DE1293260B

DE1293260B - Elektromagnetischer Abstandszuender

Info

Publication number: DE1293260B
Application number: DEC37715A
Authority: DE
Inventors: Nard Georges; Palazo Marcel; Pagazani Roger
Original assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Current assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Priority date: 1964-12-17
Filing date: 1965-12-17
Publication date: 1969-04-24
Also published as: US3332077A; GB1108880A; FR1442324A; CH453958A; SE322822B

Description

Die Erfindung betrifft einen auf einer Rakete einige Dezibel gegenüber der der richtigen Entferod. dgl. befindlichen elektromagnetischen Abstands- nung entsprechenden Antwort gedämpft. Dieser zünder mit einem eine Folge kurzer kodierter Im- Schutz wird in dem Fall als ungenügend erachtet, in pulse über eine Richtantenne mit geringer Strah- dem man es mit Zündladungen großen Werts zu tun lungsöffnung um eine mittlere Strahlungsrichtung 5 hat. Diese Art von Auslösern weist daher einerseits herum aussendenden Sender, einem von diesem ent- eine praktisch hohe Wahrscheinlichkeit an durch koppelten, Echoimpulse aufnehmenden Empfänger, Mehrdeutigkeiten hervorgerufenen Störauslösungen in welchem ein von dem Impulsmodulationsgenerator und andererseits eine ziemlich störende Empfindlichdes Senders über eine Verzögerungsschaltung ge- keit gegenüber zahlreichen einfachen Störarten auf. steuerter Entfernungswähler vorgesehen ist, der aus io Weiterhin sind Zünderschaltungen bekannt, welche der von der Richtantenne empfangenen Folge von die Technik kurzer Impulse verwenden (»Abstands-

Echoimpulsen die auswählt, die einer bestimmten zünder«). Diese technisch wesentlich aufwendigeren

Entfernung entsprechen, und in welchem ferner ein Schaltungen besitzen den Vorteil eines großen Ent-

Dopplerfilter vorgesehen ist, das eine Geschwindig- fernungsunterscheidungsvermögens, das eine äußerst keitsauswahl der verarbeiteten Echos vor deren Fest- 15 große Befolgung der Auslösewahrscheinlichkeiten er-

stellung in einer nachgeschalteten Schwellwert-Detek- reichen läßt. Die Wiederholungsfrequenz der ausge-

torschaltung trifft. sandten Impulse muß jedoch genügend niedrig ge-

Mit einem solchen Abstandszünder soll der Zünd- wählt werden, um die Mehrdeutigkeiten zu vermeistoff einer Rakete mit hoher Genauigkeit und großer den, die auf von weiten Entfernungen herrührende Betriebssicherheit genau in dem Augenblick gezündet ao Echos zurückzuführen sind. Diese Tatsache zwingt werden, in dem sich die Rakete in einem genau be- dazu, eine Sendeschaltung mit einem sehr kleinen grenzten, das zu zerstörende Ziel umgebenden Be- Formfaktor zu verwenden, der wiederum außerreich befindet. Derartige Zünder sind insbesondere ordentlich hohe Scheitelleistungen notwendig macht, zum Auslösen sogenannter Nahraketen geeignet, die Da diese Auslöseart ohne Geschwindigkeitsuntervon sich mit großer Geschwindigkeit bewegenden 25 scheidung arbeitet, verwechselt sie im übrigen sämt-Flugkörpern getragen werden. liehe Echos, die sich hier mit verschiedenen Radial-

Das beträchtliche Zerstörungsvermögen moderner geschwindigkeiten darbieten. Demzufolge besitzen

Waffen erfordert Schaltungsanordnungen, die für das diese Auslöser den schwerwiegenden Nachteil, die

Auslösen von Raketen eine hohe Genauigkeit und Zündung der Rakete außerhalb des vorgesehenen

eine außerordentliche Betriebssicherheit besitzen. 30 Bereichs mit der gleichen guten Wahrscheinlichkeit

Zur Erfüllung dieser Bedingungen verwertet der hier auslösen zu können wie für den Bereich selbst. Das

vorgeschlagene Zünder verbesserte Techniken der mit kurzen Impulsen arbeitende Zündschaltungs-

elektromagnetischen Ortung. system benötigt außerdem schwere und raumsper-

Die bisher bekannten Ausführungsformen sol- rende Teile, macht große Scheitelleistungen notwencher Zünder bewirken das Auslösen der Rakete, 35 dig, spricht in einer schlecht definierten Zone an und nachdem die Entfernung durch Verfahren abge- besitzt eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Funkschätzt worden ist, die entweder den Dopplereffekt störungen und Störsendern, oder die Technik kurzer Impulse ausnutzen. Ferner sind »Richtungszünder« bekannt, die aber

Die eine Art solcher auf Grund ihrer außerordent- nur auf die Zielrichtung ansprechen, liehen Einfachheit sehr häufig verwendeter Auslöser 40 Es sind andererseits bereits Radarsender bekannt ruft das Zünden hervor, wenn der Abstand zwischen (französische Patentschrift 1287 403), bei denen das dem Flugkörper und dem Ziel durch ein Minimum ausgesandte Signal sowohl in der Amplitude als auch läuft. Dies findet in dem Augenblick statt, in dem die in der Phase moduliert, nämlich die Amplitude im-Dopplerfrequenz verschwindet oder sich rasch ändert. pulsförmig getastet und die Phase bei Wahl eines (»Annäherungszünder«). Das Fehlen jeglicher Ent- 45 Phasenkodes kodiert umgetastet wird. Die aus diesen fernungsmessung begünstigt jedoch den gleichzeitigen Radarsendern und aus weiteren bekannten Schal-Empfang von Reflexionen, die von anderen das ge- tungsanordnungen für Radarsysteme (electronics, 36 suchte Ziel umgebenden Gegenständen herrühren. [1963], 47 [22. November], S. 34 bis 37, und USA.-Derartige Schaltungsanordnungen sind also äußerst Patentschrift 3 156 914) bekannten schaltungsmäßiempfindlich gegenüber äußeren Störungen und be- 50 gen Maßnahmen zur Phasenkodierung der ausgegrenzen schlecht die kritische Zone um das Ziel her- sandten Signale dienen jedoch der Steigerung der um. Ein solches System kann daher nur für Objekte Entfernungsauflösung durch Impulsverkürzung, ohne geringen Wertes geeignet sein, bei denen es möglich daß Mehrdeutigkeiten in der Entfernungsfeststellung ist, einen bedeutenden Anteil an Fehltreffern zuzu- vermieden werden sollen, so daß diese Schaltungen lassen. 55 nicht ohne weiteres-für einen Abstands- oder An-

Eine andere Art von Auslösern arbeitet nach einer näherungszünder verwendet werden können. Technik, die sich von mit Frequenzmodulation arbei- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen tenden Höhenmessern, also frequenzmodulierten Abstandszünder der eingangs genannten Art, der Rückstrahlanlagen ableitet, die ein der zu messenden also auch Merkmale der Richtungs- und Annähe-Entfernung proportionales Modulationssignal ver- 60 rungszünder enthält, zu schaffen, der eine Zündung wenden (»Abstandszünder«). Die von solchen Aus- in einem eindeutig definierten Entfernungsbereich lösern abgegebene Spannung enthält eine Menge von mit hoher Genauigkeit ermöglicht. Reflexionskomponenten, die zu zahlreichen Mehr- Diese Aufgabe ist bei dem hier vorgeschlagenen deutigkeiten bezüglich der Auswertung der gesuchten Abstandszünder dadurch gelöst, daß im Sender ein Entfernung Anlaß geben. Die erste Mehrdeutigkeit 65 in an sich bekannter Weise die in dem Impulsmodubesteht bei einer gegenüber der gewünschten etwa lator erzeugte Folge kurzer Impulse vor deren Ausdoppelten Entfernung. An der gleichen reflektieren- senden durch die Richtantenne pseudozufällig phaden Oberfläche wird die erste Mehrdeutigkeit um senumtastender Modulator und im Empfänger eine

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kohärente Demodulationsschaltung zwischen dem sandten Strahlenbündels ab. Die Phasenmodulation Entfernungswähler und dem Dopplerfilter vorgesehen der durch den scheinbar zufälligen Kode ausgesandist. ten Funksignale ermöglicht es so, die Mehrdeutig-

