DE2310515A1 - OPTOELECTRONIC ANTENNA SYSTEM FOR LASER RAYS - Google Patents

OPTOELECTRONIC ANTENNA SYSTEM FOR LASER RAYS

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DE2310515A1 DE19732310515 DE2310515A DE2310515A1 DE 2310515 A1 DE2310515 A1 DE 2310515A1 DE 19732310515 DE19732310515 DE 19732310515 DE 2310515 A DE2310515 A DE 2310515A DE 2310515 A1 DE2310515 A1 DE 2310515A1
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Description

Beschreibung Titel: Optoelektronische Aniennenanlage für Laser-Strahlen Anwendungsgebiet: Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Antennenanlage für Imopulsmeßtechnik, kontinuierliche Meßtechnik und Nachrichtentechnik im Weltraum'in der Atmosphäre, im-bzw. unter-Wasser und auf der Erde,insbesondere für Luft-und Raumfahrt.Description Title: Optoelectronic antenna system for laser beams Field of application: The invention relates to an optoelectronic antenna system for Imopulse measuring technology, continuous measuring technology and communications technology in space the atmosphere, in or. underwater and on earth, especially for air and Space travel.

Zweck: Mit dieser optoelektronischen Antennenanlage ist die räumliche Lageermittlung und Entfernungsmessung von feststehenden und bewegten Zielen möglich.Die optoelektronische Antennenanlage ist feststehend d.h.Purpose: With this optoelectronic antenna system is the spatial Location determination and distance measurement of fixed and moving targets possible optoelectronic antenna system is fixed i.e.

ohne Antennen-Rotation während des Sende-und/oder Empfangsberiebes.without antenna rotation during transmission and / or reception operation.

Stand der Technik: Es ist bekannt,für leitungslose Nachrichtenübertragung (Hochfrequenz)und funktechnische Meßzwecke Richtantennen zu verwenden.Die Richtantennen können feststehend(Richtfunk)oder drehend(Radar)angeordnet sein.State of the art: It is known for wireless communication To use directional antennas (high frequency) and radio-technical measurement purposes can be fixed (directional radio) or rotating (radar).

Die Laser-Technik steht noch am Anfang ihrer Entwicklung.Verschiedene Ausführungen optischer Antennen sind bereits bekannt.Laser technology is still at the beginning of its development. Various Designs of optical antennas are already known.

Kritik des Standes der Technik: Die dreidimensionale Raumabtastung wird von der Radar-Technik noch nicht befriedigend beherrscht(Zeitschrift :"VDI nachrichten", Nr. 48, Jahrgang 1972, Kapitel" "Komplizierte dritte Dimension;Radar-Symposion in Ulm).Criticism of the state of the art: The three-dimensional space scanning is not yet mastered satisfactorily by radar technology (magazine: "VDI news ", No. 48, year 1972, chapter" "Complicated third dimension; Radar symposium in Ulm).

Die Abtastgeschwindigkeit ist niedrig,eine Steigerung ist wegen der Rotation der Antennen und der Impulslaufzeit nicht möglich.The scanning speed is slow, an increase is due to the Rotation of the antennas and the impulse transit time not possible.

Die Laser-Technik stellt höchste Anforderungen an die Lagestabilität von Sende-und Empfangsantenne, die praktische Einsatzmöglichkeit wird dadurch eingeschränkt. (Buch: "Laser", von Klaus Tradowsky, Vogelverlag Seite 127 und Zeitschrift "Rundfunktechnische Mitteilungen", Band 16, Jfahrgang 1972, Heft 6, Seite 291) Aufgabe: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,eine sehr schnelle dreidimensionale Raumabtastung mit einer feststehenden,nicht rotierenden,optoelektronischen Antennenanlage bei Verwendung von Laser-Strahlen zu ermöglichen.Laser technology places the highest demands on positional stability of transmitting and receiving antenna, the practical application is limited. (Book: "Laser", by Klaus Tradowsky, Vogelverlag page 127 and magazine "Rundfunktechnische Mitteilungen ", Volume 16, Jfahrgang 1972, Issue 6, Page 291) Task: The invention is based on the object of very fast three-dimensional space scanning with a fixed, non-rotating, optoelectronic antenna system Enable use of laser beams.

Lösung: Die Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß optische bzw. optoelektronische Antennen in Raumwinkeln zueinander so angeordnet werden, daß eine kugelähnliche Oberfläche,gebildet von den Öffnungen der Antennen (opt.Solution: The object is achieved according to the invention in that optical or optoelectronic antennas are arranged at solid angles to each other in such a way that that a spherical surface, formed by the openings of the antennas (opt.

entsteht. arises.

