NL192465C - Bundelgeleidingssysteem. - Google Patents

Description

1 192465

BundelgetokUngesysteem

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor de ruimtelijke codering van een elektromagnetische stralingsbundel op discrete plaatsen van de bundel, die resolutie-elementen vormen, voorzien van een 5 elektromagnetische stralingsbron, een projectie-inrichting voor het vormen van de stralingsbundel en een inrichting voor het ruimtelijk moduleren van de bundel in de vorm van een door de bundel met een constante snelheid heen bewegend codeermasker, waarbij een vlak met een reeks naburige, rasters definiërende gebieden voorzien is, die telkens ruimtelijk gescheiden, periodiek herhalende banden bezitten, waarbij de banden een variatie van een detecteerbare bundelparameter vormen.

10 Een dergelijke inrichting is bekend uit het Britse octrooischrift GB 1.524.122. Bij deze bekende inrichting worden door de ruimtelijk van elkaar gescheiden banden in de verschillende rasters verschillende amplitu-den geproduceerd, die voor het kenmerken van diskrete plaatsen van de bundel dienen. Bij deze amplitude-modulatiewericwijze kunnen invloeden van buitenaf nadelig uitwerken en tot amplitudeschommelingen leiden. Amplitudeschommelingen kunnen veroorzaakt worden door zowel natuurlijke atmosferische storingen als 15 ook door storingen, die door de aandrijfstraal van een geleid projectiel, waarin de inrichting wordt toegepast, teweeggebracht worden.

De uitvinding beoogt een inrichting voor ruimtelijke codering van een elektromagnetische stralingsbundel van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, die een eenvoudige opbouw bezit en ongevoelig is voor invloeden van buitenaf.

20 Volgens de uitvinding wordt dit doel bij een inrichting voor ruimtelijke codering van een stralingsbundel van de in de aanhef genoemde soort bereikt, doordat door de afstand tussen naburige banden van een stel banden bij het door de bundel heen bewegen van het vlak een bundelmodulatiefrequentie bepaald wordt, en dat de naburige banden van een stel banden binnen een raster ten opzichte van de naburige banden van ten minste een ander stel banden binnen hetzelfde raster in hun positie verschoven zijn, zodat bij het door 25 de bundel heen bewegen van ten minste een raster, de bundel bij twee fasen van de frequentie ruimtelijk gemoduleerd wordt.

Door de digitale fasemodulatie codering volgens de uitvinding wordt een verbetering van ongeveer 3dB in de signaal/ruis-verhouding verkregen, terwijl het totale aantel componenten van de inrichting nagenoeg gelijk gebleven is.

30 De rasters kunnen daarbij bijvoorbeeld bestaan uit reeksen van zich herhalende banden, die de intensiteit, de golflengte en de polarisatie van de bundel kunnen wijzigen bij het door de bundel heen bewegen van het codeermasker.

Een bundelgeleidingsstelsel dient om de koers van een projectiel in een gewenste richting te houden. Zulke stelsels worden veelal toegepast op projectiel-geleidingsproblemen voor de korte afstand en hebben 35 in het bijzonder toepassing gevonden voor grond-grond-taken (in hoofdzaak anti-tank-taken) en grond-lucht-taken (voornamelijk luchtafweer op de korte afstand).

Een bundelvolg-stelsel omvat in het algemeen een zenddeel en een ontvangdeel, waarbij het ontvang-deel zich bevindt aan boord van het projectiel. Tijdens het bedrijf spoort een waarnemer een doel op en hij projecteert een elektromagnetische stralingsbundel vanuit de zender op het doel. De elektromagnetische 40 stralingsbundel kan worden beschouwd als een stralingsvolume dat een geleidingskanaal naar het doel vormt, dat als het door het projectiel wordt gevolgd, dit projectiel de gewenste plaats doet treffen. Teneinde te verzekeren dat het projectiel het doel treft, is het noodzakelijk dat het projectiel dat in de bundel wordt gelanceerd een orgaan heeft voor het waarnemen van zijn plaats in de uitgestraalde bundel en voor het zodanig beheersen van zijn snelheidsvector dat deze tijdens de vlucht nauwkeurig samenvalt met de hartlijn 45 van de bundel.

