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Einrichtung zur Anzeige von bewegten Körpern
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das herannahende Objekt z. B. eine durch ihre Frequenz, Amplitude und Phase bestimmte elektrische Grösse und setzt dadurch eine Vorrichtung in Betrieb, die das Herannahen des Gegenstandes anzeigt (Schweizer Patentschrift Nr. 254969). Es ist jedoch bisher nicht vorgeschlagen worden, diese Einrichtung oder ähnlich konstruierte Schaltungen (vgl. z. B. deutsche Patentschrift Nr. 833901, Schweizer Patent-
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Weise als Trefferanzeiger bei für Zielschiessübungen vorgesehenen Flugzielen zu verwenden.
Erst die vor- liegende Erfindung gibt die Möglichkeit, eine Einrichtung der erörterten Art für diesen Zweck zu verwen- den und in weiterer Folge gegenüber den oben erwähnten bisher benutzten Trefferanzeigem einen Fort- schritt zu erzielen.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnungen näher beschrieben.
In den Zeichnungen stellen die Fig. 1 - 5 Blockschemata für verschiedene Ausführungsformen eines
Trefferanzeigers nach der Erfindung dar. Fig. 6 veranschaulicht im Prinzip die Anzeige in verschiedenen
Trefferzonen rund um das Ziel herum. Fig. 7 veranschaulicht prinzipiell die Anzeige der Projektilflug- richtung im Verhältnis zum Ziel. Fig. 8 zeigt ein Blockschema für eine modifizierte Ausführungsform eines Trefferanzeigers nach der Erfindung. Fig. 9 zeigt im einzelnen den Hauptteil der in Fig. 8 ge- zeigten Anordnung.
Der im Flugziel untergebrachte Teil der Anzeigeeinrichtung besteht in seiner einfachsten Ausführung aus einem elektrischen Hochfrequenzoszillator, beispielsweise vom Hartley-Typ, mit überwiegend in- duktiverRückkopplung zwischen den leistungsabgebenden Teilen des Oszillatorkreises, dem"Sendekreis", der gewöhnlich im Anodenkreis des Oszillators besteht, und dem"Riickkopplungskreis", der gewöhnlich im
Gitterkreis des Oszillators liegt. Der Oszillator kann auch dem Colpitts-Typ mit überwiegend kapazitiver
Rückkopplung entsprechen oder aus einer Kombination oder Variation dieser Grundtypen bestehen. Welcher
Oszillatortyp für die Anordnung gemäss der Erfindung gewählt wird, ist ohne prinzipielle Bedeutung für deren Arbeitsweise.
Genau so ist es im Wesen gleichgültig, ob der Oszillator mit Elektronenrohren oder
Transistoren als verstärkenden Elementen arbeitet.
Ein üblicher Oszillator für Radiofrequenz enthält normalerweise einen Resonanzkreis, der aus fre- quenzbestimmenden Elementen in Parallelschaltung oder Serienschaltung oder Kombinationen davon be- steht und so abgestimmt ist, dass der Oszillator bei der gewünschten Frequenz schwingt. Von einem der- artigen Oszillator fordert man u. a.. dass seine Betriebsfrequenz stabil ist und dass sie ebensowenig wie die
Amplitude des Oszillatorsignals von den Veränderungen der äusseren Betriebsbedingungen beeinflusst werden soll. Dies wird u. a. durch entsprechende Ausbildung der frequenzbestimmenden Kreiselemente und durch die Abschirmung dieser Elemente gegen unerwünschte elektromagnetische Strahlung erreicht.
Ein Oszillator gemäss der Erfindung soll im Gegensatz zu konventionellen Oszillatoren so eingerichtet sein, dass sein Schwingungszustand in hohem Grad von-in ihn einfallenden elektromagnetischen Wellen, die beispielsweise von in seiner Nähe befindlichen Metallgegenständen reflektiert werden, beeinflusst wird. Um diese Eigenschaft zu erreichen, kann der für die Trefferanzeige vorgesehene Oszillator mit Kreistypen ausgestattet und im übrigen in einer Art ausgeführt werden, die unten unter a) und b) erläutert wird. a) Die Oszillatoranordnung 0 wird gemäss Fig. 1 mit zwei oder mehreren frequenzbestimmenden Resonanzkreisen versehen, wobei z.
