DE2351604C3 - Sägezahn-FM-Schwebungs-Radar-Näherungszünder für ein fliegendes Geschoß - Google Patents

Description

dadurchgekennzeichnet, daß die erste Modulationseinrichtung einen Modulationsoszillator (1) enthält, der eine Sägezahnspannung (2a) mit vorgegebener Kippfrequenz erzeugt, welche den Hochfrequenzoszillator (2) frequenzmoduliert, so daß seine Frequenz (2b) in jeder Kipperiode linear ansteigt,

daß die Frequenzmodulation ununterbrochen erfolgt,

daß die Codierungseinheit (13) von der Sägezahn-Kippfrequenz unabhängige bistabile Rechteckimpulse (2c) mit pseudo-zufällig variierenden Flankenbreiten und Impulszwischenräumen erzeugt, die dem Phasenmodulator (3) zugeführt werden und die ständig frequenzmodulierten Signale im Takt mit den pseudo-zufällig variierenden Rechteckimpulsen der Phasenmodulation unterwerfen und
daß dem Mischer (6) ein Niederfrequenzverstärker (7) mit einem Schmalbandpaßfilter nachgeschaltet wird.

2. Näherungszünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Codierungseinheit (13) einen Taktgenerator (12) aufweist, der ein Schieberegister (10) über eine Rückkopplungsschaltung (11) ansteuert.

3. Näherungszünder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die pseudo-zufällig variierenden Rechteckimpulse in Abhängigkeit von der Speicherkapazität des Schieberegisters (10) und der Auslegung der Rückkopplungsschaltung (11) periodisch wiederholt werden.

4. Näherungszünder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Detektorschaltung (8) das Differenzsignal (2e) feststellt, wenn dieses im Durchlaßband des Niederfrequenzverstärkers (7) auftritt und gleichzeitig einen vorgegebenen Schwellwert aufweist.

Die Erfindung betrifft einen Näherungszünder für ein fliegendes Geschoß, mit einem Hochfrequenzoszillator, mit einer ersten Modulationseinrichtung, die die Ausgangssignale des Hochfrequenzoszillators moduliert, einem Phasenmodulator mit einer Codierungseinheit, der die modulierten Ausgangssignale des Hochfreqaenzoszillators einer Phasenumtastmodulation nach einer Pseudo-Zufallsfolge unterwirft, einer zweipoligen Antenne, die die modulierten Signale gegen ein Ziel aussendet und die von dort reflektierten ausgesandten Signale empfängt, einem Mischer, dem die ausgesandten und empfangenen Signale zuführbar sind und der ein Differenzsignal erzeugt, das dem Abstand zwischen dem Geschoß und dem Ziel entspricht, und mit einem Detektorschaltkreis, der dann ein einen Zündschaltkreis betätigendes Signal ausgibt, wenn das Ausgangssignal des Mischers einen vorbestimmten Pegel erreicht hat, der anzeigt, daß die Phase der ausgesandten Signale im wesentlichen mit der Phase der reflektierten Signal übereinstimmt.

Ein derartiger Näherungszünder ist aus der DE-PS 12 93 260 bzw. der US-PS 33 32 077 bekannt. Dort werden zur Vermeidung von Mehrdeutigkeiten bei der Auswertung der ausgesandten und der von dem Ziel reflektierten ausgesandten Signale, das heißt zur Verbesserung der Genauigkeit kurze, durch Amplitudenmodulation erzeugte Impulse zusätzlich phasencodiert, was mittels eines pseudo-zufällig phasenumtastenden Modulators erfolgt. Die Phasenumtastung erfolgt jedoch stets nur zu Beginn der einzelnen kurzen Impulse, wobei diese Impulse in regelmäßigen konstanten zeitlichen Abständen zueinander auftreten.

Durch diese bekannte Technik der kurzen Impulse wird zwar in Verbindung mit der Phasenumtastmodulation eine hohe Genauigkeit erhalten, jedoch ist die Störsicherheit nicht ausreichend. Da die kurzen Impulse zu regelmäßigen, leicht bestimmbaren Zeitpunkten beginnen und die Phasenumtastmodulation nur zwei diskrete Zustände (Phase 0 oder ri) aufweist, ist es verhältnismäßig einfach möglich, den Code zu ermitteln und durch gezielte Störmaßnahmen eine unerwünschte Zündung des Geschosses auszulösen.