Deze taak kan worden vervuld door de bundel in de zender ruimtelijk te moduleren, welke modulatie wordt gedetecteerd en gedecodeerd door de ontvanger van het projectiel. De gedecodeerde modulatie verschaft dan aan de boordelektronica gegevens die de plaats van het projectiel ten opzichte van de bundelhartlijn aangeven. De plaatsgegevens kunnen worden gebruikt voor het opwekken van foutsignalen 50 ten gebruike door geleidingsorganen van het projectiel, teneinde het projectiel langs de bundelhartlijn te sturen. In het bijzonder veroorzaakt ruimtelijke modulatie van de geleidingsbundel de vorming van een belichtingspatroon over een doorsnede van de bundel. Dit belichtingspatroon verdeelt de bundel in een reeks resolutie-elementen, waarbij elk resolutie-element wegens zijn modulatie een unieke aard heeft. Het projectiel bepaalt zijn plaats ten opzichte van de bundelhartlijn zelf door detectie van de modulatie van het 55 resolutie-element ter plaatse van zijn ontvanger.

Het is bekend de elektromagnetische stralingsbundel van een bundelvolg-geleidingsstelsel ruimtelijk in amplitude of frequentie te moduleren.

192465 2

De uitvinding wordt hieronder nader toegelicht aan de hand van de tekening.

Figuur 1 is een schets van een stralingsbron en bewegende maskers voor het leveren van een ruimtelijk gecodeerde elektromagnetische bundel, een afbeelding van een doorsnede van de bundel met het daardoor verkregen beekfpatroon en een projectiel in zijn vlucht naast de hartlijn van de bundel 5 Figuur 2 is een afbeelding van een codeermasker voor de numerieke fasecodering van een stralings-bundel, waarbij het masker is ingericht voor het opwekken van verticaal of horizontaal liggende resolutie* elementen over een door doorsnede van de bundel.

Figuur 3 is een afbeelding van voorbeelden van maskers die worden gebruikt voor het opwekken van een modulatiefrequentie met twee fasen die wordt toegepast in de plaatscode en verschillende bitdetails 10 voor de rasters van het masker uit figuur 2.

Figuur 4 is een tabel van numerieke codewoorden overeenkomende met de aangegeven verticaal of horizontaal liggende resolutie-elementen.

Figuur 5 is een schets van ontvangapparatuur die een gecodeerde bundel elektromagnetische straling kan detecteren en decoderen.

15 Figuur 6 is een schets van een voorkeursuitvoering van het codeermasker, uitgevoerd als een codeer-wiel.

Figuur 7 is een schets van een voorkeursuitvoering van de inrichting voor het uitzenden van een elektromagnetische stralingsbundel.

20 In figuur 1 is een projectiel 11 afgebeeld met een detector 13 aan zijn achtereinde, dat in een richting A vliegt in een elektromagnetische stralingsbundel 21, afgegeven door een bron 10 via een projectielens 16. De bundel heeft een hartlijn 18. Een doorsnede 20 door de stralingsbundel vertoont een beeldpatioon bestaande uit een reeks horizontaal en verticaal liggende resolutie-elementen 22H, 22V, die coördinaten van de plaats van het projectiel 11 definiëren. Het beeldpatroon kan worden gevormd door een codeer-25 masker 24H horizontaal door de bundel te voeren en een codeermasker 24V verticaal door de bundel te voeren.

Aangezien het codeermasker 24V in een verticaal vlak beweegt en de richtlijn van de beschouwer in een horizontaal vlak ligt, is de doorsnede 20 door de stralingsbundel afgebeeld als een beeldpatroon bestaande uit een reeks horizontaal liggende resolutie-elementen 22H in een verticaal vlak, die een azimuth-plaats ten 30 opzichte van de bundelhartlijn definiëren. Op soortgelijke wijze levert het masker 24H een reeks verticaal liggende resolutie-elementen 22V, die in combinatie met de horizontale elementen 22H een plaats in het vlak van de doorsnede 20 definiëren.

Bij de voorkeursuitvoering wordt gebruik gemaakt van een gekromd codeermasker met bitgebieden of rasters bestaande uit gespatieerde patronen van zichzelf cyclisch herhalende banden van straling doorla-35 tende gebieden, waarbij de gebieden daartussen de straling tegenhouden. De uitvinding is echter niet beperkt tot de afgebeelde specifieke maskerconfiguratie. In het algemeen kan gebruik worden gemaakt van een masker met een reeks rasters gedefinieerd door gespatieerde stellen zichzelf cyclisch herhalende gebieden die een detecteerbare parameter of eigenschap van de stralingsbundel wijzigen. De rasters kunnen bijvoorbeeld bestaan uit stellen zichzelf cyclisch herhalende golflengtefilters. Het masker kan op elke 40 geschikte wijze worden gevormd, zoals langwerpige stroken als afgebeeld in de figuren 1 en 2 of gekromde stroken als later beschreven.

