DE102016005910A1 - Antennenanordnung eines Lenkflugkörpers mit einer Radarantenne - Google Patents

Antennenanordnung eines Lenkflugkörpers mit einer Radarantenne Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung (13,14) eines Lenkflugkörpers (1, 2), wobei der Lenkflugkörper (1, 2) eine elektrisch leitende Hülle (8, 9) aufweist, wobei die Hülle (8, 9) genau eine als Radarantenne (15, 16) genutzte Öffnung 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 Antennencharakteristik der Radarantenne (15, 16) im Azimutbereich eine Vorzugsrichtung aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antennenanordnung eines Lenkflugkörpers mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
  • Der Lenkflugkörper weist eine elektrisch leitende Hülle auf, wobei eine Radarantenne durch genau eine Öffnung in der Hülle gebildet ist. Die nichtleitende Öffnung in der Hülle sorgt für die Abstrahlung der elektromagnetischen Welle. 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.
  • 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.
  • Ein Beispiel für eine komplexe Antennenanordnung ist eine Reflektorantenne, die mechanisch schwenkbar ist. Eine solche Radarantenne ist aus der DE 41 28 313 bekannt. Die Rakete weist eine ballistische Haube auf, wobei im Stirnbereich der Rakete hinter der Haube ein Sensor in Form einer Schwenkantenne angeordnet ist.
  • Ein Beispiel für den Aufbau einer Starrantenne mit einem entsprechenden phasengesteuerten Array von Antennenelementen ist bspw. aus der US 2010/0052975 bekannt. Auch der Einsatz dieser Technologie ist teuer.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Aus der US 8,125,398 B1 ist eine planare Radarantenne, nämlich eine sogenannte „Patch”-Antenne beschrieben. Patch-Antennen werden auf die Oberfläche des Projektils aufgebracht und erfahren durch die hohen Beschleunigungen bei Abfeuern hohe Belastungen. Die Patch-Antenne ist seitlich an der Hülle des Flugkörpers angebracht.
  • Eine planare Schlitzantenne ist aus der DE 102 18 169 A1 bekannt. Die Antennenanordnung weist Antennenelemente für den UHF- und VHF-Bereich auf, wobei die Antennenelemente an einem Flugkörper mit Leitwerkelementen ausgebildet sind. Die Antennenelemente strahlen breitbandig gerichtet in Flugrichtung ab. Die Leitwerkelemente bestehen bspw. aus Keramik und die Antennenelemente sind darin eingebettet oder auf deren Oberfläche angebracht. Somit sind die Antennen nicht in die Hülle des Lenkflugkörpers integriert. Um eine Peilung im Azimut und in der Elevation für alle Polarisationen zu ermöglichen, sind insgesamt vier Antennenelemente vorgesehen, die jeweils paarweise orthogonal polarisiert sind. Die Antennenelemente sind durch sich erweiternde Schlitzstrahler vom Vivaldi-Typ gebildet, die entlang ihrer Symmetrieachse halbiert sind und den Flugkörper als elektrischen Spiegel verwenden.
  • 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.
  • Aus der US 8,125,398 B1 ist eine Antennenanordnung eines Lenkflugkörpers bekannt, wobei die Öffnung als umfänglich umlaufender Ringschlitz ausgebildet ist. Diese Antenne weist eine zirkulare Polarisation auf, so dass im Azimutbereich der Antennencharakteristik keine Vorzugsrichtung vorhanden ist. Die ring- bzw. scheibenförmige Schlitzantenne senkrecht zur Geschossachse dient als GPS-Empfangsantenne. Besonderer Vorteil soll eine rotationsunabhängige Antennencharakteristik sein.