B. ein Resonanzkreis R1 im Sendekreis Sk des Oszillators und ein anderer Resonanzkreis R2 imRückkopplungskreis Ak des Oszillators angeordnet ist, und die Resonanzkreise werden zur Resonanz bei Frequenzen abgestimmt, die nahe beieinander liegen, aber nicht zusammenfallen. Hiedurch wird erreicht, dass die Schwingungsfrequenz für die Oszillatoreinheit als Ganzes nicht scharf definiert ist und als Folge davon bei einkommenden Störsignalen leicht eine Frequenzverschiebung entstehen kann. b) Der Rückkopplungskreis des Oszillators ist so eingerichtet, dass er, unabhängig davon, ob er als Resonanzkreis ausgeführt ist oder nicht, ganz oder teilweise mit-dem Antennenkreis Aa identisch ist, der gemäss Fig. 2 gemeinsam mit dem sendenden Antennenkreis As sein kann, oder getrennt davon, wie in Fig. 3 gezeigt wird.
Welcher Typ der Antennenanordnung für den Rückkopplungskreis gewählt wird, ist an sich gleichgültig, aber in einer praktischen Ausführungsform hat sich eine auf einem Ferritkem, F in Fig. 3, aufgebaute Antennenanordnung als zweckmässig erwiesen. Durch die Antennenanordnung im Rückkopplungskreis wird dieser "nach aussen gerichtet", und dies bewirkt, dass, wie in Fig. 4 angedeutet wird, ein gewisser Teil der von der Sendeantenne As ausgesendeten und gegen einen in der Nähe befindlichen Metallgegenstand P reflektierten Strahlungsenergie E in der Antenne Aa des Rückkopplungskreises aufgefangen wird und eine Änderung des Schwingungszustandes des Oszillators hervorruft, die hauptsächlich in
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einer Frequenzänderung besteht.
Damit eine Oszillatoranordnung, die entsprechend den Angaben in den oben angeführten Punkten a) und b) aufgebaut ist, speziell als Trefferanzeiger beim Übungsschiessen auf Flugziele verwendet werden kann, muss auch eine Empfängereinr1chtung zur Verfügung stehen, welche jede solche Änderung der Fre- quenz des ausgehendenRadiosignals, die entsteht, wenn ein Projektil durch das"Treffergebiet"hindurchgeht, anzeigt und registriert.
Eine solche Anzeige- und Registriervorrichtung, die beliebig in einem Flugzeug und/oder am Boden angeordnet sein kann, ist in Fig. 5 in Blockform dargestellt und kann aus einem an sich bekannten Empfänger M mit Hochfrequenz-, Zwischenfrequenz-, Detektor- und Nieder- frequenzstufe bestehen, in dem die durch den Durchgang des Projektils verursachte Änderung des Signales, vorzugsweise die Frequenzänderung, in einen entsprechenden Spannungsimpuls verwandelt wird. der einer zum Empfänger gehörenden Zähleinheit I zugefiihrt wird. Diese Zähleinheit kann beispielsweise aus einem direktanzeigenden dekadischen Zählrohr mit den zugehörigen Kreisen bestehen, so dass jeder eingeführte
Spannungsimpuls gezählt wird.
Beim Schiessen auf Luftziele ist es gewöhnlich wünschenswert, dass der verwendete Trefferanzeiger einen fast sphärischen Empfindlichkeitsbereich hat. Die Form des Empfindlichkeitsbereiches für einen Trefferanzeiger gemäss der Erfindung wird in erster Linie durch die Ausbildung und die Anordnung der einen Teil der Oszillatoranordnung bildenden Antennen im Flugziel bestimmt. Durch entsprechende Wahl. des Antennentyps und geeignete Anordnung der Antennen im Flugziel kann eine für den praktischen Gebrauch zufriedenstellende Erweiterung des Empfindlichkeitsbereiches des Trefferanzeigers erreicht werden.
Beispielsweise kann man eine gerade Viertelwellenantenne als Sendeantenne verwenden und eine senkrecht zu deren Längsrichtung angebrachte Ferritstabantenne als "Rückkopplungsantenne" benutzen. Der Ferritstab hat eine Richtcharakteristik, die einen den praktischen Bedürfnissen entsprechenden Empfindlichkeitsbereich des Trefferanzeigers gewährleistet.