Die bei der Schaltungsanordnung dieses Annähe- keiten bezüglich Entfernung und Geschwindigkeit rungszünders verwendete Kodierung ermöglicht beim 5 auszuschließen und somit den Formfaktor der Im-Senden ausgehend von einer Hochfrequenzquelle ver- pulsfolge beträchtlich zu erhöhen. Dies läßt zu, die hältnismäßig geringer Leistung die Verwendung von Scheitelleistung der Hochfrequenzquelle zu mindern Signalen mit hohem Formfaktor. Eine solche Schal- und somit das Senden diskreter zu machen. Durch tungsanordnung führt zu einer leichten und wenig die Schaltungsanordnung des erfindungsgemäßen AnRaum erfordernden Betriebsanlage und ist durch io näherungszünders wird somit mit einer äußerst hohen einen stabilen und sicheren Betrieb gekennzeichnet. Sicherheit das Ziel nach Entfernung, Dopplerfre-Dieses letztere Erfordernis wird unumgänglich, wenn quenz und Winkellage in dem wirksamen Bereich des es sich um Nahauslöser handelt, die für Bomben be- Strahlungsdiagramms örtlich festgestellt,
stimmt sind, die Zündladungen großen Volumens Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungs-

transportieren, für die besonders strenge Betriebs- 15 gemäßen Abstandszünders besteht darin, daß die dem Sicherheitsbedingungen unerläßlich sind. Um die ge- Sender und dem Empfänger gemeinsame Antenne in wünschte Sicherheit zu erreichen, legen die verwen- der Antriebsrichtung der Rakete eine sehr geringe deten Techniken den betreffenden Gegenstand mit Leistung abstrahlt und die Hauptkeule der Antenne einer hohen Genauigkeit und einem großen Trenn- in der die Rakete und die Bodennormale enthaltenvermögen örtlich fest. Die genaue Identifizierung des ao den Ebene einen äußerst kleinen Öffnungswinkel beZieles wird durch eine gegenüber der Bombe feine sitzt und mit der Achse der Rakete einen Winkel von Auswertung seiner Entfernung, seiner Geschwindig- nahezu 90° einschließt.

digkeit und seiner Winkellage erhalten. Diese Ko- Eine weitere Ausführungsform des erfindungsge-

ordinaten bestimmen um den betreffenden Gegen- mäßen Abstandszünders besteht darin, daß die den stand herum einen Bereich, dessen Umriß mit Ge- 25 Sender vom Empfänger entkoppelnde Entkoppenauigkeit begrenzt ist. Im Innern dieser Zone ist die lungsschaltung Hochfrequenz-Schaltungselemente mit Wahrscheinlichkeit, mit der sich die Explosion ein- nichtreziproker ferromagnetischer Wirkung umfaßt, stellt, sehr hoch. Das Einleiten des Zündvorganges Eine weitere Ausführungsform des erfmdungsge-

wird also nur in dem Maße vorgenommen, in dem mäßen Abstandszünders besteht darin, daß die Imdie Signale von der Reflexion an Hindernissen her- 30 pulsfolge beim Senden derart moduliert wird, daß rühren, die in der Entfernung gelegen sind, für die abwechselnd jeder Impuls eine Phasenverschiebung 0 der Auslöser zuvor eingestellt worden ist. Auf der oder π aufweist.

Flugbahn des Flugkörpers außerhalb dieser Zone ist Eine weitere Ausführungsform des erfindungsge-

demgegenüber die Auslösewahrscheinlichkeit äußerst mäßen Abstandszünders besteht darin, daß das eine gering, da die von äußeren Störsendern oder Reflexi- 35 kohärente Integration während eines Zeitintervalls T₁ onen herrührenden aufgenommenen Signale nur von ausführende Dopplerfilter eine dem öffnungswinkel den Sekundärkeulen der Antenne erfaßt werden. Die der Hauptkeule der Antenne angepaßte Bandbreite Zündsteuerung erfolgt also nur dann, wenn sich das besitzt.

betreffende Ziel in der zuvor eingestellten Entfernung Eine weitere Ausführungsform des erfmdungsge-

befindet und von dem Strahlenbündel der Haupt- 40 mäßen Abstandszünders besteht darin, daß der auf keule bestrichen wird, um während eines genau be- die Periodizität des von dem Modulator abgegebenen stimmten Zeitintervalls nahezu die Gesamtheit der scheinbar zufälligen Kodes zurückzuführende Grundeinfallenden kohärenten Energie zu reflektieren. Bei anteil wesentlich größer als das Doppelte der oberen der Schaltungsanordnung des hier vorgeschlagenen Grenzfrequenz der Dopplerfilter ist.
Abstands- bzw. Annäherungszünders werden somit 45 Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgein Kombination mit den modernen Techniken von mäßen Abstandszünders besteht darin, daß der Emp-Impuls- und Korrelationsradars, deren Empfänger fänger einen breitbandigen Vorverstärker großer Dymit einem konstanten Maß an Falschalarm arbeiten, namik, einen die empfangenen Echos in ihrem Scheiauf Störsender zurückzuführende Störauslösungen telwert begrenzenden Verstärker und eine weitere vermieden. 50 Schwellwertschaltung besitzt, deren Schwellwert dem

Bei dem mit der Erfindung vorgeschlagenen Ab- Störpegel am Ausgang der Dopplerfilter angepaßt ist. stands- bzw. Annäherungszünder wird aus einer rein Eine weitere Ausführungsform des erfindungsge-

gehaltenen Sinuswelle eine Folge kodierter Impulse mäßen Abstandszünders besteht darin, daß der Empgeschaffen. Diese Hochfrequenzquelle verhältnis- fänger hinter der Detektorschaltung ein Integriermäßig geringer Leistung kann aus einem einfachen 55 glied aufweist, dessen Zeitkonstante der Zeit der AbGenerator oder einer Quelle in festem Zustand be- tastung des Ziels durch die Hauptkeule der Antenne stellen. Ihre Ausgangswelle wird gleichzeitig abwech- angepaßt ist.

selnd phasenmoduliert und mit einem hohen Form- Weitere Einzelheiten des mit der Erfindung vorge-

faktor amplitudenmoduliert. Auf Grund der außer- schlagenen Abstandszünders und durch sie erzielte ordentlichen Entkopplung zwischen Sende- und 60 Vorteile gehen aus der nachfolgenden Beschreibung Empfangsteil braucht für beide nur ein einziger der Zeichnung hervor, die eine Schaltungsanordnung Strahler verwendet zu werden. Beim Empfang werten der erfindungsgemäßen Art in einer beispielsweise auf Grund der doppelten Modulation Entfernungs- gewählten Ausführungsform schematisch veranschauwähler in Zusammenhang mit Korrelations- und ko- licht und ihre Betriebsweise erläutert. Es zeigt
härenten Integrierschaltungen mit einem hohen 65 F i g. 1 ein Blockschaltbild der Sender-Empfänger-Trennvermögen die Geschwindigkeit aus, und Ge- Schaltung,

schwindigkeits- und Winkellagewähler schätzen ge- Fig. 2a, 2b und 2c den das Ziel umgebenden

nau die Lage des Ziels in der Hauptkeule des ausge- bestimmten Raum,

F i g. 3 die Auslösungen durch die sogenannten nung von einer Minute liegt, arbeitet die Schaltung Feuerpunkte am Erdboden, nicht und spricht nicht, wie später möglich, auf die

F i g. 4 a die Folge der von der Antenne ausge- Signale einer eventuellen Gegenmaßnahme an. Um sandten Signale, wenig anpeilbar zu sein, muß der Annäherungszün-

Fi g. 4 b die Autokorrelationsfunktion, 5 der nach der Erfindung einen Sender mit sehr gerin-

Fig. 5a und 5b die Spektren von Signalen mit ger mittlerer Leistung auf einer Frequenz außerhalb Geschwindigkeitsmehrdeutigkeiten, der üblichen Bänder von Radargeräten besitzen, dei

F i g. 6 die Bestimmung der Größe des Doppler- das Ziel während einer Zeit bestreicht, die, bezogen bandes, auf die Dauer der Flugzeit, äußerst kurz ist. Auf der

Fig. 7a die Änderung der Mittenfrequenz des io Außenfläche des Flugkörpers ist daher ein ebenes Dopplerbandes, Netz von Antennen vorgesehen. Dieses gleichzeitig

Fig. 7b die Änderung des Dopplerbandes in Ab- dem Senden und dem Empfang dienende Antennenhängigkeit der Öffnung des Strahlenbündels der An- system besitzt ein Strahlungsdiagramm, das in der tenne, Antriebsrichtung der Bombe sowie rückwärts von

F i g. 8 die Anordnung der Entfernungswähler, 15 dieser Richtung eine sehr geringe Stärke und in der F i g. 9 den Hochfrequenzkopf und den Modula- Umgebung der Normalen der Achse des Zünders tionskodegenerator, einen Kegel sehr schmalen Öffnungswinkels aufweist.