In der Beschreibungseinleitung der DE-PS 12 93 260 bzw. der US-PS 33 32 077 ist noch ein Abstandszünder beschrieben, der nach Art eines mit Frequenzmodulation arbeitenden Höhenmessers arbeitet, wobei die Mehrdeutigkeiten bei ganzzahligem Vielfachem der gewünschten Entfernung als nachteilig angesehen werden.

Die DE-PS 9 62 179 beschreibt eine Radaranlage zur Entfernungsmessung, die mit gleichzeitiger zweifacher Frequenzmodulation arbeitet, wobei die beiden Frequenzmodulationen stark verschiedenen Frequenzänderungsgesetzen unterliegen. Die erste Frequenzmodulation erfolgt nach einem periodischen Gesetz, dessen Periode die gewünschte maximale Reichweite der Anlage bestimmt. Die zweite Frequenzmodulation, die zur Erschwerung absichtlicher Störungen dient, hat einen weitaus größeren Frequenzhub als die erste Frequenzmodulation, so daß sich die Trägerfrequenz in einem erheblich breiteren Frequenzband verschiebt, als es für die zur Entfernungsmessung dienende Frequenzmodulation benötigt wird. Weiterhin hat die zweite Modulation eine deutlich kleinere Periodendauer als diejenige der ersten Frequenzmodulation.

Die DE-AS 19 64 700 zeigt einen Doppler-Radar-Abstandszünder, bei dem eine ununterbrochene Dauerstrichwelle nach einem pseudo-zufälligen periodischen Code mit einer Phasenumtastung um π phasenmo-

duliert wird.

Die US-PS 22 22 587 beschreibt einen Entfernungsmesser, bei dem sinusförmig frequenzmodulierte Signale ausgesandt werden. Die vom Ziel reflektierten ausgesandten Signale werden mit Signalen verglichen, die aus den ausgesandten Signalen und einer zusätzlich überlagerten Phasenmodulation erzeugt wurden.

Die US-PS 26 71896 beschreibt ein Impulserzeugungssystem, bei dem eine erste regelmäßige Impulsfolge und eine zweite Impulsfolge erzeugt werden, wobei die zweite Impulsfolge Impulslücken aufweist, die ein ganzzahliges Vielfaches der Impulslücken der ersten Impulse ist Die Zahl des ganzzahligen Vielfachen wird aus einem Zufallsgenerator bereitgestellt

Schließlich zeigt die DE-OS 20 08 560 ein Nachrichtenübertragungssystem, bei dem eine diskontinuierliche Puls-Code-Modulation zusammen mit einer Frequenzmodulation innerhalb des Impulses, einer Frequenzumtastung oder einer Phasenumtastung unterworfen wird, um mit geringem Aufwand einen hohen Code-Vorrat bei guter Störsicherheit zu erzielen, wobei als ein mögliches Anwendungsgebiet das Kennungssystem bei Freund-Feind-Identifizierung im Zusammenhang mit Sekundärradargeräten angegeben ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Näherungszünder der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß in einfacher Weise eine noch größere Sicherheit gegen Störungen durch unerwünschte Signale erreicht wird, wodurch eine unbeabsichtigte Detonation des Geschosses verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die erste Modulationseinrichtung einen Modulationsoszillator enthält, der eine Sägezahnspannung mit vorgegebener Kippfrequenz erzeugt, welche den Hochfrequenzoszillator frequenzmoduliert, so daß seine Frequenz in jeder Kipperiode linear ansteigt, daß die Frequenzmodulation ununterbrochen erfolgt, daß die Codierungseinheit von der Sägezahn-Kippfrequenz unabhängige bistabile Rechteckimpulse mit pseudo-zufällig variierenden Flankenbreiten und Impulszwischenräumen erzeugt, die dem Phasenmodulator zugeführt werden und die ständig frequenzmodulierten Signale im Takt mit den pseudo-zufällig variierenden Rechteckimpulsen der Phasenmodulation unterwerfen, und daß dem Mischer ein Niederfrequenzverstärker mit einem Schmalbandpaßfilter nachgeschaltet wird.

Die bei der Erfindung durchgeführte pseudo-zufällige Phasenmodulation tritt also an beliebigen Zeitpunkten des sägezahnförmig frequenzmodulierten Signals auf, wodurch der Zeitpunkt einer möglichen Phasenumtastung für einen Fremden nicht vorhersehbar ist. Selbst wenn es fremden Personen gelingen sollte, die Wiederholfrequenz und den Frequenzhub des sägezahnförmig frequenzmodulierten Signales herauszufinden, so is* es bei ausreichend langem Pseudo-Zufalls-Code praktisch nicht möglich, diesen und insbesondere den genauen Zeitpunkt der jeweiligen Phasenumtastung innerhalb des sägezahnförmig frequenzmodulierten Signales zu ermitteln.

