Verfahren zur Fernlenkung eines um seine Längsachse rotierenden Flugkörpers
und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren zur Fernlenkung eines um seine Längsachse rotierenden Flug-
körpers,
mittels einer am Boden und einer im Flugkörper
angeordneten drahtlosen Sende- und Empfangsanlage, so-
wie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Ls liegt die Aufgabe, vor, für einen Flugkörper der
eingangs genannten Art ein Fernlenkverfahren zu schaffen,
das mit einer Einrichtung realisierbar ist, die einen
relativ niedrigen Gesamtaufwand an elektronischen Mitteln
erfordert, vornehmlich aber einen niedrigen ..afwand an
Mitteln, die in Flugkörper anzuordnen sind. Das Ver-
fahren soll vorzugsweise zur Lenkung von nahezu senk-
recht aufsteigenden und an ihren Startort zurückkehren-
den Flugkörpern anwendbar sein, aber darüber hinaus auch zur Fernlenkung
von Boden-Luft oder Boden-Boden Flugkörpern Diese Aufgaben sind durch ein Lenkverfahren
gelöst, bei dem erfindungsgemäß mit Hilfe einer am Boden, um eine vorzugsweise vertikale
Achse drehbar angeordneten Richtantenne, deren Hauptabstrahlrichtung einen Winkel
zur Drehachse bildet und die mit der Rollfrequenz des Flugkörpers um die genannte
Achse synchron antreibbar ist, von einer in der Drehachse des Flugkörpers angeordneten,
vorzugsweise zirkularholarisierten Bordempfangsantenne breiter Strahlungsch rakteristik
eine hochfrequente amplitudenmodulierte Spannung empfangen wird, deren älodulationsindex
proportional dem von der
Verbindungslinie Fluglcörper-:.-o,@enantenrie und der verti-
kalen eingeschlossenen Ablagewinkel ist" Eine sich im Flugkörper befindliche Anordnung
wertet diese Amplitudenmodulation aus und betätigt phasen-
richtig die Ruder.
Von einem Bordsender mit zugehöriger Sendeantenne deren
Itauptabstrahlrichtung einen Winkel mit der Rollachse
das Flugkörpers einschließt, wird eine Frequenz abge-
strahlt, die am Boden mit einer von der Rollbewegung
des Flurkörpers und der Drehbewegung der Bodenantenne
verursachten Anplitudenmodulation empfangen wird.
In einer Auswerteinrichtung an Boden wird aus der ge-
nannten Asplitudecsaodulation ein Signal gavonnen, mit
dem Synchronismus zwischen der Rollphase des Flugkörpers und der
Drehphase der Bodenantenne hergestellt wird. Aufgrund dieses Verfahrens erübrigt
sich ein selbständig arbeitendes und bordseitig anzuordnendes Referenzsystem zur
Ermittlung der jeweiligen Ro_-: tellung des Flugkörpers-. Das Verfahren ermöglicht
es, mit relativ einfachen Mitteln am Boden die Bahndaten des Flugkörpers zu erhalten,
was für die Zuordnung von Nachrichten wichtig ist, die vom Flugkörper an die Bodenstation
gesendet werden, oder für . die Betätigung von zusätzlichen Einrichtungen am Flugkörper,
die für Notfälle vorgesehen sind. In einer Weiterbildung des Verfahrens wird dabei
am Boden die Entfernung des. Flugkörpers aufgrund der laufzeitabhängigen Phasenverschiebung
eines mit Frequenzmodulation vom Bodensender über den Bordempfänger in den Bordsender
und von da in den Bodenempfänger gelangenden Signals ermittelt, wobei ein dem Ablagewinkel
in der Elevation proportionalen Signal einem Frequenzdiskriminator des Bodenempfängers
entnommen wird und ein dem Ablagewinkel im
Azimuth proportionalen Signal
durch Phasenvergleich des
reflektierten Signalen mit,einem Referenzsignal
erhalten
wird, das aus einem synchron mit der Antriebswelle der
RiQhtaatenne
angetriebenen Winkelgeber gewonnen ist.