F i g. 10 die Ortungswahrscheinlichkeit der Rakete Bei der Schaltung der F i g. 1 entkoppelt eine

und Schaltung D' weitgehend den Empfänger R' vom Sen-

F i g. 11 das Betriebsschaltschema der Sender- 20 der T, der durch die Modulatorschaltungen 80 Empfänger-Schaltung der Rakete. amplituden- und phasenmoduliert wird. Auf Grund

Wie bereits angedeutet wurde, darf der Annähe- einer solchen Schaltung ist es möglich, eine einzige, rungszünder, der eine große Menge an explosiver zum Senden und zum Empfang gemeinsame AnLadung trägt, aus Sicherheits- und wirtschaftlichen tenne 3 zu verwenden. Der Empfänger R! besitzt Ent- -Gründen die Zündung nur dann durchführen, wenn ²⁵ fernungswähler SD, eine Störsignalbegrenzerschahung er in die betreffende Zone gelangt. Die Explosion 100, welche die empfangenen Störsignale stark bemuß mit der größten Wahrscheinlichkeit sogar in grenzt, eine Integrierschaltung 101, welche die durch Anwesenheit von durch Gegenmaßnahmen ausge- das Ziel reflektierten Echos integriert, und eine lösten elektromagnetischen Störungen stattfinden. Zündauslöseschaltung 102, die das Auslösen der Der Schutz gegen diese Störungen muß sehr groß 30 Zündung steuert. Die in der Schaltung 101 enthaltesein, da einerseits ihre Leistung 250 bis 1000 kW an- nen Geschwindigkeits- und Winkellagewählschaltunnehmen kann und andererseits ihre Betriebsfrequenz gen beseitigen die Echos, die von Körpern herrühren, ein beliebiges Band in dem weiten Bereich einneh- die mit einer gegenüber dem Ziel unterschiedlichen men kann, das sich von 600 bis 10 000 MHz er- Geschwindigkeit angetrieben werden, sowie Körper, streckt. Die Wahrscheinlichkeit der Auslösung des 35 die außerhalb des Hauptstrahlenbündels der Antenne Zünders bzw. der Rakete in dem verlangten Bereich, gelegen sind. Der scheinbar unbestimmte Kode der der durch einen Umfang begrenzt ist, dessen Seiten Phasenmodulation der Schaltung 80 unterdrückt die 10 m nicht überschreiten, muß daher hoch sein, und Mehrdeutigkeiten hinsichtlich Entfernung und Gezwar in der Größenordnung von mindestens 60 % bis schwindigkeit.

zu möglichst 99 °/o. Gleichzeitig muß die Eventualität 40 Um einen Betrieb mit hoher Sicherheit zu geeiner Explosion sehr gering, nämlich von der Größen- währleisten, und zwar unter Erfüllung dieser unerordnung eines Hundertmillionstel sein, sobald die läßlichen Bedingungen, kompensiert der hier vorge-Bombe sich in einigen Metern Entfernung außerhalb schlagene Annäherungszünder die Schwäche der des auf das betreffende Ziel eingemitteten Raums be- Sendescheitelleistung und die äußerst kurze Zeit des findet. In der vorgesehenen Entfernung bewirkt der 45 Bestrahlens des Zieles durch einen besonderen Mo-Zünder das Zünden durch Detektion der Reflexionen dulationskode, der ein Sendesignal mit sehr hoher am Ziel, die allein durch die Hauptkeule der Antenne Frequenz und äußerst großer Bandbreite und wecherzeugt werden. Wenn jedoch die Bombe in den Be- seiweiser oder scheinbar zufälliger Phase erzeugt, reich mit einer gegenüber der vorgesehenen kleineren Diese Schaltung verschafft in der Auslösezone eine Entfernung eintritt, können Auslösungen stattfinden, 5° hohe Ortungswahrscheinlichkeit, indem sie mit einem die auf Echos zurückzuführen sind, welche durch die guten Trennvermögen den überwachten Raum defi-Sekundärkeulen erzeugt werden, die Reflexionen am niert. Zu diesem Zweck wird der zu ortende Körper Boden oder am Meer hervorrufen, der bzw. das das gleichzeitig nach Entfernung, Geschwindigkeit sowie betreffende Ziel umgibt, obwohl diese Auslöseart auf Winkellage örtlich festgestellt. Eine Kombination der nebengeordnete und sekundäre Weise benutzt wird. 55 Antistörtechnik und der Technik kohärenter Korre-Der mit der Erfindung vorgeschlagene Annähe- lation mit derjenigen des Impulses mit Dopplereffekt rungszünder erfüllt diese strengen Bedingungen da- gestattet es, das gestellte Problem zu lösen, und zwar durch, daß er im Betriebszustand jegliche Entfer- unter Berücksichtigung der oben ausgeführten nungsmehrdeutigkeit ausschließt, so daß die Entfer- äußerst strengen Bedingungen. Durch vernünftige nung mit hoher Genauigkeit und sehr großem Unter- 60 Ausnutzung der Hochfrequenztechnik läßt der hier Scheidungsvermögen gemessen wird. Um betriebs- vorgeschlagene Annäherungszünder im übrigen die fähig zu sein, muß eine solche Schaltungsanordnung Schwierigkeiten vermeiden, die sonst durch Fehlerleicht sein, nur einen geringen Platz einnehmen und ströme zwischen den Sende- und Empfangsstromäußerst widerstandsfähig sein, und ihr Einbau darf kreisen bedingt sind. Hierdurch läßt sich in der Empnicht die ärodynamischen Eigenschaften der Bombe 65 fangsschaltung eine hohe Ansprechempfindlichkeit stören, die nach ihrem Abschuß in der Luft eine herausstellen und stabil aufrechterhalten. Die gegen-Bahn von mehreren zehn Kilometern ausführt. Wäh- seitige Beeinflussung dieser verschiedenen Techniken, rend der gesamten Flugzeit, die in der Größenord- die gemäß der Erfindung kombiniert werden, führt

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unter anderem zur Verwendung eines besonderen geschlagene Annäherungszünder jegliche Zündung Sendekodes, der, durch die kohärente Korrelation der Rakete. Vor allem ist dadurch eine nur äußerst und die Antistörschaltung ausgewertet, die Auslöse- geringe Wahrscheinlichkeit dafür gegeben, daß gezone nach Entfernung und Geschwindigkeit genau gebenenfalls in der Vertikalen des Flugkörpers abdefinieren läßt. 5 sichtlich verstreut liegende Feuerpunkte unbeabsich-

Fig. 2a, 2b und 2c zeigen schematisch den be- tigte Zündauslösungen hervorrufen könnten,
treffenden Raum, der das Ziel C umgibt und der von F i g. 3 veranschaulicht den Feuerpunkt PB, der in

der Rakete anvisiert wird. Eine Bombe M gelangt in der Vertikalen außerhalb des durch seine Achse Nähe des mit einer Geschwindigkeit ν von etwa eini- A'A" dargestellten Hauptstrahlenbündels, das von gen hundert Metern pro Sekunde sich bewegenden io der Bombe M abgestrahlt wird, die längs ihrer fallen-Objekts längs einer Bahn mit einer Steilheit Ψ von den Flugbahn sich dem das Ziel C umgebenden etwa 45°. Fig. 2a stellt die in der zur Achse der Raum 15 nähert. Die Auslösung kann nicht vonstat-Bombe parallelen Vertikalebene ZCY überwachte ten gehen, da einerseits das Strahlungsdiagramm und Zone dar. In dieser Ebene ist die Hauptkeule mit der der Fallwinkel so beschaffen sind, daß der Feuer-Achse A'A" schematisch durch die Geraden 11 und 15 punkt stets durch die Sekundärkeulen der Antenne 12 begrenzt. Ihr Öffnungswinkel mit 3 db (gleich bestrichen wird, die mindestens 20 db unter der 2ΛΨ) beträgt etwa 5 bis 6°. Fig. 2b veranschau- Hauptkeule liegen. Andererseits von dem beträchtlicht die Projektion des gleichen abgestrahlten Strah- liehen Abstand zwischen den durch die Achse A'A" lenbündels im Schnitt längs der Achse AA' auf der bzw. den Feuerpunkt gebildeten Winkeln W₀ und 45° zur Ebene der F i g. 2 a senkrechten Vertikalebene 30 aus betrachtet fällt der den Feuerpunkt betreffende ZCX. In der EbeneZCY der Bahn der Rakete bil- Dopplerfrequenzbereich außerhalb des Geschwindigdetdie abgestrahlte Energie eine sehr schmale Haupt- keitsfensters, das den von der Hauptkeule bestrichekeule (2Δ Ψ); demgegenüber sind in der zu der Bahn nen Punkten entspricht. Auf Grund des Strahlenbesenkrechten Ebene die Abmessungen dieses Strahlen- Strichs des Feuerpunkts durch die Sekundärkeulen bündeis wesentlich auseinandergebreiteter. Die Öff- 25 ist die Gesamtdämpfung, der das Signal auf seinem nung des Strahlenbündels in der EbeneZCX beträgt Fortpflanzungswege hin und zurück unterliegt, sehr nämlich etwa 240°. Die der Hauptkeule entspre- bedeutend; sie beträgt etwa mindestens 40 db gegenchende Auslösezone ist in Fig. 2a durch das Vier- über einer Reflexion an einem von der Hauptkeule eckBDEF, in Fig. 2b durch die FlächeKGHL bestrichenen Punkt. Es ist zu bemerken, daß eine be- und in F i g. 2 c schaubildlich durch den Raum 13 30 achtliche Dämpfung durch einfache Filterung in dem dargestellt. In diesem betreffenden Raum muß der äußerst wenig wahrscheinlichen Fall erzielt wird, in Annäherungszünder die Zündung vornehmen, wenn dem der Feuerpunkt PB in einer Entfernung zur sich die Bombe in einer Zielentfernung zwischen Bombe M liegt, die dem Abstand d₀ der Auslösezone d_o/3 und d_n befindet, wobei d₀ ein Nennwert ist, der entspricht.

