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Verfahren zur Fernlenkung eines Körpers gegen ein sich bewegendes
Ziel Es ist bereits ein Fernlenkverfahren bekannt, bei welchem das Ziel und der
ferngelenkte Körper, der das Ziel ansteuern soll, mit je einem Radargerät laufend
geortet werden. Die Koordinatenwerte vom Ziel und ferngelenktem Körper werden einem
Rechengerät eingespeist, welches die zur Zielannäherung notwendigen Steuerbewegungen
für den ferngelenkten Körper ausrechnet. Die Ausgangswerte des Rechengerätes werden
dann einem Kommandosender zugeführt und von diesem zum ferngelenkten Körper übertragen.
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Nachteilig an diesem bekannten Fernlenkverfahren ist, daß mit ihm
immer nur die Fernlenkung eines einzigen Körpers möglich ist. Durch die Verwendung
getrennter Radargeräte zur Ortung von Ziel und ferngelenktem Körper entstehen nie
ganz zu vermeidende Anzeigenunterschiede der beiden Geräte und infolge der Parallaxe
in der Aufstellung der beiden Geräte erhebliche Fehler, die sich natürlich auf die
Genauigkeit der Fernlenkung auswirken.
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Weiterhin ist es bekannt, ein einziges Radargerät zur Ortung und Anzeige
sowohl eines Zieles als auch gleichzeitig eines in Richtung auf das Ziel gesteuerten
Fernlenkkörpers zu verwenden. Durch Torschaltungen ist es hierbei möglich, zwei
bestimmte Entfernungsbereiche zur gleichzeitigen Erfassung zweier verschiedener,
sich innerhalb des Radarrichtstrahles befindlicher Objekte unter Ausschluß etwaiger
dazwischenliegender Objekte, die zu Anzeigestörungen führen könnten, zu erfassen.
Die vom Ziel gewonnenen Ortungsdaten werden zur automatischen Nachführung des Radarrichtstrahles
in Richtung auf das Ziel verwandt, während die durch das Radargerät ermittelten
Anzeigewerte des
Fernlenkkörpers für über einen Kommandosender ausgestrahlte
Nachsteuerkommandos für den Fernlenkkörper ausgewertet werden. Somit ist durch diese
bekannten Mittel die gleichzeitige Bekämpfung eines einzigen Zieles unter gleichzeitigem
Einsatz. auch mehrerer Fernlenkkörper, die in gewissem Abstand nacheinander im Radarrichtstrahl
auf dieses einzige Ziel gesteuert werden, möglich.
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Zweck des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, die Nachteile der bekannten
Verfahren zu vermeiden und mit einem einzigen Radargerät eine beliebig große Anzahl
von ferngelenkten Körpern auf eine entsprechende oder kleinere Anzahl Ziele zu steuern.
Durch den Einsatz eines einzigen Radargerätes wirken sich hierbei Ortungsfehler
sowohl auf die Ortung der Ziele als auch auf die der ferngelenkten Körper gleichmäßig
aus und beeinflussen daher die Genauigkeit nicht.-Außerdem entfällt der Parallaxenfehler,
wie er bei den zuerst beschriebenen bekannten Verfahren auftritt.
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Die Erfindung geht von einem bekannten Verfahren zur Fernlenkung aus,
bei welchem Ziel und gelenkter Körper laufend geortet und die Ortskoordinaten einem
Rechengerät zugeführt werden, das den Kommandosender und damit den gelenkten Körper
derart beeinflußt, daß die Differenzen zwischen den entsprechenden Ortskoordinaten
von Ziel und gelenktem Körper gegen Null gehen.
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Gekennzeichnet ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch, daß man
zwecks gleichzeitiger Fernlenkung mehrerer Körper auf eine gleiche oder kleinere
Anzahl von Zielen und zwecks Erhöhung der Lenkgenauigkeit ein einziges Radargerät
verwendet, wobei dieses für sämtliche im Auffaßbereich liegenden Objekte (Ziele
und ferngelenkte Körper) laufend die Ortskoordinaten ermittelt, wobei ferner die
Ortskoordinaten der Ziele, die von den ferngelenkten Körpern angesteuert werden
sollen, und der ferngelenkten Körper durch interpolierende Nachlaufvorrichtungen
getrennt aus den Echosignalen herausgegriffen und die Ortskoordinatenwerte von jeweils
einem Ziel und einem dieses Ziel ansteuernden ferngelenkten Körper je einem Rechengerät
zugeführt werden.
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Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen erläutert.
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Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Fernlenkung
von Körpern im dreidimensionalen Raum, z. B. zur Fernlenkung von Raketen gegen Flugzeuge.
