DE2165205B2 - FM-Radarsystem zur Steuerung der Flughöhe eines Flugkörpers mit Explosivladung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Radarsystem zur Steuerung der Flughöhe eines Flugkörpers mit Explosivladung, bei dem der Sender eine frequenzmodulierte Welle aussendet, deren am Boden und am Ziel reflektierte Welle empfangen wird und eine Schwebungsfrequenz bildet, und bei dem diese Schwebungsfrequenz über einen (ersten) Steuerweg zur Höhenkontrolle des Flugkörpers benutzt wird.

Es sind bereits Luftraketen bekannl, die eine radarüberwachte Höhensteuerung aufweisen, welche einen Flug der Rakete in einer konstanten, festgelegten Höhe über Land oder See ermöglicht. Bei Rndarsysiemen zur Steuerung eines Flugkörpers, wobei das Radarsystem die Flughöhe des Flugkörpers steuert, ist es in automatischen Liindesystemen ferner bekannt, ein frcquenzmoduliei tes Signal auszusenden, dessen Reflexion von der Bodenoberfläche empfangen wird und mit der ursprünglichen Sendefrequenz eine Schwebungsfrequenz bildet, welche über einen Steuerweg zur Höhenkontrolh benutzt wird (British Communications and Electronics, 1964, Sept., S. 640 bis 642).

Zum Stande der Technik gehören auch Radarsysteme zur Zündung der Explosivladung eines Flugkörpers bei Annäherung an ein Ziel, welche beispielsweise in der Zeitschrift Flugwelt, 1957, Mftrz, S. 178 und I 79, dargestellt sind. Die dort erörterten automatischen Zünder werden bei einem Mindestabstand des Flugkor pen· vom Ziel infolge einer Beeinflussung durch das Ziel, und zwar innerhalb des Wirkungsbereiches der Sprengladung ausgelöst. Die Entfernung zwischen dem Flugkörper und dem Ziel kann mit einem beliebigen Radarsystem bestimmt werden.

Es ist ferner bereits bekannt (DT-OS I 942 662), eine Radaranlage für Flugzeuge od. dgl. mit mehreren An tennen zur Überwachung verschiedener Bereiche der art aufzubauen, daß der Sendeteil des Sende- und Emp fangsgerätes allen Antennen gemeinsam ist und mit diesen über einen Schalter abwechselnd während fest gelegter Zeitintervalle verbunden ist. Die einzelnen Antennen können dabei zur Gewinnung verschiedener Information beispielsweise als Radarhöhenmesseran tenne benutzt werden. In einem solchen Radarsysteni wird somit der Sende- und Empfangsteil beispielsweise für ein Wetterradar, einen Radarhöhenmesser und für ein Abstandsradar allerdings jeweils mit Hiiie von verschiedenen Antennen ausgenützt.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus. eine besonders einfache Doppelausnuiziing des Sende und Empfangsieiis der Radaranlage sow-.hl für den Be trieb als Höhensteuerradar als auch als Abstandszünder /u ermöglichen. Das kennzeichnende der Erfindung ist darin zu sehen, daß bei zusätzliche· Ausnutzung des Radarsystems zur Zündung der Explosivladung des Flugkörpers, bei der die Schwebungsfrequenz über einen zweiten Steuerweg zur Zündung der Explosivladung benutzt wird, dieser zweite Steuerweg ein Filter enthält, welches nur solche niederen Schwebungsfrequenzen durchläßt, wie sie ausschließlich bei der Annäherung des Flugkörpers an das Ziel hervorgerufen werden.

Ein derartiges Radarsystem kann Flugkörper steuern, bei denen die gewünschte Flughöhe klein ist im Vergleich zum Zielabstand. Mit einer geringen Flughöhe ist es für den Flugkörper leichter mögich, Entdekkung und Zerstörung zu vermeiden. Das Radarsystem gemäß der Erfindung erlaubt außerdem eine vorteilhafte Verminderung des Gewichtes und der Größe des Flugkörpers.