zwischen einigen Metern und etwa 10 m sich ändern 35 Der Schutz gegen unbeabsichtigte Auslösungen kann. Das Ziel selbst kann sich oberhalb des Niveaus zeigt die Notwendigkeit, den Annäherungszünder mit des Bodens oder des Meeres in einer Höhe h beim- einer Antistörschaltung sowie mit Einrichtungen ausden, die etwa 10 m annehmen kann. zustatten, die mit einem hohen Trennvermögen eine

Wenn die Bombe in den Raum 13 der Fig. 2c Unterscheidung nach Entfernung, Geschwindigkeit eindringt, der durch die Hauptkeule der Antenne be- 40 und Winkellage treffen können. Dies führt dazu, stimmt ist, so ist die Zündwahrscheinlichkeit sehr einen Amplitudenmodulations- und Phasenmodulahoch, nämlich von der Größenordnung 60 bis 99%. tionskode für die ausgesandten Signale vorzusehen Diese Zündauslösungen werden daher trotz der Lei- und beim Empfang eine kohärente Korrelationstechstung der kraftvollen Bodenechos durch die vom Ziel nik anzunehmen. Diese Lösungen gestatten, genaue reflektierten Echos hervorgerufen, dessen zeitlich 45 »Fenster« vorzusehen, welche die Echos entspreschwankende äquivalente Radarfläche kleiner als ein chend der Entfernung und der Richtung ihres Her-Quadratmeter angenommen worden ist. Wenn dem- kommens sowie gemäß der von ihnen erzeugten gegenüber die Rakete außerhalb des Raumes 13 in Dopplerfrequenz begrenzen. Es sind auch schon Loden durch die Kugel 15 mit dem Ziel als Mittelpunkt sungen vorgeschlagen worden, um wirksam die Wir- und einem Radius d₀ bestimmten Raum nahe des 50 kung der »Fenster« durch Maßnahmen zu vervoll-Objekts eintritt, so wird die Empfangsschaltung nur ständigen, die jegliche Mehrdeutigkeit nach Entferdurch diejenigen Echos belastet, die auf die Sekun- nung und nach Frequenz ausschließen,
därkeulen oder auf die Streustrahlung der Rakete zu- Die Modulationskodierung besteht darin, Impulse

rückzuführen sind. Im Falle einer solchen Gegeben- konstanter Amplitude und äußerst geringer Dauer r heit wird die Auslösewahrscheinlichkeit nur in dem 55 zu schaffen, die von einem Pilotsignal mit sehr hoher Augenblick sehr hoch, in dem die Bombe den in Frequenz/₀ und mit reinen Wellen ausgehen, deren Fig. 2c wiedergegebenen Raum 14 erreicht. Dieser Phase0 oder π gelegentlich in durch ein Uhrwerk Raum besitzt eine Höhe kleiner als d₀, die durch die bestimmten regelmäßigen Zeitintervallen auftritt. Die Kugel mit dem Radius 0,8 d_n und dem Ziel C als _o ~ ,, ., „ ,. 1 , _x .. . ^ .. . ,.

Kugelmitte bestimmt ist. Abgeschnitten längs der 60 S^{roße Bandbreite} ^B> ^die T ^betra§^t' §^estattet' ^die Ebenen ZC Y und ZCX liefert dieses Volumen 14 Entfernung mit hoher Genauigkeit zu messen, gleichdie in Fig. 2a bzw. 2b dargestellten Flächen 14a zeitig ein hohes Trennvermögen zuzulassen und das und 14 b. In dem Raum 14 sind die Bodenechos kräf- Ergebnis der kohärenten Integration zu steigern, tig, wobei die äquivalente Radarebene des Bodens Einerseits nämlich ist der Abstand des bei der Ent-(oder des Meeres) zwischen 30 und 100 m² auf einer 65 fernungsmessung begangenen Fehlers umgekehrt proEntfernung von 15 m geschätzt wird. portional der Bandbreite B, und andererseits hat die

Wenn sich die Bombe außerhalb der die Nahzone kohärente Integration, welche die Autokorrelation bildenden Kugel 15 befindet, verhindert der hier vor- begleitet, einen dieser Bandbreite B proportionalen

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Gewinn η. Ferner weicht das Entfernungstrennver- druck R bedeutet die Energie E des auf die Spektralmögen, das das Intervall definiert, oberhalb dessen dichte des begleitenden Geräusches bezogenen EIeman annehmen kann, daß zwei in gleicher Richtung mentarsignals. Die Korrelation steigert das Nutzliegende Ziele unterscheidbar sind, wenig von dem signal η-mal und das Störsignal lediglich T/^-mal.

4- betragenden Wert von r ab! Der Integrationsvor- ^{5 Das} Leistungsverhältnis des Signals zum Störgeräusch B ° ° am Ausgang ist somit η-mal im Verhältnis zum gleigang besteht darin, vor der Detektion und nach einer chen Quotienten am Ausgang vergrößert, eventuellen Frequenzumkehrung die Signale zu ad- Die Anhebung des Signal-Geräusch-Verhältnisses dieren, die während der Meßzeit konstant bleiben. führt zu einer beachtlichen Steigerung der Detek-Die erste Schutzeinrichtung gegen unerwünschte io tions- oder Ortungswahrscheinlichkeit. Die Zahl η Echos ist das »Entfernungsfenster«, Die Wahlschal- der integrierten Signale, die gleich dem Korrelationstung läßt die Signale passieren, die der Entfernung gewinn ist, ist, wie bereits angedeutet, proportional entsprechen, die man zu überwachen wünscht, und der Bandbreite B des ausgesandten Elementarsignals, unterdrückt die Echos, die außerhalb des betreffen- Während der Integrationsdauer T₁ ist nämlich die Anden Intervalls auftreten. Durch seine Wählwirkung 15 ,, · . · _{t c}· τ ι · u ^T' u ■ η verringert das Entfernungsfenster in einem dem ^{zahl mte}g^{rierter Sl}S^nale g^leich » = W ^W°^bei ®^r Formfaktor der ausgesandten Signale gleichen Ver- die Wiederholungsperiode der Folge ausgesandter hältnis die Störung, die ein Störsender mit reinen Impulse ist. Mit den angenommenen Erläuterungen Speisewellen herbeiführt. Wenn gemäß der Erfindung kann die Zahl η auch in der Form von n = (B T₁ · α)

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verwendete Entfernungsfenster weist außerdem die Impulszuges ist. Nimmt man an, daß die Dauer τ des Vorteile einer hohen Ansprechgeschwindigkeit und Impulses gleich einigen 10 Nanosekunden ist und die einer großen Differenz an Einfügungsverlusten zwi- Dopplerbandbreite Δ F_d, von der die Zeit T₁ abhängt, sehen seinem offenen und seinem geschlossenen Zu- 35 etwa einige Kilohertz beträgt, kann der Korrelationsstand auf. Die mehrfachen Anwendungsmöglichkeiten gewinn η mehrere Tausend annehmen, d. h. einen der in Fig. 8 veranschaulichten Entfernungsfenster wesentlichen Gewinn von 30 bis 40 db hervorrufen, werden später beschrieben. Die Entfernungsmehr- Fig. 4a veranschaulicht schematisch die Folge deutigkeit, die trotz der Verwendung des Entfer- _s(t) der ausgesandten Funksignale mit konstanter nungsfensters besteht, wird durch die benutzte Kodie- 30 Amplitude und einer Wiederholungsfrequenz f_r gleich rung und die die Autokorrelation begleitende kohä- 1 _ ,,.,„,, . , , . , rente Integration aufgehoben. ~θ7 · ^{Der elektnsche} Hochfrequenzwinkel jedes Im-Bei einem zeitlich und frequenzmäßig begrenzten pulses unterliegt auf Grund der Phasenmodulation Signal entspricht das Maximum der Autokorrela- abwechselnd einer Phasenverschiebung von 0 oder π. tionsfunktion dem Maximum der Wahrscheinlich- 35 Zur Verdeutlichung dieser Eigenschaft sind in keitsdichte, für die das Nutzsignal sich unter den auf- Fig. 4a die abgesetzten Hüllkurven der Signale begenommenen Echos befindet. Die Autokorrelations- liebig verstärkt gezeichnet. Die ausgesandten Signale, funktion eines Rechtecksignals der Dauer τ nimmt die untereinander durch diese Modulation der Phase nach einer kohärenten Integration den Verlauf eines unterschieden sind, gestatten einerseits, die Entfergleichschenkligen Dreiecks an, dessen Basis der 40 nungsmehrdeutigkeiten stark zu mindern, und anDauer 2 τ den beiderseits der Dreiecksspitze gelegenen dererseits eine wirksame Antistörtechnik anzuwenäußersten Entfernungen entspricht. Jede dieser Ent- den, die auf dem Empfangsverfahren mit konstantem fernungen gibt Anlaß zu einer Verzögerung τ, die auf Falschalarmgrad beruht. Durch Ersatz des Kodes die hin und zurück erfolgende Durchlaufzeit einer abwechselnder Modulation der Phase durch einen elektromagnetischen Welle zurückzuführen ist. Mit 45 scheinbar zufälligen Kode mit einer gegenüber der anderen Worten gesagt, gibt das Signal am Ausgang Integrationsdauer T₁- geringeren Wiederholungsperider Korrelationsschaltung, deren Gewinn gleich η ist, ode T₁. werden im übrigen die verbleibenden Entfer-Anlaß zu einer maximalen Detektionswahrscheinlich- nungsmehrdeutigkeiten praktisch insgesamt aufgelceit für die Entfernungen Flugkörper-Ziel der betref- hoben. Ihre Pegel werden gegenüber dem Abstand fenden Zone unter der Bedingung, daß die Basis des 50 des Störgeräusches am Ausgang des kohärenten Korrelationsdreiecks dem vorausgesetzten Intervall Integrierers geringer. Ferner entfallen durch ent- d_o/3 bis d_a der Fig. 2a entspricht. Die von außer- sprechende Wahl der Periode T_r die Frequenzmehrhalb des überwachten Raums gelegenen Objekten deutigkeiten außerhalb des verwendeten Dopplerherrührenden Reflexionen führen dazu, daß bei einem frequenzbandesziiv Außerhalb dieses Bandes entStörgeräusch, dessen Abstandsart zwischen η und ~\ß 55 fallen ebenfalls die Störkomponenten, die sich aus der liegt, der Maximalpegel des Nutzechos der Spitze des Überlagerung zwischen den Spektralstrahlen des Dreiecks entspricht. Bei einem Korrelationsradar er- kodierten Signals und denen des Dopplerspektrums gibt sich der Gewinn« aus einer kohärenten Addi- ergeben.