Mit i ist ein aus Sender und Empfänger bestehendes Radargerät bezeichnet. Die Antennenanlage,
die zweckmäßiger-weise im Simultanbetrieb arbeitet, ist hier schematisch durch zwei
Richtantennen :2 und 3 dargestellt und gestattet die Ortung nach Seiten- und Höhenwinkeln.
Wie eine derartige Antennenanlage in der Praxis ausgeführt sein kann, wird später
noch an Hand der Fig. 2 und 3 näher erläutert. Die beiden Antennen treiben bei ihrer
Schwenkung die Winkelwertgeber 4 und 5 an. Das Radargerät i weist vier Ausgänge
auf, von denen einer das für den Seitenwinkel zu den Zielen charakteristische Signal
aZ, ein zweiter das für den Höhenwinkel zu den Zielen charakteristische Signal hZ,
ein dritter das für den Seitenwinkel zu den gelenkten Körpern charakteristische
Signal aK und ein vierter das für den Höhenwinkel zu den gelenkten Körpern charakteristische
Signal hK abgibt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind für die Seiten- und Höhenwinkelwerte
zu den Zielen und gelenkten Körpern getrennte Ausgänge vorgesehen,, da angenommen
ist, daß die gelenkten Körper, wie häufig üblich, mit Transpondern ausgerüstet sind,
die Signale einer von der Sendefrequenz unterschiedlichen Frequenz rückstrahlen.
Die Signale a2 und hz werden den Helligkeitssteuerelektroden zweier Anzeigeröhren
6 und 7 zugeführt. 6 liefert eine normale Rundsichtanzeige, 7 eine Höhenwinkelanzeige,
in welcher die in den verschiedenen Seitenwinkelrichtungen aufgefaßten Ziele gleichzeitig
aufgezeichnet werden. Zur Elektronenstrahlablenkung in den Röhren 6 und 7 sind an
die Winkelwertgeber 4 und 5 Sägezahngeneratoren 8 und g angeschaltet.
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Zum Ermöglichen der Landung von Flugzeugen auch bei schlechtesten
Wetterbedingungen mit einem bordseitigen, laufzeitabhängig aufzeichnenden Radargerät
im Zusammenwirken mit bodenseitig längs des zu kennzeichnenden Weges verteilten
Relaisstationen ist ein Verfahren bekannt, bei dem mit dem bordseitigen Radargerät
wahlweise das gesamte Gelände einschließlich der Relaisstationen oder nur die Relaisstationen
allein dadurch zur Darstellung gebracht werden können, daß das Radargerät durch
zweimalige Auslenkung des Elektronenstrahles der Anzeigeröhre innerhalb einer Impulsperiode
zwei Bilder schreibt, von denen das erste die direkt am Boden reflektierten Echozeichen
sichtbar macht, während das zweite Bild, welches gegenüber dem ersten verzögert
geschrieben wird, nur die in den Relaisstationen um die gleiche Zeit verzögert ausgesandten
Sekundärzeichen darstellt. Durch geeignet wählbare Dunkeltastung des ersten Bildes
kann man einen guten Überblick über die bodenseitigen Verhältnisse erhalten, da
hierdurch beide Bilder voneinander getrennt und angezeigt werden können. Dieses
Verfahren hat sich bei bordseitiger Radarbeobachtung von bodenseitigen Relaisstationen
bewährt, da bei Fehlen der Möglichkeit der Trennung der Echozeichen der Relaisstationen
von denen des Geländes die Echozeichen der Relaisstationen häufig zu wenig hervorgehoben
erscheinen.
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Die gleichzeitige Anzeige von Zielentfernung, Richtung und Höhe auf
zwei getrennten Anzeigeröhren ist an sich bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung
sind zwei Elektronenstrahlröhren nebeneinander vorgesehen; auf einer derselben wird
die horizontale Entfernung und die Höhe des aüfgefaßten Zieles über kalibrierte
Bezugslinien und auf der zweiten in üblicher Rundsichtdarstellung die azimutale
Zielrichtung dargestellt.
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In Fig. i sind mit io, 1i, 12 und t3 Nachlaufvorrichtungen
bezeichnet, deren Aufgabe es ist, aus den Echosignalen vom Radargerät i und aus
den Winkelwerten von den Winkelwertgebern 4 und 5 bestimmte Ziele und ferngelenkte
Körper herauszugreifen und automatisch weiterzuverfolgen. Im
vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß die Nachlaufvorrichtungen 1o und 12 dazu
bestimmt sind, Signale von zu bekämpfenden Zielen und die Nachlaufvo.rrichtungen
1i und 13 Signale von gelenkten Körpern aus der Echosignalfolge herauszugreifen.
