DE102016005912A1 - Antenna arrangement of a guided missile with several radar antennas - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung (16, 23, 24, 30) eines Lenkflugkörpers (1, 2, 3, 4), wobei der Lenkflugkörper (1, 2, 3, 4) eine elektrisch leitende Hülle (9, 10, 11, 12) aufweist, wobei die Hülle (9, 10, 11, 12) mindestens eine als Radarantenne (17, 18, 19, 25, 27, 31) genutzte Öffnung (20, 21, 22, 26, 28) aufweist. Es ist eine Antennenanordnung (13, 14) bereitgestellt, welche in kostengünstig herstellbaren Lenkflugkörpern, insbesondere in kostengünstig herstellbaren Raketen und in entsprechenden Projektilen eingesetzt werden kann, wobei ein niedriger Stückpreis bei gleichzeitig kleinen Bauraumanforderungen und einer gesteigerten Robustheit gegen Umwelteinflüsse dadurch erzielt werden, dass die Hülle (9, 10, 11, 12) mehrere, als Radarantennen (17, 18, 19, 25, 27, 31) genutzte Öffnungen (20, 21, 22, 26, 28) aufweist.The invention relates to an antenna arrangement (16, 23, 24, 30) of a guided missile (1, 2, 3, 4), wherein the guided missile (1, 2, 3, 4) has an electrically conducting sheath (9, 10, 11, 12 ), wherein the sheath (9, 10, 11, 12) has at least one opening (20, 21, 22, 26, 28) used as a radar antenna (17, 18, 19, 25, 27, 31). An antenna arrangement (13, 14) is provided which can be used in low-cost missiles, in particular in rockets that can be produced inexpensively and in corresponding projectiles, whereby a low unit price with simultaneously small installation space requirements and increased robustness against environmental influences are achieved by the fact that Shell (9, 10, 11, 12) has a plurality of, as radar antennas (17, 18, 19, 25, 27, 31) used openings (20, 21, 22, 26, 28).
Description
Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung eines Lenkflugkörpers mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.The invention relates to an antenna arrangement of a guided missile with the features of the preamble of claim 1.
Der Lenkflugkörper weist eine elektrisch leitende Hülle auf, wobei mehrere Radarantennen vorhanden sind. Die Erfindung ermöglicht einen einfachen, robusten und kostengünstigen Aufbau des Lenkflugkörpers mit einer Antennenanordnung, nämlich einer Radar-Antennenanordnung für den Einsatz in Raketen oder in Projektilen.The guided missile has an electrically conductive shell, wherein a plurality of radar antennas are present. The invention enables a simple, robust and cost-effective construction of the guided missile with an antenna arrangement, namely a radar antenna arrangement for use in missiles or in projectiles.
Derzeit eingesetzte Boden-Boden-, Boden-Luft-, Luft-Luft- und Luft-Boden-Raketen zur Bekämpfung von Zielen werden entweder von einer abgesetzten Plattform ins Ziel gelenkt oder sind mit einem eigenen „on-board”-Zielsuchkopf ausgestattet und bestimmen eigenständig die Flugrichtung. Diese Zielsuchköpfe verwenden entsprechende Antennenanordnungen und können je nach Anforderung komplex aufgebaut sein. Dementsprechend stellen Zielsuchköpfe teure Bestandteile einer Rakete dar. Zudem bestimmen die Umweltbedingungen die Auswahl der anzuwendenden Sensortechnologie und somit auch die Kosten. Soll eine Rakete ihr Ziel durch die Wolken erreichen, können keine Sensortypen eingesetzt werden, die das Ziel nicht durch Wolken erfassen können. Für solche Anwendungen, bei denen das Ziel nicht durch optische und im Infrarotbereich sensitive Kameras erfasst und verfolgt werden kann, gelangt die Radartechnologie zur Anwendung.Ground-to-ground, ground-to-air, air-to-air and air-to-ground missiles currently deployed to target targets are either directed to the target from a remote platform or are equipped with and determine their own on-board target search head independently the direction of flight. These homing heads use corresponding antenna arrangements and can be complex as required. Accordingly, homing heads represent expensive components of a rocket. In addition, environmental conditions determine the choice of sensor technology to be used, and thus the cost. If a rocket is to reach its target through the clouds, no sensor types can be used that can not detect the target through clouds. For those applications where the target can not be detected and tracked by optical and infrared-sensitive cameras, radar technology is used.
