DE2120734C1 - Proximity fuze using Doppler effect with band-pass filter - Google Patents

Proximity fuze using Doppler effect with band-pass filter

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    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
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Abstract

The fuze has a detonation switch (18) which is actuated on satisfaction of a detonation criterion by the result of comparison of a max. missile/target relative velocity with the instantaneous velocity measured by Doppler radar. The Doppler amplifier (8) is feedback-regulated to increase its clutter suppression as the target is approached, and a count discriminator (9) produces a DC output proportional to the Doppler frequency for storage (10) at the instant of max. value. The final mixer (16) is followed by a band-pass filter (15) which inhibits detonation until the instantaneous relative velocity attains the prescribed threshold (17).

Description

Die Erfindung betrifft einen Annäherungszünder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a proximity fuse according to the preamble of claim 1.

Ein Annäherungszünder dieser Art ist Gegenstand des älteren Patentes 2/67. Damit bei diesem bereits vorgeschlagenen Zünder die Zündauslösung nach Maßgabe seines vorgegebenen Zündgesetzes bei großer Geschwindigkeit in einer größeren Zielentfernung vor dem Ziel erfolgt als bei kleinerer Geschwindigkeit, ist bei ihm ein Frequenzdiskriminator mit einer entsprechenden Arbeitskennlinie vorgesehen, der eine von der jeweiligen Dopplerfrequenz abhängige Gleichspannung gewinnt. Weiterhin sind zwei gegenseitig entkoppelte, eingangsseitig parallelgeschaltete und mit der Gleichspannung einspeisbare Signalkanäle vorgesehen, die beide ausgangsseitig an je einen Eingang einer Differenzstufe angeschlossen sind. In einem dieser Signalkanäle befindet sich ein Speicher, der bei Verminderung der Gleichspannung infolge Zielannäherung die Signalspannung in seinem Signalkanal bis zur Auslösung der Zündung konstant hält. Schließlich sind Mittel zur dann erfolgenden Auslösung der Zündung vorgesehen, wenn die der Differenzstufe nachgeführten Signale eine vorgegebene Potentialdifferenz erreichen.A proximity fuse of this type is the subject of the older patent 2/67. So that with this already proposed detonator Ignition triggering in accordance with his specified ignition law high speed at a greater target distance before the The goal is at a lower speed, is at him Frequency discriminator with a corresponding working characteristic provided that the one dependent on the respective Doppler frequency DC voltage wins. Furthermore, two mutually decoupled,  connected in parallel on the input side and with the DC voltage feedable signal channels are provided, both on the output side connected to one input of a differential stage are. There is a memory in one of these signal channels, the reduction in DC voltage due to target approach the signal voltage in its signal channel until the Ignition keeps constant. After all, means are then to be done Triggering of the ignition is provided if that of the differential stage tracked signals a predetermined potential difference to reach.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Annäherungszünder anzugeben, bei dem der Geschwindigkeitsvergleich nicht auf einer Potentialdifferenzbestimmung entsprechender Gleichspannungs-Potentiale basiert.The invention has for its object a generic Proximity fuse to be specified, in which the speed comparison not corresponding on a potential difference determination DC potentials based.

Die Merkmale der Erfindung sind dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 entnehmbar. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.The features of the invention are the characterizing part of the Claim 1 can be removed. The subclaims contain advantageous ones Embodiments of the invention.

Wesentlich für die Erfindung ist somit, daß zu dem Geschwindigkeitsvergleich entsprechende Frequenzen anstelle von Potentialen verwendet werden. It is therefore essential for the invention that the speed comparison corresponding frequencies instead of potentials be used.  

Die Abbildung zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Blockschaltbild.The figure shows an advantageous embodiment the invention in block diagram.