Da die Nachlaufvorrichtungen 1o und 12 und die Nachlaufvorrichtungen 1i und 13 sich
völlig entsprechen, genügt es in der nachfolgenden Beschreibung allein auf die oberen
zwei Nachlaufvorrichtungen 1o und 1i einzugehen. Der Nachlaufvorrichtung 1o werden
als Eingangssignale aZ, hz, aw und hw zugeführt. aw und hw sind Spannungen aus den
beiden Winkelwertgebern 4 und 5. In dem die Nachlaufvorrichtung 1o darstellenden
Block sind drei Kreise mit je einem Pfeil eingezeichnet, die Phasenschieber darstellen
sollen. Die drei Phasenschieber können von Hand eingestellt werden, und zwar derart,
daß eine Impulsfolge der Sendeimpulsfolgefrequenz mit dem einem bestimmten Ziel
zugeordneten Echosignal in Koinzidenz gebracht werden, so daß aus dem Signalgemisch,
in dem die Video-Signale aller vom Radargerät i aufgefaßten Ziele enthalten sind,
nur die herausgegriffen werden, die einem bestimmten Ziel zugeordnet sind. Auf die
Wirkungsweise der Nachlaufvorrichtungen soll an dieser Stelle nicht näher eingegangen
werden, da diese nachfolgend an Hand Fig. 4 noch eingehend beschrieben wird. Im
Augenblick genügt es zu wissen, daß die Nachlaufvorrichtungen, sind sie einmal auf
ein bestimmtes Ziel mit Hilfe der drei Phasenschieber von Hand eingestellt, automatisch
die herausgegriffenen Echosignale interpolieren und mit den jeweiligen Zielkoordinaten
mitlaufen. Um die Phasenschieber entsprechend den Ortskoordinaten eines ausgewählten
Zieles einstellen zu können, hat die Nachlaufvorrichtung zwei Ausgänge, von denen
der eine die »Seitenwinkelmarke für das Ziel« am, und der andere die »Höhenwinkelmarke
für das Ziel« IZmZ abgibt. Das Signal amz wird der Helligkeitssteuerelektrode der
Anzeigeröhre 6 und das Signal hmz der Helligkeitssteuerelektrode der Anzeigeröhre
7 zugeführt. Die Signale amz und hmz sind zweckmäßigerweise derart, daß sie auf
den Bildschirmen Anzeigen ergeben, die von den normalen Zielpunkten klar unterschieden
werden können. Es sei z. B. angenommen, daß durch diese Signale kreuzförmige Marken,
wie in Fig. i mit 14 und 15 bezeichnet, entstehen. Durch Einstellung der Phasenschieber
in der Nachlaufvorrichtung kann man diese kreuzförmigen Marken, die auch irgendeine
andere Form aufweisen könnten, so lange verschieben, bis sie sich mit einem Lichtpunkt,
der ein.Ziel darstellt, decken. In Fig. i ist die Überdeckung zweier Zielpunkte
durch kreuzförmige Marken bei 16 und 17
dargestellt. Sind die Phasenschieber
in der Nachlaufvorrichtung io einmal eingestellt, dann ermittelt die Nachlaufvorrichtung
laufend die drei Ortskoordinaten eines Zieles, d. h. Seitenwinkel, Höhenwinkel und
Entfernung.
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Es wurde bereits oben erwähnt, daß die Nachlaufvorrichtung i i zur
laufenden Ortskoordinatenbestimmung eines gelenkten Körpers dient. Demzufolge werden
der Nachlauf vorrichtung i i die den Seitenwinkel und die den Höhenwinkel charakterisierenden
Video-Signale aK und laK zugeführt. Die weiteren zwei Eingänge dieser Nachlaufvorrichtung
erhalten die Winkelwertgebergrößen aw und hw. Die Nachlaufv orrichtung i i gleicht
im Wesentlichen der Nachlaufvorrichtung i o für ein Ziel. Der einzige Unterschied
besteht darin, daß an Stelle der von Hand veränderbaren drei Phasenschieber, drei
Phasenschieber, die nicht von Hand eingestellt zu werden brauchen, vorgesehen sind.
In der Nachlaufvorrichtung i i sind diese Phasenschieber durch Kreise dargestellt,
in denen sich ein Durchmesserstrich mit einem Punkt am einen Ende befindet. Eine
Einstellung der Phasenschieber von Hand ist bei dieser Nachlaufvorrichtung nicht
nötig, da die ferngelenkten Körper von einem bekannten Punkt aus starten und dabei
immer einen bestimmten Raumbereich mit definierten Ortskoordinaten durchlaufen.