Der Sender des gemeinsam für Höhenkontrolle und Zündung benutzten Radarsystems ist vorzugsweise derart aufgebaut, daß seine Frequenzmodulation lineare Sägezahnform aufweist. Es kann zweckmäßig sein. daß der erste Steuerweg der Höhenkontrolle eine Frequenzrückkopplungsschleife einschließt. Bei der anderen gegebenenfalls vorteilhaften Ausführungsform m't frequenzmoduliertem Sender, welcher eine lineare Sägezahnform aufweist, kann die Steilheit der Frequenzmodulation des Senders variabel sein und es kann ein Frequenzdiskriminator einer ersten Rückkopplungsschleife zur Steuerung des Senders einen Teil einer zweiten Schleife zur Frequenzsteuerung eines Oszillators bilden, dessen Ausgang mit der Schwebungsfrequenz des zweiten Steuerweges gemischt wird.

fiin weiterer Vorteil kann gegebenenfalls dadurch er reicht werden, daß der gemeinsame Teil der beiden Schleifen ein Zeitkonstanten-Glied aufweist.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt; es zeigt

F i g. I ein Blockschaltbild einer Ausführungsform gemäß der Erfindung,

F1 g. 2 ein weiteres Blockschaltbild einer etwas abgeänderten Ausführungsform der Erfindung.

Das Radarsystem gemäß F i g. I enthalt einen Sender 10 mit kontinuierlicher Wellenform, der eine lineare, sägezahnförmige Frequenzmodulation aufweist, welche einer Antenne 11 über einen Verbindungsweg 12 zugeführt wird, der einen Antennenumschalter 13 aufweist. Die vom Echo hervorgerufenen, zurückkehrenden Schwingungen werden von der gleichen Antenne empfangen und über einen Pfad 14, welcher vom gleichen Antcnnenumschalter ausgeht, unter Zwischenschaltung eines Hochfrequenzverstärkers 15 in eine erste Misch^tufe !6 geleitet. Deren anderer Eingang erhalt über eine Zuführungsleitung 17 die vom Sender 10 erzeugte Senderschwingt ng. Der Ausgang 18 der ersten Mischstufe 16 wird über einen Zwischenfrequenzverstärker (»MF«) 19 einer zweiten Mischstufe 20 zu- »5 geführt, deren weiterer Eingang über eine Verbindung 21 ebenfalls mit der Frequenz des Senders 10 gespeist wird.

Im Falle eines frequenzmodulierten Senders, dessen sägezahnförmige Wellenform von konstanter Steilheit ao ist. entsteht eine Schvvebungsfrequen/ in der Ausgangsleiiung 22 der /weiten Mischstufc 20, welche proportional ist /um Abstund von dem vorausliegcnden Hindernis, das die Schwingungen hervorruft, die reflektiert und von der Antenne Ii aufgenommen wurden.

Die Ausgangsleitiing 22 teilt sich in zwei Wege, niimlich in einen /weiten Steuerweg 23. der ein Filter 24 enthält. Dieses Filter 24 läßt nur solche Frequenzen hindurchtreten. welche niedriger sind als ein vorgegebener Wert, der hinreichend Abstand von den Frequenzen hält, die der charakteristischen Frequen/ eines Abstandshalteteils in der Baugruppe der Höhensteuerung entspricht, und zwar unter Bezug auf die Höhe, in welcher der Flugkörper fliegen soll.

Das Filter 24 kann zweckmäßig den Durchlaß von solchen Frequenzen ermöglichen, welche einer Abstandsmessung zwischen 0 und 10 Metern entsprechen, während die gewünschte Flughöhe des Flugkörpers in tier Größenordnung von 20 Metern liegt. Hinter dem Filter 24 liegt ein Detektor 25, dessen Auslaß 26 mit einer Zündvorrichtung für die Explosivladung verbunden i.st.