Die Schwingungen eines Sendefrequenzoszillators 1 von beispielsweise 10 GHz gelangen kontinuierlich und unmoduliert auf eine Sendeendstufe 2 , von der sie auf die erforderliche Sendeleistung verstärkt werden. Über eine Antenne 3, die mit der Sendeendstufe 2 über eine Sende/Empfangsweiche 4 verbunden ist, werden die Sendeschwingungen abgestrahlt. Im gezeigten Beispiel ist die Antenne 3 eine kombinierte Sende/Empfangs-Antenne. Reflektierte Sendeschwingungen werden von der Antenne 3 empfangen und über die Sende/Empfangs-Weiche 4 einer Mischstufe 5 zugeführt, die die Empfangsschwingungen mit den augenblicklichen Sendeschwingungen überlagert, wozu sie über eine Dämpfungsstufe 6 an die Sendeendstufe 2 angeschlossen ist.The vibrations of a transmission frequency oscillator 1 of, for example, 10 GHz reach a transmission output stage 2 continuously and unmodulated, from which they are amplified to the required transmission power. The transmission vibrations are emitted via an antenna 3 , which is connected to the transmission output stage 2 via a transmission / reception switch 4 . In the example shown, the antenna 3 is a combined transmit / receive antenna. Reflected transmission vibrations are received by the antenna 3 and fed via the transmission / reception switch 4 to a mixing stage 5 which superimposes the reception vibrations with the current transmission vibrations, for which purpose it is connected to the transmission output stage 2 via an attenuation stage 6 .

Vielfach ist es zweckmäßig, die Sendefrequenzschwingungen nicht unmittelbar zu erzeugen, sondern auf einer niedrigeren Frequenz zu erzeugen und dann zu vervielfachen.In many cases, it is expedient for the transmission frequency oscillations not to generate immediately, but on a lower one Generate frequency and then multiply.