Ein Beispiel für eine komplexe Antennenanordnung ist eine Reflektorantenne, die mechanisch schwenkbar ist. Eine solche Radarantenne ist aus der
Ein Beispiel für den Aufbau einer Starrantenne mit einem entsprechenden phasengesteuerten Array von Antennenelementen ist bspw. aus der
Neben dem Einsatz von Raketen ist man bestrebt, zunehmend auch Projektile lenkbar zu machen, welche von einem Geschütz abgeschossen werden. Auch hier können die Projektile entweder ferngesteuert werden oder lenken sich selber mit Hilfe einer Zielsuchanordnung, die eine entsprechende Antennenanordnung verwendet, ins Ziel. Bei solchen Projektilen stehen die Kosten noch stärker im Vordergrund als bei einer Rakete. Wichtig ist, dass solche Projektile in einer Massenfertigung hergestellt werden können, und der Stückpreis dementsprechend niedrig im Vergleich zu einer Rakete ist.In addition to the use of rockets, it is endeavoring to increasingly make projectiles steerable, which are shot down by a gun. Again, the projectiles can either be remotely controlled or steer themselves using a Zielsuchanordnung using a corresponding antenna array, the goal. With such projectiles, the costs are even more prominent than with a rocket. Importantly, such projectiles can be mass-produced, and the unit price is accordingly low compared to a rocket.
Ferner unterscheiden sich die Anforderungen an die Robustheit einer Rakete von den Anforderungen an die Robustheit eines Projektils. Projektile können sehr hohen mechanischen, thermischen und chemischen Belastungen während des Transports, während der Handhabung durch die Bedienmannschaft, beim Laden des Geschützes und insbesondere während des Abschussvorgangs ausgesetzt sein. Für eine Rakete mag die mechanisch schwenkbare Antenne relativ geringen Beschleunigungen und den Stößen widerstehen. Projektile sind beim Zünden der Treibladung deutlich größeren Beschleunigungen von bspw. mehr als 10.000 g ausgesetzt, so dass mechanisch gesteuerte Systeme für diese Anwendung ungeeignet sein können.Furthermore, the requirements for the robustness of a rocket differ from the requirements for the robustness of a projectile. Projectiles can be exposed to very high mechanical, thermal and chemical loads during transport, during handling by the operating crew, during loading of the gun and in particular during launching. For a rocket, the mechanically hinged antenna may withstand relatively low accelerations and shocks. Projectiles are exposed to significantly greater accelerations of, for example, more than 10,000 g when igniting the propellant charge, so that mechanically controlled systems may be unsuitable for this application.
Beim Einsatz einer Antennenanordnung ergeben sich bei einem Projektil Restriktionen bzgl. der Baugröße, wenn die Antennenanordnung in einem Mittelkaliberprojektil mit einem Kaliber zum Beispiel von 35 mm oder 50 mm Platz finden muss. Die Verwendung der bekannten Radarsuchköpfe bzw. Antennenanordnungen in Projektilen oder Raketen mit kleinem oder mittlerem Kaliber ist aufgrund der Bauraumbeschränkung häufig nicht möglich.When using an antenna arrangement resulting in a projectile restrictions on the size, if the antenna assembly must find place in a medium caliber projectile with a caliber, for example, of 35 mm or 50 mm. The use of the known Radarsuchköpfe or antenna arrangements in projectiles or rockets with small or medium caliber is often not possible due to the space constraints.
