このミリ波アンテナの反射鏡が回転しているのはなぜですか？

ソーラードローンを介してインターネットをビームするFacebookの内部のWIRED YouTubeビデオとSkyからインターネットを雨に降らせるためのFacebookの最初の取り組みの記事では、カセグレン副反射器のように見える皿アンテナ（02:00以降）を示しています。ビデオと記事のコンテキストは、航空機へのEバンドミリ波データアップ/ダウンリンクのテスト用であることを示唆しています（記事によると約60〜90 GHz、または5〜3ミリメートルの波長）。

セカンダリミラーが回転していることに気付きました。ぐらつきを見て個々のフレームをチェックすることにより、毎秒少なくとも4回転で回転しているように見えます。はるかに高速であり、エイリアシングにより、このように見えます。

これが変わる理由は考えられません。光軸を中心に回転しているため、プライマリホーンとセカンダリホーンの位置が切り替わりません。

このミリ波アンテナの反射鏡が回転しているのはなぜですか？

上記：このWIRED YouTubeビデオから抽出およびトリミングされたフレームから作成されたGIF 。

上：拡大表示するには右クリック。WIREDから航空機にリンクするミリ波データの地上局。写真クレジットDamon Casarez。

私が知ることができるのは、円錐形の走査アンテナだということです。私の限られた理解から、それはより広いビームで正確なターゲティングを可能にします。

画像ソースウィキメディアコモンズ

@GrantTrebbinの素晴らしい回答に感謝ミステリーを解決するための、 McMahonの洞察に富んだ説明とコンテキストのおかげで、ここに少し補足的な情報を追加します。

これが何と呼ばれ、何のためにあるのかを学んだので、さらに読みました。NASAの場合 Deep Space NetworkコニカルスキャンまたはCONSCANと呼ばれる場合、長い歴史があります。1970年代にディープスペースプローブが計画され、打ち上げられていました。

Deep Space Networkから。302、アンテナの配置：

2.6.1スキャン

CONSCANは、70 mおよび34 mのすべてのアンテナで使用できます。これは、予測されたソース位置の中心と、受信信号レベルをわずかに（通常は0.1 dB）減少させる半径で、（宇宙船で見たように）円形スキャンを実行することで構成されます...

Xバンドの34メートルアンテナの場合、この値は6 mdegで、Xバンドの70メートルアンテナの場合は3 mdegです。

mdegはミリ度を表します。

以下は、深宇宙宇宙船と話すための70メートルの深宇宙ネットワーク望遠鏡の写真です。これはゴールドストーンコンプレックスにあります。画像の相対的なサイズから、セカンダリミラーの直径は約8メートルです。セカンダリのサイズと質量を考慮して（これらは各脚の人間の階段であり、皿の赤い線は「歩くのに安全な道」です）、電子的にスキャンするためのより高度な技術が開発されましたが、コンセプトは同じ。

上：写真クレジットJPMajor、クリエイティブコモンズCC BY-NC-SA 2.0。

上記：commons.wikimedia.orgから。

他の答えは、システムが何のためにあり、何を達成するかを一般的な用語で説明するのに適していますが、どちらもその仕組みを説明しません。これは一部の人にとっては直感的かもしれませんが、おそらくすべての人にとって明白ではありません。

説明は、Keity McClaryが引用したWikipedia Conical Scanningページにあります。ここで要約します。

Grant Trebbinが投稿したこのGIF画像では、ターゲットは軸から外れており、回転する「ミラー」は、回転中の特定のポイントで受信信号全体でメインディッシュフォーカスポイントを掃引します。信号最大時の回転ミラーの回転角度は、ターゲットの軸外方向を直接示します。メインディッシュは、信号が連続的に最大になるように、受信した信号を中央に置くためにサーボ機構によって移動されます。

スキャンされた画像の幅は通常、約2度の円弧であり、上記のプロセスによって有効化されたエラー修正メカニズムにより、通常は0.1度の円弧に調整できます。

Facebookは非常に古いものであるため、ほとんどの場合、電子ビームステアリングおよびローブ形成システムに置き換えられているため、Facebookがこの手法を使用しているのは興味深いことです。

