相控阵是一种电磁波探测系统，通常与基于机载无线电波传输的雷达相关联。它也可以建立在声纳概念的基础上，利用声波对物体进行水下扫描，并且从2011年起也在利用光波阵面进行研究。该概念基于早期版本的无线电天线，并遵循相同的基本原理，即利用物体对无线电波的反射来确定其位置和运动方向。相控阵雷达与标准雷达天线的主要区别在于，相控阵系统不必通过物理移动或旋转来扫描在天空中移动的物体。。

在有限的投影角度之外，雷达信号的有效性会降低，因此早期的碟形天线被放置在一条线上，以扩展其对天空的整体视野。其中最早的一种形式是在冷战期间发展起来的，先于相控阵技术本身，即在北极和加拿大安装的美国远程预警（DEW）雷达线。当相控阵技术在1958年得到完善时，俄罗斯在20世纪60年代早期开发了第一个工作相控阵系统版本之一，由北大西洋公约组织（北约）命名为狗屋、猫屋和鸡舍。这些设备包括雷达装置，可以有效地扫描俄罗斯与欧洲接壤的至少三分之一的边境地区，以防来袭的导弹袭击，以及自动核导弹拦截系统，以摧毁任何可能的目标。。

截至2006年，最先进的相控阵雷达系统是美国军方开发的海基X波段雷达（SBX），用于跟踪弹道导弹和其他在地球周围大气层或空间飞行的快速移动物体。SBX包含45000个辐射单元，这些辐射单元是单个天线，每个天线发射一个无线电信号。每个天线信号的精确定时及其与最近邻的重叠方式允许SBX创建一个波前，该波前可以主动扫描在其视野（FOV）上移动的物体。这包括一个跨越120°的圆锥空间，因此SBX系统包含四个雷达单元，以同时覆盖整个地球半球。。

雷达系统的相控阵技术非常复杂，需要快速可靠的计算机控制。SBX系统必须每0.000020秒或每20微秒改变一次整个雷达波束的方向才能生效。这使得先进的相控阵系统与传统的链接雷达相比非常昂贵，SBX系统的完成成本接近900000000美元（USD）。

较温和的相控阵技术包括用于医学成像的相控阵超声，以及扫描金属结构内部缺陷的相控阵超声。声波重叠以增强整体信号，并改变扫描方向以寻找内部特征。此类设备中使用的相控阵换能器具有16到256个单独发射声波的探头，这些探头以4到32个为一组激活，以提高图像质量。

相控阵光学（PAO）虽然到2011年还只是理论上的，但目前正在研究它是否能够产生肉眼无法分辨的三维全息景观。这项技术必须能够像处理无线电波一样，在小于光本身自然波长的水平上操纵光波进行建设性和破坏性干扰。需要这样做的系统包括用于快速处理信号的先进计算机和用于控制何时以及如何操纵每个波长光的空间光调制器（SLM）。预计到21世纪中叶，这种PAO系统将成为可能。。