ทำไมตัวสะท้อนในเสาอากาศคลื่นมิลลิเมตรหมุนนี้


24

วิดีโอ YouTube WIRED ในเควสต์ของ Facebook ในการส่งสัญญาณอินเทอร์เน็ตผ่านโซลาร์โซเนนและบทความภายในความพยายามครั้งแรกของ Facebook ในการเรนอินเทอร์เน็ตจากท้องฟ้าแสดงเสาอากาศจาน (เริ่มต้นหลัง 02:00 น.) บริบทของวิดีโอและบทความแสดงให้เห็นว่ามันมีไว้สำหรับทดสอบการเชื่อมโยงข้อมูลคลื่นมิลลิเมตร E-band ขึ้น / ลงสู่เครื่องบิน (ประมาณ 60 ถึง 90 GHz ตามบทความหรือ 5 ถึง 3 มิลลิเมตรความยาวคลื่น)

ฉันสังเกตเห็นว่ากระจกรองหมุนอยู่ โดยการดูวอกแวกและตรวจสอบเฟรมแต่ละเฟรมดูเหมือนว่าจะหมุนอย่างน้อย 4 รอบต่อวินาที อาจเร็วกว่ามากและการสร้างนามแฝงทำให้ดูช้า

ฉันไม่สามารถคิดถึงเหตุผลใด ๆ ว่าทำไมสิ่งนี้ถึงเปลี่ยนไป มันหมุนรอบแกนออปติคอลดังนั้นจึงไม่สลับระหว่างตำแหน่งแตรหลักและรอง

ทำไมตัวสะท้อนในเสาอากาศคลื่นมิลลิเมตรหมุนนี้

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ด้านบน: GIF ที่ทำจากเฟรมที่แยกและครอบตัดจากวิดีโอ YouTube WIREDนี้

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ด้านบน:คลิกขวาเพื่อดูขนาดใหญ่ สถานีภาคพื้นดินสำหรับข้อมูลคลื่นมิลลิเมตรเชื่อมโยงไปยังเครื่องบินจากสาย เครดิตรูปภาพ Damon Casarez


1
ฉันไม่สามารถคิดเหตุผลว่าทำไมมันหมุน แต่ที่น่าสนใจ
แซม

2
เพื่อให้แมงมุมออกไป
แอนดี้อาคา

3
@Andyaka แมงมุมจากดาวอังคารบางที? i.stack.imgur.com/LkCpm.gif
uhoh

1
ฉันจะไม่ใช้คำว่า "dithering" เพื่ออธิบายการโยกเยกหรือการแยกส่วนที่ใช้สำหรับการติดตาม การคิดเป็นดิฉันหมายถึงวิธีการสุ่มหรือสถิติในขณะที่นี่เป็นการไตร่ตรองและเป็นระยะ แต่การให้ค่า nutation นั้นสมเหตุสมผลสำหรับการติดตาม เสาอากาศจะถูกจัดตำแหน่งเมื่อไม่มีการเปลี่ยนแปลงของความแรงของสัญญาณที่ความถี่ nutation เมื่อมีการมอดูเลตที่กำหนดความกว้างและเฟสของมันจะให้ข้อมูลโดยตรงเกี่ยวกับระยะไกลและทิศทางที่ต้องการย้ายเสาอากาศ
Dave Tweed

2
เป็นที่น่าสนใจที่จะทราบว่ามีกล้องออพติคอลที่ถูกเจาะด้วยเสาอากาศซึ่งอาจใช้เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพการทำงานของระบบติดตาม ฉันทำงานเกี่ยวกับระบบติดตามเสาอากาศด้วยตัวเองและค่อนข้างพอใจที่ได้เห็นภาพที่มั่นคงบนหน้าจอในขณะที่แพลตฟอร์มทดสอบกำลังสั่นคลอนอย่างมาก!
Dave Tweed

คำตอบ:


26

จากสิ่งที่ฉันบอกได้ว่ามันเป็นเสาอากาศสแกนรูปกรวย จากความเข้าใจที่ จำกัด ของฉันทำให้สามารถกำหนดเป้าหมายได้อย่างแม่นยำด้วยลำแสงที่กว้างขึ้น

แหล่งข้อมูลรูปภาพ Wikimedia Commons


ฉันคิดว่าคุณถูกจับ!
uhoh

16

ขอบคุณ @ GrantTrebbin คำตอบที่ยอดเยี่ยมสำหรับการไขปริศนาและคำอธิบายและบริบทของ @Russell McMahon ที่ชาญฉลาดฉันจะเพิ่มข้อมูลเพิ่มเติมเล็กน้อยที่นี่

