סריקה קונית

סריקה קונית (Conical Scanning) היא שיטה שנעשה בה שימוש במערכות מכ"ם מוקדמות כדי לשפר את הדיוק שלהם, כמו גם להפוך את זה לקל יותר להנחות את האנטנה בצורה נכונה כך שתצביע על המטרה.
סריקה קונית דומה בקונספט שלה לקונספט המוקדם יותר של Lobe switching שנעשה בו שימוש במערכי המכ"ם המוקדמים ביותר, והיא ההרחבה התלת ממדית המתבקשת לשיטת ה-Lobe Switching.
דוגמאות רבות של מערכי lobe switching עברו התאמה לסריקה קונית במהלך מלחמת העולם השנייה, ובאופן ראוי לציון מכ"ם ה-Wurzburg הגרמני.
באמצעות בקרה מתאימה, הנחיית האנטנה יכולה להיעשות אוטומטית לחלוטין, אך מצבי כישלון פוטנציאליים של המערך וחוסר חסינות בפני שיבוש והטעייה הובילו בסופו של דבר להחלפה של מערכות סריקה קונית במערכי מכ"ם מונופולסי (Monopulse Radar).
בסריקה קונית עדיין נעשה שימוש בידי רשת חלל עמוק לתחזוקת קשרי תקשורת לגשושיות. הגשושיות המיוצבות-ספין פיוניר 10 ופיוניר 11 השתמשו בסריקה קונית לצורך תמרונים לעקיבה אחר כדור הארץ במסלולו.

קונספט

לאנטנת מכ"ם טיפוסית יש רוחב אלומה של כמה מעלות. בעוד רוחב זה מתאים לקביעת מיקום של מטרה לצורך התרעה מוקדמת, הוא לא מדויק מספיק לצורך הנחית אש, אשר דורשת דיוק מסדר גודל של 0.1 מעלות. ניתן לשפר (להקטין) את רוחב האלומה באמצעות השימוש באנטנות גדולות יותר, אך זה לעתים קרובות לא מעשי.
כדי לנטר את הכיוון של מטרה רצויה, הכרחי לשמר את האנטנה כשהיא מצביעה ישירות על המטרה. ידיעה של כיוון ההצבעה של האנטנה גוררת ידיעה של הכיוון בו נמצאת המטרה. כדי שמערכת המכ"ם תעקוב באופן אוטומטי אחרי המטרה, הכרחי שהמערכת תהיה בעלת מערכת בקרה ששומרת על אלומת האנטנה מצביעה על המטרה בעודה נעה. מקלט המכ"ם יקלוט אות בעוצמה מקסימלית כאשר המטרה נמצאת במרכז האלומה, כך  שאם האלומה מצביע בתחילה ישירות על המטרה, כאשר המטרה תזוז החוצה ממרכז האלומה עוצמת האות המתקבל תצנח. מעגלים חשמליים שתפקידם לבקר אחרי כל ירידה בעוצמת האות המתקבל ניתנים לפיכך לשימוש כדי להנחות את האנטנה כך שתעקוב אחרי תנועת המטרה. ישנן שלוש בעיות עם השיטה הזאת:
1. למכ"ם לא יהיה מידע לאיזה כיוון המטרה זזה, ולפיכך לא תהיה לו אינדיקציה לאיזה כיוון להניע את האנטנה כדי לעקוב אחרי המטרה.
2. כשהמטרה זזה החוצה ממרכז האלומה, הספק האות המתקבל משתנה רק לאט מאוד בתחילה. לפיכך המערכת לא רגישה לשגיאות בכיוון ההצבעה של האנטנה.
3. שינויים בעוצמת ההד מהמטרה (echo) שנגרמים על ידי נצנוץ (שינוי השח"ם) יכולים להתפרש בטעות כתנועה של המטרה.

סריקה קונית

סריקה קונית מתמודדת עם הבעיות המתוארות מקודם באמצעות הסטת האלומה במקצת מקו האמצע של האנטנה, ולאחר מכן סיבוב האלומה מסביב לציר המרכזי של האנטנה. ניקח לדוגמה אנטנה שמייצרת אלומה ברוחב של 2 מעלות - ערך טיפוסי מאוד - מכ"ם סריקה קונית עשוי להזיז אותה 1.5 מעלות לצד אחד של קו המרכז באמצעות הסטה של זן האנטנה במקצת. התבנית הנוצרת, בכל רגע נתון בזמן, מכסה את קו המרכז של האנטנה ברדיוס של 0.5 מעלה, וב-1.5 מעלות בכיוון השני. באמצעות סיבוב זן האנטנה על ידי מנוע, התבנית נהפכת לחרוט שצירו הוא ציר האנטנה, ושמשתרע 3 מעלות מצד לצד בדוגמה שלנו.
קונספט המפתח הוא שמטרה שממוקמת על ציר האנטנה תיצור החזר קבוע ללא קשר לאיפה האלומה מצביעה עכשיו, בעוד אם המטרה נוטה לצד מסוים ביחס לציר האנטנה אז היא תיצור החזר חזק כאשר אלומת המכ"ם מצביעה בכיוון הכללי שלה והחזר חלש כאשר היא מצביעה הרחק. בנוסף לכך חלק האלומה שמכסה את ציר האנטנה הוא קרוב לשפת האלומה, היכן שעוצמת האלומה יורדת במהירות. מטוס שממוקם על שפת האלומה מצוי לפיכך בתחום שבו אפילו תנועות קטנות ביותר יפיקו שינוי בר הבחנה בהחזר, שגדל מהר הרבה יותר בכיוון שהאנטנה צריכה לנוע. מערכת הבקרה של האנטנה מתוכננת כך שתניע את האנטנה באזימוט ובהגבהה כך שכל הזמן יופק החזר קבוע מהמטוס הנעקב. בשיטת הסריקה הקונית תנועות זעירות הרבה יותר ניתנות לגילוי, ודיוק של מתחת ל-0.1 מעלות נעשה אפשרי.