Nog algemener is het geval van het ruimtelijk coderen van een stralingsbundel door onderbreking van de bundel met in fase gemoduleerde signalen volgens een numerieke code. De modulatietechniek verdeelt de bundeldoorsnede in resolutie-elementen die elk worden geïdentificeerd door een ander numeriek woord. Elk 45 bit van een numeriek woord kan worden geïdentificeerd door een fase van een gekozen frequentie. Een resolutie-element verkrijgt zijn unieke numerieke aanduiding door variatie van de detecteerbare parameter van de bundel als functie van de tijd door middel van de fase van de onderbrekingsfrequentie, waardoor de bits van het numerieke woord worden gedefinieerd dat het resolutie-element aangeeft. In plaats van gebruik te maken van een codeermasker kan een reeks stralingsbronnen worden toegepast, die elk overeenkomen 50 met een ander resolutie-element. De bronnen kunnen in fase worden gemoduleerd volgens het numerieke woord dat het resolutie-element definieert waarbij de bron behoort, teneinde aan het resolutie-element zijn detecteerbare aanduiding te verschaffen.

Terugkerende tot de voorkeursuitvoering waarin gebruik wordt gemaakt van een codeermasker toont figuur 2 een codeermasker 24 dat verdeeld is in een reeks van vijf rasters 28, 30, 31, 32 en 33, waarbij elk 55 raster één of meer stellen verticaal liggende straling doorlatende banden 34, gescheiden door even brede ondooriatende banden 36 omvat.

Figuur 3 is een vergrote afbeelding op andere schaal van typerende details van delen van het masker 24 3 192465 in figuur 2, waarbij dient te worden opgemerkt dat de afstand X in figuur 3 is gedefinieerd als een bitperiode.

De bitperiode-afmeting, dat wil zeggen de afstand tussen de straling doorlatende banden 34, is zodanig vooraf gekozen dat hij evenredig is met een voorafbepaalde frequentie. Terwijl het codeermasker met constante snelheid door de bundel wordt bewogen, passeren de verschillende rasters één voor één door de 5 bundel, waardoor deze wordt onderbroken met frequenties die worden bepaald door de afstand tussen de straling doorlatende banden van de stellen banden die samenvallen met de bundel. Terwijl het referentie-raster 28 door de bundel passeert, wordt de gehele bundel onderbroken met een frequentie F in een referentiefase van 0°. Terwijl het raster 1 (30) door de bundel passeert, wordt de bovenste helft van de bundel onderbroken met de frequentie F in de fase 180°, terwijl de onderste helft met de frequentie F in de 10 fase 0° wordt onderbroken. Terwijl het masker 24 voortgaat met zich door de bundel te bewegen, komt het raster 2 samen te vallen met de bundel. Het bovenste kwart en het onderste kwart van het raster 2 (31) bevatten straling doorlatende banden die op zodanige afstand van elkaar liggen dat een fase 180° wordt opgewekt, terwijl de middelste helft van het raster 2 straling doorlatende banden bevat op zodanige afstand dat een fase 0° wordt opgewekt. Terwijl het raster 2 door de bundel beweegt, wordt het bovenste en 15 onderste kwart van de doorsnede van de bundel derhalve onderbroken met de frequentie F en de fase 180°, terwijl het centrale deel van de doorsnede door de bundel wordt onderbroken met de frequentie F in de fase 0°. Zoals zal blijken verdeelt het gebruik van een enkel informatieraster 1 (30) de doorsnede van de bundel in twee resolutie-elementen. Als een codeermasker wordt toegepast met twee informatierasters 30 en 31, kan de doorsnede door de bundel worden verdeeld in vier resolutie-elementen. In het laatste geval 20 wordt het bovenste resolutie-eiement geïdentificeerd door de numerieke fasecode 180°, 180°, het volgende resolutie-element wordt gedefinieerd door de numerieke fasecode 180°, 0°, het derde resolutie-eiement wordt gedefinieerd door de fasecode 0°, 0° en het onderste resolutie-eiement wordt gedefinieerd door de numerieke fasecode 0°, 180°.

Het aantal resolutie-elementen waarin een doorsnede door de bundel kan worden verdeeld is afhankelijk 25 van het toegepaste aantal informatierasters. In het algemeen is het aantal resolutie-elementen dat kan worden bereikt gelijk aan 2N, waarin N gelijk is aan het aantal informatierasters. Figuur 2 toont een codeermasker dat is verdeeld in een referentieraster 28 en vier informatierasteis 30, 31,32 en 33 die zestien resolutiegebieden leveren. Er dient te worden opgemeikt dat twee codeermaskers 24 uit figuur 2 kunnen worden toegepast voor het leveren van zowel horizontaal als verticaal liggende resolutiegebieden 30 die worden gebruikt voor het leveren aan het projectiel 11 uit figuur 1 van elevatie gegevens ten opzichte van de bundelhartlijn 18. Als het masker 24H door de bundel afkomstig van de bron 10 wordt bewogen worden de verticale resolutie-elementen 22V opgewekt en een identiek masker 24V dat verticaal door de bundel wordt bewogen wekt horizontale resolutie-elementen 22H op.