Bei Verwendung einer Einrichtung gemäss der Erfindung in einem Flugziel für die Anzeige von Treffern in oder in der Nähe des Zieles ist der Anzeiger 0, Wie aus Fig. 6 hervorgeht, im Ziel T angeordnet, u. zw. vorzugsweise zentral im Ziel. Wenn im Empfindlichkeitsbereich kein Metall vorhanden Ist, wird von der Senderantenne des Anzeigers ein Radiosignal mit verhältnismässig konstanter Frequenz, der Ruhefrequenz, ausgesendet. Der Empfänger ist für den Empfang dieser Signalfrequenz abgestimmt.
Wenn beim Beschie- ssen ein Projektil beispielsweise in den mit A bezeichneten sphärischen Empfindlichkeitsbereich um das Ziel eintritt, und angenommen wird, dass die Trefferregistrierung in diesem Bereich erfolgt, wird das Metall des Projektils den Oszillator 0 stören, so dass die Signalfrequenz von der Ruhefrequenz abweicht. Die Grösse der Frequenzänderung, der"Frequenzhub", und deren Geschwindigkeit hängen davon ab, mit wel- chem Abstand vom Anzeiger und mit welcher Geschwindigkeit sich das Projektil relativ zum Ziel bewegt.
Die Frequenzänderung wird im Detektorkreis, beispielsweise einem Diskriminator, ir einen entsprechenden Spannungsimpuls umgewandelt, der nach Verstärkung in einem geeigneten Verstärker in die Zahleinheit eingeführt wird, worauf die Trefferregistrierung erfolgt.
In gewissen Fällen ist es auch wünschenswert, "Treffer" in mehr als einer Reichweitenzone um das Ziel unterscheiden zu können. Hiefür kann das Flugziel mit mehreren Anzeigern mit verschiedenen Reichweiten versehen werden, so dass eine sphärische"Zielscheibe"rund um das Ziel herum entsteht. Dies
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der Kreis B eine entsprechende äussere Zone für einen andem Sender darstellt. Diese Sender arbeiten mit verschiedenen Frequenzen und wirken mit je einem oder mit dem gleichen Empfänger zusammen, der in je einem Zählrohr"Treffer"in den entsprechenden Zonen registriert. Man kann auch eine sphärische "Zielscheibe"unter Ausnutzung nur eines Anzeigers im Flugziel erhalten.
Für diesen Zweck ist die empfangende und registrierende Apparatur so eingerichtet, dass alle empfangenen Trefferimpulse, deren entsprechende Spannungsamplituden einen gewissen eingestellten Wert unterschreiten, auf eine Zähleinheit einwirken, und alle übrigen Trefferimpulse auf eine andere Zähleinheit. Es Ist offenbar, dass man mit dieserMethode die Möglichkeit hat, mehr als zwei Reichweitenzonen zu unterscheiden.
Ein weiterer Zweck der Einrichtung gemäss der Erfindung ist die Bestimmung der Richtung der Projektilbahn Im Verhältnis zum Ziel. Eine genaue Bestimmung dieser Richtung ist mit einer Anzeigeeinrichtung gemäss der Erfindung kaum möglich. Ein gewisser Grad der Richtungsbestimmung, beispielsweise die Feststellung, in welchem sphärischen Quadranten der Projektildurchgang erfolgt, kann jedoch durch Anwendung von in diesem F a11 vier getrenntL., l Tlefferanzeigern im Ziel erreicht werden. Hiebei wird jeder Anzeiger mit einer Antennenanordnung versehen, deren resultierende Empfindlichkeit auf den sphärischen Quadranten eingestellt ist-für den die Antenne vorgesehen ist, wie in Fig. 7 angedeutet Ist.
Das Ziel Ist mit vier Anzeigern 01-04 ausgestattet, deren Empfindlichkeitsbereiche durch die entsprechen-
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den Kreise SI - S4 festgelegt sind. Die vier Anzeiger arbeiten mit verschiedenen Frequenzen, um beim Empfang unterschieden werden zu können. Ein Projektil, welches das Ziel T passiert, beispielsweise in dem Quadranten, der durch den Kreis SI festgelegt ist, verursacht im Anzeiger 01 eine grössere Frequenz- änderung als in den übrigen Anzeigern. Der Empfänger trennt in bekannter Weise die von den Sendern
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werden. Durch Anwendung einer grösseren Anzahl von Trefferanzeigern kann offenbar eine feinere Einteilung des Tjefferbereiches erreicht werden als bei der oben beschriebenen Quadranteneinteilung.