Die Phasenschieber in der Nachlaufvorrichtung i i sind also auf die Ortskoordinaten
des Raumbereiches, den der ferngelenkte Körper auf jeden Fall durchfliegt, einmal
eingestellt, so daß die Nachlaufvorrichtung i i beim Durchfliegen des besagten Raumbereiches
aufgefaßt und dann automatisch weiterverfolgt wird. Da es sich empfiehlt, die Abschußrampen
der gelenkten Körper wenigstens ungefähr auf den zu erwartenden Treffpunkt zu richten,
kann man die Phasenschieber in der Nachlaufvorrichtung i i mit den Phasenschiebern
für die entsprechenden Ortskoordinaten in der Nachlaufvorrichtung io koppeln, bis
die Nachlaufvorrichtung i i den ferngelenkten Körper aufgefaßt hat. Die Nachlaufvorrichtung
i i kann zwei Ausgänge mit Ausgangsspannungen amK und hmK aufweisen, die zusammen
mit den obenerwähnten Signalen am, und hmz parallel den Helligkeitssteuerelektroden
der Anzeigeröhren 6 und 7 zugeführt werden. Die Signale amK und hmK sind zweckmäßig
derart, daß sie auf den Bildschirmen Zeichen ergeben, die sowohl von den Zielpunkten
als auch von den kreuzförmigen Nachlaufmarken für die Ziele unterschieden werden
können. An den übrigen drei Ausgängen der Nachlaufvorrichtung i i erscheinen wieder
Signale, die den Seitenwinkel, den Höhenwinkel und die Entfernung angeben. Diese
drei Ausgangssignale werden zusammen mit den entsprechenden drei Ausgangssignalen
der Nachlaufvorrichtung 1o einem Rechengerät 18 zugeführt. Das Rechengerät 18 errechnet
aus den drei Koordinaten die Differenzbeträge zwischen den Seitenwinkeln zum Ziel
und zum gelenkten Körper und den Höhenwinkel ebenfalls zwischen Ziel und Körper
nach Größe und Vorzeichen. Der Kommandosender überträgt die im Rechengerät ermittelten
Lenkkommandos an die gelenkten Körper. Zwischen dem Rechengerät 18 und dem Kommandosender
f9 kann noch eine dritte Verbindungsleitung vorgesehen sein. Diese Verbindungsleitung
führt ein Signal, wenn die Entfernung zum Ziel und die Entfernung zum gelenkten
Körper gleich sind. Dies ist ein Kriterium dafür, daß sich der gelenkte Körper am
Ziel befindet. Der Kommandosender f9
wird in diesem Augenblick mit
einem über die Antenne 2o abgestrahlten Zündsignal moduliert, das die Detonation
des gelenkten Körpers auslöst.
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Die Nachlaufvorrichtungen 12 und 13 arbeiten ebenfalls wie die Nachlaufvorricbtungen
io und i i mit je einem Rechengerät und einem Kommandosender (hier nicht näher bezeichnet)
zusammen. Die Arbeitsweise entspricht -völlig der der Anordnungen io, i i, i8 und
i9.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind nur zwei Doppelsätze von
Nachlaufvorrichtungen vorgesehen. An Stelle dieser zwei Sätze können beliebig viele
derartige Doppelsätze, die dann wieder jeweils mit einem Rechengerät und einem Kommandosender
zusammenarbeiten, vorgesehen sein. Es ist auch möglich, ein einziges Ziel durch
mehrere ferngelenkte Körper anzusteuern. In diesem Fall sind dann mehrere kreuzförmige
Marken durch Einstellung von Phasenschiebern mit einem Zielpunkt zur Deckung zu
bringen.
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Neben der Möglichkeit, beliebig viele gelenkte Körper zu einer beliebig
großen Zahl von Zielen zu lenken, liegt der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen
Verfahrens darin, daß die Fehler auf ein Mindestmaß reduziert sind. Dies wird dadurch
bewirkt, daß nur ein einziges Radargerät vorgesehen ist, wodurch der Parallaxenfehler
herausfällt und Ortungsfehler stark vermindert sind, da die Ortung der Ziele und
der gelenkten Körper mit einem einzigen Radargerät vorgenommen wird, wodurch sich
Meßungenauigkeiten für beide gelenkten Körper in gleichem Maße und in gleicher Richtung
auswirken und diese Meßfehler bei der Differenzbildung in den Rechengeräten wieder
herausfallen.
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Wie bereits an Hand der Beschreibung der Fig. i erläutert, kann als
Antennensystem für das Radargerät i jedes bekannte Antennensystem Verwendung finden,
das den Seitenwinkel und den Höhenwinkel zu ermitteln gestattet. So ist es z. B.
möglich, eine sogenannte V-Strahlantenne zu verwenden, die beispielsweise in dem
Buch von Ridenour, »Radar System Engineering«, McGraw-Hill, i947, S. 193 bis 196,
beschrieben und in der Fig.6.28 dargestellt ist. Bei Verwendung einer solchen Antenne
werden die Winkelwertgeber 4 und 5 durch Rechner ersetzt, welche aus den Zeitdurchgängen
der beiden Diagramme durch ein Ziel Seiten- und Höhenwinkel bestimmen.
