DE2633750C2 - Detektoreinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Detektoreinrichtung zum Erkennen der Nähe eines bewegten oder unbewegten Objektes.

Es ist bekannt, Objekte mit relativ großen Abmessungen, wie Gebäude, Brücken oder auch größere Fahrzeuge bzw. Flugzeuge mit physikalischen Mitteln zu »erkennen«. Man kann hierzu optische, mechanische oder elektromagnetische Meßverfahren der verschiedensten Art verwenden. So benutzen Detektoren, die nach dem Prinzip der Förster-Sonde arbeiten, die Störung des Erdmagnetfeldes zur Erkennung eines zu ortenden Objektes. Ferner sind aktive Ortungsverfahren in Form von Sonar oder Radar bekannt, die Ultraschallsignale bzw. elektromagnetische Signale aussenden und die empfangenen Reflexionen zur Ortung ausnutzen.

Die bekannten Detektoreinrichtungen, mit denen man feststellen kann, ob der Detektor sich im Nahbereich eines zu ortenden Objektes befindet, sind relativ aufwendig. Sie eignen sich daher nur bedingt zum Einsatz an Sprengkörpern, um deren Zündung zu initiieren. Die Kompliziertheit dieser Einrichtungen ist zugleich ein Grund für ihre Störanfälligkeit. Gerade bei dem genannten Anwendungszweck kommt es aber auf absolute Zuverlässigkeit und Funktionstiiehtigkeit an.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Detektcreinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die den bekannten Einrichtungen hinsichtlich der Einfachheit des Gerätes und seiner Funktion überlegen ist. Dabei soll eine zuverlässige Erkennung der Annäherung an das Objekt sichergestellt sein. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß eine breitbandige Empfangsantenne für elektromagnetische Wellen über einen Breitbandverstärker mit einer Schwellenwertschaltung verbunden ist, die auf die Signalsumme des gesamten empfangenen Frequenzbandes reagiert, und deren Ausgangssignal zur Anzeige eines durch das Objekt gegenüber elektromagnetischen Wellen abgeschatteten Platzes verwendet wird.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, daß in der Atmosphäre stets eine große Anzahl elektromagnetischer Felder der verschiedensten Frequenzen vorhanden ist, die sich überlagern. Diese elektromagnetischen Felder werden u.a. erzeugt durch die Rundfunk- und Fernsehsender sowie die verschiedensten Funkdienste, Radarsignale usw. Insgesamt wird über eine breitbandige Antenne und einen entsprechend breitbandigen Empfänger ein kontinuierliches Rauschen mit stochastischer Amplitudenverteilung festgestellt Dieses Rauschsignal, das sich aus der Summe zahlreicher Sendersignale sowie verschiedenen Störsignalen zusammensetzt hat insgesamt eine zeitlich im wesentlichen konstante Leistung. Diese Rauschleistung nimmt jedoch in der Nähe größerer Objekte spürbar ab. Die Erfindung nutzt diesen Leistungsabfall zur Erkennung der Nähe eines derartigen Objektes.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung kann man z.B. Raketen oder Bomben ausstatten, um deren Sprengladung kurz vor dem Auftrefftn auf ein Ziel zu zünden. Beim Eintauchen der mit der Detektoreinrichtung ausgestatteten Sprengladung in die durch das Objekt hervorgerufene Abschattung gegen elektroma-

*> gnetische Felder spricht die Detektoreinrichtung an und bewirkt die Zündung der Sprengladung.

In ähnlicher Weise können stationäre Sprengladungen dadurch gezündet werden, daß sie von dem »elektromagnetischen Schatten« eines bewegten Ob-

^)r> jektes getroffen werden. Die erfindungsgemäße Detektoreinrichtung eignet sich daher auch zur Anwendung bei Minen, die beim Überfahren durch Fahrzeuge gezündet werden sollen.

Um die Detektoreinrichtung scharf machen zu können, liegt zweckmäßigerweise das Aujgangssignal des Schwellenwertschalters zusammen mit einem weiteren Logiksignal am Eingang eines UND-Gliedes. Das weitere Logiksignal kann beispielsweise beim Abschuß einer Rakete aufgebaut und anschließend

⁴^ gehalten werden. Während des Fluges der Rakete ist die Detektoreinrichtung scharf. Selbstverständlich kann das weitere Logiksignal auch beispielsweise durch eins Fernsteuerung arr die Detektoreinrichtung herangetragen werden.

'" Der Frequenzbereich, in dem die Empfangsantenne und der Breitbandverstärker arbeiten, hängt weitgehend von den besonderen Voraussetzungen des Einzelfalles ab, beispielsweise von der räumlichen Größenordnung des zu erkennenden Objektes. Bekanntlich bewirken beispielsweise Brücken für den Langwellenbereich und Mittelwellenbereich eine nahezu vollständige Abschirmung, während im Bereich um ca. 100 MHz praktisch überhaupt keine Abschirmwirkung zu verzeichnen ist. Beabsichtigt man dagegen eine Sprengung in bestimmter Tiefe im inneren eines Tunnels, muß man eine Detektoreinrichtung verwenden, die auf kurzwelligere Strahlung reagiert, weil die langwellige elektromagnetische Strahlung überhaupt nicht in den Tunnel hineingelangt. Grundsätzlich wird

¹^ man in der Praxis auf einen Frequenzbereich von etwa 1OkHz bis ca. 150MHz angewiesen sein. Auf diesen Bereich ist die Erfindung vom Prinzip her allerdings nicht beschränkt. Ein bevorzugter Frequenzbereich

liegt zwischen 50 kHz bis 50 MHz.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch das Prinzip der »elektromagnetischen Schatten« in der Nähe größerer Objekte, und

Fig.2 zeigt ein Blockschaltbild der erfmdungsgemäßen Detektoreinrichtung.