Durch die kontinuierliche Aussendung kann, im Gegensatz zu der Technik kurzer Impulse, mit relativ geringen Sendeleistungen gearbeitet werden, wodurch das ausgesandte Signal nur schwer identifizierbar ist.

Durch die Phasenmodulation des frequenzmodulierten Signals werden mit der Erfindung relativ große Signale des ausgesandten und reflektierten Signals erzielt, so daß auch dadurch eine größere Sicherheit gegen Störungen durch unerwünschte Signale erreicht wird. Im Vergleich zu den bekannten frequenzmodulierten Systemen muß der Signalpegel eines Störsignals etwa 100—200mal größer sein, um den Näherungszünder der Erfindung derart stören zu können, daß eine unerwünschte Detonation auftreten kann. Durch die Phasenmodulation wird ferner erreicht, daß die Phasenkorrelation des ausgesendeten und empfangenen Signals sich nicht auswirkt, bevor das Geschoß mit dem Näherungszünder einen gewissen minimalen Abstand von dem

ίο vorbestimmten Ziel erreicht hat Dieser minimale Abstand wird durch die Frequenz eines Taktgenerators festgelegt, und diese Frequenz wird so ausgewählt, daß der Abstand die Detonationsschwelle übertrifft, jedoch so dicht wie möglich daran liegt Dadurch wird eine zusätzliche Sicherheit gegen eine unbeabsichtigte Detonation des Geschosses ei zielt bevor es den richtigen Abstand zum Ziel erreicht hat.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Näherungszünders gemäß der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Näherungszünders nach der Erfindung dargestellt ist, näher beschrieben. Hierbei zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild der elektrischen Bausteine, die in dem Näherungszünder vorhanden sind und die

Fig.2a bis 2f Wellenzüge, die in den verschiedenen Bausteinen auftreten.
In Fig. 1 ist ein Modulationsoszillator 1 dargerstellt, der eine Sägezahnspannung mit einer vorgegebenen Kippfrequenz und einer Form erzeugt, die aus der Fig.2a ersichtlich ist. Die Sägezahnspannung des Modulationsoszillators 1 moduliert ein Hochfrequenzsignal, das in einem Hochfrequenzoszillator 2 (siehe F i g. 1) erzeugt wird. Dieses frequenzmodulierte Signal, das eine linear ansteigende Frequenz in jeder Kipperiode aufweist, erhält, bevor es einem Phasenmodulator 3 zugeführt wird, eine Form, die aus F i g. 2b zu entnehmen ist. In dem Phasenmodulator 3 wird die Phase des Signals mit dem Ausgangssignal aus einem Schieberegister 10, das von einem Taktgenerator 12 angesteuert wird, stufenweise invertiert. Eine Rückkopplungsschaltung 11 gibt eine pseudo-zufällige Impulsfolge ab, wobei die Anzahl der Impulse pro Schiebeperiode eine Funktion der Speicherkapazität des Schieberegisters und der Auslegung des Rückkopplungskreises ist.

Die Impulsfolge aus dem Schieberegister 10 kann eine Form aufweisen, die aus der F i g. 2c ersichtlich ist, und diese wird über eine Periode wiederholt, welche von dem Taktgenerator 12 und der Anzahl der Bits gegeben wird, die in dem Schieberegister gespeichert werden können.

Das frequenz- und phasenmodulierte Signal am Ausgang des Phasenmodulators 3 zeigt eine Form, die in Fig. 2d dargestellt ist. Dieses Signal wird in einem Trennverstärker 4 verstärkt und wird danach teilweise einer Antenne 5 und teilweise einem Mischer 6 zugeführt. Das ausgesendete Signal, das sowohl frequenz- als auch phasenmoduliert ist, wird von dem Objekt oder dem Ziel reflektiert, auf das das Geschoß mit dem Näherungszünder gerichtet ist, und wird von der Antenne 5 empfangen und dem Mischer 6 zugeführt. Die Frequenzdifferenz zwischen dem ausgesendeten und dem reflektierten Signal stellt ein Maß für den Abstand zwisehen de:n Geschoß und dem Ziel dar und diese Differenz tritt in dem Mischer 6 auf. Das Differenzsignal von dem Mischer 6 wird in einem Niederfrequenzverstärker 7 verstärkt, der ein Schmalbandpaßfilter aufweist.

Wenn das Differenzsignal eine Frequenz aufweist, die innerhalb des Durchlaßbandes des Niederfrequenzverstärkers 7 liegt, und gleichzeitig einen Amplitudenwert besitzt, der einen gewissen Schwellenwert überschreitet, so wird dieses Signal in einer Detektorschaltung 8 festgestellt. Bei Vorliegen eines Signals aus dem Detektor 8 erzeugt eine Entscheidungsschaltung 9 ein Signal, welches den nicht näher dargestellten Zündstromkreis des Näherungszünders schließt.

Das Differenzsignal, das durch Mischen des ausgesendeten und des reflektierten Signals erzielt wird, tritt, wie oben erwähnt, mit einer Frequenz auf, die ein Maß für den Abstand zwischen dem Näherungszünder und dem Ziel des Geschosses darstellt. Die F i g. 2e zeigt die Wellenform eines derartigen Signals, nachdem dieses den Niederfrequenzverstärker 7 durchlaufen hat, wenn der Abstand zwischen dem Geschoß und dem Ziel eine derartige Größe aufweist, daß der Phasencode des ausgesendeten Signals mit dem Phasencode des reflektierten Signals nahezu in Phase liegt.

Durch die Auswahl verschiedener Modulationsfrequenzen im Modulationsoszillator 1, jedoch bei Beibehaltung des gleichen Bandpaßfilters in dem Niederfrequenzverstärker 7, kann der Näherungszünder derartig eingestellt werden, daß er bei verschiedenen vorgegebenen Abständen von dem bestimmten Ziel detoniert. Wenn der Modulationsoszillator 1 eine höhere Modulationsfrequenz erzeugt, so ermöglicht der Näherungszünder, daß das Geschoß unter einem kürzeren Abstand vom Ziel detoniert, während eine geringere Modulationsfiequenz das Geschoß unter einem weiteren Abstand ν Dm Ziel detonieren läßt.

Ein von der Antenne 5 empfangenes Störsignal wird mit dem aus dem Trennverstärker 4 tretenden phasen- und frequenzmodulierten Signal gemischt. Das Störsignal wird jedoch nicht in Übereinstimmung mit der pseudo-zufälligen Kodierung phasenmoduliert sein, und das Differenzsignal am Ausgang des Mischerkreises 6

ίο wird daher eine zerhackte Form aufweisen, wie aus F i g. 2f ersichtlich ist. Die Frequenzen, welche dieses Signal umfaßt, werden hauptsächlich außerhalb der Bandbreite des Niederfrequenzverstärkers 7 liegen. Eine zusätzliche Sicherheit gegen Störsignale und gegen andere Rauschsignale, die auftreten können, liegen in der Detektorschaltung 8 begründet, die auf einen Schwellenwert eingestellt wird. Um die Entscheidungsschaltung 9 mit einem Signal zu versorgen, welches eine Detonation des Geschosses befiehlt, müssen die ausgesendeten und reflektierten Signale mit der Phasenmodulation in Phase sein, welche durch die pseudo-zufällige Impulskodierung gegeben ist, und das Differenzsignal muß eine Frequenz aufweisen, die in dem Durchlaßband des Niederfrequenzverstärkers 7 liegt, wobei das Differenzsignal eine gewisse Amplitude besitzen muß. Die bekannten Systeme, die nur das Differenzsignal und die Ampütude desselben ermitteln, sind den Stör- und Rauschsignalen in nachteiliger Weise unterworfen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Näherungszünder für ein fliegendes Geschoß,

- mit einem Hochfrequenzoszillator,

- mit einer ersten Modulationseinrichtung, die die Ausgangssignale des Hochfrequenzoszillators moduliert,

- einem Phasenmodulator mit einer Codierungseinheit, der die modulierten Ausgangssignale des Hochfrequenzoszillators einer Phasenumtastmodulation nach einer Pseudo-Zufallsfolge unterwirft,

- einer zweipoligen Antenne, die die modulierten Signale gegen ein Ziel aussendet und die von dort reflektierten ausgesandten Signale empfängt,

- einem Mischer, dem die ausgesandten und die empfangenen Signale zuführbar sind und der ein Differenzsignal erzeugt, das dem Abstand zwisehen dem Geschoß und dem Ziel entspricht und

- mit einem Detektorschaltkreis, der dann ein einen Zündschaltkreis betätigendes Signal ausgibt, wenn das Ausgangssignal des Mischers einen vorbestimmten Pegel erreicht hat, der anzeigt, daß die Phase der ausgesandten Signale im wesentlichen mit der Phase der reflektierten Signale übereinstimmt,