DE2800527A1 - Geschoss-lenkanordnung mit radarkurssteuerung, vielfachantenne und radarempfaenger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Geschoß-Lenkanordnung mit Radarkurssteuerung und bezieht sich auch auf die Ausbildung einer Vielfachantenne und eines Radarempfängers bei einer derartigen Anordnung.

Bei den üblichen Radarkurssteueranordnungen zur Verwendung für gelenkte Geschosse wird ein Ziel mit Hilfe einer Vielfachantenne verfolgt, die eine Anzahl von Hochfrequenz­ ausgangsgrößen liefert. Diese Ausgangsgrößen können addiert und subtrahiert werden, um ein Summensignal und mindestens ein Differenzsignal zu bilden. Diese Signale werden in einem Mehrkanalempfänger verarbeitet. Die sich ergebenden Zwischenfrequenzausgangsgrößen werden dann nach Amplitude und/oder Phase verglichen, so daß mindestens ein Empfangsausgangssignal gebildet wird, welches die Lage des Zieles mit Bezug auf die Antennenvisierlinie angibt. Dieses Ausgangssignal des Empfängers wird dann dazu benutzt, um das Geschoß zu lenken, so daß es einer Bahn folgt, die das Ziel trifft.

Die Antenne ist gewöhnlich auf einer mechanischen Anordnung gelagert, so daß sie sich um zwei aufeinander senkrecht stehende Achsen bewegen kann, so daß die Antennen­ visierlinie so bewegt werden kann, daß sie auf das Ziel hin zeigt, d. h., daß die Antenne das Ziel verfolgen kann, unabhängig von der Richtung der Verfolgungsbahn gegenüber dem Ziel und der Richtung des Körpers des Geschosses relativ zu diesem Vektor. Zum Antrieb des Antennensystems sind Elektromotoren vorgesehen, die von dem Ausgangssignal des Empfängers so gespeist werden, daß das Ausgangssignal des Empfängers Null ist, wenn die Antennenvisierlinie auf das Ziel hin ausgerichtet ist.

Das Geschoß wird auf dem richtigen Kollisionskurs dadurch gehalten, daß die räumliche Winkelbewegung der Visierlinie zwischen dem Geschoß und dem Ziel gemessen wird und die Bewegung des Geschosses senkrecht zu dieser Visierlinie im negativen Verhältnis zu der räumlichen Winkelbewegung gesteuert wird. Die Winkelgeschwindigkeit der Visierlinie wird durch ein oder mehrere Kreisel gemessen, die sich mit der Antenne bewegen und die eine räumliche Bezugslage liefern. Da die Antennenvisierlinie entlang der Geschoß-Ziel-Visierlinie verläuft, sind die Ausgangsgrößen der Kreisel proportional zu der Winkelbewegung der Visierlinie im Raum.

Wenn der Geschoßkörper seine Lage im Raum ändert und Reibung oder andere verzögernde Wirkungen auf das Antennen­ system einwirken, dann hat die Bewegung des Geschoßkörpers die Neigung, die Antenne mitzuziehen, d. h. die Antenne von der Geschoß-Ziel-Visierlinie wegzubewegen. Wenn dies eintritt, stellt die Geschoßlenkanordnung eine scheinbare Bewegung des Ziels fest, die tatsächlich jedoch nicht stattgefunden hat und liefert eine Ausgangsgröße, welche die Beschleunigung des Geschosses in falscher Weise ändert, so daß das Ziel nicht getroffen wird.

Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, ist es üblich, eine Raumstabilisierungsschleifenschaltung und eine Zielwinkelkursschleifenschaltung zu verwenden. In der Raum­ stabilisierungsschleifenschaltung wird die Ausgangsgröße der Kreisel nicht nur als das Ausgangssignal des Zielflugkopfes benutzt, sondern wird auch dazu verwendet, um die Motoren, welche das Antennensystem bewegen, so zu speisen, daß ihre Bewegung der Bewegung des Geschoßkörpers entgegenwirkt, d. h., daß die Antenne ihre Lage im Raum beibehält und auch weiterhin auf die Geschoß-Ziel-Visierlinie ausgerichtet ist. Wenn ein sehr hoher Verstärkungsgrad in der Raumstabilisierungsschaltung erreicht werden könnte, dann könnten die auftretenden Fehler vernachlässigbar sein und eine richtige Lenkung des Geschosses könnte auch dann erhalten werden, wenn der Körper des Geschosses sich im Raum relativ zu der Geschoß-Ziel-Visierlinie bewegt.

Der notwendige hohe Verstärkungsgrad der Raum­ stabilisierungsschaltung erfordert jedoch sehr kräftige und breitbandige Motoren, um das Antennensystem anzutreiben und dies wirkt sich ungünstig auf den Entwurf eines kleinen und billigen Zielflugkopfes aus. Die Schwenkung der Geschoßachse kann bis zu 1000°/s betragen, und die gewünschte Genauigkeit der Geschoß-Ziel-Visierlinie im Raum beträgt nur 0,01°/s, d. h. ein Verhältnis von 100 000 : 1 müßte über eine Bandbreite von einigen Hertz aufrechterhalten werden. Bei kleinen Geschossen ist es nicht tragbar, Motore vorzusehen, die ausreichende Leistung innerhalb der verfügbaren Grenzen des Raumes und der Kosten aufweisen, und es treten daher störende Führungssignale auf, die durch Fehler der Raum­ stabilisierungsschaltung bedingt sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Geschoß-Lenkanordnung anzugeben, bei der die genannten Nachteile vermindert oder völlig beseitigt sind.