ドイツWW2ウルツブルグ greatltimprove精度に円錐形の走査を使用しました。システムの作業は1935年に開始され、当局の関心は最小限に抑えられました。5キロメートルで50 mの1936年の初期射程精度は目的（銃の敷設）には不十分でしたが、1938年までに29キロメートルで25メートルに改善されました。軸方向のアライメントは、最初に信号強度の最大化とサーチライトとIRビームを使用した手動ディッシュポジショニング（！）、次に必要なアライメントの変更を決定するために「オシロスコープ」ディスプレイ（脳スキャン）を使用するオペレーターによる2ローブシステムによるものでしたそして1941年の真の円錐スキャン。

Wirzburg "Quirl"（whisk）25 Hz回転ミラー。

彼らが言う：

• WürzburgDは1941年に導入され、25Hzで回転するQuirl（泡立て器はドイツ語）と呼ばれるオフセットレシーバーフィードを使用して、円錐スキャンシステムを追加しました。結果の信号は、ディッシュの中心線からわずかにオフセットされ、軸の周りを回転し、中心で重なっています。ターゲットの航空機がアンテナの軸の片側にある場合、信号の強度はビームが通過するにつれて大きくなり、フェードし、システムがディッシュを最大信号の方向に動かし、それによりターゲットを追跡できます。角度分解能はアンテナのビーム幅よりも小さくすることができ、方位角で0.2度、仰角で0.3度の精度が大幅に向上します。以前の例は、一般に現場でDモデルにアップグレードされました。

ドイツ軍がすべての開発作業を完了した後、イギリス軍の司令官は「ブルーネバル襲撃」作戦を開始しました。 1942年2月27日から28日の海岸近くで（愚かではあるが必然的に）作動していた完全なヴュルツブルクシステムを運び去った。

円錐スキャンは、高度なUS SCR-584自動追跡レーダーでも使用されました。
円錐スキャン機能は、1940年に提案されました-ブルネバル襲撃のかなり前。

584は、円錐スキャンシステムを使用して、完全に自動化されたターゲットの追跡とターゲットの検索と取得を行いました。配備は1942年を対象としていましたが、開発上の問題は1944年まで利用できなかったことを意味します。V1「Doodlebugs」との使用に間に合うようになりました。

• コニカルスキャンは、1941年に海軍の10 cm火器管制レーダーシステムにも採用され3、1941年にドイツのヴュルツブルクレーダーで使用されました。SCR-584はシステムをさらに発展させ、自動追跡モードを追加しました。 ] ターゲットが検出され、範囲内になったら、システムはレーダーをターゲットに自動的に向け、アンテナのベースに取り付けられたモーターで駆動し続けます。追跡とは対照的に、検出のために、システムにはヘリカルスキャンモードも含まれており、航空機を検索できます。このモードには、解釈を容易にするための専用のPPIディスプレイがありました。このモードで使用した場合、アンテナは上下にナッジしながら垂直にスキャンしながら4 rpmで機械的に回転しました。

  このシステムは、2,700〜2,800 MHz（波長10〜11 cm）の4つの周波数で動作し、1秒あたり1,707パルスのパルス繰り返し周波数（PRF）で0.8マイクロ秒の300 kWパルスを送信します。約40マイルの範囲で爆撃機サイズのターゲットを検出でき、一般に約18マイルで自動的に追跡できました。この範囲内の精度は、範囲25ヤード、アンテナ方位角0.06度（1ミル）でした（表 "SCR-584技術特性"を参照）。電気ビーム幅は4度（-3dbまたは半出力ポイントまで）であったため、ターゲットは円柱の一部に塗りつけられ、範囲内よりも方位が広くなります（つまり、4のオーダー）機械的なポインティング精度によって暗示される0.06度ではなく、度）、遠くのターゲットに対して。範囲情報は、2つの「Jスコープ」に表示されました。これは、より一般的なAラインディスプレイに似ていますが、リターン遅延に合わせて放射状に配置されました。1つのスコープは粗い範囲に使用され、もう1つのスコープは細かい範囲に使用されました。

円錐スキャンとは関係ありませんが、最適な用途に非常に関連するのは、米国が584やその他のレーダーで広く展開している英国が開発した空洞マグネトロンの使用でした。これにより、はるかに高い電力レベルとはるかに高い周波数を使用することができました。