Aus der
Eine planare Schlitzantenne ist aus der
Es sind nun im Stand der Technik bereits Antennenanordnungen vorgeschlagen worden, wobei der Lenkflugkörper eine Hülle aufweist, und die Antenne durch eine Öffnung in der Hülle gebildet ist, wobei der Öffnung ein entsprechender Anregungsmechanismus zugeordnet ist.Antenna arrangements have already been proposed in the prior art, wherein the guided missile has a casing, and the antenna is formed by an opening in the casing, wherein the opening is associated with a corresponding excitation mechanism.
Aus der
Die Verwendung von zur Geschossachse senkrechten Rund-Schlitzantennen in Annäherungszündern ist in der
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antennenanordnung bereitzustellen, welche in kostengünstig herstellbare Lenkflugkörper, insbesondere in kostengünstig herstellbare Raketen und entsprechende Projektile eingesetzt werden kann, wobei ein niedriger Stückpreis bei gleichzeitig kleinen Bauraumanforderungen und einer gesteigerten Robustheit gegen Umwelteinflüsse erzielt werden.The invention is therefore an object of the invention to provide an antenna assembly, which can be used in low-cost manufactured missile, especially in cost-manufacturable rockets and projectiles corresponding, with a low unit price can be achieved at the same time small space requirements and increased robustness against environmental influences.
Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun durch eine Antennenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.This object of the invention is now achieved by an antenna arrangement with the features of claim 1.
Die Abstrahlcharakteristik der Radarantenne weist im Azimutbereich eine Vorzugsrichtung auf. Dadurch, dass mehre Öffnungen mit einer entsprechenden Abstrahlcharakteristik in der Hülle vorgesehen ist, ist eine kostengünstige und besonders robuste Antennenanordnung bereitgestellt. Die Öffnungen erstrecken sich vorzugsweise nicht komplett entlang des Umfangs, sondern sind jeweils auf eine Seite der Hülle begrenzt. Hierdurch ist die Hülle besonders stabil, da die Hülle nicht durch einen umlaufenden Ringschlitz geschwächt ist. Jede Öffnung erstreckt sich insbesondere nur zur einer Seite der Hülle, so dass die Anordnung dieser Öffnung zu der gewünschten Vorzugsrichtung im Azimutbereich der zugeordneten Radarantenne führt. Diese Ausgestaltung der Hülle eignet sich zur Massenfertigung bei geringen Stückkosten. Der Aufbau des Lenkflugkörpers kann vereinfacht werden.The radiation characteristic of the radar antenna has a preferred direction in the azimuth range. By providing a plurality of openings with a corresponding emission characteristic in the envelope, a cost-effective and particularly robust antenna arrangement is provided. The openings preferably do not extend completely along the circumference, but are each limited to one side of the shell. As a result, the shell is particularly stable because the shell is not weakened by a circumferential annular slot. Each opening extends in particular only to one side of the shell, so that the arrangement of this opening leads to the desired preferred direction in the azimuth region of the associated radar antenna. This embodiment of the shell is suitable for mass production at low unit costs. The structure of the missile can be simplified.