Die ermischten Schwingungen der Mischstufe 5 weisen eine von der radialen Relativgeschwindigkeit des Zünders bezüglich seines Zielobjekts abhängige Dopplerfrequenz fD auf und gelangen auf einen Bandpaß 7, der alle störenden Schwingungen mit Frequenzen, die außerhalb des zu erwartenden Dopplerfrequenzbandes liegen, unterdrückt. Der dem Bandpaß 7 folgende Doppler-Verstärker 8 dient der Clutterunterdrückung und ist deswegen zweckmäßigerweise durch Rückführung seiner Ausgangsschwingungen amplitudengeregelt, so daß sich mit wachsender Zielannäherung die Clutterunterdrückung verstärkt. Ein Zähldiskriminator 9 weist eingangsseitig einen Begrenzer auf, der alle schädlichen Amplitudenschwankungen seines Eingangssignals unterdrückt. Am Ausgang des Zähldiskriminators 9 ergibt sich eine Gleichspannung, deren Höhe der Dopplerfrequenz fD proportional ist. Ein Speicher 10 speichert diese Gleichspannung zu einem Zeitpunkt, in dem die Zielentfernung noch groß ist und die Dopplerfrequenz fD ihren Maximalwert fDmax aufweist. Dieser eingespeicherte Wert wird während der gesamten folgenden Arbeitsperiode des Zünders gehalten und durch eine absinkende Gleichspannung am Signaleingang des Speichers 10 nicht mehr geändert. In Abhängigkeit von diesem Speicherwert erzeugt ein Hilfsfrequenzgenerator einstellbarer Ausgangsfrequenz, der im gezeigten Beispielsfall aus einem variablen Oszillator 11, einem Hilfsfrequenz-Festoszillator 12, einer Hilfsmischstufe 13 und einem Tiefpaß 14 besteht, nach Maßgabe des vorgegebenen Zündgesetzes des Zünders eine Frequenz, die in Verbindung mit der Mittenfrequenz eines Bandpasses 15 derart gewählt ist, daß die durch eine Mischstufe 16 ermischten Schwingungen den Bandpaß 15 passieren, sobald der Zünder seinen durch das vorgegebene Zündgesetz vorgeschriebenen Zündzeitpunkt erreicht hat. Dem Bandpaß 15 ist - vorzugsweise über eine Schwellwertstufe 17 - der Zündschalter 18 des Zünders nachgeschaltet, der durch die Ausgangsschwingungen des Bandpasses 15 bzw. der Schwellwertstufe 17 schaltbar ist. Kürzer ausgedrückt, verhindert der Bandpaß 15 die Zündung, solange die der augenblicklichen Relativgeschwindigkeit entsprechende Frequenz ihren durch das Zündgesetz vorgeschriebenen Wert nicht erreicht hat. Wie ersichtlich, werden in der Mischstufe 16 frequenzmäßig von der augenblicklichen Dopplerfrequenz abhängige Schwingungen mit Schwingungen des Hilfsfrequenzgenerators überlagert, deren Frequenz nach Maßgabe des Zündgesetzes des Zünders vorgewählt sein muß. Im gezeigten Beispielsfall sei unterstellt, daß die maximale Dopplerfrequenz fDmax zwischen 20 kHz (entsprechend einer Relativgeschwindigkeit von 1500 m/sec) liegen kann, was zu entsprechenden Speicherwerten im Speicher 10 führt. Unter diesen Umständen schreibt das Zündgesetz im Beispielsfall eine Zündung bei Erreichen einer augenblicklichen Dopplerfrequenz fDZ zwischen 3,3 kHz bei einer Relativgeschwindigkeit von 300 m/sec und 60 kHz bei einer Relativgeschwindigkeit von 1500 m/sec vor. Dann ist es zweckmäßig, die Frequenz fOV des variablen Oszillators 11 zwischen 616,7 kHz (300 m/sec) und 560 kHz (1500 m/sec) zu wählen, während die Ausgangsfrequenz des Oszillators 12 fest bei fOH = 500 kHz gewählt sein möge. Am Ausgang des Tiefpasses 14 ergeben sich dann Schwingungen mit Frequenzen zwischen 60 kHz und 116,7 kHz. Diese Ausgangsfrequenzen seien mit fH bezeichnet. Stimmt man den Bandpaß 15 mit seiner Mittenfrequenz von 120 kHz ab, so ist der gezeigte Zünder im unterstellten Beispielsfall einsatzfähig, da fDZ + fH = fBO ist, wobei fBO die Bandpaßmittenfrequenz ist. Der Bandpaß 15 wird durch eine Bandbreiteneinstellstufe 19 zweckmäßigerweise in seiner Bandbreite geregelt, im Beispielsfall zweckmäßigerweise zwischen 2 kHz und 20 kHz. Hierdurch wird erreicht, daß er in genügend kurzer Zeit einschwingen kann und der Zünder ausreichend präzise arbeitet.The mixed vibrations of the mixer stage 5 have a Doppler frequency f D which is dependent on the radial relative speed of the detonator with respect to its target object and reach a bandpass filter 7 which suppresses all disturbing vibrations with frequencies which lie outside the expected Doppler frequency band. The Doppler amplifier 8 following the bandpass 7 is used for clutter suppression and is therefore expediently amplitude-controlled by feedback of its output vibrations, so that the clutter suppression increases as the target approaches. A count discriminator 9 has a limiter on the input side, which suppresses all harmful amplitude fluctuations in its input signal. A DC voltage results at the output of the counting discriminator 9 , the level of which is proportional to the Doppler frequency f D. A memory 10 stores this DC voltage at a point in time when the target distance is still large and the Doppler frequency f D has its maximum value f Dmax . This stored value is held during the entire subsequent working period of the detonator and is no longer changed by a falling DC voltage at the signal input of the memory 10 . In response to this storage value of the igniter generates an auxiliary frequency generator adjustable output frequency, an auxiliary frequency-fixed oscillator 12, an auxiliary mixer stage 13 and a low-pass filter 14 is comprised in the shown example case of a variable oscillator 11, in accordance with the predetermined Zündgesetzes a frequency which, with compound the center frequency of a bandpass filter 15 is selected such that the ermischten by a mixer 16 oscillations pass through the bandpass filter 15 when the igniter has reached its prescribed by the predetermined Zündgesetz ignition timing. The bandpass filter 15 is connected, preferably via a threshold value stage 17 , with the ignition switch 18 of the igniter, which can be switched by the output vibrations of the bandpass filter 15 or the threshold value stage 17 . Expressed more briefly, the bandpass filter 15 prevents the ignition as long as the frequency corresponding to the current relative speed has not reached its value prescribed by the ignition law. As can be seen, in the mixing stage 16, frequency-dependent vibrations dependent on the instantaneous Doppler frequency are superimposed with vibrations of the auxiliary frequency generator, the frequency of which must be preselected in accordance with the ignition law of the igniter. In the example shown, it should be assumed that the maximum Doppler frequency f Dmax can be between 20 kHz (corresponding to a relative speed of 1500 m / sec), which leads to corresponding memory values in the memory 10 . Under these circumstances, the ignition law prescribes an ignition when an instantaneous Doppler frequency f DZ is reached between 3.3 kHz at a relative speed of 300 m / sec and 60 kHz at a relative speed of 1500 m / sec. Then it is expedient to choose the frequency f OV of the variable oscillator 11 between 616.7 kHz (300 m / sec) and 560 kHz (1500 m / sec), while the output frequency of the oscillator 12 is fixed at f OH = 500 kHz may be. At the output of the low pass 14 , vibrations with frequencies between 60 kHz and 116.7 kHz then result. These output frequencies are denoted by f H. If you tune the bandpass filter 15 with its center frequency of 120 kHz, the detonator shown can be used in the assumed example, since f DZ + f H = f BO , where f BO is the bandpass center frequency. The bandpass 15 is expediently regulated in its bandwidth by a bandwidth setting stage 19 , expediently between 2 kHz and 20 kHz in the example. This ensures that it can settle in a sufficiently short time and the igniter works with sufficient precision.