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Für ein Präzisions-Anflug-Radargerät ist weiterhin eine aus einer
Höhenantenne und einer Azimutantenne-letzerefür die Seitenwinkelbestimmungbestehende
Antennenanlage bekannt, die innerhalb eines bestimmten Sektors eine räumliche Ortung
gestattet. Die Azimutantenne besteht hierbei aus dem rechteckigen Ausschnitt eines
Parabolzylinders, in dessen Brennlinie i99 Dipole auf einem Hohlleiter angebracht
sind, von dem sie über Sonden gespeist werden. Das Schwenken des Strahlenbündels
innerhalb eines Bereiches von 2o° einmal pro Sekunde wird in der Weise bewirkt,
daß durch eine periodische, mechanische Änderung der Breite des Speisehohlleiters
die Phasengeschwindigkeit innerhalb des Hohlleiters geändert und damit eine Variation
der Phase der Dipol-Speisespannung erreicht wird. Die Höhenantenne tastet gleichfalls
einmal pro, Sekunde einen Bereich von 7° ab. Der Aufbau dieser Antenne ähnelt dem
der Azimutantenne.
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Zur kontinuierlichen punktförmigen Abtastung eines bestimmten Raumwinkels,
insbesondere zur Verwendung bei Zielsuchgeräten, ist ferner ein Richtantennensystem
bekannt, bei dem eine Anzahl von Einzelantennen mit scharf gebündelter Richtcharakteristik
so zusammengefaßt ist, daß die Charakteristiken in der Vertikalen gegeneinander
um einen kleinen Winkel versetzt sind. Dieses System läuft zur Abtastung in horizontaler
Richtung um eine Vertikalachse kontinuierlich um, während zur Auflösung in vertikaler
Richtung die Antennen nacheinander freigegeben werden.
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Ein diesen bekannten Svstemen ähnliches Richtantennensystem wird als
besonders zweckmäßiges Ausführungsbeispiel für eine Richtantennenanlage, wie sie
für das Radargerät i gemäß Fig. i Verwendung finden kann, an Hand Fig. 2 näher erläutert.
Die Wirkungsweise dieses Systems wird an Hand Fig. 3 im einzelnen beschrieben.
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Zur Bestimmung des Seitenwinkels ist eine in der Azimutebene stark
bündelnde Reflektorantenne vorgesehen, die aus einem Reflektorspiegel 2 i und einem
Hoghornerreger 22 besteht. Die Antenne 21, 22 gleicht. den üblichen Antennen für
ein Rundsichtradargerät. Sie rotiert um eine vertikale Achse 23. Über der Antenne
21, 22 ist die Antenne zur Höhenwinkelermittlung vorgesehen. Diese Höhenwinkelantenne
rotiert ebenfalls um die Achse 23 und außerdem um eine horizontale Achse 24. Die
Höhenwinkelantenne besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus insgesamt sechs
Käseschachteln, von denen mehrere, um gleiche Winkelbeträge versetzt gerichtet,
in jeweils einer Ebene angeordnet sind. Die Ebenen sind seitlich durch kreisförmige
leitende Platten 25, 26 und 27 begrenzt. Zwischen den kreisförmigen Platten 25 und
26 liegen drei Käseschachtelantennen 28, 29 und 3o, die durch Hornstrahlerreger
31, 32 und 33 ausgeleuchtet werden. Entsprechend liegen zwischen den kreisförmigen
Platten 26 und 27 drei weitere Käseschachtelantennen, die ebenso wie die Käseschachtelantennen
28, 29 ifnd 3o ausgebildet sind, jedoch gegenüber diesen um einen Winkel von hier
6o° versetzt sind. Die Nullrichtungen dieser sechs Käseschachtelantennen sind damit
jeweils um 6o° gegeneinander versetzt, und durch einen Schaltmechanismus wird immer
die eine der sechs Antennen angeschaltet, deren Hauptstrahlungsrichtung gerade den
in der Zeichnung links dargestellten Winkelbereich von 6o° durchläuft. Die Zuleitungen
zu den Hornstrahlerregern für die sechs Käseschachtelantennen, die Zuleitung zum
Hoghorn 22 sowie die'Drehmechanik für die Seitenwinkel- und die Höhenwinkelantennen
sind der Übersichtlichkeit halber nicht mit eingezeichnet.
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Wie die in Fig. 2 dargestellte Antenne den Raum abtastet, ist in Fig.