Gemäß der Erfindung sind daher Einrichtungen vorgesehen, die von einer Ziel-Kurswinkelschleifenschaltung ein Signal ableiten, das eine scheinbare Bewegung des Ziels in Abweichung von einer Geschoß-Ziel-Visierlinie anzeigt, die durch eine Änderung in der Lage oder im Verhalten des Geschosses verursacht ist, und dieses Signal wird einer Raumstabilisierungsschleifenschaltung zugeführt, um die Lage der Antenne so einzustellen, daß diese scheinbare Bewegung kompensiert wird.

Bei einer Radarkurssteuerung ist es wichtig, daß die Antenne auf das Ziel ausgerichtet bleiben muß, wenn die Vielfachantenne ein Signal von dem Ziel aufnimmt, unabhängig von der räumlichen Lage des Geschosses, auf der die Antenne montiert ist.

Zu diesem Zweck wird in Weiterbildung der Erfindung die Vielfachantenne für die Radarkurssteuerung so gelagert, daß sie um die Azimuth- und Höhenachse geschwenkt werden kann, und zwar kann sie um die eine Achse mit Hilfe eines Getriebes geschwenkt werden, das sich dicht neben der Achse befindet, jedoch um die andere Achse mit Hilfe eines Getriebes geschwenkt werden, das sich entfernt von dieser Achse befindet.

Die Vielfachantenne kann zur Schwenkung um die Azimuth- und Höhenachsen in entsprechenden Trägern montiert sein und ist um die eine Achse mit Hilfe eines Getriebes schwenkbar, das sich innerhalb des Trägers dicht neben der Achse befindet und um die andere Achse mit Hilfe eines Getriebes schwenkbar, das sich in einer Entfernung von dem Träger und der Achse befindet.

Vorzugsweise ist das Getriebe, welches die Antenne um die Azimuthachse schwenkt, in der Nähe der Achse angeordnet, während das Getriebe, welches die Antenne um die Höhenachse schwenkt, entfernt von der Achse liegt.

Die Getriebe können Einrichtungen zur Verminderung des Spieles aufweisen und diese können im Fall des fern der Achse liegenden Getriebes aus Stiften bestehen, die in einem Schlitz eines Sektorzahnrades geführt sind, das das letzte Rad des Getriebes bildet und auf das ein das Spiel vermindernder Druck mit Hilfe einer Feder ausgeübt wird.

Die Getriebe können vorzugsweise durch Gleichstrommotoren mit hohem Drehmoment angetrieben werden.

Die Antenne, die Schwenklager, die Getriebe und die zugehörigen Elektromotoren können auf einer Trägerplatte angebracht sein, die auf dem Körper des Geschosses angeordnet und mit ihm mit Hilfe von Nasen verbunden ist, die sich am Umfang der Trägerplatte befinden und die gedreht werden können, damit sie mit zugeordneten Schlitzen im Körper des Geschosses in Eingriff kommen. Die Schlitze können in einem ringförmigen Körper vorgesehen sein, der an der Innenfläche des Geschoßkörpers befestigt ist.

Bei Radarkurssteuerungen besteht die Schwierigkeit, daß die Genauigkeit der Steuerung durch sog. "Funkel"-Signale oder "Blink"-Signale (glint signals) beeinflußt wird, die sich aus Änderungen der Amplitude und Phase der aufgenommenen Signale ergeben, die durch Reflexion von verschiedenen Punkten des Zieles herrühren. Wenn ein Radarempfänger ein kompliziertes Signal von einem funkelnden Ziel aufnimmt, unterliegt die Amplitude des Signals sowohl in dem Summen- als auch in dem Differenzkanal einem Schwund, wenn die Signale von verschiedenen Punkten des Zieles ihre relative Phase ändern.

Der Differenzkanal kann mit einer automatischen Verstärkungsregelung versehen sein, die durch den Amplituden­ mittelwert des Summenkanals betätigt wird, und es besteht dann die Schwierigkeit, daß der Mittelwert der Amplitude des Summenkanals mit einer Zeitkonstante für die automatische Verstärkungsregelung schwankt, die schnell genug ist, um den Schwankungen der Eingangsgröße zu folgen, die aber relativ konstant ist für langsame Verstärkungs­ regelungsschaltungen, die den Schwankungen der Eingangsgröße nicht folgen können. Die Phasenänderungen in dem Differenzkanal, die große Funkelstörungen verursachen, sind Schwunderscheinungen in dem Summenkanal zugeordnet und werden daher durch die rasche Zunahme des Differenz­ kanalverstärkungsgrades übertrieben, die durch eine schnelle automatische Verstärkungsregelung durch den Mittelwert der Amplitude des Summensignalkanals erzeugt werden, während sie gleichzeitig die Differenzkanalamplitudenänderungen zu unterdrücken suchen. Ein langsames Verstärkungsregelungssystem wird jedoch nicht in der Lage sein, dem Schwund des Summensignals zu folgen, und der Winkel des Verstärkungsgrades des Empfängers wird daher in diesen Zeitpunkten vermindert. Dies bedeutet, daß die Funkel-"Keulen" stark gedämpft werden, da der Empfänger nicht schnell genug ansprechen kann.