tion einer Folge von η Signalen, wobei jedes empfan- Fig. 4b stellt das Signal^ (Θ, f_d, p) am Ausgang gene Signal der Amplitude YR und der Dauer τ von 60 der Korrelationsschaltung im Falle eines scheinbar einem überlagerten Störgeräusch begleitet ist. Am wechselnden Kodes mit ρ im Integrationsintervall T₁ Eingang des Korrektors wird dieses Störgeräusch als enthaltenden Perioden dar. Dieses Diagramm veran-Bezugsgröße genommen und seine Abstandsart mit 1 schaulicht die Entfernungsmehrdeutigkeit in dem angenommen. Unter diesen Bedingungen erhält man Falle, daß der Flugkörper längs seiner Flugbahn am Ausgang des Korrektors im Falle einer idealen 65 Störechos empfängt, die von unbeweglichen Hinderkohärenten Integration ein Nutzsignal der Amplitude nissen (f_d = 0) herrühren und durch die Hauptkeule η YR zuzüglich eines Gaußschen Geräusches, dessen der Antenne unterbrochen werden. Die gleiche Ent-Abstandsart gleich ]/^ ist. Der verwendete Aus- fernungsmehrdeutigkeit wird in dem Falle störender

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Hindernisse erhalten, die mit einer solchen Geschwin- Die Verhältnisse der Energien eines festen Nutzdigkeit bewegt werden, daß sich das Dopplerband echos (f_d = 0) und eines beweglichen Störechos, das A F_d mit einer Spitze f_d ändert, die gleich einem viel- eine zusätzliche Frequenz f_d ergibt, können bis zu n² fachen oder einem geraden Bruch der Wiederholungs- gehen. Für eine Zahl η von einigen Tausend kann die frequenz f_r der Signale ist (f_d — kf_r). Fig. 4b zeigt 5 Dämpfung etwa 70 db erreichen, und die Störechos ferner, daß ohne Berücksichtigung der auf den An- mit großer Dopplerfrequenz werden mit hundertstieg der Hin- und Rücklaufbahn zurückzuführende prozentiger Sicherheit ausgeschlossen.
Dämpfung die Mehrdeutigkeit in der Entfernung Θ Der mit der Erfindung vorgeschlagene Annähe-

gleich 6>_r bei einem Pegel f-^-lmal geringer als der ™§sf ^der unterdrückt jegliche Störkomponente, ^{fe r 6} \ η ) ^{& 6} ίο die auf Grund der Modulation das Geschwindigkeits-

Maximalpegel in der überwachten Zone ist. Es ist fenster durchlaufen kann, das aus die Integrationsohne weiteres verständlich, daß die Zahl ρ der schaltung bildenden Dopplerfiltern besteht. Bei An-Koden derart gewählt werden kann, daß die Mehr- Wesenheit der Dopplererscheinung gibt es nämlich deutigkeitsspitze unter den Störpegel fällt, der ein Vermischen zwischen den Spektralkomponenten

f-rM-mal geringer als der maximale Nutzpegel ist. ¹⁵ Js phasenmodulierten Signals und derjenigen des auf \\n I die Bewegung zurückzuführenden Dopplerspektrums.

Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltung ist Die Wiederholungsperiode T_r des zufälligen Kodes die Zahl ρ der Koden kleiner oder gleich der Quadrat- der Phase wird derart gewählt, daß die Grundwurzel des Korrelationsgewinns n. Demzufolge ruft , ι ^.duiujü u j

jedes Hindernis, das in einer größeren Entfernung »o frequenz ^- gut außerhalb des Frequenzbandes

als das Ziel liegt und zu einer zusätzlichen Doppler- AF_d liegt, das durch das Dopplerfilter begrenzt wird, frequenz f_d gleich Null oder zu einem Vielfachen der Zur Erfüllung dieser Bedingung muß die Kode-Frequenz f_r Anlaß gibt, am Ausgang des Korrelators anzahl η größer als Zwei sein. Auf diese Weise führt nur eine gegenüber dem Störpegel geringere Schwan- die Schaltung, die einen scheinbar zufälligen Wiederkung hervor. Ein Hindernis, das in einer Entfernung 25 holungskode verwendet, der durch die im Durchlaßliegt, die zu einer Verzögerung Θ gleich T_r führt, band Δ F_d angenommene Periode T_r bestimmt ist, zu liefert ein Echo mit einem Pegel, das gegenüber dem einem Geschwindigkeitsfenster, das in dynamischem Pegel des Wärmerauschens des Geräts kleiner ist. Modulationszustand sein ganzes Filtervermögen bei-Dieses Echo wird längs der Fortpflanzungsbahn ge- behält.

schwächt. 30 Fig. 5b veranschaulicht schematisch das Doppler-F ig. 5 a veranschaulicht im Schnitt das Mehrdeutig- spektrum eines Echos, das auf ein ausgedehntes keitsvolumen, das der überwachten Entfernung, also Hindernis zurückzuführen ist, das zu einer Bewegung einer Verzögerung Θ gleich Null entspricht. Fig. 5a angetrieben wird und außerhalb der Hauptkeule in gibt also schematisch den Pegel wieder, der durch ein einer Entfernung liegt, die der zusätzlichen Verzöge-Signal gegeben ist, das an einem Gegenstand reflek- 35 rung Θ_Γ entspricht, die gleich der Wiederholungstiert wird, der in gleicher Entfernung wie das Ziel periode der ausgesandten Signale ist. Das hervorliegt, jedoch mit einer Geschwindigkeit angetrieben gerufene Störecho ergibt am Ausgang des Korrewird, die eine überschüssige Dopplerfrequenz f_d er- lators einen Pegel, der sich um die Frequenzen f_d, die zeugt. Am Ausgang der Korrelationsschaltung nimmt . _ΛΤ. „ , ι . , . ,,.. , . ,. der Pegel des auf ein solches Echo zurückzuführen- 40 ^{em Vielfaches von} ^ ^sm<*> ™ Mittel wie die den Restsignals die Form der Funktion Funktion

χ = nf_ä&r ° ^υ p-siny

SUlJC

an. Da die Breite des Dopplerbandes Δ F_d etwa ein ändert wobei y === (_π f_d T) und die Hüllkurve

Tausendstel der Wiederhorangsfrequenz //ist, nähert *%Z fi* ¹^ %% ^™*^ ^JSZ^J^

sich der Ausdruck A der Form E sin a, wobei ^

/■ so E₀ wird an besonderen Stellen erreicht, an denen die

_a ₌ . Frequenz f_d gleich einem Vielfachen der Wieder-

AF ι

, ,. -r-r..,,, holungsfrequenz -=-. des Kodes ist. Die den zwischen

und die Hüllkurve & ι _Tr

- ι f \ ^zwe* besonderen Stellen gelegenen Punkten ent-

E = — χ (-^-1 55 sprechenden Signale werden durch die Echos erzeugt,

^π \f^d } die sich mit Phasen zusammensetzen, die von ihrer

, . . , . Eintreffzeit abhängen, d. h. im Mittel mit einer be-

ist. Läßt man den Korrelationsgewinn η erscheinen, _liebi _{phase; ihr} ρ _{d weicht etwas von dem Wert}

druckt sich die Hüllkurve E aus durch _E

— ab. Das Energieverhältnis zwischen dem Nutz-

E = / ⁿAFg\ ^ signal und den Störsignalen erreicht den hohen Wert

\ 7tf& ) von np, eine Zahl, die in der Größenordnung von

45 db liegen kann. Macht man den mittleren Pegel

Diese Funktion^ in F ig. 5 a veranschaulicht. Sie J^ _{höchstens leich denje}nigen der Entfernungs-

gestattet es, die Dampfung zu bewerten, der die be- 65 ρ β j ο

sonderen Punkte unterworfen sind, die den Spitzen mehrdeutigkeiten, der kleiner als der Störabstand ]/n

der aufeinanderfolgenden Schleifen der Kurvet ist, so sind die Geschwindigkeitsmehrdeutigkeiten in