3 veranschaulicht. Bei Verwendung von sechs Käseschachtelantennen zur Ermittlung
des
Höhenwinkels und der beschriebenen Anschaltung der einzelnen Höhenwinkelantennen
ergibt sich eine Höhenwinkelabtastung von 60 his 0°. Der Seitenwinkel wird, da die
Antenne ständig in einer Richtung rotiert, urn 360° abgetastet. Mit 34 ist der Ouerschnitt
des Seitenwinkeldiagrainms und mit 35 der Qu<:rschnitt des Hölienwinkeldiagramins
bezeichnet. Das Seitenwinkeldiagramm durchläuft die Winkelabwicklung gemäß Fig.
3 laufend von links nach rechts, und das Höhemvinkeldiagrainin 35 durchläuft diese
Altwicklung in schräg liegenden Streifen, deren Begrenzungslinien mit 36 bezeichnet
sind. Es werden somit lückenlos sämtliche Seitenwinkel von 0 bis 360° und sämtliche
Höhenwinkel von 0 bis 60° des das Radargerät umgebenden Raumbereiches abgetastet.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ferner angenommen, daß die Rotation des
gesamten Antennensystems um die vertikale Achse 23 und die Rotation der Höhenwinkelantenne
um die horizontale Achse 24 mit gleicher Geschwindigkeit erfolgen, so daß die durch
die Linien 36 (in Fig. 3) begrenzten Streifen unter 45° gegenüber der horizontalen
verlaufen. Es ist jedoch nicht notwendig, daß beide Rotationsgeschwindig,keiten
gleich groß sind. Erforderlich ist nur, daß diese Geschwindigkeiten in einem festen
Verhältnis stehen, so daß sich die Linien 36 (Fig. 3) nicht seitlich verschieben
und von der Höhenwinkelantenne immer die gleichen schräg verlaufenden Streifen abgetastet
werden.
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Die Bauhöhe der Antennenanlage gemäß Fig.2 ist relativ groß. Sie kann
dadurch vermindert werden, daß man die Seitenwinkelantenne 21, 22 seitlich neben
die Höhenwinkelantenne setzt, so daß die Hauptstrahlungsrichtung der Seitenwinkelantenne
21, 22 in Richtung der Drehachse 24 verläuft. Bei der Ortskoordinatenermittlung
stört diese seitliche Versetzung der Antennendiagramme um 90° nicht. Auch die ßauhöhe'der
Höhenwinkelantenne selbst kann noch verringert werden, indem man in eine Ebene nur
eine Kä seschachtelanteime setzt und die ILäseschachtelantennen in Richtung der
Achse 24 nebeneinander anordnet.
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Die großen rotierenden Massen der Antennen üben relativ große Kreiselmomente
auf die Lager der Antennenanordnung aus. Diese Kreiselmomente können durch zusätzliche
Schwungmassen geeigneten Schwungmomentes und geeigneter Drehrichtupg und Drehgeschwindigkeit
kompensiert werden.
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Natürlich können auch andere, insbesondere größere Höhenwinkel als
im dargestellten Ausführungsbeispiel allgetastet werden. Soll der abgetastete Höhenwinkel
größer sein, dann sind entsprechend mehr Einzelantennen für die Höhenabtastung vorzusehen
und diese entsprechend gegeneinander zu versetzen.
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An Hand Fig.4 soll der Aufbau und die Wirkungsweise einer Nachlaufvorrichtung
näher erläutert werden. Mit 37 ist ein quarzgesteuerter Schwingungsgenerator bezeichnet,
der sinusförmige Schwingungen von der Frequenz fi abgibt, wobei fi die Sendeimpulsfolgefrequenz
ist. Dieser Schwingungszug wird in einem Phasenschieber 38, der einem der drei Phasenschieber
in den Nachlaufvorrichtungen der Fig. i entspricht und zur Auswahl der Entfernungsortsköordinate
dient, vorgesehen. Man erhält also am Ausgang des Phasenschiebers 38 die gleiche
Simisschwingung wie am Ausgang des Schwingungsgenerators 37, jedoch dieser gegenüber
je nach Einstellung des Phasenschiebers 38 phasenverschoben. In einer Stufe 38 werden
die Silitisschwingungen in Impulse umgewandelt, deren Impulsfolgefr.quenz gleich
fi ist. Der Zeitpunkt des Auftretens der einzelnen Impulse hängt also von der Einstellung
des Phasenschiebers 38 ab. In einer auf die Stufe 39 folgenden Impulsformerstufe
40 werden die einzelnen Impulse in zwei dicht nebeneinanderliegende Impulse, wie
im Block 40 schematisch dargestellt, umgewandelt.DieserDoppelimpuls wird dein einenEing;ing
eines Phasendiskriminators 41 zugeführt. Der andere Eingang des Phasendiskriminators
41 erhält die Seitenwinkelechoimptilse, die in Fig. i mit a, bzw. ak bezeichnet
wurden und infolge der Antennendiagrammform etwa eine glockenförmige Amplitudenverteilung
aufweisen. Diese Impulsgruppe wird mittels einer Torschaltung 42 aus dem Echosignalgemisch
herausgegriffen. Wie die Torimpulse erzeugt werden, soll später noch erläutert werden.
Am Ausgang des Pliasendiskrirninators 41 erhält man eine Gleichspannung, die nach
Durchlaufen eines Integriergliedes 43 zum Nachsteuern der Frequenz des Schwingungsgenerators
37 beispielsweise mit Hilfe einer Inipedanzröhre ausgenutzt wird. Der Phasendiskriminator
41 soll eine möglichst hohe Genauigkeit aufweisen. Es kann dies, wie im Ausführungsbeispiel
der Fig.4 angenommen, dadurch erreicht werden, daß man mit je einem Impuls des Doppelimpulses
die linke bzw. die rechte Hälfte der Imptilsformerstufe4o austastet, die amÄusgang
dieser Torschaltungen erhaltenen Spannungen integriert und dann die integrierten
Spannungen gegeneinander schaltet. Durch diese Integration erhält man eine sehr
hohe Phasengenauigkeit. Ist der Phasenschieber 38 einmal eingestellt, daß der.Doppelimpuls
für den Phasendiskriminator 41 gleichzeitig mit den Echoimpulsen aus dem Empfänger
auftritt, dann steuert dieser den Schwingungsgenerator 37 derart nach, daß die hinter
39 erzeugten Impulse stets gleichzeitig mit den Echoimpulsen auftreten und
auch dann noch vorhanden sind, wenn infolge des Weiterdrehens der Antenne keine
Echoimpulse von dem ausgewählten Ziel ankommen. Nach der nächsten Umdrehung, wenn
das Antennendiagramm wieder das Ziel überstreicht, stellt der Phasendiskriminator
41 die Frequenz fi des Schwingungsgenerators 37 nett nach. Die Entfernungsimpulse
für das Rechengerät werden vom Ausgang der Stufe 39 abgenommen. Zur Kennzeichnung
des Seitenwinkels zu einem Ziel ist die unterhalb der waagerecht gestrichelten Linie
dargestellte Schaltung vorgesehen. Diese Schaltung ist im Prinzip ähnlich wie die
oberhalb der gestrichelten Linie dargestellte Schaltung aufgebaut. 44 ist wieder
ein quarzgesteuerter Schwingungsgenerator, der ebenso wie 37 eine sinusförmige Schwingung
von der Frequenz
fi, d. h. der Sendeimpulsfolgefrequenz, abgibt.
Mittels eines zur Seitenwinkelauswahl dienenden Phasenschiebers 45 wird die Sinusschwingung
aus dem Generator 44 in der Phase verschoben, und aus dieser Schwingung werden dann
mittels einer Stufe 46 Impulse erzeugt, die mit der Folgefrequenz fi auftreten.
Vom Seitenwinkelwertgeber 4 wird eine sinusförmige Schwingung abgegeben, deren Frequenz
fi ± f" (± je nach Rotationsdrehsinn) beträgt, wenn mit f" die Rotationsfrequenz
derAntenne bzw. des Winkelwertgebers bezeichnet ist. Der Winkelwertgeber besteht
aus zwei oder mehr Statorwicklungen. Die Statorwicklungen sind gegeneinander winkelversetzt
angeordnet und werden durch Sinusschwingungen von der Frequenz fi gespeist, die
entsprechend der räumlichen Winkelversetzung der Statorwicklungen phasenverschoben
sind. Sind zwei Statorwicklungen vorgesehen, dann sind diese räumlich gegeneinander
um go° winkelversetzt angeordnet und werden mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung
von go° gespeist. Im Feld der Statorwicklungen ist eine drehbare Spule, ein Rotor,
vorgesehen, die sich zusammen mit der zugeordneten Antenne, hier der Seitenwinkelantenne,
dreht. Die Schwingung am Ausgang des Winkelwertgebers 4 wird in einer Stufe 47 in
eine Impulsfolge umgewandelt, die natürlich auch die Impulsfolgefrequenz fi
± f" aufweist. Diese Impulsfolge wird zusammen mit der Impulsfolge aus der
Stufe 46 einer Koinzidenzschaltung 48 zugeführt, die nur bei Koinzidenz zweier Impulse
einen Impuls durchläßt. Die hinter 48 auftretende Impulsfolge hat eine Folgefrequenz
f". Der Zeitpunkt des Auftretens der einzelnen Impulse dieser Impulsfolge ist charakteristisch
für den Seitenwinkel, bei dem das durch den Seitenwinkelphasenschieber45 ausgewählte
Ziel sich befindet. Die Impulse aus der Koinzidenzschaltung 48 werden in einer Impulsverlängerungsstufe
49 derart verlängert, daß die Impulslänge etwa der Zeitdauer entspricht, während
der beim überstreichen eines Zieles durch das Antennendiagramm Echoimpulse ankommen.