Figuur 3 geeft voorbeelden van de bitdetails voor de rasters 28, 30, 31, 32 en 33 uit figuur 2. Elk raster 35 bevat een reeks van de afgebeelde bitdetails. Elk raster kan bijvoorbeeld een bitdetail 16 maal bevatten.

Met andere woorden, elk bit kan natuurlijk een groter of kleiner aantal bitperioden omvatten, al naar de omstandigheden nodig maken. Het is gebleken dat rasters die elk 16 bitperioden bevatten voldoende zijn om de numerieke aanduiding van een resolutie-eiement te definiëren.

Het bitdetail van het referentieraster 28 toont de afmeting X als eerder vernield, gedefinieerd als een 40 bitperiode voor de frequentie F bij de referentiefase 0°. De bitperiode-afmeting X die de frequentie F

definiëren zijn gelijk voor elk raster van het masker 24. Het horizontale resolutiemasker 24V heeft identieke bitdetails als worden toegepast voor het masker 24H. het is ook mogelijk gebruik te maken van verschillende fasestellen voor de beide orthogonale richtingen, dat wil zeggen elevatie en azimuth. De fase 0° en 180° kan worden gebiuikt voor het aangeven van resolutie-elementen voor de verticale stand, terwijl de 45 fasen 90° en 270° kunnen worden gebruikt voor het aangeven van resolutie-elementen Voor de horizontale stand. In plaats daarvan kan een frequentie F1 worden gebruikt voor de resolutie-elementen voor de verticale stand en een andere frequentie F2 kan worden gebruikt voor de resolutie-elementen voor de horizontale stand. Beide benaderingen stellen de ontvanger in staat, gemakkelijk onderscheid te maken tussen elevatie-informatie en azimuth-informatie. De fasen 90° en 270° kunnen worden opgewekt met 50 dezelfde bitdetails als afgebeeld in figuur 3, waarbij de slechts de vier actieve raster-bandplaatsen zijn verschoven ten opzichte van het referentieraster.

Het is nu duidelijk dat een voorkeursuitvoering gebruik maakt van één of meer onderbrekingsmaskers die dienen voor het opwekken van een numerieke fasemodulatie terwijl zij door de doorsnede van een projectiebundel worden bewogen. Bij voorkeur worden twee onderbrekingsmaskers toegepast die na elkaar 55 door de doorsnede van de bundel worden bewogen. Eén van deze maskers dient standinformatie te bevatten die loodrecht staat op de standinformatie die aanwezig is in het andere masker en beide stellen informatie zijn loodrecht op de bundelhartlijn.

192465 4

De uitvinding is niet beperkt tot toepassing bij een bepaalde inrichting voor het opwekken van een elektromagnetische bundel en vele gebruikelijke inrichtingen kunnen daarvoor worden toegepast. De bundelbron kan bijvoorbeeld een lichtbron zijn, zoals een laser gecombineerd met een geschikte projectielens. Het codeermasker zou worden aangebracht tussen de bron en de lens teneinde het licht voor de 5 projectie te onderbreken. Een nadere beschrijving van een geschikte inrichting voor het opwekken van een bundel volgt hierna.

Het projectiel 11 is voorzien van ontvang-apparatuur die een detector 13 bevat die reageert op de straling afgegeven door de bron 10. Hoewel de volgorde waarin de doorsnede wordt gecodeerd in het algemeen onbelangrijk is, wordt hier aangenomen dat de bundel eerst wordt gecodeerd in resolutie-10 elementen voor de verticale stand en vervolgens in resolutie-elementen voor de horizontale stand. De detector ontvangt derhalve eerst een numerieke fasecode overeenkomende met het resolutie-element 22V voor de verticale stand dat zich op zijn richtlijn bevindt, bijvoorbeeld het element 6R uit figuur 1. Deze numerieke fasecode kan worden omgezet in een standcode voor bewerking door de elevatiecorrectie-circuits voor de geleiding die zich aan boord bevinden. Vervolgens ontvangt de detector een numerieke 15 fasecode voor het resolutie-element 22H voor de horizontale stand, bijvoorbeeld het resolutie-element 2T, die wordt omgezet voor het sturen van het azimuth-correctiestelsel van het projectiel 11.