Die Form der Öffnungen in der Hülle kann in unterschiedlichen Geometrien ausgestaltet sein. In bevorzugter Ausgestaltung sind die Radarantennen als Schlitzantennen ausgebildet, wobei jeweils ein die Öffnung bildender Schlitz in der Hülle eine Länge L und eine Breite B aufweist, wobei die Länge L größer als die Breite B ist. Diese Bauform ist sehr einfach herzustellen. Die Schlitze können bspw. durch Fräsen oder Sägen hergestellt werden. Die Schlitze können sich bogensegmentförmig in Umfangsrichtung der Hülle und/oder abschnittsweise in Längsrichtung der Hülle erstrecken. Es existieren nur unterschiedliche Ausgestaltungen, wie die Schlitzantennen an der Hülle angeordnet werden können. Es ist denkbar, dass sich die Schlitze entlang des Umfangs erstrecken. Alternativ oder zusätzlich können sich Schlitze parallel zur Längsachse auf der Hülle erstrecken. Ferner ist es denkbar, dass sich die Schlitze schräg zur Umfangsrichtung und schräg zur Längsrichtung, d. h. spiralsegmentförmig an der Hülle erstrecken. Ferner ist es denkbar, dass sich die Schlitze abschnittsweise in Umfangsrichtung und abschnittsweise in Längsrichtung erstrecken. Die Länge L des Schlitzes entspricht vorzugsweise der halben Wellenlänge der verwendeten Frequenz.The shape of the openings in the shell can be configured in different geometries. In a preferred embodiment, the radar antennas are formed as slot antennas, wherein in each case one slot forming the opening in the shell has a length L and a width B, wherein the length L is greater than the width B. This design is very easy to manufacture. The slots can be made, for example, by milling or sawing. The slots may extend arc segment-shaped in the circumferential direction of the shell and / or sections in the longitudinal direction of the shell. There are only different embodiments, as the slot antennas can be arranged on the shell. It is conceivable that the slots extend along the circumference. Alternatively or additionally, slots may extend parallel to the longitudinal axis on the shell. Furthermore, it is conceivable that the slots are oblique to the circumferential direction and obliquely to the longitudinal direction, d. H. extend spiral segment shaped on the shell. Furthermore, it is conceivable that the slots extend in sections in the circumferential direction and in sections in the longitudinal direction. The length L of the slot preferably corresponds to half the wavelength of the frequency used.
In alternativer Ausgestaltung können die Öffnungen als Quadrate, als Kreise oder dergleichen ausgestaltet sein. Die Öffnungen, d. h. die Schlitzantennen, sind in die Struktur des Lenkflugkörpers integriert. Die Öffnungen, die die Radarantenne bilden, sind insbesondere mit einem Dielektrikum bis zur Mantelfläche der Hülle ausgefüllt, so dass das Geschoss seine äußere Form beibehält. Die aerodynamischen Eigenschaften des Lenkflugkörpers bleiben somit erhalten.In an alternative embodiment, the openings may be configured as squares, as circles or the like. The openings, d. H. The slot antennas are integrated into the structure of the guided missile. The openings that form the radar antenna are in particular filled with a dielectric up to the lateral surface of the shell, so that the projectile retains its outer shape. The aerodynamic properties of the missile thus remain.
Der Vorteil der so erzielbaren kleinen Baugrößen ermöglicht es, dass der Radar in das Projektil eingebaut werden kann. Es ist besonders vorteilhaft, dass die Öffnungen als Sende- und als Empfangsantenne genutzt werden. Wenn zwei unterschiedliche Radarantennen als Sende- und Empfangsantennen genutzt werden, so weist die eine Radarantenne im Azimutbereich eine Vorzugsrichtung auf, wobei diese Radarantenne durch eine der Öffnungen an einer Seite der Hülle ausgebildet ist. Die andere Radarantenne kann dabei eine Rundstrahlcharakteristik aufweisen und durch eine weitere Öffnung gebildet sein. In einer besonders einfachen und damit bevorzugten Ausgestaltung werden die durch die Öffnungen gebildeten Radarantennen sowohl als Sende- als auch als Empfangsantenne genutzt.The advantage of the achievable small sizes makes it possible that the radar can be installed in the projectile. It is particularly advantageous that the openings are used as a transmitting and receiving antenna. If two different radar antennas are used as transmitting and receiving antennas, the one radar antenna has a preferred direction in the azimuth range, this radar antenna being formed through one of the openings on one side of the envelope. The other radar antenna can have an omnidirectional characteristic and be formed by a further opening. In a particularly simple and thus preferred embodiment, the radar antennas formed by the openings are used both as a transmitting and as a receiving antenna.
Den Radarantennen ist mindestens ein Anregungsmechanismus zugeordnet, welcher jeweils eine entsprechende Öffnung oder mehrere Öffnungen speist. Innerhalb der Hülle ist ein Resonator angeordnet, der der entsprechenden Öffnung zugeordnet ist. Der Resonator wird intern über ein Koaxialkabel gespeist.At least one excitation mechanism is associated with the radar antennas, which feeds in each case a corresponding opening or a plurality of openings. Within the shell, a resonator is arranged, which is associated with the corresponding opening. The resonator is powered internally via a coaxial cable.