(Θ, fd> P) für Θ = O entsprechen. der der Verzögerung Θ_Γ entsprechenden Entfernung

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nicht mehr störend, wobei ihre Pegel ebenfalls in dem Störungen mindert und einen bedeutenden Anteil der

Rauschen untergehen. Störwirkungen der Empfangskette vermeidet. Das

Ist ρ die Kodeanzahl im Verhältnis zu der Gesamt- Durchlaßband des Fensters ist der Zeit des Strahlenzahl η der integrierten Signale, die gleichzeitig bestrichs des Ziels durch die Hauptkeule angepaßt,

..„ , „ j . , ,^- j V« ,. _. 5 so daß man mit Vorteil das Maximum der durch das

großer als Zwei ist und zwischen y» und IJL Hegt, _{betreffende Objekt Μβω}^η kohärenten Energie

so entspricht das Signal am Ausgang den äußerst ausnutzt. Unter Berücksichtigung der auf die Winkelstrengen vorgeschriebenen Auslösebedingungen. Im Projektionen zurückzuführenden Frequenzkorrek-Zusammenhang mit der Bandbreite B unterdrückt die türen erfüllt das Geschwindigkeitsfenster ferner die angenommene Kodeanzahl die Mehrdeutigkeiten und ao Aufgabe des Winkelfensters, indem es in Ergänzung macht die Entfernungs- und Geschwindigkeitsfenster des Strahlungsdiagramms der Antenne die Auslösewkksam und demzufolge die Unterscheidungsver- winkelzone begrenzt.

mögen nach Entfernung, Geschwindigkeit sowie Fig,7a zeigt beispielsweise die Änderung der

Winkellage. Insbesondere auf Grund der Wirksam- Mittelfrequenz F_x. in Abhängigkeit vom Winkel ψ₀,

keit der Unterdrückung der Entfernungs- und Ge- 15 der sich unter Berücksichtigung der Schlingerbewe-

schwindigkeitsmehrdeutigkeiten kann der Formfaktor gungen des Flugkörpers zwischen 80 und 100° Mn-

-£- der ausgesandfcn **. » einige tadertma, f™^ ^»βΤ^^ScS größer gegenüber dem üblicher Radargeräte werden. Sprung. Für eine Geschwindigkeit der Rakete nahe Das Anwachsen des Fonnfaktors führt auch zu einer ao 500 m pro Sekunde und eine Frequenz /₀ des ausSteigerung des Korrelationsgewinns η sowie zu der gesandten Signals von etwa 15 GHz kann sich die Ortungswahrscheinlichkeit P_d, die hiervon abhängt, mittlere Dopplerfrequenz F_e zwischen Null und etwa und zur Verminderung der mittleren Leistung des 10 kHz ändern.

Senders unter Beibehaltung der verhältnismäßig Fig. 7b zeigt unter den gleichen Bedingungen die

hohen Scheitelleistung. Bei Studium der Kurven des as Frequenzbandbreite A F_d für verschiedene öffnungen Dopplerspektrums bemerkt man, daß die Aufhebung der Hauptkeule, Die Kurve 61 entspricht einem der ersten Schleife bei der höheren Frequenz des Winkel Λ ψ gleich 2° und die Kurve 62 einem Winkel Dopplerfilters mit der Bandbreite AF^ stattfindet. Δ ψ gleich 3°. Die Kenntnis des Bandes Δ F_d gestattet, Diese Bandbreite AF_d hängt von der halben Winkel- die Integrationsdauer T₁ und somit den Korrelationsöffnung Δ ψ ab, die die Hauptkeule mit 3 db bildet, ,30 gewinn η zu bestimmen.

hängt jedoch keineswegs von dem Fallwinkel ψ des Um die Empfindlichkeit des Empfängers zu stei-

FlugkÖrpers ab. gern, vollführt die mit der Erfindung vorgeschlagene

Fig. 6 veranschaulicht schematisch die Haupt- Schaltungsanordnung die kohärente Integration durch keule der Antenne, die auf die Bombe gesetzt ist, die eine Addition der Signale nach Detektion, ein Vormit der Geschwindigkeit V ihrer Bahn folgt. Bezeich- 35 gang nichtkohärenter Integration, Die Zeit nichtnet man mit /₀ die Sendefrequenz und mit ψ^ den kohärenter Integration ist nur durch den Öffnungswinkel der Achse CA' der Hauptkeule mit der von winkel des Strahlenbündels und die Geschwindigkeit der Rakete verfolgten Bahn, so drückt sich die Mittel- des Flugkörpers bestimmt, jedoch im Gegensatz zur frequenz/^ der Dopplerfrequenz durch die Gleichung Zeit kohärenter Integration unabhängig von der

40 Sendefrequenz /₀. Diese Dauer nichtkohärenter Inte-

_ . ( 2V\ . gration T_n ist gleich der Verweilzeit, die von der Ent-

-Tc — -J₀ \~y~j ^sm ^a° fernung d abhängig ist, welche die Bombe vom Ziel

trennt. Aus F i g. 6 läßt sich entnehmen, daß während aus, wobei der zusätzliche Winkel der Verweilzeit des Ziels im Hauptstrahlenbündel

45 dieses den Abschnitt Q T bestreicht, der einerseits Ψο — 3t \ gleichdemWert(2dig^fi/))ist,wobei d die AchseCM'

/7 .ι .

^{0 — 1} ° ' darstellt und andererseits gleich dem Wert F T_n ist.

Diese beiden Ausdrücke für den Abschnitt Q T beist. Die Breite A F_d des Dopplerfrequenzbandes ist stimmen die Dauer T_n nichtkohärenter Integration, gleich der Differenz zwischen der auf einen der Rund- 50 Es ist noch zu bemerken, daß eine Änderung der strahlen 11 oder 12 zurückzuführenden Frequenz Öffnung A ψ des abgestrahlten Bündels die Dauer T₁ und der Mittelfrequenz F_t. Da der Winkel ψ₀, wie kohärenter Integration vermindert, so daß der Korreuvj _c,. . j ^jt._x.j lationsgewinn η durch eine Steigerung der Dauer

bereits darauf hmgemesen wurde, nahe -j- ist, wird _ni_chflt|härenter Integration, d. h. durch ein Andie Bandbreite AF, annähernd ,.[ψ)_Δψ Diese » £*£ ££££?&£££&£% Bandbreite AF₄ bestimmt die Bandbreite des Trenn- die nichtkohärente Integration ausführende Schaltung Verstärkers, des sogenannten Dopplerfilters, das am eine Zeitkonstante, die an den Grenzfall, d. h. an die Ausgang des Korrelators vorgesehen ist. Dieses Verweilzeit mit der geringsten Entfernung des Ziels Filter, das die Aufgabe des bereits erwähnten Ge- 60 entsprechend Fig. 2a mit d = 0,8 d₀ angepaßt ist. schwindigkeitsfensters erfüllt, ist ein Tiefpaß, wenn Die hohen Vermögen der Unterscheidung nach

die Achse der Antenne genau senkrecht zur Achse Entfernung, Geschwindigkeit und Winkellage, die des Flugkörpers steht Jede Neigung der abgestrahlten durch den Annäherungszünder gemäß der Erfindung Hauptkeule führt zu einem Wandern der Mittel- erzielt werden, gestatten es, das Ziel mit einer großen frequenz F_c des Dopplerbandes AF_ä. 65 Genauigkeit zu orten und die Rakete mit einer sehr

Aus der vorgehenden Beschreibung geht hervor, großen Treffwahrscheinlichkeit auszulösen. Der Andaß das Geschwindigkeitsfenster die Wahl der Echos näherungszünder gemäß der Erfindung vervollstänentsprechend ihrer Dopplerfrequenz bewirkt, die digt diese Lösungen durch wirksame Mittel, die das

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Auslösen unwirksam machen bei jeglicher äußeren Entkopplung des Entfernungswählers 71 des HF-Störung, die durch sehr kraftvolle Störsender hervor- Kopfes, indem man in den Empfangskanal mehrere gerufen wird, und auch gegenüber inneren Störungen, Entfernungsfenster in Kaskade einfügt.
die auf ungenügende Entkopplungen zwischen den Fig. 8 veranschaulicht die Stellen, an denen die benutzten Schaltungen zurückzuführen sind. 5 Entkopplungsschaltungen eingesetzt sind, die gleich-