Het is gebleken dat uitstekende geleidingsinformatie kan worden verkregen door gebruik te maken van een code van vier informatiebits die 16 resolutie-elementen in elk van twee onderling loodrechte richtingen definieert. Zulk een codeermasker met vier bits is afgebeeld met de rasters 1 tot en met 4 in figuur 2. Figuur 20 4 toont de geleidingscodes voor elk van de 16 resolutie-elementen gedefinieerd door het masker uit figuur 2. De rasterafbeelding toont de fasecodes voor de vier informatierasters terwijl het masker een aftasting door de bundel voltooit. Als een logische NUL wordt toegewezen aan de fase 0° en een logische EEN wordt toegewezen aan de fase 180°, wekt de bovenste aftasting, aangegeven door de ais een streeplijn getekende aftastpijl, het uit vier bits bestaande numerieke woord 1100 op. Voor de verticale stand of 25 elevatie stand geeft deze code een stand acht resolutie-elementen boven de bundelhartlijn aan, aangegeven met 8T. Voor de horizontale stand of azimuth stand geeft de code stand 8R of 8 elementen rechts van de hartlijn aan. De overige elementen zijn geïdentificeerd met de aangegeven codes. De standen aangegeven met T resp. B komen overeen met de standen boven resp. onder de bundelhartlijn. De geleidingsas ten opzichte van de elevatie bevindt zich op de grens tussen de standen 1T en 1B in figuur 4.

30 Ter verduidelijking van de werking van het geleidingsstelsel voor een projectiel wordt aangenomen dat de detector 13 uit figuur 1 zich op één lijn bevindt met het tweede resolutie-element boven de hartlijn (2T) en het zesde resolutie-element rechts van de hartlijn (6R). Uit figuur 4 blijkt dat de detector 13 de fasecodes 1001,1111 na elkaar ontvangt, wat zal worden gedecodeerd in logische niveaus. De codewoorden worden bewerkt door de correctiecircuits voor de projectiel-geleiding, teneinde het projectiel naar de bundelhartlijn te 35 voeren, zoals hieronder nader zal worden beschreven.

Volgens de voorkeursuitvoering worden de codeermaskers uitgevoerd als een codeetwiel afgebeeld in figuur 6. Het codeetwiel omvat een codeerwielsegment 50 voor de verticale resolutie en een codeerwiel-segment 52 voor de horizontale resolutie. Elk codeersegment is op geschikte wijze verbonden met een eigen aandrijftandwiel 54, 56. Het verticale aandrijftandwiel 54 en het horizontale aandrijftandwiel 56 worden 40 bij voorkeur aangedreven door een enkele motor. Daartoe is een hoofdaandrijftandwiel 58 dat is gekoppeld met de niet afgebeelde motor in ingrijping met de verticale en horizontale aandrijftandwielen 54 en 56. De codeersegmenten 50 en 52 beslaan elk minder dan 180°. Op deze wijze kunnen zij, bij voorkeur één voor één, door de elektromagnetische bundel 60 worden gedraaid, waarbij geen overlapping van de segmenten 50 en 52 in het gebied van de bundel 60 optreedt. De rotatie vindt in dit geval plaats in de richting van de 45 pijlen op de segmenten 50 en 52 uit figuur 6.

De bitdetails van de rasters van de codeersegmenten 50 en 52 kunnen de vorm hebben als afgebeeld in figuur 3, maar dan in radiale vorm. De bitdetails voor de rasters van de verticale en horizontale codeersegmenten 50 en 52 zijn met het oog op de duidelijkheid slechts gedeeltelijk afgebeeld. Opnieuw wordt opgemerkt dat desgewenst de bitperiode-afmetingen van het verticale codeersegment kunnen verschillen 50 van die van het horizontale codeersegment. De volgorde van de fasen opgewekt door de codeerwielen uit figuur 6 komt overeen met de tabel in figuur 4, waarbij de standen die zijn aangeduid met R resp. L overeenkomen met de standen rechts resp. links van de bundelhartlijn en de standen T resp. B overeenkomend met de standen boven resp. onder de bundelhartlijn. De resolutie-elementen 8L en 8B liggen het dichtste bij het centrum van het wiel, terwijl de resolutie-elementen 8R en 8T het dichtste bij de buitenrand 55 van het wiel liggen. Opgemerkt dient te worden dat de frequentievolgorde uit de tabel van figuur 4 uitsluitend ter illustratie is gegeven. Het is duidelijk dat andere codes kunnen worden ontwikkeld waarbij de basis-opzet wordt gebruikt van een reeks discrete fasen voor het numeriek coderen van een geleidings- 5 192465 bundel. Eenvoudige alternatieven omvatten een verwisseling van de fasen 0° en 180° in alle bitgebieden of een omkering van de volgorde van de resolutie-elementen. Het is ook mogelijk, meervoudige fasen voor de codering te gebruiken, maar het gebruik van de fasen 0° en 180° levert een maximale discriminatie tussen een logische EEN en een logische NUL. Codes zonder enig verband zijn eveneens mogelijk.