Fin erster Steuerweg 27. der von der Ausgangsleitung 22 wegführt, enthält eine Frequenzrüekkopplungsschieifc 28 mit einer dritten Mischstufe 29, deren einer Eingang die genannte Ausgangsleitiing 22 bildet, ferner einen i-'requen/diskriminaior .i0 und einen Oszillator 31, welcher eine veränderbare Frequen/ aufweist, die vom Ausgangssignal 32 des Diskriminator 30 gesteuert wird. Diese veränderbare Frequen/ bildet den zweiten Eingang 33 der dritten Mischstufc 29. Der charakteristische Kennwert der Höhe liegt an der Auslaßleitung 34 dieses Oszillators 31 unJ bildet das Befehlssignal für eine Steuervorrichtung 35, die an ihrem Ausgangsanschluß 36 eine SignalgrölJc abgibt, welche den Flugkörper in einer vorgegebenen Hche über Grund hält. Diese Höhe ist in der Praxis stets sehr verschieden von dem sogenannten «Annäherungswert«, dessen Erreichung die Explosivladung zündet.

|ti der einen Phase des Fluges wird die Rückkopplungsschlcife 28 nur mit. solchen Schwebungsfrequenzwertcn der Ausgangsleitung 22 betrieben, die dicht de-• nen der gewünschten Flughöhe — die aufrechterhalten werden soll — entsprechen, und die daher sehr unterschiedlich von den Werten der »Annäherung« sind. Während dieser Phase bleibt die Entfernung zwischen dem Flugkörper un^i dem Ziel hoch, im Vergleich zu den Durchlaßfrequenzen, die das Filter 24 passieren können. Die Steuervorrichtung arbeitet daher in diesem Bereich zur Einhaltung der gewitschten Flughöhe des Flugkörpers. Wenn der Abstand zwischen dem Flugkörper unti dem Ziel derart wird, daß die Information, die vom Auslaß der Antenne 11 abgenommen wird, eine solche Schwebungsfrequenz in der Ausgangsleitung 22 ergibt, die das Filter 24 passieren kann, veranlaßt das vom Auslaß 26 des Detektors 25 abgegebene Signal die Explosion der im Klugkörper untergebrachten Ladung, und zwar dann, wenn dieser sich dem Ziel genähert hat und von diesem nur noch so weit entfernt ist, wie dies den vorgegebenen Entfernungswerten beispielsweise zwischen 0 bis 10 Metern entspricht.

Die Steuervorrichtung kann vorteilhaft durch eine automatische Verstärkungsregelung 37 vervollständ^;gt werden, die auf den Zwischenfrequenzverstärker 19 einwirkt, und deren Steuergröße über die Leitung 38 vorn zweiten Steuerweg 27 abgenommen wird, so daß eine Beeinflussung durch den Höhenwert erfolgen kann.

Bei der Ausführungsform "ach F i g. 2 i.st die Ausgangsleitung 22 der /weiten Mischstufe 20 in zwei Steuerwege 41 und 42 geteilt, die entsprechend von der Höhe und von der Annäherung beeinflußt werden. Der Steuerweg 41 enthält einen Frequenzdiskriminator 43. ν elcher eine vor/eichenunterschiedliche Spannung erzeugt, die davon abhängt, ob die Schwebungsfrequenz — die in der Ausgangslcitung 22 auftritt — höher oder niedriger ist als der vorgegebene Wert, welcher der gewünschten Flughöhe des Flugkörpers entspricht. Die Spannung am Ausgang 44 des Frequenzdiskriminators 43 wird in der Rückkopplungsschleife 28 über ein Zeitkonstanten-Anpassungsglied 45 an einen Modulationsspannungsgenerator 46 gelegt, dessen Ausgang über einen Steuerpfad 47 mit dem Sender 10 verbunden ist. Dies dient zur Konstanthaltung der in der Ausgangsleitung 22 auftretenden Schwebungsfrequenz. wobei die Steilheit der Sägezahnwellenform-Modulation, die vom Sender hervorgerufen wird, im Ausfüiirungsbsispiel nach F i g. 2 variabel ist.

