DE3117685A1

DE3117685A1 - Einrichtung zur erzeugung eines lenkstrahls

Info

Publication number: DE3117685A1
Application number: DE19813117685
Authority: DE
Inventors: Harald 8501 Schwaig Wich
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1981-05-05
Filing date: 1981-05-05
Publication date: 1982-11-25
Also published as: DE3117685C2; US4441669A

Description

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P 606

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-IEHL GWBH & CO., 8500 Nürnberg

Einrichtung zur Erzeugung eines Lenkstrahle

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung eines Lenke treJales für einen Flugkörper, bei der der Lenketrahl aus einer Mehrzahl gemeinsam die Strahlachse ums chi i eisenden Lichtbündeln besteht, die von optischen Modulatoren mittels elektrischer Modulationsspannungen unterschiedlich moduliert sind.

Eine derartige Einrichtung ist in der OE-AS 14 81 990 beschrieben. Bei dieser bilden vier Lichtbündel einen

KJ Korridor für den Flugkörper. Sobald der Flugkörper von der Mittelachse abweicht und von einem der Lichtbündel erfaßt wird, leitet er hieraus ein Steuersignal ab und bewegt sich in Richtung auf eines der anderen Lichtbündel. Der Flugkörper wird dabei zwischen den Lichtbündeln ständig hin- und herpendeln· Innerhalb des Kor? ,dors erhält der Flugkörper kein Signal, was βteueru*getechnisch ungünstig ist. Die Einstellung bzw. Verstellung der Lichtbündel erfolgt auf mechanischem Wege.

Zur Erzeugung der Lichtbündel müssen bei der DE-AS

14 81 990 je vier Einrichtungen zum Erzeugen der Lient-

-Jf-

biindel und deren Formung eingesetzt werden. Zusanunen mit den notwendigen Steuereinrichtungen für die Optiken ergibt eich ein beachtlicher Bauaufwand. Eine weitere Unterteilung des Korridors mit Hilfe von Zwischenlichtbündeln verbietet sich deshalb. Es ist aus diesem Grunde in der OE-AS 14 81 990 eine weitere Einrichtung vorgeschlagen, welche anderer als der eingangs genannten Art ist, da dort zwei gekreuzte Lichtbündel in einem pyramidenförmigen Kaum pendeln.

Aus der Firmenschrift Bauelemente ITT, Elektro-optische Keramik, Ausgabe 4/77 ist transparente PLZT-Keramik bekannt, deren optische * Transmission durch Anlegen eines elektrischen Feldes steuerbar ist. Solche Bau elemente eignen sich als optische Modulatoren*

In der Literaturstelle Electronic Design 15» Juli 19, 1979t Seite 31 ist ein Schreiber dargestellt, bei dem linear angeordnete PLZT-Keramikfelder einzeln von einer Gleichspannung durchschaltbar sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der die optischen und mechanischen Einrichtungen vereinfacht sind und im 2 ^rj gesamten Lenketrahlquerschnitt eine Ansteuerung des Flugkörpers möglich ist.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß als Modulatoren PLZT-Keramik-Ausschnitte vorgesehen sind,

von denen jeder ein Lichtbündel bildet, daß die Ausschnitte gemeinsam den gesamten Strahlquerschnitt einer einzigen Lichtquelle abdecken und daß an jedem Ausschnitt eine eigene Modulationsspannung anliegt. Damit erübrigen sich Optiken für die einzelnen LichtbUndel. Allen Ausschnitt. : gemeinsam kann eine einzige optische Einrichtung sein, die beispielsweise von einem Zoom-Objektiv gebildet ist. Eine mechanische Verstellung der LichtbUndel ist Überflüssig, weil der gesamte Strahl querschnitt von Lichtbündeln ausgefüllt ist. Eine mechanische Justierung der LichtbUndel erübrigt sich, da deren Lage durch die Anordnung der Ausschnitte vorgegeben ist. Jeder Ausschnitt und damit jedes LichtbUndel ist so moduliert, daß der Flugkörper, dann wenn er sich im Strahlungsbereich eines der LichtbUndel befindet, in Richtung auf die Strahlachse gelenkt wird. Es sind hierzu wenigstens drei aneinander angrenzende, äußere Lichtbündel bildende Ausschnitte und ein in der Strahlachse liegender, ein inneres LichtbUndel bildender Ausschnitt vorgesehen. Der in der Strahlachse liegende Modulator gibt dem Flugkörper ein auf dessen richtige Lage hinweisendes Signal und löst an dem Flugkörper kein von der jeweiligen Fluglage ablenkendes Signal aus.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreit ing und den Unteransprüchen.

In der Zeichnung zeigern

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Figur 1 schematisch eine Einrichtung zur Erzeugung eines Lenkstrahls für einen Flugkörper,

Figur 2 eine Aufsicht des Modulators nach Figur 1 in der Strahl-Querschnittsebene,

Figur 3 eine Aneicht entsprechend Figur 2 eines vereinfachten Modulators,

Figur k schematisch eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung des Modulators nach Figur 2_y

Figur 5 eine weitere Einrichtung zur Erzeugung eines Lenkstrahls für einen Flugkörper,

Figur 6 eine Ansicht eines Modulators für die Einrichtung nach Figur 5 und

Figur 7 schematisch eine Schaltungsanordnung für die Steuerung eines Modulators nach Figur 6.