Die mit der Schaltung des erfindungsgemäßen An- zeitig die Aufgabe von Entfernungswählern erfüllen, näherungszünders durchgeführte doppelte Modu- Der Entfernungswähler 71, der aus Hochfrequenzlationskodierang läßt die Verwendung von Begren- dioden besteht, ist in den Hochfrequenzkanal des zern zu, die mit konstanter Falschalarmwahrschein- HF-Kopfes 81 eingesetzt. Er ist der Verzögerungslichkeit arbeiten lassen und somit die Gewißheit io leitung 72 vorgeschaltet, deren Verzögerung und geben, daß kein Störer unabhängig von seiner Art Steuerscheitelwert der überwachten Entfernung d₀ und Leistung in der Lage ist, ein unbeabsichtigtes angepaßt sind. Über die Leitung 1-72 speist der Am-Auslösen hervorzurufen. Die Störung kann höchstens plitudenmodulator 1 der Fig. 9 die Verzögerungsetwas die Auslösewahrscheinlichkeit bei der richtigen schaltung 72. Die Anstiegszeit dieses Fensters ist sehr Entfernung vermindern, hält jedoch nicht die Stör- 15 kurz und beträgt etwa einige Nanosekunden, während auslösewahrscheinlichkeit außerhalb der Nutzzone. der Einschaltverlust während der Leitperiode sehr Die Antistörschaltung, die für ein sehr starkes Stör- gering und während der Sperrperiode einige 10 db signal und ein schwaches Nutzsignal vorgesehen ist, beträgt. Diese Dämpfung während der Sperrperiode vermindert am Ausgang des Begrenzerverstärkers die besteht somit bei jedem Fehlstrom des Sendekanals, Störspannung, indem sie diese auf einen Pegel zu- ao der außerhalb des Intervalls des Steuerscheitelwerts rückführt, der den des Signals nicht übersteigt. Die austritt. Die Entfernungsfenster 73 und 75 in F i g. 8 Verwendung von Begrenzern führt keineswegs zu wirken in den Videostromkreisen des Empfangshohen Verlusten im Signal-Stör-Verhältnis, und zwar kanals. Diesen beiden Fenstern sind Verzögerungsauf Grund dessen, daß der Gewinn des Korrelators, leitungen 74 und 76 nachgeschaltet, die durch das der dem Begrenzerverstärker nachgeschaltet ist, hoch as Steuersignal mit großem Formfaktor gespeist werden, ist. Die Anwesenheit dieser Begrenzung in der Emp- das von dem gleichen Amplitudenmodulator 1 fangskette gestattet es, sich von Schwankungen des kommt. Die Verzögerungen dieser Leitungen sind der Gewinns des Empfängers frei zu machen und infolge- überwachten Entfernung d₀ angepaßt, und zwar unter dessen eine konstante Falschalarmwahrscheinlichkeit Berücksichtigung der zusätzlichen Verzögerungen, beizubehalten. Der Vorverstärker, der den Begren- 30 denen das Signal unterworfen ist, indem dieses die zern vorgeschaltet ist, ist durch eine sehr große verschiedenen Stromkreise durchläuft, die dem in der Durchlaßbreite und seine große Beaufschlagung ge- Gesamtschaltung 100 enthaltenen Videoverstärker kennzeichnet. Somit wird er einerseits durch den Ein- und den einen Teil der Schaltung 101 bildenden fluß des Störsignals nicht gesättigt und verformt nicht Multiplikator vorgeschaltet sind. Im Sperrzustand bedas sehr geringe Signal, das den Störer begleitet. 35 sitzen die Fenster 73 und 75 jeweils eine ausgezeich-

Fig. 8 und 11 veranschaulichen in Blockschalt- nete Entkopplung, die einige 10 db erreichen kann, bildern die Anordnung des Vorverstärkers und der Die Wirkung aller dieser drei Fenster vermindert jeg-Begrenzer im Empfangskanal. Die verwendeten liehen Fehlerstrom des Senders in einem gegenüber Mittel verschaffen den außerordentlichen Vorteil, daß dem Wärmerauschen des Geräts niedrigeren Pegel, nur eine Hochfrequenzquelle mit ständigem Betrieb 40 Andererseits stellt das Fenster 75 das bipolare Signal und nur eine einzige, dem Senden und dem Empfang am Ausgang des Verstärkers wieder her, bevor die gemeinsame Antenne verwendet zu werden braucht. Korrelation mit dem Kennkode des Signals ausge-Diese Eigenschaft ist jedoch nur dann wirkungsvoll, führt wird. Das Signal am Ausgang des Videovorverwenn bei dem Aufbau der Schaltung Vorsichtsmaß- stärkers ist nämlich infolge des Abschneidens der nahmen getroffen werden, um die Fehlströme der 45 äußerst niedrigen Frequenzen leicht differenziert.
Hochfrequenzleistung durch die Schaltungen des F i g. 9 stellt schematisch den HF-Kopf 81 dar. Die HF-Kopfes auf die Empfangselemente zu dämpfen. Hochfrequenzquelle 810, die durch einen festen Auf-Ein wirksamer Schutz gegen die inneren Störungen, bau gebildet sein kann, speist über den Isolator 811 der jederzeit einen stabilen Betrieb gewährleistet, be- den Impulsmodulator 812, der von dem Moduansprucht eine wirksame Entkopplung zwischen der 50 lationssignalgenerator 1 das Modulationssignal emp-Sende- und der Empfangskette von etwa 70 db. Im fängt. Die in dem Impulsmodulator 812 gebildeten Zeitpunkt des Empfangs müssen die Elemente des Impulse äußerst geringer Dauer τ speisen nach Durch-HF-Kopfes 81 gemeinsam einen hohen Einfügungs- laufen des Filters 813 die Modulationsschaltung 814. verlust aufweisen, damit im Pegel des Demodulators In dieser erhält jeder Hochfrequenzimpuls unter der 820 der F i g. 9 das Fehlstromsignal im Verhältnis zu 55 Wirkung des Modulators 2 abwechselnd eine Phasendem durch den Koppler 821 zurückgeführten Signal verschiebung von 0 oder π, bevor er seinerseits den vernachlässigbar ist. Gleichzeitig darf dieses Fehl- Zirkulator 815 speist. Der eine Ausgang des Zirkustromsignal nicht den Pegel des Wärmerauschens am lators speist die Antenne 3. Der andere Ausgang Pegelpunkt des Vorverstärkers 90 und des Ver- speist die angepaßte Last 4 und diese den Richtstärkers 91 übersteigen. Im Zeitpunkt des Sendens 60 koppler 816 des Empfangskanals. Dieser Empfangsmuß das Entfernungsfenster 71 eine große Entkopp- kanal besitzt den zuvor beschriebenen Entfernungslung aufweisen, damit die Fehlströme nicht den Vor- wähler 71, dem das Filter 818 und der Isolator 819 verstärker und den Begrenzerverstärker sättigen. Die nachgeschaltet ist, der den kohärenten Demodulator Schaltungsanordnung der Erfindung sieht einerseits 820 speist. Letzterer empfängt ferner unmodulierte einen kohärenten Demodulator 820 vor, der ein 65 Hochfrequenzschwingungen, die über den Koppler Signal für jeden Fehlstrom liefert, der ihn im Zeit- 821 der Hochfrequenzquelle 810 entnommen werden, punkt des Empfanges speist. Andererseits steigert Die Modulatoren 1 und 2 des HF-Kopfes 81 werden man im Zeitpunkt des Sendens die Wirksamkeit der über die Schaltung der örtlichen Generatoren 80 ge-