Die optoelektronische Antennenanlage ist in Längen-und Breitengrade unterteilt,in deren Schnittpunkten die optischen bzw.optoelektronischen Antennen angeordnet werden.Die Feinheit der Unterteilung ist von den jeweiligen Genauigkeitsforderungen,die an die optoelektronische Antennenanlage gestellt werden, bestimmt. The optoelectronic antenna system is in longitude and latitude divided, at their intersections the optical or optoelectronic antennas The fineness of the subdivision depends on the respective accuracy requirements that are placed on the optoelectronic antenna system.

Weitere Auagestaltung der Erfindung: Die Optoelektronische Antennenanlage kann in ihrer äußeren Gestalt kugelförmig oder kugelähnlich sein, oder aus Bruchteilen dieser Formen bestehen oder aus diesen zusammengesetzt sein.Die einzelnen optischen bzw.optoelektronischen Antennen können für jeden Breitengrad(teil) andere,oder auch gleiche Antennen-Öffnungs-Durchmesser haben.Alle bekannten optischen Antennenformen sind verwendbar.Another embodiment of the invention: The optoelectronic antenna system can be spherical or spherical in its external shape, or made up of fractions consist of these forms or be composed of them. The individual optical or optoelectronic antennas can be (partially) different for each degree of latitude, or also Have the same antenna opening diameter. All known optical antenna shapes are usable.

Erzielbare Vorteile: Wesentlich höhere Raumabtastgeschwindigkeit als bei Radar.Bei Bordanlagen von großer Bedeutung,denn es gibt zum Teil nur Bug-Radar, eingebaut in der Bugnase von Luftfahrzeugen'dieses Bug-Radar ist nicht immer mit Seiten-Radar kombiniert vorhanden.Achievable advantages: Significantly higher spatial scanning speed than This is of great importance for on-board systems, because in some cases there is only bow radar, built into the nose of aircraft - this bow radar is not always included Side radar combined available.

Dadurch,daß für die Raumabtastung eine größere Anzahl von Lasern bzw. Laser-Empfängern zur Verfügung steht, kann die Impulsleistung des Lasers erhöht werden.Due to the fact that a larger number of lasers or Laser receivers are available, the pulse power of the laser can be increased will.

Gleichzeitig läßt sich durch die zyckliche Tastung eine Gesamtimpulsfolge erreichen,die die Impulsfolge des Einzel-Lasers übertrifft.At the same time, a total pulse sequence can be generated through the cyclical keying that exceeds the pulse sequence of the single laser.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen: Ausführungsbeispiel 1 ist in Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.Description of Embodiments: Embodiment 1 is shown schematically in drawings and will be described in more detail below.

Es zeigen: Fig. 1. Abb. 1 die Vorderansicht der optoelektronischen Antennenanlage in halbkugelförmiger Gestalt.Durch die Schnittpunkte der Breiten-und Längengrade führen die Strahlen der in Raumwinkeln zueinander liegenden optischen Achsen der optischen bzw.optoelektronischen Antennen.Alle optischen Achsen haben einen geneinsamen Fußpunkt-den Mittelpunkt der Halbkugel bzw.They show: Fig. 1. Fig. 1 the front view of the optoelectronic Antenna system in hemispherical shape. Through the intersection of the latitude and Longitudes guide the rays of the optical lines lying at solid angles to one another Axes of the optical or optoelectronic antennas. All have optical axes a common base point - the center of the hemisphere or

Kugel.(Fig.1'Abb.1 , 0) Fig. 1, Abb.2 zeigt die zu Abb.1 gehörende Draufsicht.Ball. (Fig.1'Abb.1, 0) Fig. 1, Fig.2 shows the one belonging to Fig.1 Top view.

Die optischen Achsen in der Seitenansicht,sowie die Koordinatenpunkte(1) in Seitenansicht und Draufsicht, sind nur rechtsseitig dargestellt, umfassen aber selbstverständlich die gesamte Oberflache.The optical axes in the side view, as well as the coordinate points (1) in side view and top view, are only shown on the right, but include of course the entire surface.

Fig. 2. Abb.1 zeigt den Schnitt durch die Draufsich von Abb.2.Um die Darstellung zu vereinfachen,ist nur die rechte Hälfte der Halbkugel gezeichnet.Fig. 2. Fig.1 shows the section through the top view of Fig.2.To the To simplify the illustration, only the right half of the hemisphere is drawn.