Die vom Modulationsspannungsgenerator 46 erzeugte Spannung, weiche einen Kennwert für die Höhe darstellt, wird über einen weiteren Steuerplad 48 zu der Steuervorrichtung 35 geleitet, d^ren Ausgangsanschluß 36 Flugkontrollgeräte steuert, um den Flugkörper in der gewünschten Hohe — die dem eingestellten Wert der Nennfrequenz des Frequenzdiskriminators 43 entspricht — zu hallen.

Die Spannung im weiteren Steuerpfad 48 wird zusätzlich über eine Verbindung 49 dazu verwendet, um die Frequenz eines weiteren Oszillators 51 in solcher Weise zu steuern daß der Auslaßweg 52 durch Mischen in der Mischstufe 53, deren anderer Eingang den Auslaßwert dc^r zweiten Mischstufe 20 aufnimmt, den charakteristischen Wert für die Enifernrng des Hindernis ses erzeugt, welches das Echo hervorruft.

Die Frequenz des Oszillators 51 hängt von der Steilheit der Modulation des Senders 10 ab, und zwar derart, daß — unabhängig von der Höhe — die Frequenz am Auslaßweg 52 dem Abstand des Hindernisses entspricht.

Ein Auslaßpfad 54 der Mischstufe 53 führt zum Detektor 25 übpr das Filter 24.

Wenn der Wert des charakteristischen Faktors der Entfernung des Hindernisses gleich oder weniger wird als die Frequenzwerte, welche das Filter 24 durchläßt, dann gibt der Detektor 25 eine Ausgangsgröße ab. die

wie in der vorangehenden Ausführung das Signal darstellt, welches die Explosion der Ladung auslöst.

Die automatische Verstärkungsregelung 37 des Mittelfrequenzverstärkers 19 kann hier ebenso wie in dem Alisführungsbeispiel der F i g. I vorteilhaft angebracht werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Radarsysiem zur Steuerung der Flughöhe eines Flugkörpers mit Explosivladung, bei dem der Sender eine frequenzmodulierte Welle aussendet, deren am Boden und am Ziel reflektierte Welle empfangen wird und eine Schwebungsfrequenz bildet, und bei dem diese Schwebungsfrequenz über einen (ersten) Steuerweg zur Höhenkontrolle des Flugkör- n> pers benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei zusätzlicher Ausnutzung des Radarsystems zur Zündung der Explosivladung des Flugkörpers, bei der die Schwebungsfrequenz ober einen zweiten Steuerweg (23,42) zur Zündung der Explosivladung benutzt wird, dieser zweite Steuerweg ein Filter (24) enthält, welches nur solche niederen Schwebungsfrequenzen durchläßt, wie sie ausschließlich bei der Annäherung des Flugkörpers an das Ziel hervorgerufen werden. ao

2. Radaisvstem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Frequenzmodulation des Senders (10) lineare Sägezahnform aufweist.

3. Radarsystem nach Patentanspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der erste Steuerweg (27, as 41) der Höhcnkontrolle eine Frcquenzrüekkopplungsschleife (28) aufweist.

4. Radarsystem nach Patencanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steilheit der Frequenzmodulation des Senders (10) variabel ist, und daß der Freqiicnzdiskriminator (43) einer ersten Rückkopplungsschleifc zur Steuerung des Senders (10) einen Teil einer zweiten Schleife zur Frequenzsteuerung eines Oszillators (51) bildet, dessen Ausgang mit der Schwebungsfrequenz des zwei ;n Steuerweges (42) gemischt wird.

5. Radarsystem nach Patentanspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Teil der beiden Schleifen ein Zeitkonstanten-Glied (45) aufweist. <o