Das Fehlersignal der Ausgangsgröße für eine schnelle Verstärkungsregelung ist durch folgende Gleichung gegeben:

R _S - R _D + wR _S ,

während das Fehlersignal der Ausgangsgröße für eine langsame Verstärkungsregelung durch die Gleichung gegeben ist:

A (R - R _D + δR _S ) ,

wobei

R _S die Richtung der wahren Visierlinie ist, R _D die wahre Antennenvisierlinie ist, δR der Funkel-Keulen-Winkel ist und A das mittlere Summenkanalsignal bedeutet.

Mit einer langsamen Verstärkungsregelung wird daher ein Fehler der Kurswinkelschleifenschaltung durch die Summenkanaländerungen moduliert.

Im Fall eines Radargerätes eines Zielflugkopfes eines gelenkten Geschosses weicht die Funkelwirkung von derjenigen ab, die bei anderen Arten von Radargeräten auftritt. Dies rührt daher, daß das Geschoß sich während des Betriebes des Radargerätes dem Ziel nähert, so daß es schließlich zu einer Kollision oder nahezu zu einer Kollision mit dem Ziel kommt. Wenn sich das Ziel in großer Entfernung befindet, dann ist die Funkelfrequenz sehr niedrig (0,5 bis 1 Hz), weil der Zielkurs des Geschosses dazu neigt, ein im wesentlichen konstantes Zielbild aufrechtzuerhalten. Wenn das Geschoß sich dem Ziel nähert, nimmt die Funkelfrequenz zu, bis sie im letzten Teil des Anfluges einen verhältnismäßig hohen Wert (10 bis 150 Hz) erreicht. Der mittlere Wert des Funkelns eines Luftzieles ist jederzeit klein, so daß nach der obigen Theorie eine langsame automatische Verstärkungsregelung am günstigsten ist. Da jedoch die Funkelfrequenz sich über einen weiten Bereich ändert, ist es nicht möglich, eine einzige Geschwindigkeit für die Verstärkungsregelung zu wählen, die sowohl bezüglich der Funkelfrequenz günstige Eigenschaften hat als auch für die automatische Verstärkungsregelung des Empfängers wirksam ist. In Weiterbildung der Erfindung wird daher bei dem Radarempfänger zur Verwendung in einem gelenkten Geschoß die Ansprechgeschwindigkeit der automatischen Verstärkungs­ regelung in Abhängigkeit von der Leistungsamplitude des Zielrücksignals gesteuert. Die Ansprechgeschwindigkeit der automatischen Verstärkungsregelung kann auch in Abhängigkeit von einer Zeit gesteuert werden, die das Geschoß braucht, um die Zielfunktion zu erreichen oder in Abhängigkeit von dem Bereich der Zielfunktion. Wenn eine Funktion benutzt wird, die von der noch zurückzulegenden Strecke abhängt, so kann sie entweder von der Bereichskursschaltung des Empfängers abgeleitet werden oder man kann sie auch von der noch zu durchlaufenden Zeit abhängig machen oder sie kann dadurch abgeleitet werden, daß die Zunahme der von dem Ziel zurückkehrenden Leistungsamplitude gemessen wird und als Funktion verwendet wird.

Wenn daher das Geschoß sich dem Ziel nähert, nimmt auch die Amplitude der von dem Ziel zurückgestrahlten Leistung zu, da die Entfernung zwischen dem Geschoß und dem Ziel abnimmt. Die Abhängigkeit der von dem Ziel zurückgestrahlten Leistungsamplitude entspricht bei einem halbaktiven Radarführungssystem in etwa der Abhängigkeit von der zunehmenden Funkelfrequenz. Wenn man die Ansprechgeschwindigkeit der automatischen Verstärkungsregelung in Übereinstimmung mit dem Wert der von Ziel zurückgestrahlten Leistungs­ amplitude steuert ist es möglich, eine im wesentlichen optimale Regelung während des Geschoßanfluges aufrecht­ zuerhalten.

Die Erfindung wird nun an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1ist eine schematische Vorderansicht einer Vielfachantenne einer Geschoßlenkanordnung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 und 3 sind Seiten- und Vorderansichten der Antennenschwenkanordnung gemäß der Erfindung;

Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1;

Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 1;

Fig. 6 ist ein Blockschaltbild der wichtigsten Teile einer Geschoßlenkschaltung gemäß der Erfindung;

Fig. 7 ist ein Blockschaltbild eines halbaktiven Radarsystems des Zielflugkopfes eines gelenkten Geschosses, das mit einer gesteuerten automatischen Verstärkungsregelung gemäß der Erfindung versehen ist;

Fig. 8 ist ein Blockschaltbild eines aktiven Radarsystems im Zielflugkopf eines gelenkten Geschosses, das mit einer gesteuerten automatischen Verstärkungsregelung gemäß der Erfindung versehen ist;

Fig. 9 zeigt ein Diagramm, das zur Erläuterung der Wirkungsweise der gesteuerten Verstärkungsregelung gemäß der Erfindung dient und

Fig. 10 ist ein Diagramm, welches die Steuerkennlinien der gesteuerten Verstärkungsregelung nach Fig. 7 darstellt.