ตอนนี้ฉันได้เรียนรู้สิ่งที่เรียกว่าและอะไรที่ฉันต้องการอ่านเพิ่มเติม ในกรณีของเครือข่ายห้วงอวกาศของนาซาหรือ CONSCAN ที่เรียกว่ามันมีประวัติยาวนานตั้งแต่ปี 1970 เมื่อมีการวางแผนและเปิดตัวยานอวกาศห้วงอวกาศ

จากเครือข่ายห้วงอวกาศ 302, การวางตำแหน่งเสาอากาศ :

2.6.1 CONSCAN

CONSCAN สามารถใช้ได้กับเสาอากาศ 70 ม. และ 34 ม. ทั้งหมด ประกอบด้วยการสแกนแบบวงกลม (เมื่อมองที่ยานอวกาศ) โดยมีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ตำแหน่งต้นทางที่คาดการณ์ไว้และรัศมีที่ช่วยลดระดับสัญญาณที่ได้รับในปริมาณเล็กน้อยโดยทั่วไปแล้วจะมีค่า 0.1 dB ...

สำหรับเสาอากาศ 34 เมตรที่ X-band ค่านี้คือ 6 mdeg และสำหรับเสาอากาศ 70 เมตรที่ X-band นั้นคือ 3 mdeg

และ mdeg ย่อมาจาก milli-degrees

ภาพถ่ายด้านล่างของหนึ่งใน 70 เมตรของกล้องโทรทรรศน์อวกาศห้วงอวกาศสำหรับพูดคุยกับยานอวกาศห้วงอวกาศ อันนี้อยู่ในคอมเพล็กซ์ Goldstone จากขนาดที่สัมพันธ์กันในภาพกระจกรองจะอยู่ใกล้กับเส้นผ่าศูนย์กลาง 8 เมตร เมื่อพิจารณาถึงขนาดและมวลของรอง ( นั่นคือบันไดสำหรับมนุษย์ในแต่ละขาและเส้นสีแดงในจานคือ "เส้นทางที่ปลอดภัยสำหรับการเดิน") อื่น ๆ เทคนิคขั้นสูงมากขึ้นในการสแกนทางอิเล็กทรอนิกส์ได้รับการพัฒนา แต่แนวคิดคือ เหมือนกัน.

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ด้านบน:เครดิตรูปภาพJPMajorครีเอทีฟคอมมอนส์ CC BY-NC-SA 2.0

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ดังกล่าวข้างต้น:จากcommons.wikimedia.org



4

คำตอบอื่น ๆ เป็นสิ่งที่ดีสำหรับการระบุว่าระบบนี้มีไว้เพื่ออะไรและประสบความสำเร็จในแง่ทั่วไป แต่ไม่ได้อธิบายว่ามันทำงานอย่างไร ขณะนี้อาจใช้งานง่ายสำหรับบางคนอาจไม่ชัดเจนทั้งหมด

คำอธิบายนั้นอยู่ในหน้าการสแกนรูปกรวยของ Wikipediaที่ Keity McClary อ้างถึง - ฉันจะสรุปที่นี่

ในภาพ GIF นี้ที่ Grant Trebbin โพสต์เป้าหมายอยู่นอกแกนและ "กระจก" หมุนทำหน้าที่กวาดจุดโฟกัสของจานหลักข้ามสัญญาณที่ได้รับมากที่สุด ณ จุดใดจุดหนึ่งในการหมุน มุมการหมุนของกระจกหมุนที่ระดับสูงสุดของสัญญาณให้การบ่งชี้โดยตรงถึงทิศทางแกนนอกของชิ้นงาน จานหลักจะถูกย้ายโดยกลไกเซอร์โวเพื่อจัดวางสัญญาณที่ได้รับเพื่อให้สัญญาณอยู่ในระดับสูงสุดอย่างต่อเนื่อง

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ความกว้างของภาพสแกนโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 2 องศาของส่วนโค้งและกลไกการแก้ไขข้อผิดพลาดที่เปิดใช้งานโดยกระบวนการด้านบนช่วยให้สามารถจัดแนวส่วนโค้งได้ 0.1 องศา