Die Antennencharakteristik jeder der Radarantenne weist eine Hauptkeule auf, die sich in der Vorzugsrichtung erstreckt. Die Abstrahlcharakteristik der Radarantenne ist zumindest teilweise nach vorne, d. h. in Richtung der Geschossspitze bzw. in Flugrichtung gerichtet. Der Lenkflugkörper, d. h. das Projektil kann insbesondere ein Führungsband aufweisen, das die Abstrahlcharakteristik der Radarantennen insbesondere in der Elevation beeinflusst. The antenna characteristic of each of the radar antennas has a main lobe extending in the preferential direction. The radiation characteristic of the radar antenna is at least partially forward, ie directed in the direction of the projectile nose or in the direction of flight. The guided missile, ie the projectile, may in particular have a guide band which influences the emission characteristic of the radar antennas, in particular in the elevation.
Die leitende Hülle des Lenkflugkörpers bildet hierbei einen Teil der Antennenanordnung. Um die Robustheit weiter zu steigern, sind vzw. keine beweglichen Teile im Lenkflugkörper, insbesondere in der Antennenanordnung vorhanden. Der Lenkflugkörper, d. h. die Rakete oder das Projektil, sollen auf kürzere Distanzen sich selber zum Ziel steuern. Daher sind die Anforderungen an die Antennenanordnungen und den entsprechenden Radar-Zielsuchkopf bzgl. der Detektionsdistanz zum Ziel nicht hoch, und die Antennenanordnung besteht aus einfacheren Radarbauelementen. Das ist vorteilhaft, da auf hohe Sendesignalleistung verzichtet werden kann und die Anforderung an die Bauelemente somit nicht zu hoch sind. Der Lenkflugkörper wird in einer ersten Flugphase in die Nähe des Ziels ohne eigene Steuerung des Lenkflugkörpers gebracht. Erst in der zweiten Flugphase, welche der ersten Flugphase folgt, sucht der Lenkflugkörper das Ziel aktiv mit der entsprechenden Antennenanordnung und steuert es eigenständig an, nachdem das Ziel von dem Lenkflugkörper erfasst worden ist. Durch dieses Verfahren können Kosten für die Radarbauteile vermindert werden.The conductive shell of the missile forms part of the antenna arrangement. To increase the robustness further, vzw. no moving parts in the missile, especially in the antenna arrangement available. The guided missile, d. H. the rocket or the projectile, are to steer themselves to the destination on shorter distances. Therefore, the requirements for the antenna arrays and the corresponding radar seeker are not high with respect to the detection distance to the target, and the antenna array consists of simpler radar elements. This is advantageous because high transmission signal power can be dispensed with and the requirement for the components is thus not too high. The guided missile is brought in a first phase of flight in the vicinity of the target without own control of the missile. Only in the second phase of flight, which follows the first phase of flight, the guided missile actively seeks the target with the corresponding antenna arrangement and controls it independently after the target has been detected by the missile. By this method, costs for the radar components can be reduced.
