-
-
Beschreibung
-
Anordnung zum Empfangen und/oder Senden von Signalen im Mikrowellen-
und IR-Bereich Die Erfindung betrifft eine Anordnung der eingangs genannten Art.
-
In der Patentanmeldung P 34 28 051 ist eine Wirkkörpereinheit mit
einem eine ausklappbare Antenne umfassenden Sensor zur Aktivierung eines Nutzlastteils
nach Empfang eines zielcharakteristischen Signals beschrieben. Die vom Sensor zu
verarbeitenden Signale liegen im Mikrowellenbereich und/oder optischen Bereich.
-
In vielen Anwendungsfällen ist es vorteilhafter, die Signale sowohl
im Mikrowellenbereich als auch im Infrarot-Bereich (IR-Bereich) räumlich getrennt
auszuwerten.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordhudg der eingangs
genannten Art anzugeben, die es gestattet, mit geringem Aufwand und Platzbedarf
Signale aus deS Mikrowellenbereich und IR-Bereich getrennt zu empfangeh und/oder
zu senden. Die Anordnung soll in der Munitiohstechnik einsetzbar und verschießbar
sein und den Wikmechanismus, insbesondere einer geschoßbildenden Ladung, nicht störend
beeinflussen.
-
Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannte Erz in dung gelöst.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist es nunmehr möglich, eine über eine Parabolspiegelantenne
gemeinsam empfangene Strahlung räumlich getrennt zu detektieren und eine in der
Anordnung erzeugte IR-Strahlung oder Mikrowellenstrahlung räumlich getrennt zu erzeugen
und gemeinsam über die Parabolspiegelantenne auszustrah len.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildunged der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben.
-
Bei Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 gelangt die vom Trennfenster
durchgelassene IR-Strahlung ohne Streuungsverluste als paralleles Strahlenbündel
zum IR-Detektor. Durch eine entsprechende Krümmung der T6ennfensterrückseite ist
es zusätzlich möglich, die IR-StHahlung optimal auf den IR-Detektor zu fokussieren.
-
Bei Ausgestaltung der Vorderseite des Trennfensters mit einer der
Form des Hohlleiters (Rechteck- oder Kreisquerschnitt) angepaßten Vertiefung wird
die einfallende Mikrowellenstrahlung in vorteilhafter Weise praktisch verlustfrei
zum Mikrowellendetektor umgelenkt.
-
Die Erfindung wird nun anhand von in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigen im einzelnen: FIG. 1 Klappantenne mit Sensor; FIG. 2
Sensorteil mit Trennfenster; FIG. 3 Plantrennfenster; FIG. 4 Trennfenster mit Vertiefung
zur Anpassung an Rechteckhohlleiter; FIG. 5 Fenster mit Vertiefung zur Anpassung
an Hohlleiter mit Kreisquerschnitt.
-
FIG. 1 zeigt eine in der Munitionstechnik verwendete ausklappbare
Parabolspiegelantenne 1 mit Drehpunkt 11 und Sensorbaugruppe 2,3,4 im Schnitt. Die
Sensorbaugruppe ist in einem Antennenträger 5, beispielsweise einer projektilbildenden
Ladung, einsetzbar.
-
Die Sensorbaugruppe besteht aus einer Ein-/Auskopplungseinheit 2,.
einem HF-Verarbeitungsteil 3 (Hochfrequenz-Verarbeitungsteil für Mikrowellen) mit
einem HF-Sende-Empfänger für Wellen und mit einem in dieser Figur nicht dargestellten
Trennfenster sowie einem IR-Verarbeitungsteil 4 mit IR-Sensor und IR-Verstärker.
-
Die auf die Antenne 1 einfallende Strahlung (Strahlen a, b und c)
werden auf die für IR- und Mikrowellenstrahlung durchlässige Öffnung 21 der Ein-/Auskopplungseinheit
2 reflektiert (Strahlen a', b' und c').
-
Ebenso kann vom HF-Teil 3 erzeugte HF-Energie t.B. als Radarimpulse
über die Öffnung 21 in umgekehrter Richtung ausgestrahlt werden.
-
In FIG. 2 ist die Sensorbaugruppe 2,3,4 der FIG. 1 vergrößert und
im Schnitt dargestellt. Die von der Antenne 1 in FIG. 1 reflektierte HF- und IR-Strahlung
tritt durch die Öffnung 21 des Ein-/Auskopplungsteiles 2 in einen Hohlleiter 22,
der durch die Abdichtscheibe 23 aus iem dielektrischen Werkstoff gegen Witterungseinflusse
abgeschlossen ist.
-
Die Abdichtscheibe 23 soll für die HF- und IR-Strahlúng ohne wesentliche
Dämpfungsverluste durchlässig sein und kann z.B. aus Zinksulfid (ZnS) bestehen.
Zur Abdichtung der nachfolgenden Bauelemente gegen Witterungseinflüsse, insbesondere
Feuchtigkeit, wird die Abdichtscheibe 2 zweckmäßigerweise am Rand metallisiert und
in den Hohllei ter 22 eingelötet.
-
Durch geeignete Formgebung der Abdichtscheibe 23, beispielsweise als
Linse, ist es möglich, parallel auf die Antenne 1 (FIG. 1) einfallende Strahlung,
die durch die Parabolspiegelform der Antenne zur Eintrittsoffnufig 21 gebündelt
wird, wieder in eine parallele Strahlung zu verwandeln.
-
Der HF-Verarbeitungsteil 3 enthält in seinem in FIG. 2 rechtes oben
dargestellten Ende einen Einsatz 6 mit einen Trennfenster 61, einem IR-Kanal 62
und dem(n) IR-Sensor(en) 63.