Beim Aueführungsbeispiel nach Figur 1 weist eine Fernlenkeinrichtung 1 für einen Flugkörper 2 eine Licht- 5 Strahlungsquelle 3 auf, die kontinuierlich eine Lichtstrahlung abgibt. Diese wird über einen Hohlspiegel 4 auf ein Infrarotfilter 5 gelenkt. Dem Infrarotfilter ist ein Polarisator 6 nachgeβehaltet. Das diesen in der Schwingungsebene gerichtet verlassende Licht gelangt

3D auf eine PLZT-Keramikscheibe 7t welche in verschiedene

Ausschnitte (vgl. Figuren 2, 3 und 6) ,ju r,r te 111. ist. Der Scheibe 7 folgt ein Analysator 8, der in seinem Aufbau dem Polarisator 6 entspricht, jedoch in seiner Polarisationsebene gegenüber dem Polarisator 6 um 90° gedreht ist. Dem Analysator 8 ist ein Sammelobjektiv nachgeschaltet, dts.s*von einem Zoom-Objektiv gebildet

sein kann. _t , .,, _r,

vorteilhaft

Die Fernlenkeinrichtung 1 gibt Über das Objektiv 9 einen Lenkstrahl 10 in den Raum ab, der aus einem Strahlbtindel besteht und in den der Flugkörper 2 seinen Kurs nimmt·

In Figur 2 ist eine Ansicht der PLZT-Keramikschelbe 7 im Querschnitt des Lenkstrahle 10 mit Ausschnitten F1 bis F9 gezeigt. Jeder der Ausschnitte F1 bis F9 stellt einen optischen Modulator dar. Ss wird vorzugsweise in den einzelnen Ausschnitten FI bis F9 im Doppelbrechungsprinzip gearbeitet, bei dem an die einzelnen Ausschnitte F1 bis F9 ein transversales elektrisches Feld angelegt wird. Das elektrische Feld jedes Ausschnitte F1 bis F9 wird mit unterschiedlichen Frequenzen angesteuert. Damit erhält jedes durch einen der Ausschnitte F1 bis F9 gehende LichtbUndel eine eigene Kennung. 25

Bei der Aufteilung des Lenkstrahls 10 in LichtbUnd 1 nach Figur 2 wird mit insgesamt neun Ausschnitten F1 bis F9 gearbeitet, wobei je 90°-Kreissektor zwei Segmente F2 bis F9 vorgesehen sind, die einen zentralen Ausschnitt F1

konzentrisch umschließen, welcher in der Strahlachse A liegt* Beim demgegenüber vereinfachten Ausführungsbeispiel nach Figur 3 sind in dreiecksförmiger Anordnung lediglich vier Ausschnitte F1, F2, Fk, F6 vorgesehen, wobei der Ausschnitt F1 in der Strahlachse A liegt und die Ausschnitte F2, F^ und F6 diesen umschließen.

Die einzelnen Ausschnitte F1 bis F9 nach Figur 2 werden im Doppelbrechungsbetrieb mit jeweils unterschiedlichen Frequenzen f1 bis f9 moduliert. Es ist hierfür nach Figur k ein Frequenzgenerator 11 vorgesehen, der über phase-lock - loop-Schaltungen PLL1 bis PLL9 die voneinander unterschiedlichen Frequenzen erzeugt. Es ist damit eine Frequenzkodierung in den einzelnen durch die Ausschnitte F1 bis F9 gehenden Lichtbündeln erreicht.

Der Flugkörper 2 ist zur Auswertung der unterschiedlichen Frequenzen ausgerüstet. Er erzeugt für seine Fluglagensteuerung durch diese Auswertung ein Korrektursignal, das von dem Lichtbündel FI bis F9 abhängt, in dem er sich jeweils befindet. In Figur 2 bedeuten die Richtungspfeile P diejenige Richtung, in die sich der Flugkörper umlenkt, wenn er sich in einem der von den Ausschnitten FI bis F9 ausgehenden Lichtbündel befindet.

In Figur 5 ist eine Fernlenkeinrichtung 1 dargestellt, die als Lichtstrahlungsquelle eine lichtemittierende Diode 12, insbesondere Infrarotdiode, aufweist. Diese wird von einem Impulsgenerator 13 betrieben. Es wird hier eine rechteckige Anordnung der Ausschnitte Fi bis

F9 (vgl. Figur 6) gewählt. Zur Modulation der Ausschnitte F1 bis F9 ist eine Pulslängen- oder Pulsphasenmodulation vorzusehen. In Figur 7 ist eine Schaltung für die Pulsphasenmodulation dargestellt. Mit jeder ansteigenden Ί Flanke eines Impulses des Generators Π wird die Diode und der Ausschni^ F1 angesteuert. Die Ansteuerung der weiteren Ausschnitte F2 bis F9 wird über jeweils eine Verzögerungsstufe V2 bir. V9 stufenweise verzögert. Dementsprechend werden bei jedem Impuls des Generators 13 die einzelnen Ausschnitte F1 bis F9 nacheinander transparent. Die Strahlung aller Felder endet mit der abfallenden Flanke des Impulses des Impulsgenerators 13· Die längste Verzögerungszeit muß dementsprechend kürzer als die Dauer der Generatorimpulse sein.