Die Antennenanordnung bildet einen Teil eines Zielflugkopfes für ein Luftkampfgeschoß. Die Radaranordnung ist halbaktiv, indem das Ziel mit Hochfrequenzschwingungen bestrahlt wird, die von einer fern von dem Geschoß liegenden Quelle herrühren, z. B. von dem Radargerät des Flugzeuges, welches das Geschoß abgefeuert hat.

Die in Fig. 1 dargestellte Vielfachantenne 1 enthält eine Anordnung von vier Antennenelementen 1 a bis 1 d, die jede ihre eigene Antennenzuführung 2 und Reflektorscheibe 3 enthalten. Die Achsen der vier Elemente 1 a bis 1 d liegen alle parallel zueinander, so daß, wenn ein Hochfrequenzsignal von einem Ziel durch die Antenne aufgenommen wird, die Ausgangssignale der vier Elemente alle etwa gleiche Amplitude aufweisen, sich jedoch in der Phasenlage je nach der Orientierung des Zieles relativ zu der Antenne unterscheiden.

Die in den Fig. 2 und 5 dargestellte Schwenkanordnung für die Vielfachantenne 1 enthält eine Trägerplatte 4, an der die Antenne 1 befestigt ist und die zwei Vorsprünge 5 an ihrer Unterseite aufweist, die einen Träger bilden, mit dem die Trägerplatte 4 schwenkbar auf einer Montageanordnung 6 oder einem Gestell befestigt ist, so daß die Trägerplatte 4 und die Antenne 1 um die Azimuthachse 7 geschwenkt werden kann. Die Trägerplatte 4 und die Antenne 1 können über einen Winkel von 100° um die Azimuthachse 7 geschwenkt werden und werden durch einen Gleichstrommotor 8 mit hohem Drehmoment über ein Untersetzungsgetriebe 9 angetrieben, das einen Teil des Gestelles 6 bildet und dicht neben der Azimuthachse 7 angeordnet ist. Eine den Schlupf oder das Spiel vermindernde Vorrichtung befindet sich in dem Untersetzungsgetriebe 6. Das Unter­ setzungsgetriebe 6 hat ein Zahnrad 11 und als letztes Zahnrad ein Sektorzahnrad 12, das an der Trägerplatte 4 befestigt ist.

Das Gestell 6 ist schwenkbar auf einem U-förmigen Träger 13 angebracht, der an der Grundplatte 14 befestigt ist und so ausgebildet ist, daß die Trägerplatte 4 und die Antenne um die Höhenrichtachse geschwenkt werden können. Die schwenkbar gelagerten Vorsprünge 5 auf der Trägerplatte 4 und der U-förmige Träger 13 bilden zusammen ein Hooksches Gelenk. Die Trägerplatte 4 und die Antenne 1 können um die Höhenrichtachse 15 um 100° geschwenkt werden und werden von einem Gleichstrommotor 16 hoher Leistung über ein Untersetzungsgetriebe 17 angetrieben, das sich im Abstand fern von der Höhenrichtachse 15 befindet. Die letzte Getriebestufe des Untersetzungsgetriebes 17 wird durch ein Zahnrad 18 und ein Sektorzahnrad 19 gebildet, das an dem Gestell 6 befestigt ist.

Die Gleichstrommotoren 8 und 16 mit hohem Drehmoment sind an dem Gestell mit Hilfe einer Klemmvorrichtung 20 verbunden, die zwei Einspannelemente 21 und 22 enthält, die zusammenwirkende halbzylindrische Einspannflächen 23 und 24 aufweisen. Die Klemm- oder Einspannvorrichtung 20 ist an dem Gestell 6 mit Riemen 25 befestigt, die angezogen werden, nachdem die Klemmflächen um die Motoren 8 und 10 mit Hilfe von Einstellschrauben 26 einjustiert worden sind.

Dadurch, daß das Untersetzungsgetriebe 17 fern von der Höhenrichtachse 15 angeordnet ist, ist es möglich, den Elektromotor 8 und das Getriebe 9, welche die Trägerplatte 4 und die Antenne 1 um die Azimuthachse 7 schwenken, innerhalb des U-förmigen Trägers 13 anzuordnen, so daß die Trägerplatte 4 und die Antenne 1 um mehr als 90° um beide Achsen geschwenkt werden kann. Das Untersetzungsgetriebe 17 ist mit einer Einrichtung zur Verminderung des Spiels versehen, die zwei Stifte 27 aufweist, welche auf entgegengesetzten Enden eines Schlitzes 28 in dem Sektorzahnrad 19 angeordnet sind und auf die ein das Spiel vermindernder Druck durch Schraubenfedern 29 ausgeübt wird.

Die Trägerplatte 4 trägt auch zwei Stabilisationskreisel 30 und 40, die dazu dienen, Ausgangssignale zu liefern, welche die Bewegungen der Trägerplatte 4 und der Antenne 1 im Raum anzeigen, während das Gestell 6 zwei Potentiometer 31 und 32 trägt, die von den Getrieben 9 und 17 angetrieben werden und elektrische Ausgangssignale liefern, welche die Bewegungen der Trägerplatte 4 und der Antenne 1 nach Azimuth und Höhe anzeigen, die durch die Getriebe 9 und 17 hervorgerufen werden.