Der Lenkflugkörper, insbesondere das Projektil kann einen Drall beim Flug aufweisen. In einer Ausgestaltung kann der Drall zur Messung genutzt werden. Dabei überstreicht bzw. scannt die Antennencharakteristik das Gebiet vor dem Lenkflugkörper. Dadurch, dass im Azimutbereich eine Vorzugscharakteristik vorhanden ist, kann die Position des Ziels bestimmt werden. Die Antenne dient dabei sowohl als Sende- als auch als Empfangsantenne. Der Drall führt dazu, dass die Antenne um die Längsachse des Projektils rotiert. Dabei überstreicht die Antennencharakteristik das Ziel in einer zeitlichen Folge, die durch die Drehzahl und damit durch den Drall vorgegeben ist. Der Lenkflugkörper weist vorzugsweise einen Drallsensor und einen Winkelsensor auf. Diese Messgeräte bestimmen bspw. die Veränderungen des Erdmagnetfeldes oder des Erdschwerefeldes während der Rotation. Der Drallsensor misst die Drehzahl und passt die Radarsignalverarbeitungen der aktuellen Drehzahl an. Der Winkelsensor bestimmt die Winkellage der Antenne relativ zur Umgebung, insbesondere bezogen auf einen bestimmten Punkt im Raum. Befindet sich das Ziel in einer der Antennen-Hauptkeulen der Empfangsantennen, wird dieses selektiert, wobei eine Distanzmessung ausgeführt wird. Die Distanz zum Ziel und die Winkellage des Geschosses zum Ziel werden gespeichert. Durch diese Vorgehensweise ist mittels der Antennenanordnung eine Radarzielsuchanordnung in der Lage, das Ziel im Raum bzgl. seines Standortes zu verfolgen. Mit den ermittelten Daten berechnet eine im Lenkflugkörper angeordnete Steuerung eine eventuelle Kurskorrektur.The guided missile, in particular the projectile, may have a twist during flight. In one embodiment, the swirl can be used for measurement. The antenna characteristic sweeps or scans the area in front of the guided missile. Since there is a preferred characteristic in the azimuth range, the position of the target can be determined. The antenna serves both as a transmitting and as a receiving antenna. The twist causes the antenna to rotate about the longitudinal axis of the projectile. The antenna characteristic sweeps over the target in a time sequence, which is determined by the speed and thus by the swirl. The guided missile preferably has a swirl sensor and an angle sensor. These measuring devices determine, for example, the changes in the geomagnetic field or the earth's gravity field during rotation. The spin sensor measures the speed and adjusts the radar signal processing to the current speed. The angle sensor determines the angular position of the antenna relative to the environment, in particular with respect to a specific point in space. If the target is located in one of the antenna main lobes of the receiving antennas, this is selected, wherein a distance measurement is performed. The distance to the target and the angular position of the projectile to the target are saved. By this approach, by means of the antenna arrangement, a Radarzielsuchanordnung able to track the target in space with regard to its location. With the determined data, a control arranged in the guided missile calculates a possible course correction.
In alternativer Ausgestaltung sind vorzugsweise mindestens vier insbesondere genau vier Radarantennen in der Hülle durch entsprechende Öffnungen gebildet. Diese mindestens vier Radarantennen können in einem Monopulsverfahren betrieben werden. Die einzelnen Radarantennen werden dabei zum einen summenbildend und zum anderen differenzbildend zusammengeschaltet. Hierbei kann durch einen Amplitudenvergleich des Summenkanals und der verschiedenen Differenzkanäle eine Lokalisierung des reflektierenden Ziels erfolgen. Es werden vorzugsweise ein Summensignal und zwei Differenzkanäle gebildet. Hierdurch lässt sich die Position des Ziels im Raum relativ zu dem Lenkflugkörper feststellen. Die vier Radarantennen sind in Form von vier Öffnungen, insbesondere in Form von vier Schlitzantennen umfänglich beabstandet zueinander an der Hülle ausgebildet.In an alternative embodiment, at least four in particular exactly four radar antennas are preferably formed in the casing by means of corresponding openings. These at least four radar antennas can be operated in a monopulse process. The individual radar antennas are connected on the one hand to form a summation and, on the other hand, form a differentiation. This can be done by an amplitude comparison of the sum channel and the different differential channels, a localization of the reflective target. Preferably, a sum signal and two difference channels are formed. As a result, the position of the target in space relative to the missile can be determined. The four radar antennas are in the form of four openings, in particular in the form of four slot antennas circumferentially spaced from each other formed on the shell.
