为什么毫米波天线上的反射器旋转？

Facebook上的 WIRED YouTube视频，其中Facebook寻求通过太阳能无人机向互联网传播的内容，以及Facebook的首次努力从天而降Internet的内容显示了一个碟形天线（从02:00开始），看起来像是Cassegrain辅助反射镜。视频和文章的上下文表明，它是用于测试到飞机的E波段毫米波数据上/下链接（根据文章，大约为60至90 GHz，或5至3毫米波长）。

我注意到辅助镜像正在旋转。通过观察摆动并检查单个帧，似乎每秒至少旋转4转。它可能会快得多，而别名会使它看起来很慢。

我想不出什么原因会转弯。它绕光轴旋转，因此不会在主要和次要喇叭位置之间切换。

为什么毫米波天线上的反射器旋转？

上图：此WIRED YouTube视频中提取和裁剪的帧制成的GIF 。

上图：右键单击可查看大图；从有线到毫米波数据链接到飞机的地面站。照片来源Damon Casarez。

据我所知，这是一个锥形扫描天线。据我有限的了解，它可以用更宽的光束进行精确瞄准。

图片来源Wikimedia Commons

感谢@GrantTrebbin 为解决这个难题提供了一个很好的答案，以及@Russell McMahon的有见地的解释和上下文，我将在此处添加一些补充信息。

现在，我已经了解了它的含义以及它的用途，我已经进一步阅读了。就NASA的深空网络而言，锥形扫描或他们所谓的CONSCAN具有悠久的历史，始于1970年代计划和发射深空探测器。

来自深空网络；302，天线定位：

2.6.1审查

CONSCAN适用于所有70-m和34-m天线。它包括执行圆形扫描（如在航天器上所看到的那样），其中心在预测的源位置处，并且半径将接收信号电平降低少量，通常为0.1 dB ...

对于X波段的34米天线，此值为6 mdeg，对于X波段的70米天线，此值为3 mdeg。

mdeg代表毫度。

下面是与深空宇宙飞船交谈的70米深空网络望远镜之一的照片。这是在戈德斯通综合体中。从图像的相对尺寸来看，辅助镜的直径接近8米。考虑到次级线圈的大小和质量（每条腿上都是人类的楼梯，盘子中的红线是“安全的行走路径”），还开发了更先进的电子扫描技术，但是概念是相同。

上图：图片来源JPMajor，创用CC CC BY-NC-SA 2.0。

上图：来自commons.wikimedia.org。

其他答案对于说明系统的用途和系统的总体含义是有益的，但都无法解释其工作原理。尽管这对某些人可能很直观，但对所有人来说可能并不明显。

Keity McClary引用的Wikipedia圆锥形扫描页面中给出了解释-我将在这里进行总结。

在格兰特·特雷宾（Grant Trebbin）张贴的这张GIF图像中，目标偏轴，旋转的“镜”用于在接收信号旋转的某个点上最大程度地扫过接收信号的主碟焦点。旋转镜在信号最大值处的旋转角度直接指示目标的离轴方向。然后通过伺服机构移动主碟以使接收到的信号居中，从而使信号处于连续的最大值。

扫描图像的宽度通常为大约2度弧度，并且通过上述过程启用的错误校正机制允许对齐到通常为0.1度弧度。

有趣的是，Facebook正在使用此技术，因为它是一种非常古老的技术，在大多数情况下已被电子束转向和波瓣形成系统所取代。

所述GERMAN WW2维尔茨雷达 使用锥形扫描到greatltimprove精度。该系统的工作始于1935年，当时当局的兴趣不大。1936年，5公里处50m的初始射程精度不足以达到该目的（火炮铺设），但到1938年，该精度已提高到29公里处25米。轴向对准最初是通过信号强度最大化和手动盘定位（！）以及探照灯和红外光束来辅助（!!），然后由操作员使用“示波器”显示器（脑部扫描）确定2瓣系统以确定所需的对准变化然后在1941年进行真正的锥形扫描。

维尔茨堡“ Quirl”（威士忌）25 Hz旋转镜。

他们说：

• 维尔茨堡D（WürzburgD）于1941年推出，并增加了一个圆锥形扫描系统，它使用一种称为Quirl（德国拂尘）的偏置接收器进纸器，其旋转频率为25Hz。产生的信号稍微偏离培养皿的中心线，绕轴旋转并在中心重叠。如果目标飞行器位于天线轴的一侧，则信号强度会随着波束扫过它而增大和减弱，从而使系统能够沿最大信号方向移动天线，从而跟踪目标。可以使角分辨率小于天线的波束宽度，从而导致精度大大提高，大约为方位角0.2度和仰角0.3度。以前的示例通常在现场升级为D模型。

一旦德国人完成了所有的开发工作，英国突击队便于1942年2月27日至28日进行了狂轰滥炸的“布鲁内瓦尔突袭” 行动，并带走了完整的维尔茨堡系统，该系统在布鲁内瓦尔海岸附近运行（愚蠢但必然）。

圆锥扫描还用于高度先进的美国SCR-584自动跟踪雷达中。
锥形扫描功能是在1940年提出的-远早于Bruneval突袭。

584使用锥形扫描系统提供全自动的目标跟踪以及目标搜索和获取。部署计划于1942年进行，但发展问题意味着直到1944年才可用-恰好适时用于V1“ Doodlebugs”，它与邻近融合的RADAR炮弹相结合，对V1附件在英国的结果产生了重大影响。

• 圆锥形扫描在1941年也用于海军的10厘米火控雷达系统3，并在1941年用于德国维尔茨堡雷达。SCR-584进一步开发了该系统，并增加了自动跟踪模式。[4 ] 一旦检测到目标并在目标范围之内，系统将自动将雷达对准目标，并由安装在天线底部的电机驱动。为了进行检测，与跟踪相反，该系统还包括一种螺旋扫描模式，可以搜索飞机。此模式具有自己专用的PPI显示，以方便解释。在此模式下使用时，天线会以4 rpm的速度旋转，同时向上或向下轻推以垂直扫描。

  该系统可以在2700至2800 MHz（10-11 cm波长）之间的四个频率下运行，发出300 kW脉冲，持续时间为0.8微秒，脉冲重复频率（PRF）为每秒1707脉冲。它可以检测到约40英里范围内轰炸机大小的目标，并且通常能够在约18英里处自动跟踪它们。此范围内的精度为25码范围，天线方位角为0.06度（1密耳）（请参阅表“ SCR-584技术特性”）。因为电子束的宽度为4度（至-3db或半功率点），所以目标会在圆柱体的一部分上涂抹，从而使其方位比范围更宽（即，约为4阶）度，而不是机械指向精度所暗示的0.06度）。范围信息显示在两个“ J形示波器”上，类似于更常见的A线显示，但以与回程延迟定时的径向模式排列。一个范围用于粗略范围，另一个范围用于精细范围。

与锥形扫描无关，但与锥形扫描的最佳应用高度相关的是英国发明的腔磁控管的使用，该磁控管在584和其他RADAR中被美国广泛部署。这允许使用更高的功率水平和更高的频率。