  • Die Verwendung von zur Geschossachse senkrechten Rund-Schlitzantennen in Annäherungszündern ist in der DE 102 27 251 offenbart. Aus der DE 102 27 251 A1 ist insbesondere eine Antennenanordnung in Form einer Kombinations-Antenne für Artilleriemunition bekannt. Die Antennenanordnung verwendet eine ringscheibenförmige Schlitzantenne mit einem Sandwichaufbau. Zwischen einer oberen und einer unteren metallischen Scheibe ist eine dielektrische Ringscheibe eingeschlossen, die sich mit einem umlaufenden Kragen radial bis zur Mantelfläche der Hülle erstreckt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antennenanordnung bereitzustellen, welche in kostengünstig herstellbare Lenkflugkörper, insbesondere in kostengünstig herstellbare Raketen und in entsprechenden Projektilen eingesetzt werden kann, wobei ein niedriger Stückpreis bei gleichzeitig kleinen Bauraumanforderungen und einer gesteigerten Robustheit gegen Umwelteinflüsse erzielt werden.
  • Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun durch eine Antennenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Die Abstrahlcharakteristik der Radarantenne weist im Azimutbereich eine Vorzugsrichtung auf. Dadurch, dass genau eine Öffnung mit einer entsprechenden Abstrahlcharakteristik in der Hülle vorgesehen ist, ist eine kostengünstige und besonders robuste Antennenanordnung bereitgestellt. Die Öffnung erstreckt sich nicht komplett entlang des Umfangs, sondern ist auf eine Seite der Hülle begrenzt. Hierdurch ist die Hülle besonders stabil, da die Hülle nicht durch einen umlaufenden Ringschlitz geschwächt ist. Die Öffnung erstreckt sich insbesondere nur zur einer Seite der Hülle, so dass die Anordnung der Öffnung zu der gewünschten Vorzugsrichtung im Azimutbereich führt. Diese Ausgestaltung der Hülle eignet sich zur Massenfertigung bei geringen Stückkosten. Der Aufbau des Lenkflugkörpers kann vereinfacht werden.
  • Die Form der Öffnung in der Hülle kann in unterschiedlichen Geometrien ausgestaltet sein. In bevorzugter Ausgestaltung ist die Radarantenne als Schlitzantenne ausgebildet, wobei 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. Der Schlitz kann bspw. durch Fräsen oder Sägen hergestellt werden. Der Schlitz kann sich bogensegmentförmig in Umfangsrichtung der Hülle erstrecken. Der Schlitz kann sich alternativ abschnittsweise in Längsrichtung der Hülle erstrecken. Es existieren nur unterschiedliche Ausgestaltungen, wie die Schlitzantenne an der Hülle angeordnet werden kann. Es ist denkbar, dass sich der Schlitz entlang des Umfangs erstreckt. Alternativ kann sich der Schlitz parallel zur Längsachse auf der Hülle erstrecken. Ferner ist es denkbar, dass sich der Schlitz schräg zur Umfangsrichtung und schräg zur Längsrichtung, d. h. spiralsegmentförmig an der Hülle erstreckt. Ferner ist es denkbar, dass sich der Schlitz abschnittsweise in Umfangsrichtung und abschnittsweise in Längsrichtung erstreckt. Die Länge L des Schlitzes entspricht vorzugsweise der halben Wellenlänge der verwendeten Frequenz.
  • In alternativer Ausgestaltung kann die Öffnung als Quadrat, als Kreis oder dergleichen ausgestaltet sein. Die Öffnung, d. h. die Schlitzantenne, ist in die Struktur des Lenkflugkörpers integriert. Die Öffnung, die die Radarantenne bildet, ist 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.
  • Der Vorteil der so erzielbaren kleinen Baugrößen ermöglicht es, dass der Radar in das Projektil eingebaut werden kann. Es ist besonders vorteilhaft, dass die genau eine Öffnung als Sende- und als Empfangsantenne genutzt wird. Wenn zwei unterschiedliche Radarantennen genutzt werden, so weist die eine Radarantenne im Azimutbereich eine Vorzugsrichtung auf, wobei diese Radarantenne durch die eine Öffnung an einer Seite der Hülle ausgebildet ist. Die andere Radarantenne kann dabei eine Rundstrahlcharakteristik aufweisen. In einer besonders einfachen und damit bevorzugten Ausgestaltung wird die durch die Öffnung gebildete Radarantenne sowohl als Sende- als auch als Empfangsantenne genutzt.