Es ist wichtig, daß die Frequenzabhängigkeit des variablen Oszillators 11 von dem Speicherwert des Speichers 10 dem Zündgesetz des Zünders angepaßt ist.It is important that the frequency dependency of the variable oscillator 11 on the stored value of the memory 10 is adapted to the ignition law of the igniter.

Zur Erhöhung der Störfestigkeit des erfindungsgemäßen Zünders gegenüber gegnerischen elektronischen Störmaßnahmen (ECM) ist es zweckmäßig, mit mindestens zwei nach einem beliebigen Programm insbesondere aperiodisch abwechselnden Sendefrequenzen zu arbeiten. In diesem Fall empfiehlt es sich, das in der Abbildung durch ein gestricheltes Kästchen 20 begrenzte Geschwindigkeitsfilter des Zünders entsprechend der Anzahl der gewählten Sendefrequenzen mehrfach vorzusehen und den Zündschalter 18 über eine Koinzidenzschaltung an die einzelnen Geschwindigkeitsfilter anzuschließen, so daß der Zündschalter 18 nur dann schließt und die Zündung einleitet, sofern alle Kanäle gleichzeitig Zündbefehl geben.In order to increase the immunity of the detonator according to the invention to opposing electronic interference measures (ECM), it is expedient to work with at least two transmission frequencies, in particular aperiodically alternating according to any program. In this case, it is advisable to provide the speed filter of the detonator, delimited by a dashed box 20 , in accordance with the number of selected transmission frequencies and to connect the ignition switch 18 to the individual speed filters via a coincidence circuit, so that the ignition switch 18 only closes and the ignition initiates if all channels give an ignition command at the same time.

Claims (5)