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speist, die den Zeitgeber 801, den Amplitudenkode- Folge der beim Senden verarbeiteten Funksignale aus generator 802 sowie den Phasenkodegenerator 803 und fängt dann die Reflexionen auf, um sie über den umfassen. Die Modulatoren 1 und 2 speisen anderer- Entfernungswähler 71 auf den Empfangsweg zu seits über die Leitung 1-74, 1-76 und 2-101 die Ver- lenken, wo sie durch den Demodulator 820 demozögerungsleitungen 74 und 76 sowie die Schaltung 5 duliert werden. Es ist bereits erwähnt worden, daß die 101 der F i g. 8. Wie bereits erwähnt wurde, weisen Tatsache, die Echos unter sehr hoher Frequenz aussämtliche Elemente des HF-Kopfes, um die Fehl- zuwählen, mit Vorteil von der großen Durchlaßbandströme der Hochfrequenzleitung minimal zu halten, breite des Fensters 71 Gebrauch machen läßt und starke Entkopplungen und ein hohes Stehwellenver- somit eine hohe Genauigkeit in der Messung der Enthältnis auf. Die Güten der Modulationsschaltung 812 io fernung auszuführen gestattet. Am Ausgang des Desind mit denen des Entfernungsfensters 72 vergleich- modulators 820 findet man dann die zeitlich gewählbar, dessen Wirkung einem Radar-Sende-Empfangs- ten Videosignale vor, die jedoch stets phasenmodu-Glied ähnlich ist. Die Isolatoren 811 und 819 sind liert sind. In der durch den Demodulator 820 gespeivorzugsweise ferromagnetische Vorrichtungen mit sten Schaltung 100 werden die Signale in einem nichtreziproker Wirkung. Diese Isolatoren bewirken 15 äußerst breiten Durchlaßband sehr stark verstärkt, die Zirkulation der Hochfrequenzenergie mit einem das an die Dauern der gewählten Impulse angepaßt äußerst geringen Einsatzverlust in der Richtung, die ist, die ihrerseits sich aus der Schärfe der gewünschvon der HF-Quelle zur Nutzlast läuft. Demgegen- ten Auslöseentfernung ergeben. Um Größenordnunüber wird die in entgegengesetzter Richtung sich fort- gen von etwa 3 m zu erhalten, sind Durchlaßbändei pflanzende Energie durch das magnetische Material ao von einigen 10 MHz notwendig. Die Schaltung 100 absorbiert und gelangt zum Eingang nur mit einem besteht aus dem Videovorverstärker 90, dem Entferäußerst schwachen Anteil, der in dem Ausmaß seines nungsfenster 73 und dem Begrenzerverstärker 91. Durchlaßbandes 20 db übersteigen kann. Die Iso- Diese Begrenzer großer Wirksamkeit verfolgen den latoren 811 und 819 besitzen somit einen Regulator- Zweck, den Betrieb bei konstantem Falschalarmgrad effekt, der praktisch jegliche Reflexion an Energie 35 des Empfängers zu bestimmen. Die von dem Begrenunterdrückt, die auf eine mangelnde Anpassung des zerverstärker 91 abgegebenen Signale gelangen an die Verbrauchers zurückzuführen ist. Infolgedessen ist Schaltung 101, die sich aus dem Korrelationsmultidie Kopplung zwischen den angeschlossenen Elemen- plikator 92 und der nachgeschalteten kohärenten Inten sehr stark verringert. Der Zirkulator 815 besteht tegrationsschaltung 93 zusammensetzt. Der Korrelavorzugsweise aus einer ferromagnetischen Vorrich- 30 tionsmultiplikator 92 empfängt die Phasenkodesignale tung mit nichtreziproker Wirkung. Diese nimmt die über die Leitung 2-101 und die von der Verzöge-Entkopplung" zwischen den Sende- und Empfangs- runsleitung 76 abgegebenen Signale des Amplitudenkanälen vor. Die Hochfrequenzenergie wird von der kodes. Die von dem Korrelationsmultiplikator abge-Schaltung 814 auf die Antenne geliefert, die den An- gebenen Impulse speisen die kohärente Integrationsteil an Energie abnimmt, für den sie angepaßt ist, 35 schaltung 93, die aus einem oder mehreren Doppler- und zu der angepaßten Last 4 die reflektierte Energie filtern besteht. Die Wirkung letzterer gestattet, wie zurückschickt. Die von der Antenne aufgenommene bereits beschrieben, die Entfernungsmehrdeutigkeit Energie wird auf den Koppler 816 und den nach- aufzuheben. Die Dopplerfilter 93, deren Durchlaßfolgenden Empfangskanal gerichtet. Alle durch Emp- band an die Zeit T₁ der Abtastung des Ziels durch fang zurückgesendete Energie geht ebenfalls in der 40 die Hauptkeule des Strahlungsdiagramms der Anangepaßten Last 4 verloren. Der Zirkulator 815 be- tenne angepaßt ist, machen mit Vorteil Gebrauch von sitzt einen Einsatzverlust kleiner als 1 db, ein Steh- dem Maximum der vom Ziel reflektierten kohärenten Wellenverhältnis kleiner als 1,4 und eine Entkopp- Energie und schützen sich wirksam gegen die verlung von einigen 10 db. Das Hochfrequenzfilter 813 schiedenen Störformen. In der vorstehenden Beübt die Funktion aus, die durch die Amplituden- 45 Schreibung ist die Aufmerksamkeit ebenfalls auf die modulation des Impulsmodulators 812 erzeugten Tatsache gelenkt worden, daß die Dopplerfilter 93 Residuen aufzuhalten. Der Impulsmodulator 812 ist zusammen mit dem Phasenmodulationskode die vorzugsweise vollständig auf einer Koaxialleitung Selektivität der Schaltung in dem Bereich der Gegebildet. Die gebildeten Störwellen werden durch schwindigkeiten definieren und in Ergänzung des Filter eliminiert, die im wesentlichen aus Hohlleitern 50 Strahlungsdiagramms ein Winkellagefenster hoher bestehen. Auf diese Weise können diese Störwellen Genauigkeit bestimmen. Die von den Dopplerfiltern nicht den kohärenten Demodulator erreichen und gelieferten Signale speisen die Schaltung 102, die sich Signale erzeugen, die den Punkten der Impulse ent- aus dem Detektor 94, der nichtkohärenten Integrasprechen. Der kohärente Demodulator 820 arbeitet tionsschaltung und einer nachfolgenden, die Zündmit Zwischenfrequenz Null, was den Vorteil hat, 55 schaltung 96 speisenden Schwellenschaltung 95 zukeine Umsetzerwelle herstellen zu müssen. Hieraus sammensetzt, die eine Schwelle genau festlegt. Die ergibt sich ein Gewinn an Gewinn und Raumbedarf Schwellenschaltung 95, deren Schwelle gegenüber sowie die Vermeidung einer Mischstufe und eines dem Abstand des Störgeräusches am Ausgang der Filters zur Unterdrückung des Trägers und Seiten- Filter 93 genau definiert ist, läßt die Auslösefalschbandes. Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß die 60 grade bestimmen. Die Zündschaltung 96 liefert einem Elemente des HF-Kopfes 81 ohne gegenseitige Beein- Zünder die zu seiner Betätigung notwendige Elektriflussung einen wirksamen Schutz des Empfangskanals zitätsmenge aus den von der Antenne aufgefangenen gegen jegliche Fehlströme der Energie des Sende- Reflexionen.

kanals bilden. Fig. 10 veranschaulicht für die äquivalenten Flä-

Fig. 11 stellt das Betriebsschema der Sender- 65 chenO₁ und σ₂ des Ziels die Ortungswahrscheinlich-

Empfänger-Schaltung gemäß der Erfindung dar. Der keitskurve. Die Wahrscheinlichkeit, für die die Zün-

Sendeteil besitzt die Kodegeneratorschaltung 80 und dung allein für die von dem in der betreffenden Ent-

den HF-Kopf 81. Die Antenne 3 strahlt zunächst die fernung gelegenen Ziel herrührenden Echos erfolgt,

ist sehr hoch, übersteigt 60% und kann 99°/o und mehr erreichen.

Claims

Patentansprüche:

1. Auf einer Rakete od. dgl. befindlicher elektromagnetischer Abstandszünder mit einem eine Folge kurzer kodierter Impulse über eine Richtantenne mit geringer Strahlungsöffnung um eine mittlere Strahlungsrichtung herum aussendenden Sender, einem von diesem entkoppelten, Echoimpulse aufnehmenden Empfänger, in welchem ein von dem Impulsmodulationsgenerator des Senders über eine Verzögerungsschaltung gesteuerter Entfernungswähler vorgesehen ist, der aus der von der Richtantenne empfangenen Folge von Echoimpulsen die auswählt, die einer bestimmten Entfernung entsprechen, und in welchem ferner ein Dopplerfilter vorgesehen ist, das eine Geschwindigkeitsauswahl der verarbeiteten Echos vor deren Feststellung in einer nachgeschalteten Schwellwert-Detektorschaltung trifft, dadurch gekennzeichnet, daß im Sender ein in an sich bekannterWeise die in dem Impulsmodulator (812) erzeugte Folge kurzer Impulse vor deren Aussenden durch die Richtantenne (3) pseudozufällig phasenumtastender Modulator (2) und im Empfänger eine kohärente Demodulationsschaltung (820) zwischen dem Entfernungswähler (71) und dem Dopplerfilter (93) vorgesehen ist.

2. Abstandszünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Sender und dem Empfänger gemeinsame Antenne (3) in der Antriebsrichtung der Rakete eine sehr geringe Leistung abstrahlt und die Hauptkeule der Antenne in der die Rakete und die Bodennormale enthaltenden Ebene einen äußerst kleinen Öffnungswinkel (21Αψ) besitzt und mit der Achse der Rakete einen Winkel (ψ₀) von nahezu 90° einschließt.

3. Abstandszünder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Sender vom Empfänger entkoppelnde Entkoppelungsschaltung (D'; 811, 815, 816, 819) Hochfrequenz-Schaltungselemente mit nichtreziproker ferromagnetischer Wirkung umfaßt.

4. Abstandszünder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolge beim Senden derart moduliert wird, daß abwechselnd jeder Impuls eine Phasenverschiebung 0 oder π aufweist.

5. Abstandszünder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eine kohärente Integration während eines Zeitintervalls T{ ausführende Dopplerfilter (93) eine dem Öffnungswinkel (A ψ) der Hauptkeule der Antenne (3) angepaßte Bandbreite (A F_d) besitzt.

6. Abstandszünder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Periodizität des von dem Modulator (2) abgegebenen scheinbar zufälligen Kodes zurückzuführende Grundanteil wesentlich größer als das Doppelte der oberen Grenzfrequenz der Doppelfilter ist.

7. Abstandszünder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger einen breitbandigen Vorverstärker (90) großer Dynamik, einen die empfangenen Echos in ihrem Scheitelwert begrenzenden Verstärker (91) und eine weitere Schwellwertschaltung (95) besitzt, deren Schwellwert dem Störpegel am Ausgang der Dopplerfilter angepaßt ist.

8. Abstandszünder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger hinter der Detektorschaltung ein Integrierglied (93) aufweist, dessen Zeitkonstante der Zeit der Abtastung des Ziels durch die Hauptkeule der Antenne angepaßt ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen