DE10139440C1 - Metalized textile reflecting antenna made of conductive fabric, for airborne pulse weapons system, directs electromagnetic waves from field-generating device onto target to be disabled - Google Patents
Metalized textile reflecting antenna made of conductive fabric, for airborne pulse weapons system, directs electromagnetic waves from field-generating device onto target to be disabledInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine textile Antenne zum Abstrahlen elektromagnetischer Wellen auf ein Ziel, ausgehend von einem im Luftraum in eine oder bestimmte Richtungen be wegten Waffensystemen.The invention relates to a textile antenna for radiating electromagnetic waves to a target, starting from one in the airspace in one or certain directions moved weapon systems.
Basierend auf der Kenntnis, dass elektrische und elektronische Funktionselemente in modernen Waffensystemen mittels elektromagnetischer Wirkungen wie Hochleistungs- Mikrowellen (HLM) oder Ultraweitband-Pulse (UWB) in ihrer Funktionsweise beein trächtigt oder zerstört werden können, ist die Konstruktion von Waffensysteme möglich, die diesen Effekt über größere Entfernung auf ein Ziel wirken lassen.Based on the knowledge that electrical and electronic functional elements in modern weapon systems using electromagnetic effects such as high-performance Microwaves (HLM) or ultra-wideband pulses (UWB) affect how they work can be pregnant or destroyed, the construction of weapon systems is possible, that let this effect affect a target over a greater distance.
Die Wirkreichweite der hierbei eingesetzten elektromagnetischen Waffensysteme ist bisher durch die Durchschlagsfeldstärke der Luft und die Ausbreitungseigenschaften elektromagnetischer Wellen auf wenige Kilometer begrenzt. Unter Berücksichtigung dieser physikalischen Randbedingungen können die taktisch operativen Forderungen von Einsatzentfernungen von mehr als 10 km nur durch in der Atmosphäre verbringba re Wirksysteme wie Artilleriegranaten, Flugkörper oder Drohnen erfüllt werden. Da eine derartige Realisierung die Baugröße und das Gewicht einer Mikrowellenquelle ein schränkt, ist die in verbringbaren Wirksystemen verfügbare elektrische Leistung und somit die im Ziel auftreffende Strahlungsleistung begrenzt.The effective range of the electromagnetic weapon systems used here is hitherto through the breakdown field strength of the air and the propagation properties electromagnetic waves limited to a few kilometers. Considering These physical constraints can affect the tactically operational requirements from operating distances of more than 10 km only through passable in the atmosphere active systems such as artillery grenades, missiles or drones are fulfilled. There one such realization the size and weight of a microwave source limits, is the electrical power and available in deployable active systems thus the radiation power hitting the target is limited.
Zur Steigerung der Effizienz und der nutzbaren Reichweite der verbringbaren Wirk systeme ist es notwendig, das abgestrahlte elektromagnetische Feld mit Hilfe geeig neter Antennensysteme zu bündeln bzw. in eine Vorzugsrichtung auszurichten. Neben den elektromagnetischen Anforderungen (z. B. der Breitbandigkeit des Amplituden- und Phasenganges oder der geeigneten Ausrichtung des Feldes) müssen diese Antennen systeme auch den mechanischen Anforderungen eines verbringbaren Wirksystems (z. B. geringes Gewicht, geringe Baugröße und hohe Beschleunigungsfähigkeit) genü gen.To increase the efficiency and usable range of the deployable effects systems, it is necessary to approve the emitted electromagnetic field bundle neter antenna systems or align them in a preferred direction. Next the electromagnetic requirements (e.g. the broadband nature of the amplitude and Phase response or the appropriate alignment of the field) these antennas must systems also meet the mechanical requirements of a deployable active system (e.g. low weight, small size and high acceleration capability) are enough gene.
In bezug auf die elektromagnetischen Anforderungen der Abstrahlung impulsförmiger
Felder sind verschiedene Antennensysteme bekannt. Im wesentlichen können diese in
Various antenna systems are known with regard to the electromagnetic requirements for the emission of pulsed fields. Essentially, these can be found in
- - breitbandige Dipolantennen- broadband dipole antennas
- - impulsabstrahlende Hornantennen- impulse-radiating horn antennas
- - impulsabstrahlende Reflektorantannen- pulse radiating reflector firs
Der Amplituden- und der Phasengang breitbandiger Dipolantennen kann durch geeig nete Schaltungselemente bzw. durch eine geeignete Form der Quellenspannung kom pensiert werden.The amplitude and phase response of broadband dipole antennas can be approved nete circuit elements or by a suitable form of the source voltage com be penalized.