In Fig. 1, Abb.1 sind die Strahlengänge(optische Achsen) auf einen Abstand H begrenzt.Fliegt z.B.ein Luft-oder Raumfahrzeug im Abstand H bzw.in der Höhe H,so ist der Strahl in seiner Bündelungsschärfe von der Reichweite abhängig.In Fig. 2, Abb,1 und 2 ,sind -von der Grundlinie nach oben-den Breitengraden immer kleinere Öffnungs-Durchmesser der optischen bzw.den optoelektrischen Antennen zugeordnet.Je größer diese Öffnungsdurchmesser, umso größer bzw.schärfer ist die Strahlbündelung und umso größer die erzielbare Reichweite. Die-selbe Gesetzmäßigkeit gilt auch für den Empfang der Strahlung.In Fig. 1, Fig.1 the beam paths (optical axes) are on one Distance H is limited. For example, an aircraft or spacecraft flies at distance H or in the Height H, the focus of the beam depends on the range Fig. 2, Fig. 1 and 2, are - from the base line upwards - the latitudes always Smaller opening diameters are assigned to the optical or optoelectrical antennas the larger these opening diameters, the larger or sharper the beam bundling and the greater the achievable range. The same law also applies to the reception of the radiation.

Geringere Strahl-Intensität erfordert gröBere Antennen-Durchmesser.Lower beam intensity requires larger antenna diameters.

Fig. 1, Abb.3 zeigt eine Konstruktionsvariante zu Abb.1 Die Strahl-Ableitung bzw.Zuleitung der optischen bzw.Fig. 1, Fig.3 shows a design variant of Fig.1 the Beam derivation or feed of the optical or

optoelektronischen Antennen erfolgt über Lichtleiter.optoelectronic antennas are made via light guides.

(Fig.2,Abb.2, 2) Nähere Einzelheiten über bereits bekannte Lichtleiter sind in den Zeitschriften "Rundfunktechnische Mitteilungen", Band 16,Jahrgang 1972, Heft 6,Seiten 294 und 295 und in der "Funk-Technik" 1972,Nr.16,Seite 558 dargestellt, Die flächenmäßige Anordnungsverteilung zeigt Fig.2, Abb.4 :Nebeneinander-Darstellung der Öffnungen der optischen bzw.optoelektronischen Antennen auf der kugelähnlichen Oberfläche. Die Lichtleiter (2) führen von diesen Antennen (1) zur Optik (3).Empfangene Strahlung wird von (3) zum Laser-Empfänger(S) geführt und die Laser-Strahlung, über 3,2 und 1,vom Laser(4) abgestrahlt Laser(4) und Laser-Empfänger(S) werden von der Steuer-und Auswerteelektronik gesteuert bzw.ausgewertet.(Fig.2, Fig.2, 2) More details about already known light guides are in the magazines "Rundfunktechnische Mitteilungen", Volume 16, year 1972, Issue 6, pages 294 and 295 and in the "Funk-Technik" 1972, no.16, page 558 shown, The areal arrangement distribution is shown in Fig. 2, Fig. 4: Side by side representation the openings of the optical or optoelectronic antennas on the ball-like Surface. The light guides (2) lead from these antennas (1) to the optics (3). Received Radiation is led from (3) to the laser receiver (S) and the laser radiation is passed over 3,2 and 1, emitted by the laser (4) Laser (4) and laser receiver (S) are controlled by the Control and evaluation electronics controlled or evaluated.

An die Auswerteelektronik(6) ist das Anzeigegerät(7) angeschlossen.The display device (7) is connected to the evaluation electronics (6).

Fig.3,Abb.1,2,und 3, zeigt verschiedene bekannte Ausführungsformen optischer Antennen.Fig.3, Fig.1,2, and 3, shows various known embodiments optical antennas.

Beispiel 2: Wie Beispiel 1,jedoch getrennte optische bzw. optoelektronische Antennen.Diese Antennen sind hier nicht im Sende-bzw.Empfangsbetrieb gleichzeitig verwendbar, sondern in zwei getrennte Anlagen aufgeteilt,so daß zB.eine Anlage die Sendeantennen und die andere die Empfangsantennen enthält und voneinander entfernt aufgebaut werden.Example 2: As Example 1, but separate optical and optoelectronic ones Antennas: These antennas are not in transmit or receive mode at the same time usable, but divided into two separate systems, so that, for example, one system has the Transmitting antennas and the other containing the receiving antennas and spaced from each other being constructed.

Die Lichtleiter(2) von den optischen bzw.optoelektronischen Antennen(1) direkt auf die Laser(4) bzw.The light guides (2) from the optical or optoelectronic antennas (1) directly onto the laser (4) or

auf die Laser-Empfänger(S).on the laser receiver (S).

Dabei entfällt bei der optoelektronischen Sende-Antennenanlage das Anzeigegerät (7) und die Auswerteelektronik(6) sowie die Laser-Empfänger(S).This is not necessary with the optoelectronic transmitter antenna system Display device (7) and the evaluation electronics (6) as well as the laser receiver (S).

Die separate optoelektronische Empfangs-Antennenanlage benötigt kein Laser-Steuergerät und die Laser(4) entfallen.The separate optoelectronic receiving antenna system does not require any Laser control unit and lasers (4) are omitted.