5 Het is gebleken dat verwarring kan optreden en de netto energie overdracht wordt verminderd als de informatie die optreedt in het ene codeersegment of codeerspoor gelijktijdig wordt overgedragen met de informatie die optreedt in het andere codeersegment of codeerspoor, zodat het de voorkeur verdient dat elk der wielen 50 en 52 iets minder dan 180° beslaat, waarbij zij roteren zonder dat hun informatie bevattende delen elkaar overlappen. Ook verdient het de voorkeur dat één wiel al zijn informatie levert en vervolgens 10 het andere wiel al zijn informatie levert, zonder dat interiiniering optreedt, hoewel desgewenst interiiniering zou kunnen worden toegepast. Verder verdient het de voorkeur dat elk informatiebit wordt overgedragen vanuit het nauwkeurige brandvlak van de bijbehorende projectie-optiek en dit wordt natuurlijk vergemakkelijkt door toepassing van de inrichting volgens figuur 6, waarbij de wielen 50 en 52 roteren zonder elkaar te hinderen.

15 Figuur 7 toont een voorkeursuitvoering van de inrichting voor het vormen en coderen van een bundel die nodig is voor een numerieke fasemodulatiecode volgens de uitvinding. Een onderdeel is de bron van elektromagnetische straling, die in figuur 7 is afgebeeld als een laser 40. Het is duidelijk dat in het algemeen elke bron van elektromagnetische straling met de gewenste golflengte en intensiteit kan worden toegepast. Het zou bijvoorbeeld mogelijk zijn, het stelsel te doen werken met een Xenon-booglamp als 20 stralingsbron. De hoofdreden voor het kiezen van een laser als bron is de monochromatische aard van de laserstraling. Dit maakt het mogelijk alle optiek te ontwerpen zonder kleurcorrectie en stelt de ontvanger in staat, een zeer smalbandig spectraalfilter toe te passen voor discriminatie tegen storende breedbandige signalen veroorzaakt door de zon en de vlam van de raketmotor als het stelsel wordt toegepast voor het geleiden van een projectiel. Verder kan elke laser worden toegepast die voldoende vermogen voor de 25 beoogde toepassing levert. Bij de voorkeursuitvoering wordt gebruik gemaakt van een C02-laser, aangezien deze een uitstekende overdracht mogelijk maakt onder atmosferische omstandigheden zoals nevel en rook. Een voorbeeld van een typerende C02-laser die kan worden toegepast bij deze soort geleidingstechniek is het door Spectra-Physics in de handel gebrachte type 941.

Een tweede hoofdcomponent van de inrichting voor het opwekken van een bundel is de condensor-30 optiek 42. Het doel van deze optiek is het opnemen van de straling uit de bron en het vormen daarvan tot de juiste afmetingen en vorm teneinde de codeer-inrichting 46 te belichten. Bij een laserbron kan de condensor-optiek de vorm hebben van een bundelverbreder die een cirkelsymmetrische laserbundel opneemt en zijn diameter voldoende vergroot om de codeerinrichting te belichten. Bundelverbreders van deze soort zijn in de handel verkrijgbaar. Het type BECZ10.6 C1.4:10-D5 vervaardigd door II—VI, Ine. kan 35 bijvoorbeeld worden toegepast. Ook andere vormen van condensor-optica kunnen worden toegepast.

Als afgebeeld in figuur 7 drijft een motor 44 een codeer-inrichting 46, die kan overeenkomen met de codeerwielen uit figuur 6, aan door de verbrede laserbundel. De laserbundel treedt dan de projectie-optiek 48 binnen. De projectie-optiek dient voor het overbrengen van het beeld van de codeer-inrichting naar het vlak van de ontvanger. In een projectielstelsel neemt de afstand tot de ontvanger, die zich in het projectiel 40 bevindt, tijdens de vlucht van het projectiel voortdurend toe. Het is wenselijk dat het beeld in het ontvanger-vlak een constante afmeting behoudt. Het projectiel kan dan een constante versterking voor een gegeven fout en een soortgelijke nauwkeurigheid op elke afstand hebben. Teneinde de beeldafmetingen constant te houden, kan de projectie-optiek een met een motor aangedreven lens met variabele brandpuntsafstand bevatten. De brandpuntsafstand van die lens kan zó worden geprogrammeerd dat hij toeneemt met een 45 snelheid die overeenkomt met de projectiesnelheid, zodat de bundeldiameter ter plaatse van het projectiel nagenoeg constant blijft. Bij zulk een stelsel wordt de verhouding van de grootste tot de kleinste brandpuntsafstand bepaald door de afstand waarover het stelsel moet worden toegepast. Als de geleiding zijn nauwkeurigheid moet behouden tussen afstanden van 1km en 5km, is derhalve een zoemverhouding van 5:1 noodzakelijk. De brandpuntsafstand en apertuur van de lens worden voor elke toepassing gekozen. Het 50 is duidelijk dat het hier beschreven prqjectiestelsel slechts een voorbeeld is van een groot aantal projectie-stelsels die kunnen worden toegepast zonder buiten het kader van de uitvinding te treden. De specifieke projectiewijze hangt af van de specifieke toepassing.

Als de elektromagnetische stralingsbundei de vorm heeft van een laserbundel, zijn de ontvang-componenten van het projectiel soortgelijk aan die welke worden toegepast bij elk ander laser-55 bundelvolgstelsel dat werkt bij een bepaalde golflengte. Het enige verschil is de decodeer-elektronica, die moet worden aangepast om te kunnen werken met de betreffende code van het stelsel.

Als afgebeeld in figuur 5 bestaat het optische stelsel van de ontvanger in het algemeen uit een

Claims (9)

192465 6 ontvangvenster 60, op het achteivlak waarvan een smalbandig optisch filter 62 is afgezet. Achter het ontvangervenster bevindt zich een collectorlens 64 en een geschikte detector 66 zoals een HgCdTe-koeler 68. Oe detector kan zijn gemonteerd op een Joule-Thomson-koeler 68. De koeler 68 wordt in het algemeen gebruikt als de ontvangen straling in het langgolvige infrarode gebied ligt. De koeler is echter niet noodzake-5 lijk als de ontvangen straling zich in het nabije infrarood bevindt. Zowel het venster als de lens kunnen zijn vervaardigd van germanium als de ontvangen straling in het langgolvige infrarode gebied ligt en alle oppervlakken, behalve die van het smalbandige doorlaatfilter, zijn voorzien van ant-reflectie-lagen voor de gewenste golflengte. De lens 64 is bij voorkeur ingesteld op een kortere afstand dan de brandpuntsafstand op zijn optische as. Deze instelling spreidt de straling uit over een 10 groter gebied, waardoor de invloeden van veranderingen van punt tot punt op de responsie van de detector worden vermeden. Het maakt het ook mogelijk, meer stralen naast de optische as te doen onderscheppen door de detector en vermijdt de noodzaak van een nauwkeurige focussering van de lens op het detector-oppervlak. Het signaal uit de detector wordt afgegeven aan de decodeerelektronica 70, die een voorversterker en 15 een hoofdversteiker kan bevatten. De voorversterker kan met voordeel een smalbandig filter bevatten dat is gecentreerd bij de frequentie F, teneinde storende signalen en ruis te onderdrukken, waardoor de signaal/ ruis-verhouding van het stelsel wordt verhoogd. Afhankelijk van de toepassing kan de hoofdversteiker zqn voorzien van een automatische versterkingregeling teneinde het signaalniveau tot boven een begrenzings-niveau te verhogen. De begrenzer is niet strikt noodzakelijk, maar verwijdert ruis door amplitudefluctuaties. 20 De mogelijkheid tot versterking en begrenzing is een voordeel van stelsels die werken met fasemodulatie of frequentiemodulatie en bestaat niet bij stelsels die werken met amplitudemodulatie. Na versterking bewerkt de decodeerelektronica de gedetecteerde signalen. De codeerinrichting 46 kan zijn gesynchroniseerd met het ontvangstelsel van het projectiel vóór de lancering, teneinde de verticale en horizontale vlakken te definiëren. Tijdens de vlucht wordt het referentieraster het eerste gedetecteerd en dit dient voor het 25 vastleggen van de referentiefase 0°. De volgende vier fasesignalen worden gedetecteerd door een paar fasedetectoren, waardoor het uit vier bits bestaande woord wordt geleverd dat representatief is voor de plaats van het projectiel in de ene coördinaatrichting. Het gedetecteerde codewoord is een ingangssignaal voor een eenvoudige numerieke logica die de ontvangerstand voor dat woord ten opzichte van de bundelhartlijn bepaalt. Het uitgangssignaal van deze logica kan bestaan uit een spanning die evenredig is 30 met de stand en die kan worden weergegeven of toegevoerd aan een automatische piloot voor geleiding, dan wel kan een numeriek uitgangssignaal zijn, bestemd voor een op het signaal reagerende numerieke geleidingsinrichting. Het uitgangssignaal van het ontvangstelsel levert dan het uit vier bits bestaande woord voor de andere coördinaatrichting, dat op soortgelijke wijze wordt bewerkt en toegepast. Men is niet beperkt tot het gebruik van maskers die geschikte combinaties van doorlatende en ondooria-35 tende gebieden vormen en die verantwoordelijk zijn voor het opwekken van de frequentiemodulatie- informatie waarop de ontvanger van het projectiel reageert en in plaats van maskers te gebruiken, kan het bijvoorbeeld praktisch zijn gebruik te maken van een aantal GaAs-diodelasers en één van deze lasers toe te wijzen aan elk resolutie-element. Er zou bijvoorbeeld een stelsel van bijvoorbeeld 256 GaAs-lasers kunnen worden toegepast, waarbij elke laser wordt gemoduleerd voor het opwekken van de gekozen numerieke 40 fasegemoduleerde code door verandering van zijn bekrachtigingsstroom. Er zou een numeriek schakelnet-werk worden toegepast voor het schakelen van de stroom naar de lasers op zodanige wijze dat een modulatie-opbouw wordt verkregen die vergelijkbaar, zo niet identiek is met de modulatie-opbouw verkregen met onderbrekerschijven. Ook behoeft de stralingsmodulatie de stralingintensiteit niet te wijzigen, zoals het geval is bij de doorlatende en ondooriatende gebieden van een masker. In plaats daarvan kunnen andere 45 stralingparameters worden gewijzigd, zoals de spectrale inhoud of de polarisatie, teneinde de basisinformatie nodig voor de ruimtelijke code over te dragen. 50