Bei den impulsabstrahlenden Hornantennen wird das Feld ähnlich den Reflektoranten nen in einer TEM-Wellenleiterstruktur geformt. TEM-Wellenleiter sind Strukturen, in denen das elektromagnetische Feld bezogen auf die Ausbreitungsrichtung des Feldes nur transversale elektrische und magnetische Feldkomponenten aufweist. (siehe K. Simony; Theoretische Elektrotechnik, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, 1979)With the pulse-radiating horn antennas, the field becomes similar to the reflector antennas formed in a TEM waveguide structure. TEM waveguides are structures in which the electromagnetic field related to the direction of propagation of the field has only transverse electrical and magnetic field components. (see K. Simony; Theoretical electrical engineering, VEB German Publishing House of Sciences, 1979)
Im Gegensatz zu den Reflektorantennen erfolgt die Ausrichtung des Feldes nicht über einen Reflektor, sondern mit Hilfe einer dielektrischen LinseIn contrast to the reflector antennas, the field is not aligned via a reflector, but with the help of a dielectric lens
Die impulsabstrahlenden Reflektorantennen bestehen aus einem Reflektorschirm, der durch eine TEM-Wellenleiterstruktur angestrahlt wird. In der Regel besteht der Reflek torschirm aus Metall. Bei der in [D. M. Pozar, H. D. Schaubert, The Optimum Transient Radiation from an Arbitrary Antenna; IEEE Transactions on Antennas and Propagation; Vol. 32; p. 633, 1984] vorgestellten Bauform ist der Antennenreflektor und die Wellen leiterstruktur aus leitfähigem Gewebe gefertigt.The reflector antennas emitting impulses consist of a reflector screen is illuminated by a TEM waveguide structure. Usually there is a reflect metal screen. At the in [D. M. Pozar, H. D. Schaubert, The Optimum Transient Radiation from an arbitrary antenna; IEEE Transactions on Antennas and Propagation; Vol. 32; p. 633, 1984] is the antenna reflector and the waves ladder structure made of conductive fabric.
Die bekannten Antennensysteme sind in Bezug auf die Abstrahlung impulsförmiger Felder optimiert. Bei den Dipolantennen beschränken aber die zusätzlichen Schal tungselemente zur Sicherstellung der notwendigen Dispersionsfreiheit der Übertra gungscharakteristik die Stärke der Speisespannung. Hieraus folgt, dass derartige An tennensysteme nur für sehr geringe Spannungen oder als breitbandige Empfangsan tennen eingesetzt werden können. Für den Einsatz in einem elektromagnetischen Wirksystem (mit einer Speisespannung oberhalb einiger 100 kV) sind sie daher unge eignet.The known antenna systems are more pulsed in terms of radiation Fields optimized. With the dipole antennas, however, limit the additional scarf tion elements to ensure the necessary freedom of dispersion of the transmission characteristic the strength of the supply voltage. It follows that such An tennis systems only for very low voltages or as broadband reception tennen can be used. For use in an electromagnetic Active system (with a supply voltage above a few 100 kV), they are therefore not suitable.
Die bekannten dispersionsfreien Aperturantennen (Reflektor Type IRA, Lens IRA) sind zwar für hohe Speisespannungen geeignet, aufgrund des physikalischen Wirkmecha nismus ist die Richtwirkung (Gewinn) aber proportional der Aperturfläche. Ausgehend von der im Ziel notwendigen Feldstärke und der vorhandenen Speisespannung liegen die charakteristischen Aperturdurchmesser derartiger Antennensysteme oberhalb von 1 m. Derartig große Aperturen übersteigen die maximalen Durchmesser verbringbarer Systeme und sind daher nicht anwendbar. Darüber hinaus führt die metallische Bau form der Antennen bzw. die Verwendung dielektrischer Linsen zu einem relativ hohen Gewicht und einer geringen Beschleunigungsfähigkeit, so dass die Antennensysteme den mechanischen Anforderungen verbringbarer Systeme nicht genügen.The known dispersion-free aperture antennas (reflector type IRA, lens IRA) are suitable for high supply voltages due to the physical mechanism of action nism is the directivity (gain) but proportional to the aperture area. outgoing of the field strength required in the target and the existing supply voltage the characteristic aperture diameter of such antenna systems above 1 m. Such large apertures exceed the maximum diameter that can be moved Systems and are therefore not applicable. It also carries out the metallic construction shape of the antennas or the use of dielectric lenses to a relatively high Weight and low acceleration, so the antenna systems not meet the mechanical requirements of deployable systems.
Eine von Pozar, H. D. Schaubert vorgestellte textile Antenne zeichnet sich durch ein geringes Gewicht und eine zusammenlegbare Bauform aus. Die Adaption eines sol chen (regenschirmartigen) Systems in ein verbringbares Wirksystem erweist sich je doch als nicht durchführbar. So erfordert die Entfaltung der Antenne eine sehr komple xe Mechanik. Darüber hinaus kann der regenschirmartig entfaltete Reflektor den hohen aerodynamischen Belastung nicht standhalten.A textile antenna presented by Pozar, H. D. Schaubert is characterized by low weight and a collapsible design. The adaptation of a sol Chen (umbrella-like) system in a deployable active system ever proves but not feasible. Unfolding the antenna requires a very complex one xe mechanics. In addition, the umbrella-like unfolded reflector can the high do not withstand aerodynamic loads.
Aus der DE 10 29 263 A1 ist eine in der Gestallt eines Fallschirms ausgeführte Re flektorantenne mit einer felderzeugende Einrichtung zum Abstrahlen elektromagneti scher Wellen von luftverbringbaren Waffensystemen aus auf ein Ziel bekannt, die aus einem Airbag gebildet wird, der gleichzeitig fallschirmartige Eigenschaften aufweist. Mit dem Merkmal der integralen Kombination der Funktionselemente ergeben sich für alle in dieser Technik darstellbaren Antennen den gerade für luftverbringbare Systeme gra vierenden Nachteil, dass die aerodynamischen Strukturen als Reflektor mitgenutzt werden. Hierdurch sind der airbagdargestellte Fallschirm und der Reflektor fest mitein ander verbunden und besitzen die selbe Form. Eine voneinander unabhängige Opti mierung dieser Funktionselemente ist so völlig ausgeschlossen. Des Weitern besteht bezüglich des textilen Reflektormaterials eine Einengung der möglichen Auswahl auf eine unbedingte Airbageignung.From DE 10 29 263 A1 is a Re executed in the shape of a parachute reflector antenna with a field-generating device for radiating electromagnetic shear waves of airborne weapon systems known to target from an airbag is formed which also has parachute-like properties. With the feature of the integral combination of the functional elements results for everyone antennas that can be displayed in this technology are particularly suitable for air-transportable systems Fourth disadvantage that the aerodynamic structures are used as a reflector become. As a result, the parachute and the reflector are firmly integrated connected and have the same shape. An independent opti This function elements are completely excluded. Furthermore there is with regard to the textile reflector material, a narrowing of the possible selection an unconditional airbag suitability.
Dies stellt gerade für luftverbringbare Systeme den gravierenden Nachteil dar, eine gewichtsoptimierte Lösung mit hohem Wirkungsgrad nicht darstellen zu können. Die Darstellung größerer Aperturen ist wegen der für das Airbagmaterial erforderliche rela tiven Luftundurchlässigkeit unmöglich.This is the serious disadvantage, especially for airborne systems weight-optimized solution with high efficiency. The Representation of larger apertures is due to the rela required for the airbag material tive airtightness impossible.
Auf dem technischen Gebiet, dem eines Simulators von Angriffen mit Hilfe elektromag netischer Wellen, mit einer Konusantenne aus strahlenden Elementen, wird in der DE 37 83 121 T2 eine Einrichtung veröffentlicht, die u. a. einen Fallschirm zum Tragen der Simulatoreinrichtung vorsieht. Für diese Einrichtung ist kein Reflektor vorgesehen. Ein Hinweise auf eine erfindungsgleiche aerodynamisch stabilisierte Antennen-Reflektor funktion, wird der Fachwelt damit nicht gegeben.In the technical field, that of a simulator of attacks using electromag Netic waves, with a cone antenna made of radiating elements, is described in DE 37 83 121 T2 published a facility that u. a. a parachute to carry the Provides simulator device. No reflector is provided for this device. On Indications of an aerodynamically stabilized antenna reflector of the same invention function is not given to the professional world.
Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass die vorbekannten Antennensyste me zwar den elektromagnetischen Anforderungen teilweise genügen, jedoch nicht die mechanischen Randbedingungen eines verbringbaren Wirksystems erfüllen.In summary, it can be stated that the previously known antenna system Me partially meet the electromagnetic requirements, but not the mechanical boundary conditions of a deployable active system.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die elektrodynamischen Eigenschaften der be kannten, von allen Systemen besonders geeigneten, impulsabstrahlenden Reflektor antennen, in seiner textilen Form, mit einer aerodynamisch stabilen Bauform zu kombi nieren. Darüber hinaus soll das Antennensystem durch Gewichtsreduzierung, eine ge ringe Packungsgröße und einen einfachen Entfaltungsmechanismus den mechani schen Anforderungen für verbringbare Systeme angepasst werden.The invention has as its object the electrodynamic properties of the be knew, particularly suitable from all systems, pulse emitting reflector antennas, in its textile form, with an aerodynamically stable design kidney. In addition, the antenna system by weight reduction, a ge rings pack size and a simple unfolding mechanism the mechani requirements for deployable systems.
Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einer Anordnung, deren Merkmale im Anspruch 1 angegeben sind.The problem is solved with an arrangement, the features of which are defined in claim 1 are specified.
Erfindungsgemäß wird dazu ein Reflektor aus leitfähigem Gewebe oder metallischem Gewebe vorgesehen, der in einer aerodynamisch stabile Schirmstruktur (z. B. Fall schirm, Bremsschirm, Steuerschirm oder Ballute) eingehängt- und über eine TEM- Wellenleiterstruktur1 mit einer Impulsquelle verbunden ist.According to the invention, a reflector made of conductive fabric or metallic fabric is provided, which is suspended in an aerodynamically stable screen structure (e.g. umbrella, brake screen, control screen or ballute) and is connected to a pulse source via a TEM waveguide structure 1 .
Die TEM-Wellenleiterstruktur kann hierbei aus mehr als zwei Einzelleitern bestehen und dient dem Aufbau einer frequenzunabhängigen Feldbelegung des textilen Reflek tors. Zur Optimierung des Feldüberganges von einer geführten Wellenausbreitung in der TEM-Wellenleiterstruktur in eine gestrahlte Wellenausbreitung, ist die TEM- Wellenleiterstruktur gegen den textilen Reflektor abzuschließen.The TEM waveguide structure can consist of more than two individual conductors and serves to establish a frequency-independent field assignment of the textile reflect tors. To optimize the field transition from a guided wave propagation in the TEM waveguide structure into a blasted wave propagation, the TEM Complete waveguide structure against the textile reflector.
Durch die Reflexion des in der TEM-Wellenleiterstruktur aufgebauten Feldes an dem Reflektor wird das elektromagnetische Feld gebündelt und in die gewünschte Ausbrei tungsrichtung ausgerichtet.Due to the reflection of the field built up in the TEM waveguide structure at the Reflector, the electromagnetic field is bundled and spread in the desired way direction.
Die Schirmstruktur dient der aerodynamischen Entfaltung und Stabilisierung der An tenne sowie der Formstabilisierung des Reflektors. Durch die Entkopplung der aerody namischen Komponenten (Schirm) von den elektromagnetischen Komponenten (TEM- Wellenleiter, Reflektor) können die einzelnen Komponenten den jeweiligen Anforde rungen (elektromagnetisch, aerodynamisch) angepasst werden.The umbrella structure serves for the aerodynamic development and stabilization of the an tenne and the shape stabilization of the reflector. By decoupling the aerody components (shield) from the electromagnetic components (TEM- Waveguide, reflector), the individual components can meet the respective requirements stations (electromagnetic, aerodynamic).
Gegenüber den vorbekannten Lösungen zeichnet sich die Erfindung durch folgende
Vorteile aus:
Compared to the previously known solutions, the invention has the following advantages:
- a) Da der Reflektor aus leitfähigem bzw. metallischem Gewebe gefertigt ist, ist er zu sammenfaltbar und hat vor seiner Aktivierung ein geringes Packvolumen, so dass er mit geringem Aufwand in verbringbaren Systemen wie z. B. einer Artilleriegranate untergebracht werden kann. Nach seiner Entfaltung wird über den Reflektor die für die Bündelung des elektromagnetischen Strahlungsfeldes notwendige Apertur (∅ < 1 m) möglich.a) Since the reflector is made of conductive or metallic fabric, it is closed collapsible and has a small packing volume before activation, so that he with little effort in deployable systems such. B. an artillery shell can be accommodated. After its deployment, the reflector is used for the focussing aperture of the electromagnetic radiation field (∅ <1 m) possible.