Es hat sich in der Praxis als wünschenswert herausgestellt, dass man den Abstand zwischen dem vom Ziel getragenen Sender 0 und dem Empfänger M über die maximale Strecke hinaus, die einen sicheren und störungsfreien Empfang der vom Sender ausgesendeten Radiosignale gewährt, vergrössern kann. Für diesen Zweck wird eine Anordnung nach Fig. 8 verwendet, welche ausser dem Oszillator der vorher beschriebenen Art einen Hilfssender S, eine Antenne As für diesen Hilfssender und einen Hilfsoszillator H für Tonfrequenz umfasst. Der Hilfssender S wird von Änderungen in der Frequenz des Oszillators 0 beeinflusst und sendet entsprechend verstärkte Signale mit einer dem Abstand zum Empfänger angepassten Leistung und Frequenz. Der Oszillator schwingt z.
B. bei einer Ausführungsform mit konstanter Frequenz im Bereich von 25 bis 30 MHz, wobei der Hilfssender S mit einer Sendefrequenz im Bereich von 460 bis 500 MHz arbeitet. Der Hilfsoszillator H erzeugt 400 Hz, um die Identifizierung des Senders zu erleichtem.
Die schematisch in Fig. 8 angegebene Ausführungsform wird im einzelnen in Fig. 9 dargestellt, wobei jedoch der Hilfsoszillator weggelassen worden ist. Beim Oszillator 0 umfasst der Sendekreis die auf die Ferritantenne F gewickelte Spule L2, während der Rückkopplungskreis eine Spule Ll hat, die auf die gleiche Ferritantenne gewickelt ist. Die Oszillatorschaltnng enthält ausserdem den Transistor Tl, den Widerstand R, den Kondensator Cl und die Batterie Bl. Die Elektroden des Transistors sind mit k, e bzw. b bezeichnet und die gleichen Bezeichnungen sind bei dem im Hilfssender S verwendeten Transistor T2 verwendet. Der Hilfssender S wird von den Frequenzänderungen des Oszillators 0 durch die auf den Ferritstab F gewickelte Eingangsspule L3 beeinflusst.
Der Sender umfasst ausser dem Transistor T2 und dem Kondensator C2 noch die Batterie B2 und einen abstimmbaren Kondensator C3. Vom Hilfssender S ausgehende Padiosignale werden von der Antenne As ausgesendet, die nicht mit der Ferritantenne F identisch ist.
Bei einer Anordnung nach dem Schaltschema in Fig. 9 haben die verschiedenen Komponenten beispielsweise folgende Werte :
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<tb>
<tb> R <SEP> = <SEP> 50 <SEP> Ohm <SEP> C2 <SEP> = <SEP> C3 <SEP> = <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 15 <SEP> pF <SEP>
<tb> B1 <SEP> = <SEP> B2 <SEP> = <SEP> 20 <SEP> V <SEP> L1 <SEP> = <SEP> 2 <SEP> JlH <SEP>
<tb> T1=T2=2N1143 <SEP> L2=10 <SEP> H
<tb> Cl <SEP> = <SEP> 20pF <SEP> L3 <SEP> =0. <SEP> 6pH <SEP>
<tb>
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durchganges zum Oszillator dar.
Mit einer beispielsweise in demEmpfünger untergebrachten, vorzugsweise geeichten Anordnung zum Messen des genannten Zeitintervalls wird offensichtlich eine weitere Möglichkeit erhalten, um den tatsächlichen Abstand zwischen dem vom Ziel getragenen Trefferanzeiger und einer im Empfindlichkeitsbereich des Anzeigers verlaufenden Projektilbahn mit begrenzter Genauigkeit festzustellen.
Die Anordnung nach der Erfindung kann In verschiedener Weise variiert werden, ohne dass der Rahmen des Erfindungsgedankens verlassen wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Anzeige von bewegten Körpern, mit mindestens einer selbstschwingenden elektrischen Hochfrequenzquelle, deren Sendekreis und/oder Rückkopplungskreis Teile einer Antennenanordnung sind bzw. mit einer solchen in Verbindung stehen, und einem mit der Hochfrequenzquelle verbundenen Empfänger, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenzquelle (0) In einem Flugziel angerodnet ist, so dass die Annäherung bzw. der Treffer eines metallischen Körpers eine Signaländerung der Hochfrequenzquelle und somit im Empfänger zur Folge hat.