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Dieser Torimpuls wird in einer Impulsformerstufe 50, ähnlich wie oben
in der Stufe 4o, in einen Doppelimpuls umgewandelt, der dann einem Eingang eines
Phasendiskriminators 5 i zugeführt wird. Der Phasendiskriminator 51 arbeitet wieder
ähnlich wie der Phasendiskriminator 4i, nur mit dem Unterschied, daß in 51 nicht
der Zeitpunkt des Auftretens eines einzelnen Impulses, sondern der Zeitpunkt des
Auftretens der Impulsgruppe kontrolliert wird, der beim Überstreichen eines Zieles
erhalten wird. Durch die einzelnen Hälften des Doppelimpulses werden der vordere
und der hintere Teil der Echoimpulsgruppe, die von der Torstufe 42 abgenommen wird,
getrennt integriert und die integrierten Spannungen gegeneinander geschaltet. Durch
dieses Abwägen des vorderen Teiles der Echoimpulsgruppe gegen den hinteren Teil
dieser Impulsgruppe ist es ohne weiteres möglich, eine Winkelbestimmung mit einer
Genauigkeit von z. B. 0,i° durchzuführen, die unter der Halbwertsbreite des Antennendiagramms
liegt. Die Ausgangsspannung des Phasendiskriminators 51 wird in einer Stufe 52 integriert
und danach zur Nachregelung des Generators 44 benutzt. Die für die Seitenwinkel
charakteristischen Seitenwinkelimpulse für das Rechengerät werden hinter der Stufe
46 abgegriffen. Die Torimpulse von der Impulsverlängerungsstufe 49 werden einer
Koinzidenzschaltung 53 zugeführt, welche -als zweite Eingangsspannung die Entfernungsimpulse
für das Rechengerät aus dem oberen Teil der Schaltung erhält. Am Ausgang der Koinzidenzschaltung
53 erhält man dann eine Impulsfolge, deren Einzelimpulse gleichzeitig mit den Entfernungsimpulsen
und mit den Echoimpulsen auftreten, die jedoch nur dann vorhanden sind, wenn die
Seitenwinkelantenne gerade das ausgewählte Ziel überstreicht. Die Impulse aus der
Koinzidenzschaltung 53 können daher als Selektroimpulse für die Torschaltung 42
ausgenutzt werden. Die gleiche Impulsfolge wird dann als Markenimpulsfolge der Helligkeitssteuerelektrode
der zugeordneten Anzeigeröhre zugeführt. In Fig. i wurde diese Markenimpulsfolge
mit anal bezeichnet. Damit sich diese die mit dieser Markenimpulsfolge erzeugten
Zeichen auf der Anzeigeröhre klar von den übrigen Zielpunkten unterscheiden lassen,
empfiehlt es sich, die der Koinzidenzschaltung 53 zugeführten breiten Torimpulse
breiter zu wählen als die von einem Ziel herrührende Echoimpulsgruppe, so daß die
Markenimpulse auf der Anzeige einen Strich ergeben. Eine kreuzförmige Anzeige, wie
an Hand der Fig. i erwähnt, erhält man, wenn man den mittleren Impuls der Markenimpulsgruppe
verbreitert.
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Die Ermittlung der Höhenwinkelimpulse für das Rechengerät geschieht
auf die gleiche Weise wie die Erzeugung der Seitenwinkelimpulse, die in Fig.4 unterhalb
der waagerecht gestrichelten Linie dargestellt ist. Dieser Schaltungsteil ist dementsprechend
für die Höhenwinkelimpulsermittlung noch einmal vorzusehen. Den Eingängen dieses
Schaltungsteiles werden einmal die Höhenwinkelechoimpulse und zum anderen die Sinusschwingung
aus dem Höhenwinkelwertgeber zugeführt. Entsprechend liefert der eine Ausgang dann
die Höhenwinkelimpulse für das Rechengerät und der zweite Ausgang die Markenimpulse
für die Höhenwinkelanzeige.
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Wird die an Hand Fig. 4 beschriebene Nachlaufvorrichtung zur Selektion
der Echosignale von einem ferngelenkten Körper ausgenutzt, dann sind, wie bereits
an Hand Fig. i erwähnt, die von Hand einstellbaren Phasenschieber 38 und 45 durch
fest eingestellte Phasenschieber zu ersetzen.
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Das erfindungsgemäße Fernlenksystem ist nicht auf Fernlenkung im dreidimensionalen
Raum beschränkt, sondern kann auch zur Fernlenkung in einer Ebene benutzt werden.
In diesem Fall ermittelt das Radargerät nur eine Winkelkoordinate und die Entfernung.
Sämtliche Teile der übrigen Schaltung vereinfachen sich entsprechend.