- b) Weil der Reflektor in einer Schirmstruktur eingehängt ist, kann er sehr einfach ae rodynamisch entfaltet und stabilisiert werden. Die aerodynamische Anströmung wirkt dabei als stabilisierende Kraft.b) Because the reflector is suspended in a screen structure, it can be ae very easily can be developed dynamically and stabilized. The aerodynamic flow acts as a stabilizing force.
- c) Mit der Trennung von Reflektor und Schirmstruktur ist jede Komponente für sich in Bezug auf die jeweilige Funktion auslegbar. Zum einen können hier vorbekannte Schirmstrukturen genutzt werden, zum anderen kann die notwendige Form des Re flektors (z. B. Rotationsparaboloid) mit sehr geringem Aufwand erreicht werden.c) With the separation of reflector and screen structure, each component is in itself Can be interpreted in relation to the respective function. On the one hand, previously known ones Umbrella structures are used, on the other hand, the necessary form of the Re flector (e.g. paraboloid of revolution) can be achieved with very little effort.
- d) Mit der erfindungsgemäßen Anordnung des Reflektorbrennpunktes in den aerody namisch erforderlichen Schwerpunkt der Schirmstruktur, entfällt eine aufwendige Verbindungsleitung zwischen der Impulsquelle und dem Speisepunkt der Antenne. Die typischerweise bei der Verwendung einer Verbindungsleitung immer auftreten den Dispersionsverluste werden somit vermieden. Darüber hinaus lassen sich durch Zusammenlegung des Speisepunktes und des Schwerpunktes die Halteseile der Schirmstruktur als Führungen für den TEM-Wellenleiter nutzen. Hierdurch er gibt sich auch bei hohen Anströmungsgeschwindigkeiten die notwendige Stabilität der Querschnittsgeometrie.d) With the arrangement of the reflector focus in the aerody Namely required focus of the umbrella structure, there is no elaborate Connection line between the pulse source and the feed point of the antenna. They typically always occur when using a connecting line the dispersion losses are thus avoided. Beyond that by merging the feed point and the center of gravity, the tethers use the shield structure as guides for the TEM waveguide. This way he gives the necessary stability even at high flow velocities the cross-sectional geometry.
Eine vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wird im Unteransprüch 2 angegeben. Dabei sieht die Variante nach Anspruch 2, ein Einhängen des Reflektors auf der In nenseite des Schirmes vor. Generell ist auch aufgrund des erfindungsgemäßen Vor teils, das Reflektormaterial freizügig im Vergleich zu den Möglichkeiten des Standes der Technik auszuwählen zu können, ein Anhängen auf der Außenseite des Schirmes möglich, was eine noch wesentlich vergrößerte Apertur darstellbar macht. Für diese Ausführungsvariante sind nach Bedarf weitere aerodynamische Stabilisierungsele mente vorzusehen.An advantageous embodiment of the invention is specified in dependent claim 2. The variant according to claim 2 sees a hanging of the reflector on the inside front of the screen. In general is also due to the invention partly, the reflective material revealing in comparison to the possibilities of the stand the technology to be able to choose, an attachment on the outside of the screen possible, which makes a still significantly enlarged aperture possible. For this Design variants are further aerodynamic stabilizing elements as required elements.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Abb. 1 bis Abb. 4 näher erläutert.An embodiment of the invention is explained in detail with reference to Fig. 1 to FIG. 4.
Es zeigen:Show it:
Abb. 1 das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Antennne Fig. 1 the principle of operation of the antenna according to the invention
Abb. 2 eine Übersicht zur Anordnung der Komponenten Fig. 2 shows an overview of the arrangement of the components
Abb. 3 die felderzeugende Struktur eines TEM-Wellenleiters Fig. 3 shows the field-generating structure of a TEM waveguide
Abb. 4 die aerodynamische Schirmstruktur Fig. 4 the aerodynamic umbrella structure
Als wesentliche Komponenten weist das erfindungsgemäße Antennensystem einen aerodynamisch stabilisierten Schirm 1 auf, in den ein textiler Reflektor 2 eingehängt ist. Diese Kombination ist im Schwerpunkt 3 der Schirmstruktur mit einer felderzeugenden Struktur in Form eines TEM-Wellenleiters 4 an eine Impulsquells 5 angeschlossen.As essential components, the antenna system according to the invention has an aerodynamically stabilized screen 1 , in which a textile reflector 2 is suspended. This combination is connected in the focal point 3 of the screen structure with a field-generating structure in the form of a TEM waveguide 4 to a pulse source 5 .