  • Der Radarantenne ist jeweils ein Anregungsmechanismus zugeordnet, welcher die Öffnung speist. Innerhalb der Hülle ist ein Resonator angeordnet, der der Öffnung zugeordnet ist. Der Resonator wird intern über ein Koaxialkabel gespeist.
  • Die Antennencharakteristik weist eine Hauptkeule auf, die sich in der Vorzugsrichtung erstreckt. Die Abstrahlcharakteristik der Radarantenne ist zumindest teilweise nach vorne, d. h. in Richtung der Projetkilspitze bzw. in Flugrichtung gerichtet. Der Lenkflugkörper, d. h. das Projektil kann insbesondere ein Führungsband aufweisen, das die Abstrahlcharakteristik der Antenne insbesondere in der Elevation beeinflusst.
  • 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 an, nachdem das Ziel von dem Lenkflugkörper erfasst worden ist. Durch dieses Verfahren können Kosten für die Radarbauteile vermindert werden.
  • Der Lenkflugkörper, insbesondere das Projektil weist einen Drall auf. 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 innerhalb der Hülle vorzugsweise einen Drallmesssensor und einen Winkelgeber auf. Diese Messgeräte bestimmen bspw. die Veränderungen des Erdmagnetfeldes oder des Erdschwerefeldes während der Rotation. Der Drallmesssensor 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 der Antennen-Hauptkeule der Empfangsantenne, 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.
  • 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.
  • Alternativ kann die Antenne 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.
  • Der Betrieb der Antenne 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.
  • Dadurch, dass der Drall des Geschosses die Scanbewegung der Antenne übernimmt, ist kein mechanischer Antrieb nötig. Die Schlitzantenne wird 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.
  • Die Schlitzantenne ist 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 Schlitzantenne 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.
  • 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.
  • 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:
  • 1 in einer schematischen, perspektivischen Darstellung einen ersten Lenkflugkörper mit einer Schlitzantenne in einem vorderen Bereich der Hülle, nahe der Projektilspitze, und
  • 2 in einer schematischen Darstellung einen zweiten Lenkflugkörper mit einer Schlitzantenne in einem mittleren bzw. hinteren Bereich, nahe einem Projektilboden.
  • In 1 ist ein Lenkflugkörper 1 und in 2 ist ein Lenkflugkörper 2 dargestellt. Die beiden Lenkflugkörper 1, 2 sind jeweils als Projektil 3, 4 ausgestaltet. Wenn die Projektile 3, 4 von einem Geschütz (nicht dargestellt) verschossen werden, so erfahren die Projektile 3, 4 einen Drall 5 (vgl. 1). Durch den Drall 5 rotieren die Projektile 3, 4 um ihre Längsachsen 6, 7.
  • Die Projektile 3, 4 weisen eine Hülle 8, 9 auf. Die Hülle 8, 9 weist ein elektrisch leitendes Material auf. Die Hülle 8, 9 weist jeweils eine Spitze 10 und einen im Wesentlichen zylindrischen Bereich 11 auf. Der zylindrische Bereich 11 schließt sich an die Spitze 10 an. Im zylindrischen Bereich 11 ist ferner ein Führungsband 12 ringförmig angeordnet. Das Führungsband 12 ist als eine Verdickung der Hülle 8, 9 ausgestaltet.
  • Das Projektil 3 weist nun eine Antennenanordnung 13 und das Projektil 4 weist eine Antennenanordnung 14 auf. Die beiden Antennenanordnungen 13, 14 weisen jeweils eine Radarantenne 15, 16 auf, wobei die Radarantennen 15, 16 durch genau eine Öffnung in der Hülle 8, 9 gebildet sind.