1. Inrichting voor de ruimtelijke codering van een elektromagnetische stralingsbundel op discrete plaatsen van de bundel, die resolutie-elementen vormen, voorzien van een elektromagnetische stralingsbron, een projectie-inrichting voor het vormen van de stralingsbundel en een inrichting voor het ruimtelijk moduleren van de bundel in de vorm van een door de bundel met een constante snelheid heen bewegend codeer-55 masker, waarbij een vlak met een reeks naburige, rasters definiërende gebieden voorzien is, die telkens ruimtelijk gescheiden, periodiek herhalende banden bezitten, waarbij de banden een variatie van een detecteerbare bundelparameter vormen, met het kenmerk, dat door de afstand tussen naburige banden (34) 7 192465 van een stel banden bij het door de bundel heen bewegen van het vlak een bundelmodulatiefrequentie bepaald wordt, en dat de naburige banden (34) van een stel banden binnen een raster (30, 33) ten opzichte van de naburige banden van ten minste een ander stel banden binnen hetzelfde raster in hun positie verschoven zijn, zodat bij het door de bundel heen bewegen van ten minste een raster, de bundel bij twee 5 fasen van de frequentie ruimtelijk gemoduleerd wordt.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de rasters bestaan uit zich periodiek herhalende banden, die de golflengte van de stralingsbundel wijzigen.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de rasters bestaan uit zich periodiek herhalende banden, die de polarisatie van de stralingsbundel wijzigen.

4. Inrichting volgens een van de conclusies 1-3, met het kenmerk, dat het codeermasker een segment van een codeerwiel is.

5. Inrichting volgens een van de conclusies 1-4, met het kenmerk, dat twee codeermaskers (24H en 24V; 50 en 52) voor het moduleren van de bundel in twee loodrechte richtingen aanwezig zijn.

6. Inrichting volgens een van de conclusies 1-5, met het kenmerk, dat het codeermasker (24; 50, 52) voorts 15 een extra raster (28) met een enkel stel banden (34) met gelijke tussenafstand als de banden in de andere rasters (30-33) bezit, dat de bundel bij een fase van 0° moduleert, terwijl de beide door de stellen banden van de andere rasters (30-33) opgewekte modulatiefasen 0° en 180° bedragen.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de door de extra rasters (28) teweeggebrachte modulatie als fasereferentie dient.

8. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een veelheid van elektromagnetische stralings-bronnen van verschillende stralingsintensiteit voor het vormen van de banden (34) en de daartussen gelegen gebieden (36) aanwezig zijn.

9. Stelsel voor het bepalen van de plaats van een voorwerp in een elektromagnetische stralingsbundel, bevattende een inrichting volgens een van de conclusies 1 tot 8, en een door het voorwerp gedragen 25 ontvanger met een op de bundel reagerende detectorinrichting, met het kenmerk, dat de ontvanger een op de detectorinrichting reagerende decodeerinrichting (70) bevat voor het decoderen van de door de detectorinrichting (66) ontvangen digitale fasemodulatie. Hierbij 3 bladen tekening