Die Grundplatte 14 kann auf dem Körper 33 des Geschosses angeordnet und durch eine Anzahl von Nasen 34 befestigt sein, die schwenkbar in Vertiefungen 35 am Um­ fang 36 der Grundplatte gelagert sind. Die Nasen 34 können so gedreht werden, daß sie aus den Vertiefungen 35 heraustreten und in zugeordnete (nicht dargestellte) Schlitze eingreifen, welche in einem ringförmigen Teil vorgesehen sind, der an der Innenfläche des Geschoßkörpers befestigt ist.

In Fig. 6 ist eine Kurswinkelschleifenschaltung dargestellt, die zur Steuerung bezüglich der Azimuthachse dient und eine Subtraktionsschaltung 44, ein Radarfilter 45, eine Subtraktionsschaltung 46, ein Integrationsfilter 47, den Antriebsgleichstrommotor 8 und eine Summenschaltung 49 enthält. Eine Raumstabilisierungsschleifenschaltung zur Steuerung in der Azimuthachse enthält das Integrationsfilter 47, den Gleichstromantriebsmotor 8, die Summenschaltung 49, den Kreisel 30 und die Subtraktions­ schaltung 46. Eine Kompensationsschaltung 51 ist vorgesehen, um aus der Kurswinkelschleifenschaltung ein Signal abzuleiten, welches die scheinbare Bewegung des Zieles in Abweichung von der Geschoß-Ziel-Visierlinie anzeigt, die durch eine Änderung in der Lage des Geschosses im Azimuth verursacht ist und um sie der Raumstabilisierungs­ schaltung über die Subtraktionsschaltung 44 und das Radarfilter 45 zuzuführen.

Eine ähnliche Kurswinkelschleifenschaltung zur Steuerung in der Höhenrichtachse enthält eine Subtraktions­ schaltung 52, einen Empfänger 53, eine weitere Subtraktions­ schaltung 54, ein Radarfilter 55, eine Subtraktions­ schaltung 56, ein Integrationsfilter 57, den Gleichstromantriebs­ motor 16 und eine Summierschaltung 59. Eine Raumstabilisierungs­ schleifenschaltung zur Steuerung in der Höhenachse enthält das Integrationsfilter 57, den Gleichstromantriebs­ motor 16, die Summierschaltung 59, den Kreisel 40 und die Subtraktionsschaltung 56. Eine Kompensationsschaltung 61 ist vorgesehen, um aus der Kurswinkelschaltung ein Signal abzuleiten, welches die scheinbare Bewegung des Zieles in Abweichung von der Geschoß-Ziel-Visierlinie anzeigt, die durch eine Änderung der Lage des Geschosses in der Höhenlage verursacht ist und um sie der Raumstabilisierungs­ schaltung über die Subtraktionsschaltung 54 und das Radarfilter 55 zuzuführen.

Die beiden Schaltungsanordnungen, und zwar die zur Kompensation im Azimuth und die andere zur Kompensation in der Höhe, arbeiten in der gleichen Art und Weise und es wird daher im folgenden nur die Wirkungsweise der Azimuthschaltung beschrieben. Die Subtraktionsschaltung 42 hat eine Eingangsleitung 62, der ein Signal zugeführt wird, welches dem scheinbaren Winkel der Visierlinie entspricht. Die Subtraktionsschaltung 42 hat ferner eine Eingangs­ leitung 63, auf der ein Signal zugeführt wird, das die Orientierung der Antenne im Raum anzeigt. Sie erzeugt ein Ausgangssignal, welches den "Augenpunktfehler" oder die räumliche Winkelbewegung der Visierlinie zwischen dem Geschoß und dem Ziel anzeigt und führt dieses Ausgangssignal dem Empfänger 43 zu. Der Empfänger 43 liefert ein Spannungssignal, das dem "Augenpunktfehler" proportional ist und führt dieses dem Radarfilter 45 über die Subtraktions­ schaltung 44 zu.

Das Ausgangssignal der Raumstabilisierungsschaltung, welches die Resultierende von Signalen des Kreisels 30 und und eines Signals einschließt, welches den räumlichen Winkel des Körpers des Geschosses anzeigt und der Eingangsleitung 65 der Summenschaltung 49 zugeleitet wird, wird über eine Leitung 60 der Kompensationschaltung 51 zugeführt. Die Subtraktions­ schaltung 44 erhält das Ausgangssignal von der Kompensations­ schaltung 51, wie oben beschrieben, und erzeugt ein Differenzausgangssignal, das dem Radarfilter 45 zugeleitet wird. Das Radarfilter 45 liefert ein Ausgangssignal R _o auf einer Ausgangsleitung 67, welche dazu benutzt wird, das Geschoß zu lenken. Das Ausgangssignal R _o des Radarfilters 45 wird auch der Raumstabilisierungsschleifenschaltung zugeführt, um den Motor 8 zu steuern und daher die Lage der Antennenanordnung 1 im Azimuth so einzustellen, daß scheinbare Bewegungen des Zieles in Abweichung von der Visierlinie zwischen Geschoß und Ziel kompensiert werden, die durch Änderungen der Geschoßlage in der Azimuthrichtung verursacht sind.

Es läßt sich nun zeigen, daß

R _o = Y₂ [Y₁ ( Ψ _SA - Ψ _D ) - Y _C Y _F ε ]
ε = R _o - Y _G Ψ _D
Ψ _D - Ψ _M = Y _S Y _F

d. h.