Claims (7)

Patentansrüche:Patent Claims: Oberbegriff; 1 loptoelektronische Antennenanlage für Laser-Strahlen, Kennzeichnender Teil: dadurch gekennzeichnet, daß die optoelektronische Antennenanlage für Laser-Strahlen ,angewandt für Impulsmeßtechnik,kontinuierliche Meßtechnik und Nachrichtentechnik im Weltraum,in der Atmosphäre,im-bzw.unter-Wasser und auf der Erde,insbesondere für Luft-und Raumfahrt,aus einer größeren Anzahl von optischen bzw.optoelektronischen Antennen so zusammengefügt wird, daß ihre optischen Achsen in Raumwinkeln zueinander stehen und eine, für alle Achsen gemeinsamen Fußpunkt (O) im Mittelpunkt der Kugel bzw.Halbkugel besitze3n. (Fig.1,Abb,1 und2) Die zyklische Tastung und Anschaltung dieser Antennen erfolgt über eine Steuer-und Auswerteelektronik.Generic term; 1 optoelectronic antenna system for laser beams, Characteristic part: characterized in that the optoelectronic antenna system for laser beams, used for pulse measurement technology, continuous measurement technology and Telecommunications in space, in the atmosphere, in or under water and on the Earth, especially for aerospace, from a larger number of optical or optoelectronic antennas are assembled in such a way that their optical axes are at solid angles to each other and have a base point common to all axes Have (O) in the center of the sphere or hemisphere. (Fig.1, Fig, 1 and 2) The cyclic These antennas are keyed and connected via control and evaluation electronics. 2. Optoelektronische Antennenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß sich ihre Konstruktion in kugelähnlicher-bzw.kugelförmiger-oder in Bruchteilen dieser Gestalt,bzw.aus diesen zusammengesetzt, realisiert.(Fig.1,Abb,1 und2) 2. Optoelectronic antenna system according to claim 1, characterized in that Their construction is spherical or spherical or in fractions of these Shape, or composed of these, realized (Fig. 1, Fig, 1 and 2) 3. Optoelktronische Antennenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die koordinatenmäßige Anordnung der optischen bzw.optoelektronischen Antennen auf den Schnittpunkten der Längen-und Breitengrade, einen "Zeilenversatz" aufweisen. $(Fig. 2 Abb.4) 3. Opto-electronic Antenna system according to Claim 1, characterized in that the coordinate-based Arrangement of the optical or optoelectronic antennas at the intersections of the Longitude and latitude, have a "line offset". $ (Fig. 2 Fig.4) 4. Optoelektronische Antennenanlage -nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Cffnungsdurchmesser der optischen bzw. optoelektronischen Antennen nicht gleich sind, sondernsich mit den Breitengraden in ihrer Größe verändern. (Fig.2, Abb.1 und2, 1) Patentansprüche: 4. Optoelectronic Antenna installation -according to claim 1, characterized in that the opening diameter of the optical or optoelectronic antennas are not the same, but change the latitude in their size. (Fig.2, Fig.1 and2, 1) Patent claims: 5. Optoelektronische Antennenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die optoelektronische Sende-Antennenanlage und Empfangs-Antennenanlage kombiniert betrieben wird(Fig.2),oder alternativ je eine selbständig betriebene optoelektronische Sende-bzw.Empfangs-Antennenanlage mit separaten Gehäusen und örtlich getrennten Aufstellungen vorliegt.5. Optoelectronic antenna system according to claim 1, characterized in that the optoelectronic transmitting antenna system and receiving antenna system combined is operated (Fig.2), or alternatively an independently operated optoelectronic Transmitting and receiving antenna systems with separate housings and spatially separated Lists are available. (Beispiel 2) (Example 2) 6. Optoelektronische Antennenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die zyklische Tastung der optischen bzw.optoelektronischen Antennen über mehr als nur einen Laser bzw.Laser-Empfanger erfolgt,und deren Steuerungs-bzw.Auswerteelektronik nach Breitengræden(zeilenweise) geordnet diese Antennen zyklisch anschalten kann.6. Optoelectronic antenna system according to claim 1, characterized in that the cyclic keying of the optical or optoelectronic Antennas via more than just one laser or laser receiver and their control or evaluation electronics can switch on these antennas cyclically according to latitude (line by line). 7. Optoelektronische Antennenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Laser-Strahlen zwischen den optischen bzw.optoelektronischen Antennen (1) und der Verteiler-Optik(3)-und bei Ausführung nach Beispiel 2 direkt den Lasern(4) bzw. den Laser-Empfängern-durch Lichtleiter geführt werden.7. Optoelectronic antenna system according to claim 1, characterized in that the laser beams between the optical or optoelectronic antennas (1) and the distributor optics (3) - and in the execution according to example 2 directly to the lasers (4) or the laser receivers are guided by light guides. Diese Lichtleiter(2)sind bereits bekannt.These light guides (2) are already known.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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