Als Träger für den textilen Reflektor 2 wurde eine aerodynamische Schirmstruktur ge wählt. Diese kann (je nach Anwendungsbereich des Gesamtsystems) aus einem han delsüblichen Fall- oder Bremsschirm bestehen oder den besonderen aerodynamischen Gegebenheiten des Wirksystems angepasst sein. Soll das Wirksystem auf Basis einer nahezu ungebremsten Artilleriegranate realisiert werden, ist hier eine Ballute (ein ge schlossener Verzögerungsschirm) den klassischen Fallschirmen vorzuziehen. Zur Er höhung der Spannungsfestigkeit kann der aerodynamische Schirm 1 als ballutenförmi ger Ballon, der mit einer Gasatmosphäre gefüllt wird, ausgeführt werden. Aufgrund der Trennung zwischen Reflektor 2 und aerodynamischer Schirmstruktur kann die Schirm struktur analog existierender Systeme entwickelt und gebaut werden.An aerodynamic screen structure was selected as the carrier for the textile reflector 2 . Depending on the area of application of the overall system, this can consist of a commercial parachute or brake parachute or be adapted to the special aerodynamic conditions of the active system. If the active system is to be realized on the basis of an almost unbraked artillery shell, a ballute (a closed delay parachute) is preferable to the classic parachutes. In order to increase the dielectric strength, the aerodynamic screen 1 can be designed as a balluten-shaped balloon that is filled with a gas atmosphere. Due to the separation between reflector 2 and aerodynamic screen structure, the screen structure of existing systems can be developed and built.
Zur Führung einer TEM-Wellenleiterstruktur ist die Schirmstruktur für jeden Leiter 4 mit einer zusätzlichen Fangleine 6 ersehen. Die zusätzlichen Fangleinen bilden die inneren Kanten der Leiter, so dass die Leiter der TEM-Wellenleiterstruktur jeweils zwischen zwei Fangleinen 6 eingehängt werden können. To guide a TEM waveguide structure, the shield structure for each conductor 4 is provided with an additional safety line 6 . The additional safety lines form the inner edges of the conductors, so that the conductors of the TEM waveguide structure can each be suspended between two safety lines 6 .
Eine der wesentlichen Komponenten der Erfindung ist der textile Reflektor 2. Hierbei handelt es sich um ein aus leitfähigem Gewebe oder einem Metallgewebe gefertigten Reflektorschirm, der in die aerodynamische Schirmstruktur eingehängt wird. Um die Störungen der aerodynamischen Anströmung der Schirmstruktur zu minimieren besteht der Reflektor aus einem Gewebe mit einer großen Luftdurchlässigkeit.One of the essential components of the invention is the textile reflector 2 . This is a reflector screen made of conductive fabric or a metal fabric, which is hooked into the aerodynamic screen structure. In order to minimize the disturbances of the aerodynamic flow to the screen structure, the reflector consists of a fabric with a high air permeability.
Die Form des Reflektors entspricht denen der bekannten impulsabstrahlenden Reflek torantennen. Die Formstabilisierung wird durch Annähen des Randes an den Schirm 1, als auch durch Halteleinen zwischen dem Schirm 1 und dem Reflektor 2 gewährleistet. In Versuchen der Anmelderin wurde bereits nachgewiesen, dass ausgesuchte leitfähi ge Gewebe (z. B. SWISS SHIELD, silberbeschichtetes Gewebe) bezüglich impulsför migen elektromagnetischen Feldern Reflexionseigenschaften besitzen, die denen einer dünnen Metallfolie entsprechen.The shape of the reflector corresponds to that of the known pulse-emitting reflector tor antennas. The shape stabilization is ensured by sewing the edge to the screen 1 , as well as by tether between the screen 1 and the reflector 2 . Tests by the applicant have already shown that selected conductive fabrics (e.g. SWISS SHIELD, silver-coated fabric) have reflective properties with respect to pulsed electromagnetic fields that correspond to those of a thin metal foil.