R _o = Y₁Y₂Ψ _SA - Y₁Y₂Ψ _D - Y₂Y _C Y _F ε
ε = R _o - Y _G Ψ _D
Ψ _D - Ψ _M = Y _F Y _S ε

1) Eliminiere ε
R _o = Y₁Y₂Ψ _SA - Y₁Y₂Ψ _D - Y₂Y _C Y _F R _o + Y₂Y _C Y _F Y _G Ψ _D
Ψ _D - Ψ _M = Y _F Y _S R _o - Y _F Y _S Y _G Ψ _D

d. h.

(1 + Y₂Y _C Y _F ) R _o + (Y₁Y₂ - Y₂Y _C Y _F Y _G ) Ψ _D = Y₁Y₂Ψ _SA
Y _F Y _S R _o - (1 + Y _F Y _S Y _G ) Ψ _D + Ψ _M = 0

2) Eliminiere Ψ _D

Daher ergibt sich im Idealfall

wenn der letzte Ausdruck zu Null wird:

und der Nenner wegfällt, daher

wobei

Y _C die Übertragungsfunktion der Kompensationsschaltung 51 ist,Y₁das Ausgangssignal des Empfängers 53 ist, Y₂das Signal des Radarfilters 45 ist, Y _G das Signal des Kreisels 30 ist, Y _F das Ausgangssignal des Integrationsfilters 4 ist, Y _S den Motor 8 darstellt und Kein Skalenfaktor ist.

Bei der Abänderung der Geschoßlenkschaltung nach Fig. 6 wird das Ausgangssignal der Kompensationsschaltung 51 dem Eingang des Empfängers 43 zugeführt, wie dies durch die gestrichelte Linie 68 angedeutet ist und nicht der Subtraktionsschaltung 44.

Nach Fig. 7 werden die vier Ausgangssignale der Vielfachantenne 1 mit der Bezeichnung A₁, A₂, A₃, A₄ addiert und in einer Schaltung 72 subtrahiert, um Summen- und Differenzsignale zu bilden, die den ersten Zwischenfrequenz­ verstärkern 73 und 74 eines Empfängers 75 zugeführt werden. Der Empfänger 75 enthält einen örtlichen Schwingungserzeuger 76, dessen Ausgangsgröße mit den Ausgangsgrößen der Zwischenfrequenzverstärker 73 und 74 in Mischstufen 77 und 78 gemischt wird, um sie in eine zweite Zwischenfrequenz zu überführen. Die Signale der zweiten Zwischenfrequenz von den Mischstufen 77 und 78 werden Verstärkern 79 und 80 für die zweite Zwischenfrequenz zugeführt.

Die Ausgangsgröße des Verstärkers 80 wird einer automatischen Verstärkungsregelungs-Detektorschaltung 81 zugeführt, die dazu dient, den Verstärkungsgrad der Zwischenfrequenzverstärker 73, 74, 79 und 80 zu steuern. Der Detektorschaltung 81 wird auch ein Signal auf einer Eingangsleitung 82 zugeführt, welches der Leistungsamplitude des Zielrücksignales entspricht. Dieses Signal wird aus dem Summensignal mit Hilfe eines rauschbegrenzenden Filters 83 zugeführt und durch einen logarithmischen Verstärker 84 gemessen, dessen Ausgangsgröße über einen Funktionsgenerator 85 geleitet wird, der vorgesehen ist, damit die Detektorschaltung 81 die Ansprechgeschwindigkeit der automatischen Verstärkungsregelung in Abhängigkeit von dem in Fig. 9 gezeigten Schwingungsverlauf steuert. Bei einer anderen Ausführungsform ist der Verstärkungsgrad der Zwischenfrequenzverstärker 74 und 80 so weit definiert, indem hochstabile Bauteile in ihnen verwendet werden, daß die Ausgangsgröße der automatischen Verstärkungsregelungsdetektorschaltung 81 ein genügend genaues Maß der Summenkanaleingangsamplitude ist, so daß es anstelle des Signals auf der Leitung 81 benutzt werden kann. Die Kennlinien 87, 88 und 89 zeigen die negative Korrelation zwischen den Funkel-Keulen und den Schwankungen des Summenkanals, die eine Anhebung des Funkelns bei schneller automatischer Verstärkungsregelung und einen kleinen stetigen Fehler ergeben. Fig. 10 zeigt die optimalen Steuerkennlinien der automatischen Verstärkungs­ regelungsschaltung 81, wobei die Ansprechzeit der automatischen Verstärkungsregelung in Mikrosekunden in Abhängigkeit von der Amplitude des Zielrücksignales aufgetragen ist.

Bei dem in Fig. 8 dargestellten aktiven System werden die Summen- und Differenzsignale, die von einer Vielfachantenne 1, wie im obigen Fall, abgeleitet sind, den ersten Zwischenfrequenzverstärkern 91 und 92 eines Empfängers 93 über Eingangswiderstände 94 und 95 zugeführt. Der Empfänger 93 enthält einen örtlichen Oszillator 96, dessen Ausgangsgröße mit den Ausgangsgrößen der Zwischenfrequenzverstärker 91 und 92 in Mischstufen 97 und 98 gemischt wird, um eine zweite Zwischenfrequenz zu bilden. Diese zweiten Zwischenfrequenzsignale der Mischstufen 97 und 98 werden dann zweiten Zwischenfrequenz­ verstärkern 99 und 100 zugeführt.