Es ist vorteilhaft, nur bestimmte Frequenzbereiche für die Frequenz des gesendeten Radarsignals zu verwenden. Mit der Antenne ist insbesondere ein Radarsignal im W-Band erzeugbar. Das W-Band liegt bei ungefähr 77 GHz. Bei 77 GHz werden in der Automobilindustrie sogenannte „Automatic-Cruise-Control-Radare” entwickelt. Es stehen bereits Technologien zur Fertigung von entsprechend integrierten Schaltungen bereit.It is advantageous to use only certain frequency ranges for the frequency of the transmitted radar signal. In particular, a radar signal can be generated in the W band with the antenna. The W band is around 77 GHz. At 77 GHz, so-called "automatic cruise control radars" are being developed in the automotive industry. There are already technologies available for manufacturing correspondingly integrated circuits.
Alternativ können die Radarantennen mit einer Frequenz im D-Band senden. Das D-Band liegt bei ca. 122,5 GHz. Auch in diesem Frequenzband sind bereits Schaltungen für die drahtlose Informationsübertragung gebaut worden. Die Frequenz von 122,5 GHz befindet sich in einem ISM-Band. Es besteht somit der Vorteil, dass in einigen Ländern die Erteilung einer Konzession zum Betrieb des Radars erleichtert wird oder gar entfällt.Alternatively, the radar antennas can transmit at a frequency in the D-band. The D band is around 122.5 GHz. Circuits for wireless information transmission have also already been built in this frequency band. The frequency of 122.5 GHz is in an ISM band. There is thus the advantage that in some countries the granting of a concession to operate the radar is facilitated or even eliminated.
Der Betrieb der Radarantennen im W-Band oder im D-Band hat den Vorteil, dass die gewählte Frequenz nicht in den für die Flugüberwachung und Flugobjektverfolgung üblich eingesetzten Frequenzbändern liegt. Da die Erfassungsdistanz einige hundert Meter betragen soll, hilft die atmosphärische Dämpfung, um bei den gewählten Frequenzen Bodenclutter zu unterdrücken. Hingegen ist die Detektion von Zielen bei Nebel und Regen nicht zusätzlich erschwert. Die Wellenlänge bei den gewählten Frequenzen ermöglicht den Einsatz von Radarantennen, welche aber in oder auf die Projektile der Kaliber im Bereich von 20 mm und bis einschließlich 76 mm passen. Dasselbe gilt auch für entsprechende Raketen. Es stehen schon Technologien bereit, die erlauben, bei den gewählten Frequenzen elektronische Radarschaltungen zu fertigen. Die Radarelektronik weist insbesondere eine integrierte Schaltung auf. Die Radarelektronik kann durch eine integrierte Schaltung gebildet sein. In bevorzugter Ausgestaltung ist die gesamte Radarelektronik als integrierte Schaltung gefertigt.The operation of the radar antennas in the W-band or in the D-band has the advantage that the selected frequency is not in the usual frequency bands used for flight monitoring and trajectory tracking. Since the detection distance should be several hundred meters, the atmospheric damping helps to suppress floor clutter at the selected frequencies. By contrast, the detection of targets in fog and rain is not additionally difficult. The wavelength at the selected frequencies allows the use of radar antennas, but in or on the projectiles of caliber in the range of 20 mm and up to and including 76 mm fit. The same applies to corresponding missiles. Technologies are already available which allow electronic radar circuits to be manufactured at the selected frequencies. The radar electronics in particular has an integrated circuit. The radar electronics can be formed by an integrated circuit. In a preferred embodiment, the entire radar electronics is manufactured as an integrated circuit.
Dadurch, dass bspw. der Drall des Geschosses die Scanbewegung der Antennen übernimmt, ist kein mechanischer Antrieb nötig. Die Schlitzantennen werden sowohl als Sendeantenne als auch als Empfangsantenne verwendet. Idealerweise hat die gesamte Radarelektronik auf einem Chip Platz. Somit ist es denkbar, dass die Radarelektronik in die Spitze eines Projektils des Kalibers im Bereich von 20 mm bis 76 mm eingebaut werden kann. Das Kaliber des Projektils kann beispielsweise 20 mm, 30 mm, 35 mm, 50 mm, 75 mm oder 76 mm betragen.The fact that, for example, the spin of the projectile takes over the scanning movement of the antennas, no mechanical drive is necessary. The slot antennas are used both as a transmitting antenna and as a receiving antenna. Ideally, the entire radar electronics have space on a chip. Thus, it is conceivable that the radar electronics can be installed in the tip of a projectile of the caliber in the range of 20 mm to 76 mm. The caliber of the projectile may be, for example, 20 mm, 30 mm, 35 mm, 50 mm, 75 mm or 76 mm.