Neben der durch den Reflektor 2 gegebenen Apertur wird das elektromagnetische Ver halten der Antennenstruktur durch die Feldbelegung des Reflektors 2 bestimmt. Um eine genügende Dispersionsfreiheit und Breitbandigkeit gewährleisten zu können, wird die notwendige frequenzunabhängige Aperturbelegung in Form einer felderzeugenden Struktur 7 eines TEM-Wellenleiters 4 aus mehr als zwei Leitern (Feed-Armen) aufge baut.In addition to the aperture given by the reflector 2 , the electromagnetic behavior of the antenna structure is determined by the field occupancy of the reflector 2 . In order to be able to guarantee sufficient freedom from dispersion and broadband, the necessary frequency-independent aperture assignment in the form of a field-generating structure 7 of a TEM waveguide 4 is built up from more than two conductors (feed arms).
Die Leitungsarme sind wie der Reflektor 2 aus leitfähigem bzw. metallischem Gewebe
gefertigt, so dass sie ebenfalls zusammengefaltet werden können. Der Leitungswel
lenwiderstand einer derartigen Struktur aus nLtr-Leiterpaaren berechnet sich über die
Gleichung:
Like the reflector 2, the line arms are made of conductive or metallic fabric, so that they can also be folded together. The line shaft resistance of such a structure of n Ltr conductor pairs is calculated using the equation:
wobei K( ) die elliptische Jakobifunktion bezeichnet. Zur Reduzierung ungewollter Re flexionen sind die Leitungsarme gegenüber dem Reflektor 2 mit dem Leitungswellenwi derstand durch Widerstandsketten oder einem leitfähigem verlustbehafteten Gewebe (z. B. Kohlefaser) abgeschlossen (Leistungsanpassung). Darüber hinaus entspricht die Kantenlänge der Leitungen der Brennweite F des Reflektors 2, so dass sich die an den Leitungsenden reflektierten und dem vom Reflektor 2 zurückgekoppelten Störfelder kompensieren.where K () denotes the elliptical Jacobi function. To reduce unwanted reflections, the line arms are sealed off from the reflector 2 with the line wave resistance by means of resistance chains or a conductive lossy fabric (e.g. carbon fiber) (power adjustment). In addition, the edge length of the lines corresponds to the focal length F of the reflector 2 , so that the interference fields reflected at the line ends and fed back from the reflector 2 are compensated for.
Der äußere Begrenzungswinkel β2 der dreieckig ausgeführten Leitungsarme ist dem
Öffnungswinkel der aerodynamischen Schirmstruktur angepasst. Wird für den ord
nungsgemäßen Betrieb der Impulsquelle eine Leistungsanpassung erforderlich, so be
rechnet sich über das zugehörige m der innere Winkel β1 über die Beziehung:
The outer delimitation angle β 2 of the triangular line arms is adapted to the opening angle of the aerodynamic screen structure. If a power adjustment is required for the proper operation of the pulse source, the inner angle β 1 is calculated using the associated m using the relationship:
Ist der Leitungswellenwiderstand nicht durch die Impulsquelle vorgegeben (z. B. Anbindung an eine Funkenstrecke), kann durch die Wahl des inneren Winkels β1 der TEM-Wellenleiter den aerodynamischen Erfordernissen angeglichen werden. If the line wave resistance is not determined by the pulse source (e.g. connection to a spark gap), the aerodynamic requirements can be adjusted by selecting the inner angle β 1 of the TEM waveguide.
Abb. 3 stellt die gegenseitige Anordnung der beschriebenen Komponenten im entfal teten Zustand schematisch dar. Fig. 3 shows the mutual arrangement of the components described in the unfolded state schematically.
Analog dem Funktionsablauf eines verbringbaren Systems besteht der Funktionsablauf
des entwickelten Antennensystems aus den Phasen
Lagerung,
Verbringung,
Aktivierung und
Wirkung (Funktion)Analogous to the functional sequence of a deployable system, the functional sequence of the developed antenna system consists of the phases
Storage,
shipments,
Activation and
Effect
Da bezüglich des Antennensystems die Lagerung und die Verbringung identisch sind, werden diese im folgenden als eine Phase beschrieben.Since the storage and the shipment are identical with regard to the antenna system, these are described below as one phase.
Während der Lagerung und der Verbringung des Wirksystems befindet sich das erfin dungsgemäße Antennensystem in zusammengefaltetem (gepacktem) Zustand. Die Pa ckungsdichte der textilen Antenne kann hierbei durch Druck erhöht werden.This is during the storage and transfer of the active system antenna system according to the invention in the folded (packed) state. The pa The coverage density of the textile antenna can be increased by pressure.