Die Ausgangsgröße des zweiten Zwischenfrequenzverstärkers 100 wird einer automatischen Verstärkungsregelungs­ detektorschaltung 101 zugeleitet und über einen Verstärker 102 einem Dämpfungsglied 103. Das Dämpfungsglied 103, über das das Signal der automatischen Verstärkungs­ regelung den Zwischenfrequenzverstärkern 91, 92, 99 und 100 zugeführt wird, erhält ferner ein Signal von einem Funktionsgenerator 104, der eine Ausgangsgröße liefert, die proportional dem noch zu durchlaufenden Bereich ^-2 ist. Hierdurch wird das Dämpfungsglied 103 in die Lage versetzt, eine Dämpfung auszuüben, die genügend rasch ansteigt, um den Verstärkungsgrad des Empfängers mit Bezug auf das zunehmende Zielsignal zu stabilisieren und gleichzeitig wird die Geschwindigkeit der automatischen Verstärkungsschaltung abgesenkt, so daß sie niedrig genug ist, um eine genügend langsame Verstärkungsregelung mit Bezug auf die Funkelfrequenz zu liefern, d. h. es wird die günstige Kennlinie 87, 88 und 89 der Fig. 9 eingehalten.

Das Signal, welches von dem Funktionsgenerator 104 abgeleitet wird und den noch zu durchlaufenden Bereich kennzeichnet, kann entweder von der Empfangsbereichskurs­ schaltung abgeleitet werden, oder auf der Basis der noch zu durchlaufenden Zeit oder es kann dadurch abgeleitet werden, daß die Geschwindigkeit der Zunahme der von dem Ziel zurückkehrenden Amplitude gemessen wird und eine Funktion daraus abgeleitet wird. Das Signal, welches den noch zu durchlaufenden Abstand kennzeichnet, kann auch der Schaltung zugeführt werden, wenn das Geschoß abgefeuert ist, und dieses Signal wird dann, wenn das Geschoß seinen Weg auf das Ziel zu fortsetzt, jeweils korrigiert.

Claims (27)

1. Geschoß-Lenkanordnung mit einer Antennenanordnung, die mehrere Ausgänge hat, von denen ein Summensignal abgeleitet wird, das die Summe der Antennenausgangsgrößen darstellt, und ein Differenzsignal abgeleitet wird, das die Richtung des Ziels relativ zur Antennen-Visierlinie darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die von einer Ziel- Kurswinkelschleifenschaltung ein Signal ableiten, das eine scheinbare Bewegung des Ziels in Abweichung von einer Geschoß-Ziel-Visierlinie anzeigt, die durch eine Änderung im Verhalten des Geschosses verursacht ist, und daß dieses Signal einer Raumstabilisierungsschleifenschaltung zugeführt wird, um die Lage der Antenne so einzustellen, daß diese scheinbare Bewegung kompensiert wird.

2. Geschoß-Lenkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurswinkel-Schleifenschaltung eine Subtraktionsschaltung enthält, die ein Signal, welches den scheinbaren Winkel der Geschoß-Ziel-Visierlinie darstellt, mit einem Signal vergleicht, welches den Winkel der Antennen-Visierlinie darstellt, und ein Fehlersignal erzeugt, das zur Änderung des die scheinbare Bewegung anzeigenden Signals benutzt wird.

3. Geschoß-Lenkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumstabilisierungsschleifenschaltung eine Subtraktions­ schaltung enthält, die ein Signal, welches den Winkel des Geschoßkörpers darstellt, mit einem Signal vergleicht, das den Winkel der Antennenanordnung darstellt, und ein Fehlersignal erzeugt, das zur Änderung des die scheinbare Bewegung anzeigenden Signals benutzt wird.

4. Geschoß-Lenkanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei die scheinbare Bewegung darstellende Signale gebildet werden, die die scheinbare Bewegung des Ziel nach Azimuth und Höhe kompensieren.

5. Geschoß-Lenkanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenanordnung eine Mehrfachantenne (1) enthält, die um die Azimuthachse (7) und die Höhenrichtachse (15) schwenkbar montiert ist und um die eine Achse mittels eines Getriebes (9) geschwenkt werden kann, das in der Nähe dieser Achse angeordnet ist, während sie um die andere Achse durch ein Getriebe (17) geschwenkt werden kann, das entfernt von dieser Achse angeordnet ist.

6. Geschoß-Lenkanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrfachantenne (1) zur Schwenkung um die Azimuth- und Höhenrichtachse in entsprechenden Trägern (13) gelagert ist und um die eine Achse durch ein Getriebe (9) geschwenkt werden kann, das nahe dieser Achse und innerhalb des Trägers (13) angeordnet ist, jedoch um die andere Achse durch ein Getriebe (17) geschwenkt werden kann, das entfernt von der Achse und dem Träger angeordnet ist.

7. Geschoß-Lenkanordnung nach Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe Einrichtungen zur Verminderung des Spiels aufweist.

8. Geschoß-Lenkanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verminderung des Spiels des entfernt von der Achse angeordneten Getriebes zwei Stifte (27) enthält, die in einem Schlitz (21) in einem Sektorzahnrad geführt sind, das das letzte Zahnrad des Getriebes bildet und auf das ein Druck durch eine Feder (29) ausgeübt wird.