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่ เป็นที่น่าสนใจว่า Facebook กำลังใช้เทคนิคนี้เนื่องจากเป็นรุ่นเก่ามากซึ่งส่วนใหญ่ถูกแทนที่ด้วยระบบบังคับเลี้ยวแบบอิเลคทรอนิคส์และระบบสร้างกลีบ

เยอรมัน WW2 Wurzburg เรดาร์ ใช้การสแกนรูปกรวยเพื่อความถูกต้อง greatltimprove เริ่มทำงานในระบบในปี 1935 โดยแสดงผลประโยชน์น้อยที่สุดโดยเจ้าหน้าที่ ความแม่นยำของช่วงเริ่มต้นในปี 1936 จาก 50m ที่ 5 กิโลเมตรนั้นไม่เพียงพอสำหรับจุดประสงค์ (การวางปืน) แต่ในปี 1938 ได้รับการปรับปรุงเป็น 25 เมตรที่ 29 กิโลเมตร การจัดแนวแกนเริ่มแรกด้วยการขยายความแรงของสัญญาณสูงสุดและการวางตำแหน่งจานด้วยมือ (!) พร้อม searchlights และลำแสง IR เพื่อช่วย (!!) จากนั้นระบบ 2 กลีบที่มีผู้ปฏิบัติงานใช้จอแสดงผล "oscilloscope" (การสแกนสมอง) แล้วสแกนรูปกรวยที่แท้จริงในปี 1941

Wirzburg "Quirl" (ตี) กระจกหมุนได้ 25 Hz

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

พวกเขาพูดว่า:

  • Würzburg D เปิดตัวในปี 1941 และเพิ่มระบบการสแกนรูปกรวยโดยใช้ฟีดตัวรับสัญญาณออฟเซ็ตที่เรียกว่า Quirl (ภาษาเยอรมันสำหรับการตี) ที่หมุนที่ 25Hz สัญญาณที่ได้จะถูกชดเชยเล็กน้อยจากศูนย์กลางของจานหมุนรอบแกนและวางซ้อนกันในกึ่งกลาง หากเครื่องบินเป้าหมายอยู่ที่ด้านหนึ่งของแกนของเสาอากาศความแรงของสัญญาณจะเพิ่มขึ้นและจางลงเมื่อลำแสงพุ่งผ่านมันทำให้ระบบสามารถเคลื่อนที่จานตามทิศทางของสัญญาณสูงสุดและติดตามเป้าหมาย ความละเอียดเชิงมุมสามารถทำให้เล็กกว่าความกว้างของลำแสงของเสาอากาศซึ่งนำไปสู่ความแม่นยำที่ดีขึ้นมากโดยเรียงตามองศา 0.2 ในราบและ 0.3 องศาในระดับความสูง ตัวอย่างก่อนหน้านี้ได้รับการอัพเกรดเป็นรุ่น D ในสนาม

เมื่อเยอรมันได้ทำทุกงานพัฒนาหน่วยคอมมานโดอังกฤษติด famois ว่า "Bruneval โจมตี" การดำเนินงานกัดเมื่อวันที่ 27-28 กุมภาพันธ์ 1942 และดำเนินการไประบบ Wurzburg ที่สมบูรณ์ซึ่งเป็นปฏิบัติการ (โง่ แต่จำเป็นต้อง) ใกล้ชายฝั่งที่ Bruneval

สแกนกรวยยังถูกใช้ในขั้นสูงของสหรัฐSCR-584 เรดาร์ติดตามอัตโนมัติ
คุณสมบัติการสแกนรูปกรวยถูกนำเสนอในปี 1940 - ก่อนการโจมตีบรูเนล

584 ใช้ระบบการสแกนรูปกรวยเพื่อให้การติดตามเป้าหมายโดยอัตโนมัติอย่างสมบูรณ์และค้นหาเป้าหมายและการได้มา การปรับใช้มีไว้สำหรับปี 1942 แต่ปัญหาการพัฒนาหมายความว่ามันไม่สามารถใช้งานได้จนถึงปี 1944 - ทันเวลาสำหรับการใช้กับ V1 "Doodlebugs" ซึ่งเมื่อรวมกับกระสุน RADAR ที่อยู่ใกล้เคียงทำให้ความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ

  • การสแกนรูปกรวยถูกนำมาใช้ในปี 1941 สำหรับระบบเรดาร์ไฟควบคุม 10 ซม. ของกองทัพเรือ [ 3]และใช้ในเรดาร์Würzburgของเยอรมันในปี 1941 ในปี 1941 SCR-584 พัฒนาระบบมากขึ้นและเพิ่มโหมดติดตามอัตโนมัติ [4] ] เมื่อตรวจพบเป้าหมายแล้วและอยู่ในระยะการทำงานระบบจะให้เรดาร์ชี้ไปที่เป้าหมายโดยอัตโนมัติซึ่งขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ที่ติดตั้งในฐานของเสาอากาศ สำหรับการตรวจจับซึ่งต่างจากการติดตามระบบยังมีโหมดการสแกนแบบขดลวดที่อนุญาตให้ค้นหาเครื่องบินได้ โหมดนี้มีจอแสดงผล PPI เฉพาะสำหรับการตีความง่าย เมื่อใช้ในโหมดนี้เสาอากาศจะหมุนด้วยกลไกที่ 4 รอบต่อนาทีในขณะที่มันถูกผลักขึ้นและลงเพื่อสแกนในแนวตั้ง

    ระบบสามารถทำงานที่ความถี่สี่ระหว่าง 2,700 ถึง 2,800 เมกะเฮิรตซ์ (ความยาวคลื่น 10-11 ซม.) ส่งพัลส์ 300 กิโลวัตต์ที่ 0.8 ไมโครวินาทีในช่วงเวลาด้วยความถี่การทำซ้ำชีพจร (PRF) 1,707 พัลส์ต่อวินาที มันสามารถตรวจจับเป้าหมายขนาดเครื่องบินทิ้งระเบิดที่ระยะประมาณ 40 ไมล์และโดยทั่วไปสามารถติดตามได้โดยอัตโนมัติที่ประมาณ 18 ไมล์ ความแม่นยำในระยะนี้อยู่ในระยะ 25 หลาและ 0.06 องศา (1 ล้านบาท) ในมุมลูกปืนเสาอากาศ (ดูตาราง "SCR-584 ลักษณะทางเทคนิค") เนื่องจากความกว้างของลำแสงไฟฟ้าคือ 4 องศา (ถึง -3db หรือจุดครึ่งกำลัง) เป้าหมายจะถูกทาบนส่วนหนึ่งของทรงกระบอกเพื่อให้มีความกว้างในการแบกมากกว่าในระยะ (เช่นตามคำสั่งของ 4 องศาแทนที่จะเป็น 0.06 องศาโดยนัยจากความแม่นยำในการชี้ทางกล) สำหรับเป้าหมายที่อยู่ห่างไกล ข้อมูลช่วงถูกแสดงใน "J-scopes" สองอันซึ่งคล้ายกับจอแสดงผล A-line ทั่วไป แต่จัดเรียงในรูปแบบเรเดียลตามกำหนดเวลาจนถึงการหน่วงเวลาการส่งคืน ขอบเขตหนึ่งถูกใช้สำหรับช่วงหยาบส่วนอีกอันก็ปรับ

ไม่เกี่ยวข้องกับการสแกนรูปกรวย แต่มีความเกี่ยวข้องอย่างสูงกับการใช้งานที่เหมาะสมที่สุดคือการใช้แมกนีตรอนที่คิดค้นขึ้นในอังกฤษซึ่งถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในสหรัฐอเมริกาใน 584 และเรดาร์อื่น ๆ สิ่งนี้ทำให้ระดับพลังงานสูงขึ้นมากและใช้ความถี่สูงขึ้นมาก


มันเป็นช่วงเวลาที่น่าสยดสยอง แต่นวัตกรรมจำนวนมหาศาลถูกสร้างขึ้นโดยคนที่ต้องเข้าใจสิ่งที่พวกเขาทำจริงๆ ขอบคุณสำหรับคำอธิบายในเชิงลึก ฉันมีความรู้สึกว่าการทดสอบคลื่นมิลลิเมตรในช่วงต้นของ FB แสดงให้เห็นว่ามีความท้าทายมากพอแล้วดังนั้นการแฮ็คโมดูลดาวเทียมเชิงพาณิชย์ (สันนิษฐาน) เพื่อเพิ่มกลีบหมุนสำหรับการบังคับเลี้ยวแบบอิเล็กทรอนิกส์อาจถูกทิ้งไว้จนถึงวันอื่น วิธีที่พวกเขาทำดูเหมือนว่าจะเข้าใจผิดค่อนข้าง - ถ้ามันวอกแวกก็ต้องทำงาน; แม้ว่าความยาวคลื่น 3 ถึง 5 มม. การจัดตำแหน่งจะต้องค่อนข้างท้าทาย
uhoh

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.