  • Die Radarantennen 15, 16 sind insbesondere als Schlitzantennen ausgebildet. Die Länge des Schlitzes L ist dabei größer als die Breite B. Die Länge L entspricht dabei der halben Wellenlänge der Frequenz, mit der die Antennen senden. Die Radarantennen 15, 16 senden vorzugsweise mit einer Frequenz im D-Band oder im W-Band. In der dargestellten Ausgestaltung sind die Schlitzantennen in Umfangsrichtung ausgerichtet. Die Schlitzantennen sind als dünner, umfänglicher, gespeister Schlitz ausgebildet. In alternativer Ausgestaltung können die Schlitzantennen jedoch auch in Längsrichtung oder auch spiralförmig an der Hülle 8, 9 angeordnet sein.
  • Die Abstrahlcharakteristik der Radarantennen 15, 16 weisen im Azimutbereiche eine Vorzugsrichtung auf. Das Führungsband 12 beeinflusst hierbei die Richtcharakteristik in der Elevation. Während der Rotation der Lenkflugkörper 1, 2 überstreicht bzw. scannt die Antennencharakteristik das Gebiet, insbesondere vor dem Lenkflugkörper 1, 2.
  • Bei dem in 1 dargestellten Lenkflugkörper 1 ist die Schlitzantenne im Bereich der Spitze 10 angeordnet. In 2 dargestellten Lenkflugkörper 2 ist die Schlitzantenne im zylindrischen Bereich 11 ausgebildet. Auch wenn sich hierbei die Schlitzantenne nicht an der Spitze 10 befindet, kann durch die Anregung von Mantelwellen die geforderte Antennenrichtcharakteristik erhalten werden.
  • Um nun den Lenkflugkörper 1, 2 ins Ziel zu bringen, wird der Lenkflugkörper 1, 2 in einer ersten Flugphase in die Nähe des Ziels ohne eigene Steuerung des Lenkflugkörpers gebracht. Das Projektil 3, 4 folgt dabei im Wesentlichen einer bekannten Ballistik ohne eigenen Antrieb und ohne Steuerung, nachdem es das Geschützrohr verlassen hat. In einer zweiten Flugphase, welche der ersten Flugphase folgt, erfasst der Lenkflugkörper 1, 2 das Ziel aktiv mit der Antennenanordnung 13, 14, wobei das Ziel vom Lenkflugkörper 1, 2 eigenständig angesteuert wird, nachdem das Ziel von dem Lenkflugkörper 1, 2 erfasst worden ist.
  • Das Verfahren zur Bestimmung der Lage des Ziels relativ zum Lenkflugkörper 1, 2 nutzt aus, dass der Lenkflugkörper 1, 2 einen Drall während seines Fluges aufweist. Der Drall kann dabei entweder beim Durchlaufen des Geschützrohres dem entsprechenden Projektil 3, 4 mitgegeben werden oder, falls eine Rakete verwendet wird, können Leitelemente der Rakete einen Drall geben. Die Winkellage des Flugkörpers 1, 2 wird mittels eines Winkelsensors bestimmt. Der Winkelsensor ist Teil des Flugkörpers. Es wird nun die Winkellage des Lenkflugkörpers 1, 2 und damit die Winkellage des Ziels relativ zum Lenkflugkörper 1, 2 gemessen, wenn sich das Ziel im Empfangsbereich einer Hauptkeule der Radarantenne 15, 16 befindet, wobei eine Distanzmessung mittels der Antennenanordnung 13, 14 zum Ziel durchgeführt wird. Hierdurch kann die relative Position des Ziels zum Lenkflugkörper ermittelt werden und ggf. eine Kurskorrektur durch die Steuerung des Lenkflugkörpers 1, 2 vorgenommen werden.