9. Geschoß-Lenkanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Summen- und Differenzsignale in einem Empfänger verarbeitet werden, der eine Anordnung zur automatischen Verstärkungsregelung aufweist und daß die Ansprechgeschwindigkeit der Anordnung zur automatischen Verstärkungsregelung durch die Leistungsamplitude eiens Ziel-Rücksignales gesteuert wird.

10. Geschoß-Lenkanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechgeschwindigkeit der automatischen Verstärkungsregelung des Empfängers in Abhängigkeit von der Zeit gesteuert wird, die das Geschoß braucht, um die Zielfunktion zu erreichen.

11. Geschoß-Lenkanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit, die das Geschoß braucht, um die Zielfunktion zu erreichen, dadurch abgeleitet wird, daß die Änderungsgeschwindigkeit der Leistungsamplitude des Zielrücksignales überwacht wird.

12. Geschoß-Lenkanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansprechsignal der automatischen Verstärkungsregelung des Empfängers auch gemäß dem Bereich der Zielfunktion gesteuert wird.

13. Geschoß-Lenkanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Zielfunktion von einer Bereichskursschaltung des Empfängers abgeleitet ist.

14. Vielfachantenne für eine Radarnachlauf- und Kurssteuerungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, die um die Azimuth- und Höhenachse geschwenkt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß sie um die eine Achse durch ein Getriebe schwenkbar ist, das in der Nähe der Achse angeordnet ist und um die andere Achse durch ein Getriebe schwenkbar ist, das entfernt von dieser Achse angeordnet ist.

15. Vielfachantenne nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Schwenkung um die Azimuth- und Höhenachse in Trägern gelagert ist und um die eine Achse mit Hilfe eines Getriebes schwenkbar ist, das in der Nähe der Achse liegt und in dem Träger angeordnet ist, jedoch um die andere Achse mit Hilfe eines Getriebes schwenkbar ist, das entfernt von der Achse und dem Träger angeordnet ist.

16. Vielfachantenne nach Ansprüchen 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Getriebe eine Anordnung zur Verminderung des Spieles aufweist.

17. Vielfachantenne nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Verminderung des Spieles für das Getriebe, das sich fern von der Achse befindet, zwei Stifte enthält, die in einem Schlitz eines Sektorzahnrades laufen, welches das letzte Zahnrad des Getriebes bildet und daß ein Druck zur Verminderung des Spieles durch eine Feder ausgeübt wird.

18. Vielfachantenne nach einem der Ansprüche 14 bis 17, die auf einer Trägerplatte montiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte sich auf dem Körper des Geschosses befindet und mit diesem durch eine Anzahl von Nasen fest verbunden ist, die sich am Umfang der Trägerplatte befinden und die so gedreht werden können, daß sie in zugeordnete Schlitze im Körper des Geschosses eingreifen.

19. Radarkurssteueranlage für eine Geschoß-Lenkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen enthält, mit denen von einer Kurs­ winkelschleifenschaltung ein Signal ableitbar ist, welches eine scheinbare Bewegung des Zieles in Abweichung von der Geschoß-Ziel-Visierlinie darstellt, die durch eine Änderung im Verhalten des Geschosses verursacht ist und daß Einrichtungen vorgesehen sind, mit denen dieses Signal der scheinbaren Bewegung einer Raumstabilisierungsschleifenschaltung zuführbar ist, um die Lage einer Vielfachantenne einzustellen und hierdurch die scheinbare Bewegung zu kompensieren.

20. Radarkurssteueranlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurswinkelschleifenschaltung eine Subtraktionsschaltung enthält, die ein Signal, welches den scheinbaren Winkel der Geschoß-Ziel-Visierlinie angibt, mit einem Signal vergleicht, welches den Winkel der Antennenvisierlinie anzeigt und ein Fehlersignal liefert, das zur Änderung des Signals der scheinbaren Bewegung benutzbar ist.

21. Radarkurssteueranlage nach Ansprüchen 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumstabilisierungsschleifenschaltung eine Subtraktions­ schaltung enthält, die ein Signal, welches den Winkel des Geschoßkörpers anzeigt, mit einem Signal vergleicht, welches den Winkel der Antennenanordnung anzeigt und ein Fehlersignal liefert, das zur Änderung des Signales der scheinbaren Bewegung verwendbar ist.

22. Radarkurssteueranlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Signale der scheinbaren Bewegung gebildet werden, die die scheinbare Bewegung des Zieles nach Azimuth und Höhe kompensieren.

23. Radarempfänger zur Verwendung in einer Radarkurssteueranlage einer Geschoß-Lenkanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger eine automatische Verstärkungsregelung enthält, die so ausgebildet ist, daß die Ansprechgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Leistungsamplitude des Zielrücksignales gesteuert wird.

24. Radarempfänger nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechgeschwindigkeit der automatischen Verstärkungsregelung auch in Abhängigkeit von einer Zeit gesteuert wird, die das Geschoß braucht, um die Zielfunktion zu erreichen.

25. Radarempfänger nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit, die das Geschoß braucht, um die Zielfunktion zu erreichen, abgeleitet wird von der Änderungsgeschwindigkeit der Leistungsamplitude des Zielrücksignals.

26. Radarempfänger nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechgeschwindigkeit der automatischen Verstärkungsregelung auch in Abhängigkeit von dem Bereich der Zielfunktion steuerbar ist.

27. Radarempfänger nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Zielfunktion von einer Bereichskurs­ steuerschaltung des Empfängers ableitbar ist.