Die Auswertung der Verzögerungszeit der Impulse je nach dem Lichtstrahl, in dem sich der Flugkörper 2 jeweils befindet, ist in diesem auf einfache Weise möglich. Bei dieser Steuerung ist im Flugkörper 2 eine stark selektive Verstärkerschaltung möglich, da die Impulse annähernd konstante Sendefrequenz aufweisen, die nicht von Fremdlicht ohne weiteres störbar ist.

Beim Einsatz einer lichtemittierenden Diode 12 kann zur Zwischenabbildung deren Lichts auf den Polarisator* 6 eine Sammellinse I** günstig sein.

Anstelle der lichtemittierenden Diode 12 kann ein Laser bzw. eine Laserdiode eingesetzt werden. In diesem Fall erübrigt sich der Polarisator 6.

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Die Funktionsweise der beschriebenen Fernlenkeinrichtung ist etwa folgende:

Die in ihren Ausschnitten F1 bis F9 modulierte PLZT-Scheibe 7 strahlt Lichtbündel ab, deren jedes in charakteristischer, vom Flugkörper 2 erfaßbarer Weise moduliert ist. Solange der Flugkörper 2 sich im Lichtbündel des Ausschnitts F1 bewegt, nimmt er keine Richtungsänderung vor. Gelangt er in eines der von den

1D Ausschnitten F2, F*t, F6 und F8 erzeugten Lichtbündel führt er eine geringfügige Richtungsänderung in Richtung der Pfeile P durch, die davon abhängt, in welchem Lichtbündel er sich gerade befindet. In jedem der Lichtbündel kann nur die gleiche Richtungsänderung für den Flugkörper hervorgerufen werden. Durch die Anordnung der Ausschnitte ist jedoch gewährleistet, daß der Flugkörper im Endergebnis immer zur Längsstrahlachse geleitet wird. Es kann beispielsweise durchaus sein, daß der Flugkörper weit außen im Lichtbündel des Ausschnitts F2 liegend zunächst in das Lichtbündel des Ausschnitts Fh gelenkt wird. Von diesem aus jedoch wird er in Richtung des Lichtbündels des Ausschnitts F1 oder zumindest weiter nach innen in das Lichtbündel des Ausschnitts F2 gelenkt.

?^ri Bei größeren Abweichungen des Flugkörpers von der Längsachse, wenn er in den Lichtbündeln der Ausschnitte F3, F5» F7 oder F9 liegt, leitet er aus der dortigen Modulation ein Steuersignal ab, das ihn stärker auf das Lichtbündel des Ausschnitts FI zulenkt.

Wie Insbesondere aus den Figuren 2, 3 und 6 ersichtlich, sind die Flächen der äußeren Aueschnitte F3, F5, F7_t F9 bzw, F2. Th. f6 größer als die innerer Ausschnitte F2, Fk_t Fe, Fe bzw. F1· Damit ist eine zur Strahlachse A ^c> hin feinstufige Steuerung gegeben.

Im Rahmen der Erfindung ist es zur Verfeinerung der Steuerung ohne großen Aufwand möglich, sowohl den Umfang des Lenkstrahle in mehr als vier Ausschnitte aufzuteilen als auch radial aehr als zwei Ausschnitte vorzusehen.

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche

1. Einrichtung: zur Erzeugung eines Lenkstrahls für einen Flugkörper, bei der der Lenkstrahl' aus einer Mehrzahl gemeine ^i die Strahlachse umschließenden Lichtbiindeln besteht, die von optischen Modulatoren mittels elektrischer Modulationsspannungen unterschiedlich moduliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Modulatoren PLZT-Keramik-Ausschnitte (P1 bis F9) vorgesehen sind, von denen jeder ein Lichtbündel bildet, daß die Ausschnitte (F1 bis F9) gemeinsam den gesamten Strahlquerschnitt einer einzigen Lichtquelle (3* 12) abdecken und daß an jedem Ausschnitt (F1 bis F9-) eine eigene Modulationsspannung anliegt«

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei aneinander angrenzende, äußere Lichtbündel bildende Ausschnitte (F2, Fk, f6) und ein in der Strahlachse (a) liegender, ein inneres Lichtbündel bildender Ausschnitt (F1) vorgesehen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen äußerer Ausschnitte (F3_? F5, F7, F9) größer als die innerer Ausschnitte (F2, F^", f6, F8) sind.

k„ Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dnft die Ausschnitte (f1 bis F9) durch entsprechende Elektrodenanordnung auf einer einzigen PLZT-Keramikscheibe (7) gebildet sind.

...11

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die PLZT-Keramik (7) im Doppelbrechungsbetrieb arbeitet.

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