-
Das Trennfenster 61 ist unter einem Winkel von 45° zur Einfallsrichtung
der durch den Hohlleiter 22 gelangenden Strahlung angeordnet und besteht aus einem
die IR-Strahlung durchlässigen und die HF-Strahlung leitenden Material, beispielsweise
Germanium.
-
Infolge der 450-Neigung des Trennfensters 61 wird die in die Öffnung
21 eintretende HF-Strahlung an der Fensteroberfläche des Trennfensters 61 in den
Hohlleiterteil 31 des HF-Verarbeitungsteils 3 reflektiert und kann dort, weitgehend
von der IR-Strahlung befreit, ungestört ausgewertet werden. Die IR-Strahlung dringt
durch das Trennfenster 61 und gelangt durch den IR-Kanal 62 zu dem (den) IR-Sensor(en)
63, wo sie, befreit von der HF-Strahlung, ungestört ausgewertet werden kann.
-
In vorteilhafter Weise kann der HF-Verarbeitungsteil 3 auch so ausgebildet
werden, daß von ihm HF-Energie, z.B.
-
in Form von Radar-Signalen, ausgestrahlt wird, die ohne auf den empfindlichen
IR-Sensor 63 zu gelangen vom Trennfenster 61 reflektiert die Öffnung 21 verlassen
und von der Antenne 1 (FIG. 1) abgestrahlt, vom Ziel reflektiert und ip umgekehrter
Richtung mit den gewünschten Zielinformationen wieder im HF-Verarbeitungsteil 3
empfangen, dort ausgewertet werden kann.
-
H- und IR-Energie lassen sich somit räumlich getrennt und ungestört
verarbeiten, aber gemeinsam ausstrahlen und empfangen. Dadurch ist es möglich, sehr
kleine Sensorsysteme mit einfachem Aufbau und geringer Streuung in ihren Sensoreigenschaften
herzustellen, wodurch eine hohe Betriebssicherheit der Anordnung erreicht wird.
-
Der IR-Verarbeitungsteil 4 enthält u.a. die Kontaktirungsmittel 41
für die IR-Sensoren 63 und einen VdrkerL stärker 42.
-
In den Figuren 3 bis 5 sind verschiedene günstige Ausführungsformell
für das Trennfenster 61 der FIG. 2 dargestellt und zwar jeweils links in Draufsicht
und redhts in Seitenansicht. Die Seitenansicht entspricht der in FTS. 2 dargestellten.
-
FIG. 3 zeigt aus FIG. 2 vergrößert ein Trennfenster 61 als auf Vorder-
und Rückseite plane Scheibe. Die IR-Strahlung IR erfährt im Trennfenster 61 eine
Bredhung, die, wenn die Rückseite parallel zur Vorderseite des Trennfensters ist,
eine parallel einfallende IR-Strahlung lediglich etwas räumlich versetzt auf der
Rückseite austreten la'flt Die von der Vorderseite reflektierte HF-Strählung HF
erfährt einen Phasensprung von 1800.
-
In FIG. 4 ist ein Trennfenster dargestelltf das die flF-Strahlung
um 900 umlenkt, so daß kein Phasensprung von 1800 auftritt. Dieses Trennfenster
ist an Rechteckhohlleiterprofile der Kanäle 32 und 31 (FIG. 2) angepaßt und weist
hierfür eine kreisförmige Vertiefung t mit senkrecht zur kreisförmigen Grundfläche
der Vertiefung verlaufende Seitenwände 71 und 72 auf. Die Vertiefung bildet srnit
einen Rechteckhohlleiterbogen. Sie beeinflußt jedoch die das Trennfenster durchdringende
IR-Strahlung derart, daß sie im Bereich der Vertiefung unter Umstånden nicht mehr
zum IR-Detektor 63 gelangt. Um dies zu vermeiden) ist es vorteilhaft, die Rückseite
des Trennfensters( wie FIG. 4 rechts zeigt, im Bereich der Vertiefurig der Krümmug
der
Grundfläche der Vertiefung anzupassen, so daß für parallel einfallende
IR-Strahlung die Rückseite des Trennfensters parallel zur Vorderseite des Trennfensters
ist und dadurch die Richtung des IR-Strahlenganges nicht oder lediglich in gewünschter
Weise verändert wird.
-
In FIG. 5 ist ein Trennfenster dargestellt, das die HF-Strahlung ebenfalls
um 90° umlenkt. Jedoch ist seine Vertiefung 8 an Rundhohlleiterprofile (Hohlleiter
mit Kreisquerschnitt) der Kanäle 32 und 31 (FIG. 2) angepaßt.
-
Die Krümmung der Vertiefung 8 längs der Achse D-D ist in der in FIG.
5 rechts dargestellten Seitenansicht als Linie E erkennbar. Die ellipsenförmige
Öffnung der Vertiefung 8 (FIG. 5) ist durch den 450-Schnitt der Rundhohlleiter 31
und 32 (FIG. 2) bestimmt. Die Rückwand des Trennfensters ist wiederum, wie bereits
zu FIG. 4 erläutert, in analoger Weise der Vorderseitenstruktur des Trennfensters
angepaßt, um auch hier Streuverluste der IR-Strahlung zu vermeiden.
-
Zur Verbesserung der HF-Dichtheit des Trennfensters 61 ist es weiterhin
von Vorteil, die außerhalb von den Kanälen 31 und 32 (FIG. 2) liegenden Gebiete
der Vorderseite des Trennfensters 61 zu metallisieren und das Trennfenster in den
Einsatz 6 einzulöten.
-
Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der Trennfenster ist z.B.
in der DE-OS 32 25 558 beschrieben.
-
Ferner ist es für spezielle Anwendungen zweckmäßig, den IR-Sensor
63 als Anordnung mehrerer Sensoren unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit
auszubilden, wie in FIG. 5 unten rechts dargestellt.