Die Schlitzantennen sind in die leitende Hülle des Projektils integriert. Es ist denkbar, dass innerhalb der Hülle ein Ausgleichsgewicht in der Nähe der Öffnung positioniert ist, um die Massenverteilung möglichst homogen zu gestalten. Durch die Verwendung der Schlitzantennen und die Integration der elektronischen Schaltkreise auf einem Chip sind keine mechanisch beweglichen Teile vorhanden. Weiter kann die gesamte Radarelektronik soweit im Geschoss vergossen werden, dass der Aufbau robust gegen Vibration und Stöße ist. Durch das Vergießen sowie das Auffüllen der Schlitzantenne mit einem Dielektrikum wird die Radarelektronik vor Feuchtigkeit und Schmutz geschützt.The slot antennas are integrated into the conductive shell of the projectile. It is conceivable that a balance weight is positioned within the envelope in the vicinity of the opening in order to make the mass distribution as homogeneous as possible. By using the slot antennas and integrating the electronic circuits on a chip, there are no mechanically moving parts. Furthermore, the entire radar electronics can be cast so far in the projectile that the structure is robust against vibration and shocks. By casting and filling the slot antenna with a dielectric, the radar electronics are protected against moisture and dirt.
Da Schlitzantennen zur Anwendung gelangen, sind keine Erhebungen an der Außenhülle des Projektils notwendig, welche den Lade- oder Abschlussvorgang stören oder verhindern könnten. Auch können keine Teile abbrechen. Die vorgeschlagene Antennenanordnung ist insbesondere für Raketen mittleren Kalibers und/oder für Projektile mit Endphasenlenkung verwendbar.Since slot antennas are used, no protrusions on the outer shell of the projectile are necessary, which could interfere with or prevent the loading or closing process. Also, no parts can break off. The proposed antenna arrangement is particularly useful for medium caliber missiles and / or end-phase projectile projectiles.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Antennenanordnung auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden werden zwei bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:There are now a variety of ways to design and further develop the antenna arrangement according to the invention. For this purpose, reference may first be made to the claims subordinate to claim 1. In the following two preferred embodiments of the invention with reference to the drawings and the associated description are explained in detail. In the drawing shows:
In den
Die Projektile
Der in
Die Radarantennen
Die in
Die Öffnungen
In
Die eingangs genannten Nachteile sind vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.The aforementioned disadvantages are avoided and corresponding advantages are achieved.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- LenkflugkörperMissile
- 22
- LenkflugkörperMissile
- 33
- LenkflugkörperMissile
- 44
- LenkflugkörperMissile
- 55
- Projektilprojectile
- 66
- Projektilprojectile
- 77
- Projektilprojectile
- 88th
- Projektilprojectile
- 99
- Hülleshell
- 1010
- Hülleshell
- 1111
- Hülleshell
- 1212
- Hülleshell
- 1313
- Spitzetop
- 1414
- Zylindrischer BereichCylindrical area
- 1515
- Führungsbandguide band
- 1616
- Antennenanordnungantenna array
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- Radarantenneradar antenna
- 1818
- Radarantenneradar antenna
- 1919
- Radarantenneradar antenna
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- Öffnungopening
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- Öffnungopening
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- Antennenanordnungantenna array
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- Antennenanordnungantenna array
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- Radarantenneradar antenna
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- Radarantenneradar antenna
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- Öffnungopening
- 2929
- HeckRear
- 3030
- Antennenanordnungantenna array
- 3131
- Radarantenneradar antenna
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- Öffnungopening
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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