  • Die eingangs genannten Nachteile sind vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Lenkflugkörper
    2
    Lenkflugkörper
    3
    Projektil
    4
    Projektil
    5
    Drall
    6
    Längsachse
    7
    Längsachse
    8
    Hülle
    9
    Hülle
    10
    Spitze
    11
    zylindrischer Bereich
    12
    Führungsband
    13
    Antennenanordnung
    14
    Antennenanordnung
    15
    Radarantenne
    16
    Radarantenne
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 4128313 [0004]
    • US 2010/0052975 [0005]
    • US 8125398 B1 [0009, 0012]
    • DE 10218169 A1 [0010]
    • DE 10227251 [0013]
    • DE 10227251 A1 [0013]

Claims (15)

  1. Antennenanordnung (13, 14) eines Lenkflugkörpers (1, 2), wobei der Lenkflugkörper (1, 2) eine elektrisch leitende Hülle (8, 9) aufweist, wobei die Hülle (8, 9) genau eine als Radarantenne (15, 16) genutzte Öffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennencharakteristik der Radarantenne (15, 16) im Azimutbereich eine Vorzugsrichtung aufweist.
  2. Antennenanordnung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Radarantenne (15, 16) als Schlitzantenne ausgebildet ist, wobei ein die Öffnung bildender Schlitz in der Hülle (8, 9) eine Länge L und eine Breite B aufweist, wobei die Länge L größer als die Breite B ist.
  3. Antennenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schlitz bogensegmentförmig in Umfangsrichtung der Hülle (8, 9) erstreckt.
  4. Antennenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schlitz in Längsrichtung der Hülle (8, 9) erstreckt.
  5. Antennenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Antennenanordnung (13, 14) ein Radarsignal im W-Band und/oder im D-Band erzeugbar und/oder empfangbar ist.
  6. Antennenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung mit einem Dielektrikum gefüllt ist.
  7. Lenkflugkörper (1, 2) mit einer Antennenanordnung (13, 14) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Radarelektronik innerhalb der Hülle (8, 9) des Lenkflugkörpers (1, 2) vergossen ist.
  8. Lenkflugkörper nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Radarelektronik durch einen integrierten Schaltkreis aufweist.
  9. Lenkflugkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkelsensor innerhalb der Hülle (8, 9) angeordnet ist, wobei mittels des Winkelsensors die Winkellage des Lenkflugkörpers (13, 14) relativ zur Umgebung bestimmbar ist.
  10. Lenkflugkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drallsensor innerhalb der Hülle (8, 9) angeordnet ist, wobei mittels des Drallsensors die Drehzahl des Lenkflugkörpers bestimmbar ist.
  11. Lenkflugkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkflugkörper (1, 2) als lenkbares Projektil (3, 4) ausgebildet ist.
  12. Lenkflugkörper nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektil (3, 4) ein Kaliber im Bereich zwischen einschließlich 20 mm und einschließlich 76 mm aufweist.
  13. Lenkflugkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkflugkörper (1, 2) als Rakete ausgebildet ist.
  14. Verfahren zur Verwendung eines Lenkflugkörpers (1, 2) mit einer Antennenanordnung (13, 14) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Lenkflugkörper (1, 2) einen Drall (5) während seines Fluges aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkellage des Lenkflugkörpers (1, 2) mittels eines Winkelsensors bestimmt wird, wobei die Winkellage des Lenkflugkörpers (1, 2) und damit die Winkellage des Ziels relativ zum Lenkflugkörper (1, 2) gemessen wird, wenn sich das Ziel im Empfangsbereich einer Hauptkeule der Radarantenne (15, 16) befindet, wobei eine Distanzmessung mittels der Antennenanordnung (13, 14) zum Ziel durchgeführt wird.
  15. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkflugkörper (1, 2) in einer ersten Flugphase in die Nähe des Ziels ohne eigene Steuerung des Lenkflugkörpers (1, 2) gebracht wird, und in einer zweiten Flugphase, welche der ersten Flugphase folgt, der Lenkflugkörper (1, 2) das Ziel aktiv mit der Antennenanordnung (13, 14) erfasst, wobei das Ziel vom Lenkflugkörper (1, 2) eigenständig angesteuert wird, nachdem das Ziel von dem Lenkflugkörper (1, 2) erfasst worden ist.
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