنبؤ . 31 (1): 329-340 . Bibcode : 2016WtFor..31..329O . doi : 10.1175/WAF-D-15-0063.1 .
  42. 1 2 3 ب. د. ترينه، س. يغنانارايانان، ف. كوبينجر، وب. جلالي ، مُضاعِف/مُزيل إرسال متعدد الأطوال الموجية من السيليكون على العازل (SOI) ذو حساسية استقطاب منخفضة للغاية، مؤرشف في 8 ديسمبر 2005 على موقع Wayback Machine ، رسائل تقنية الفوتونات IEEE ، المجلد 9، العدد 7، يوليو 1997
  43. 1 2 بولتون، كريستوفر ف.؛ يعقوبي، عامي؛ كول، ديفيد ب.؛ بيرد، ماثيو ج.؛ رافال، مانان؛ فيرمولين، ديدريك؛ واتس، مايكل ر. (15-10-2017). "ليدار متماسك ذو حالة صلبة مع مصفوفات طورية ضوئية سيليكونية" . رسائل البصريات . 42 (20): 4091-4094 . Bibcode : 2017OptL...42.4091P . doi : 10.1364/OL.42.004091 . ISSN 1539-4794 . PMID 29028020 .  
  44. ^ صن جي. تيموردوغان، إيرمان؛ يعقوبي، عامي؛ حسيني، احسان شاه؛ واتس ، مايكل ر. (2013/01/09). "مصفوفة مرحلية نانوية واسعة النطاق" . طبيعة . 493 (7431): 195– 199. بيب كود : 2013Natur.493..195S . دوى : 10.1038 / طبيعة 11727 . ردمك 1476-4687 . بميد 23302859 .  
  45. ^ سيراتي، س. ستوكلي، J. (2003). “مجموعة مرحلية من المصفوفات الطورية للاتصالات الضوئية في الفضاء الحر”. وقائع مؤتمر IEEE للفضاء الجوي لعام 2003 (رقم القطة 03TH8652) . المجلد. 4. إيي. ص 4_1809–4_1816. دوى : 10.1109/AERO.2003.1235111 . رقم ISBN   978-0-7803-7651-9.
  46. هان، رونغلي؛ صن، جيانفنغ؛ هو، بيبي؛ رين، ويجي؛ كونغ، هايشنغ؛ تشانغ، لونغكون؛ لي، تشاويانغ؛ جيانغ، يوكسين (2022). "مصفوفة طورية بصرية متعددة الأبعاد وكبيرة الحجم للاتصالات الليزرية الفضائية" . مجلة أوبتكس إكسبرس . 30 (4): 5026-5037 . رمز Bibcode : 2022OExpr..30.5026H . doi : 10.1364/oe.447351 . PMID 35209474. تاريخ الاسترجاع: 5 يوليو 2025 . 
  47. "توجيه الحزمة الإلكترونية ثنائية الأبعاد للمصفوفات الضوئية المتكاملة" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 2017-08-09.
  48. "كاميرا OPA بدون عدسة بتقنية Heterodyne بحجم 8x8" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 13-07-2017.
  49. "كاميرا OPA أحادية البعد بدون عدسة بتقنية التغاير" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 22-07-2017.
  50. سني، تال؛ كورسيتي، سابرينا؛ نوتاروس، ميليكا؛ كيكيري، كروثيكا؛ فولدمان، جويل؛ نوتاروس، يلينا (2024-10-03). "التقاط الجسيمات الدقيقة والخلايا ضوئيًا باستخدام مصفوفات طورية ضوئية قائمة على الفوتونيات السيليكونية" . نيتشر كوميونيكيشنز . 15 (1): 8493. Bibcode : 2024NatCo..15.8493S . doi : 10.1038/s41467-024-52273- x . ISSN 2041-1723 . PMC 11450221. PMID 39362852 .   
  51. بروست، ماتياس؛ لينغ، يي-تشون؛ جاكماكيابان، سميح؛ تشانغ، يو؛ تشانغ، كاي تشي؛ هو، جون جي؛ تشانغ، يي تشي؛ يو، إس جيه بن (12 ديسمبر 2019). "توجيه حزمة الأشعة تحت الحمراء متوسطة الموجة باستخدام مصفوفة طورية بصرية على منصة ضوئية من الجرمانيوم والسيليكون" . مجلة IEEE للضوئيات . 11 (6): 1-9 . Bibcode : 2019IPhoJ..1153222P . doi : 10.1109/JPHOT.2019.2953222 . ISSN 1943-0655 . 
  52. بولتون، كريستوفر ف.؛ بيرد، ماثيو ج.؛ رافال، مانان؛ سو، زان؛ لي، نانشي؛ تيموردوغان، إرمان؛ كولباو، دوغلاس؛ فيرمولين، ديدريك؛ واتس، مايكل ر. (2017-01-01). "مصفوفات نانوية ضوئية واسعة النطاق من نتريد السيليكون عند أطوال موجية تحت الحمراء ومرئية" . رسائل البصريات . 42 (1): 21-24 . Bibcode : 2017OptL...42...21P . doi : 10.1364/OL.42.000021 . ISSN 1539-4794 . PMID 28059212 .  
  53. كيم، سونغ مون؛ لي، إيون سو؛ تشون، كوون ووك؛ جين، جينونغ؛ أوه، مين تشول (19 مايو 2021). "ماسحات ضوئية مدمجة ذات حالة صلبة تعتمد على دوائر ضوئية متكاملة بوليمرية" . التقارير العلمية . 11 (1): 10576. Bibcode : 2021NatSR..1110576K . doi : 10.1038/s41598-021-90120- x . ISSN 2045-2322 . PMC 8134440. PMID 34012058 .   
  54. إيلون ماسك، مايك سوفراديني (7 يوليو 2015). مؤتمر ISSRDC 2015 - حوار مع إيلون ماسك (7 يوليو 2015) (فيديو). يبدأ الحدث من الدقيقة 46:45 إلى 50:40 . تاريخ الوصول: 30 ديسمبر 2015 . 
  55. "نظام موجيكس النجمي" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 16 مايو 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 أكتوبر 2014 .
  56. "شاشة لمسية محمولة جواً تعمل بالموجات فوق الصوتية" . مؤرشفة من الأصل في 18 مارس 2009.سيغراف 2008، شاشة لمسية محمولة جواً تعمل بالموجات فوق الصوتية
  57. "الهولوغرافيا الملموسة" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 31 أغسطس 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 أغسطس 2009 .سيغراف 2009، التصوير المجسم القابل للمس
  58. هاي، إس جي؛ أوسوليفان، جيه دي (2008). "تحليل تأثيرات الوضع المشترك في هوائي مصفوفة متصلة مستوية ثنائية الاستقطاب" . علوم الراديو . 43 (6): RS6S04. رمز Bibcode : 2008RaSc...43.6S04H . doi : 10.1029/2007RS003798 .