1. Annäherungszünder, der sein Zielobjekt nach dem Rückstrahlprinzip unter Ausnutzung des Dopplereffekts anmißt und der in entfernungsmäßiger Abhängigkeit von der radialen Relativgeschwindigkeit zwischen dem Zünder und seinem Zielobjekt nach Maßgabe eines vorgegebenen Zündgesetzes zündet, welches die Zündung bei größerer Relativgeschwindigkeit in einer entsprechend größeren Zielentfernung vorschreibt als bei kleinerer Relativgeschwindigkeit, und der zur Gewinnung des Zündkriteriums die bei Zielannäherung ermittelte maximale Relativgeschwindigkeit mit der augenblicklichen Relativgeschwindigkeit vergleicht, dadurch gekennzeichnet, daß zu diesem Vergleich die den Relativgeschwindigkeiten entsprechenden Dopplerfrequenzen bzw. daraus abgeleitete Frequenzen verwendet werden und daß ein Filter (15) vorgesehen ist, welches die Zündung verhindert, solange die der augenblicklichen Relativgeschwindigkeit entsprechende Frequenz ihren durch das Zündgesetz vorgeschriebenen Wert nicht erreicht. hat.1. Proximity detonator, which measures its target object according to the retroreflective principle using the Doppler effect and which ignites in a distance-dependent manner from the radial relative speed between the igniter and its target object in accordance with a predetermined ignition law, which prescribes the ignition at a higher relative speed at a correspondingly greater target distance than at a lower relative speed and comparing the maximum relative speed determined when approaching the target with the instantaneous relative speed in order to obtain the ignition criterion, characterized in that the Doppler frequencies corresponding to the relative speeds or frequencies derived therefrom are used for this comparison and that a filter ( 15 ) is provided , which prevents the ignition as long as the frequency corresponding to the current relative speed meets its We rt not reached. Has. 2. Annäherungszünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (15) als Bandpaß fest vorgegebener Mittenfrequenz ausgebildet und Teil eines Geschwindigkeitsfilters (20) ist, zu welchem außerdem eine dem Bandpaß vorgeschaltete, zwei Signaleingänge aufweisende Mischstufe (16) und ein dem einen Eingang der Mischstufe - vorzugsweise über einen Tiefpaß (14) - vorgeschalteter Hilfsfrequenzgenerator (11, 12, 13) einstellbarer Ausgangsfrequenz gehört, daß der andere Eingang der Mischstufe (16) mit den augenblicklichen Dopplerfrequenzen fD oder den daraus abgeleiteten Frequenzen beaufschlagt ist, daß die eingestellte Frequenz des Hilfsfrequenzgenerators in Verbindung mit der Mittenfrequenz des Bandpasses nach Maßgabe des vorgegebenen Zündgesetzes derart gewählt ist, daß die durch die Mischstufe (16) ermischten Schwingungen den Bandpaß passieren, sobald der Zünder seinen durch das vorgegebene Zündgesetz vorgeschriebenen Zündpunkt erreicht hat, und daß dem Bandpaß - vorzugsweise über eine Schwellwertstufe (17) - der durch die Ausgangsschwingungen des Bandpasses schaltbare Zündschalter (18) des Zünders nachgeschaltet ist. 2. Proximity fuse according to claim 1, characterized in that the filter ( 15 ) is designed as a bandpass filter of a predetermined predetermined center frequency and is part of a speed filter ( 20 ), to which also a mixing stage ( 16 ) upstream of the bandpass filter, having two signal inputs, and one Input of the mixer stage - preferably via a low-pass filter ( 14 ) - upstream auxiliary frequency generator ( 11 , 12, 13 ) adjustable output frequency heard that the other input of the mixer stage ( 16 ) is acted upon by the instantaneous Doppler frequencies f D or the frequencies derived therefrom that the Set frequency of the auxiliary frequency generator in connection with the center frequency of the bandpass is selected in accordance with the specified ignition law such that the vibrations mixed by the mixing stage ( 16 ) pass the bandpass as soon as the igniter has reached its ignition point prescribed by the specified ignition law, un d that the bandpass - preferably via a threshold level ( 17 ) - the switchable by the output vibrations of the bandpass ignition switch ( 18 ) of the detonator. 3. Annäherungszünder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite des Bandpasses in Abhängigkeit von der maximal auftretenden Relativgeschwindigkeit geregelt ist.3. proximity fuse according to claim 2, characterized in that the Bandpass bandwidth depending on the maximum occurring relative speed is regulated. 4. Annäherungszünder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsfrequenzgenerator zum Ermischen seiner augenblicklich einzustellenden Hilfsfrequenzschwingungen eine zwei Eingänge aufweisende Hilfsmischstufe (13) enthält, daß an den einen Eingang der Hilfsmischstufe ein Festfrequenzoszillator (12) und an den anderen Eingang der Hilfsmischstufe ein variabler Oszillator (11) angeschlossen ist, dessen Ausgangsfrequenz abhängig von der maximal auftretenden Relativgeschwindigkeit ist und in Verbindung mit der Frequenz des Festfrequenzoszillators derart gewählt ist, daß die durch die Hilfsmischstufe ermischten Schwingungen die gewünschte Ausgangsfrequenz des einstellbaren Hilfsfrequenzgenerators aufweisen.4. proximity fuse according to claim 2 or 3, characterized in that the auxiliary frequency generator for mixing its currently set auxiliary frequency vibrations contains a two-input auxiliary mixer ( 13 ) that at one input of the auxiliary mixer a fixed frequency oscillator ( 12 ) and at the other input of the auxiliary mixer a variable oscillator ( 11 ) is connected, the output frequency of which is dependent on the maximum relative speed occurring and is selected in connection with the frequency of the fixed frequency oscillator such that the vibrations mixed by the auxiliary mixer stage have the desired output frequency of the adjustable auxiliary frequency generator. 5. Annäherungszünder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er mit mindestens zwei abwechselnd einschaltbaren Sendefrequenzen arbeitet.5. proximity fuse according to one of claims 1 to 4, characterized in that it can be switched on with at least two alternately Transmission frequencies works.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE267C (en) * 1877-09-05 C. G. HILBERT in Schlofs Chemnitz Commercial oven with two-chamber filling shaft

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE267C (en) * 1877-09-05 C. G. HILBERT in Schlofs Chemnitz Commercial oven with two-chamber filling shaft

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