Gemäß Fig. 1 soll angenommen werden, daß eine ^ιυ Sprengladung, die über eine Rakete 11 angeflogen wird, in unmittelbarer Nähe des Objektes 10, das z. B. ein Gebäude ist, noch vor dem Auftreffen gezündet werden soll. Die Rakete 11 ist zur Erkennung der Annäherung an das Gebäude 10 mit der erfindungsgemaßen ¹^ Detektoreinrichtung ausgestattet.

Man kann davon ausgehen, daß um das Gebäude 10 herum elektromagnetische Wellen der verschiedensten Frequenzen vorhanden sind. Diese fallen aus unterschiedlichen Richtungen ein. Das Objekt 10 wirkt als Abschirmung, so daß die aufireffenden elektromagnetischen Wellen in voller Größe jeweils nur auf derjenigen Seite des Objektes 10 vorhanden sind, von der sie eintreffen. An der gegenüberliegenden Seite bildet sich ein Schatten. ^2τ>

Nimmt man die Summe sämtlicher einfallender elektromagnetischer Signale, die ja aus allen Richtungen kommen, dann wird man feststellen, daß der Schatten, der durch die schraffierte Fläche 12 angedeutet ist, keineswegs eine vollständige Freiheit ^J" von elektromagnetischen Signalen bedeutet, sondern nur eine Amplitudenreduzierung des Gesamt-Rauschsignalss. Diese Amplitudenreduzierung wird von der in F i g. 2 dargestellten Detektoreinrichtung festgestellt

Gemäß Fig.2 ist eine Breitbandantenne 13 an einen ^r' Breitbandverstärker 14 angeschlossen. Bei der Antenne handelt es sich beispielsweise um einen relativ stark ausgebildeten Dipol oder um einen Draht. Dieser nimmt ein breites Spektrum der die gesamte Erdoberfläche einhüllenden elektromagnetischen Felder auf. Die ^A" empfangenen Signale werden von dem Breitbandverstärker 14 unabhängig von ihrer Frequenz gleichmäßig verstärkt und in einer Gleichrichteraiiordnung i5 gleichgerichtet Das gleichgerichtete H F-Rauschsignal wird dem Schwellenwertdetektor 16 zugeführt. Hierbei handelt es sich beispielsweise um einen Differenzverstärker, an den eine Referenzspannung, die das Schwellensignai bildet, gelegt ist. Überschreitet die Rauschleistung den vorgegebenen Pegel, so befindet sich die Detektoreinrichtung außerhalb des Schattens 12. Um kurzzeitige Unterschreitungen des Soll-Spannungsniveaus unwirksam zu machen, kann dem Schwellenwertschalter 16 gegebenenfalls ein Glattungskondensator nachgeschaltet sein.

Das Logiksignal am Ausgang des Schwellenwertschalters 16 wird über einen Verstärker 17, bei dem es sich auch um eine einfache Kippstufe handeln kann, verstärkt, invertiert und dem UND-Glied 18 zugeführt. Der zweite Eingang 19 des UND-Gliedes 18 kann beispielsweise an einen zweiten Sensor oder eine Steuereinrichtung angeschlossen sein. Hr dient dazu, die

LcrcinriCiiturtg »sCnSri«

Der Ausgang des UND-Gliedes 18 ist mit einem z. B. elektrochemischen Zünder 20 verbunden.

Für die gesamte Schaltung ist eine gesonderte Stromversorgung vorgesehen, die in bekannter Weise ausgeführt sein kann.

Es kann zweckmäßig sein, anstelle einer
Antenne 13 mehrere Antennen zu verwenden, die unterschiedliche Frequenzbereiche empfangen. Aus diesem Grunde ist in Fig. 2 zusätzlich eine weitere Antenne 21 angedeutet. Ferner ist es möglich, anstelle des dargestellten einzigen Breitbandverstärkers 13 mehrere Breitbandverstärker vozusehen, die gemeinsam das in Frage kommende Frequenzspektrum abdecken. Wichtig ist in jedem Falle, daß die Hochfrequenzsignale eines breiten Spektrums leistungsmäßig summiert werden, so daß der Schwellenwertschalter 16 nicht auf eine diskrete Frequenz anspricht, sondern auf ein breitbandiges Leistungsspektrum.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Detektoreinrichtung zum Erkennen der Nähe eines bewegten oder unbewegten Objektes, dadurch gekennzeichnet, daß eine breitbandige Empfangsantenne (13) für elektromagnetische Wellen über einen Breitbandverstärker (14) mit einer Schwellenwertschaltung (16) verbunden ist, die auf die Signalsumme des gesamten empfangenen Frequenzbandes reagiert und deren Ausgangssignal zur Anzeige eines durch das Objekt (10) gegenüber elektromagnetischen Wellen abgeschatteten Platzes verwendet wird.

2. Detektoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Breitbandverstärker (14) und dem Schwellenwertdetektor (16) eine Gleichrichteranordnung (15) vorgesehen ist

3. Detektoreinrichtung nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Schs^llenwertschalters (16) zusammen mit einem weiteren Logiksignal am Eingang eines UND-Gliedes (18) liegt.

4. Detektoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsantenne (13) und/oder der Breitbandverstärker (14) in einem Frequenzbereich von ca. 10 kHz bis ca. 150 M Hz arbeiten.

5. Detektoreinrichtung nach Ansprach 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsantenne und/oder der Breitbandverstärker in einem Frequenzbereich von ca. 50 ki Iz bis ca. 50 M Hz arbeiten.