Nach der Aktivierung des Wirksystems wird das textile Antennensystem ähnlich dem Bremsschirm einer Drohne (z. B. CL 289) oder einer Submunition (z. B. SMArt) aerody namisch aus seinem Lagerungsbehältnis gezogen und entfaltet. Indem die Schirm struktur ihren aerodynamisch stabilen Zustand einnimmt wird der eingehängte Reflek tor in seine elektromagnetisch notwendige Form gebracht und das gesamte Wirksys tem in Zielrichtung ausgerichtet.After activating the active system, the textile antenna system becomes similar to that Brake parachute of a drone (e.g. CL 289) or a submunition (e.g. SMArt) aerody Namely pulled out of its storage container and unfolded. By putting the umbrella the suspended reflective structure takes on its aerodynamically stable condition the electromagnetically necessary form and the entire active system aligned in the direction of the goal.
Nachdem die aerodynamische Schirmstruktur ihren stabilen Zustand eingenommen hat, kann die Impulsquelle 5 aktiviert werden. Der von der Impulsquelle 5 erzeugte Spannungsimpuls wird am Speisepunkt auf die TEM-Wellenleiterstruktur eingekoppelt. Das durch den Spannungspuls hervorgerufene elektromagnetische Feld breitet sich in dem TEM-Wellenleiter mit einer sphärischen Phasenfront aus. Der TEM-Wellenleiter führt dieses Wellenfeld vom Speisepunkt auf den in der Schirmstruktur eingehängtem Reflektor 2. Am Reflektor 2 wird das elektromagnetische Feld reflektiert und in eine planare Phasenfront überführt. Nach der Reflektion breitet sich das elektromagnetische Feld in Form eines Strahlungsfeldes in Richtung auf das Zielobjekt hin aus.After the aerodynamic screen structure has assumed its stable state, the pulse source 5 can be activated. The voltage pulse generated by the pulse source 5 is coupled onto the TEM waveguide structure at the feed point. The electromagnetic field caused by the voltage pulse propagates in the TEM waveguide with a spherical phase front. The TEM waveguide guides this wave field from the feed point to the reflector 2 suspended in the screen structure. The electromagnetic field is reflected at the reflector 2 and converted into a planar phase front. After the reflection, the electromagnetic field spreads in the form of a radiation field in the direction of the target object.
Neben einer Anordnung des Reflektors 2 auf der Innenseite des Schirmes 1 ist es auch möglich, ihn hinter dem Schirm 1 zu positionieren. Diese Kombination ermöglicht eine größere Antennnenapertur. Es sind jedoch nach Bedarf weitere aerodynamische Stabi lisierungsmaßnahmen vorzusehen. In addition to arranging the reflector 2 on the inside of the screen 1 , it is also possible to position it behind the screen 1 . This combination enables a larger antenna aperture. However, further aerodynamic stabilization measures must be provided as required.
11
Schirm
umbrella
22
Reflektor
reflector
33
Speise- und Schwerpunkt
Food and focus
44
Wellenleiter
waveguides
55
Impulsquelle
pulse source
66
Fangleinen
suspension lines
77
Felderzeugende Struktur
Field generating structure
Claims (2)
einen aerodynamisch aufgespannten und ausgerichteten Schirm und
einen in den Schirm eingehängten Reflektor.1. Textile reflector antenna for radiating electromagnetic waves from airborne weapon systems to a target with a field-generating device, characterized by
an aerodynamically stretched and aligned glider and
a reflector suspended in the screen.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE2001139440 DE10139440C1 (en) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | Metalized textile reflecting antenna made of conductive fabric, for airborne pulse weapons system, directs electromagnetic waves from field-generating device onto target to be disabled |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE2001139440 DE10139440C1 (en) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | Metalized textile reflecting antenna made of conductive fabric, for airborne pulse weapons system, directs electromagnetic waves from field-generating device onto target to be disabled |
Publications (1)
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|---|---|
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ID=7695103
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE2001139440 Expired - Fee Related DE10139440C1 (en) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | Metalized textile reflecting antenna made of conductive fabric, for airborne pulse weapons system, directs electromagnetic waves from field-generating device onto target to be disabled |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10139440C1 (en) |
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- 2001-08-10 DE DE2001139440 patent/DE10139440C1/en not_active Expired - Fee Related
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