W@ihrend das bisher beschriebene
Verfahren vornehmlich
zur Lenkung von steil aufsteigenden oder landenden Flug-
körpern
verwendbar ist, ist das Verfahren nach einer Weiter-
bildung
der Erfindung, die eine veränderliche Einstellung des Elevationswinkels (!er I,odenantenrle
über den gesamten Azimutllbereicll vorsieht, auch für eine Lenkung des Flugkörpers
auf einer beliebig flach geneigten Flugbahn anwendbar. Die zur Auslenkung der Antenne
erforderlichen Signale werden dabei verfahrensgemäß aus einem Phasenvergleichsglied
und einet: Phasenmesser der Bodenstation entnommen Nach einer W'eiterLildung des
Verfahrens ist die Itotatiotls-und die Schwenkbewegung der Bodenantenne in äquivalenter
Weise durch eine elektronische Beeinflussung der @tralllunr;scharaLteristih einer
feststellenden Bodenantenne ersetzt, das Lenkverfahren selbst bleibt dabei im Rahmen
der 1.rfindung. I,ie Einrichtung zur Durchführung des Lenkverfahretl: geist flugkürperseitig
einen mit einer Iiiclltantenne versehenen Bordsender auf, der aus einem mit einer
Antenne breiter
:;trazhlunbscharakteristitc versellenen ßordempfginger, sowie
einen von diesen besteuerten ]lordoszil-lator tuoduliert ist, wobei ein Stellglied
vorgesehen ist, das an einem al::2gang des Bordempfängers geschaltet ist, mit welchem
eine @:teuereinriclitung des Flugkörpers betatigbar ist. Die hodenatation einer
nach dem Verfahren arbeitenden
Einrichtung ist geLetillzeiciltlet ciurcil einen mit
ei11er rc:-
tierenden Richtantenne versehenen ,:enden, der au-, eitlen: tlodulations-uszillator
niederfrequent Irequenzmoduiiert
ist, wobei die Modulationsfrequenz ferner einem _ : .ietiver-
gleiellsglied zugeführt ist, itl das 1111c:11 übc: Villen @In:
1,1!i
eine an einem Ausgang eines Bodenempfängers abgenommene
Frequenz eingegeben ist, wobei diese Frequenz ferner
einem Phasenmesser
zugeführt ist, in den auch aus einem
Winkelgeber eine der Antennendrehzahl
proportionale
Frequenz eingegeben ist und an dessen Ausgang eine Spannung
abgenommen
ist, die mit einer aus dem Phasenvergleichs-
glied gewonnenen Spannung in
ein mit einem Flugbahnrechner versehenes Stellglied eingegeben ist, das einen
mechanischen
Ausgang aufweist mit dem der Elevationswinkel der Antennen-
drehachse
veränderbar ist, weiterhin ein steuerbarer Antennen-
antriebsmotor
vorgesehen ist, dessen Drehzahl mit Hilfe
einer aus einem weiteren
Phasenvergleichsglied gewonnenen Spannring regelbar ist, in das eine aus dem
Frequenzgenerator und eine aus einem Bodenempfänger entnommene Spannung
eingegeben
sind, wobei der Bodenempfänger an die gleiche
Antenne wie der Sender geschaltet
ist und der Sender aus
einem Modulationnonzillator zusätzlich moduliert
ist.
Das Lenkverfahren und eine Einrichtung zur Durchführung
des
Verfahrens ist anhand der Zeichnung beschrieben, in der in
der Fig.
1 ein Blockschaltbild eines Anwendbeispieles der
Lenkeinrichtung
dargestellt ist.
Ein schematisch vereinfacht dargestellter Flugkörper 1
der
um seine Längsachse rotiert, ist mit einer Bordempfangs-
antenne 2 versehen,
die eine breite Strahlungscharakteristik
aufweist und die an einen Bordempfänger
3 -."geschlossen ist.
Der Flugkörper 1 ist ferner mit einer Richtantenne
4 ver-
sehen, deren Hauptabstrahlrichtung mit der Flugkörper-
längsachse
einen Winkel einschließt: Die Richtantenne 4
ist s,8.
als ein auf der Außenhaut 5 des Flugkörpers
angebrachter Dipol realisierbar.
Sie ist an einem Bord-
sender 6 des Flugkörpers 1 angeschlossen.
Im Flugkörper 1
ist ferner ein Bordoszillator 7 angeordnet, der
aus einem
Ausgang 8 und einem anderen Ausgang 9 des Bordempfängers
3
gesteuert ist, die mit den beiden Eingängen 10 und il
des Oszillators
7 verbunden sind. Am Ausgang 9 des Empfängers j 3 ist ferner ein
Signal 15 abgenommen, das in ein Stell-
glied 12 eingegeben ist, mit
dem eine als Spoiler 13 ver-
einfacht dargestellte Steuereinrichtung betätigbar
ist.
Das Signal 15 ist ferner mittels einer Rückführung 16 in
den
Bordempfänger 3 zurückgeführt.
Die Bodenstation 25 weist eine Richtantenne
26 auf, die in
einem Punkt A um eine Antriebswelle 27 drehbar ist,
deren
Längsachse 30 von der Strahlrichtung 28 bzw. 29 der Richt-
antenne
26 abweicht. Eine in der Zeichnung mit ausgezogener
Linie dargestellte heule
31 der Antennencharakteristik
ist angenähert auf den Flugkörper 1 ausgerichtet,
eine mit
unterbrochener Linie dargestellte weitere Keule 32 gilt
für
die ebenfalls mit unterbrochenen Linien dargestellte
und um 1800 gedrehte
Antenne 26. Auf den beiden Keulen
sind Punkte A, B und C markiert, wobei das
Verhältnis
der Strecken ÄZ/Aß dem Amplitudenmodulationsgrad
einer an
der Bordempfangsantenne 2 einfallenden und von der rotieren-
den
Antenne 26 abgestrahlten hochfrequenten Welle entspricht. Die Richtantenne
26 ist mittels eines in seiner Drehzahl
regelbaren Motors 33 angetrieben,
der ferner synchron mit
der Antenne 26 einen Winkelgeber 34 antreibt. An
dem der
Antenne entgegengesetzten Ende der Antriebswelle
27 greift
ein Antennenstellglied 36 an, mit dem die Antenne im Punkt
A
und bezüglich der. Achse 30 schwenkbar ist, wobei die
Schwenkbewegung durch
eine Bewegung des der Antenne abge-
wandten Endes der im Punkt A kardanisch
gelagerten Antriebs-
welle 27 in Richtung der Pfeile D erfolgt. Das
Kardanlarei ist in der Zeichnung durch den Punkt A.vereinfacht
dargc-
stellt.
An die Antenne 26 sind sowohl ein Sender 37 als auch
ein
Empfänger 38 der Bodenstation 25 angeschlossen. Dcr Sender-
37
ist mit einer unveränderlichen Frequenz aus einem Modulationsoszillator
39 moduliert der eine weitere, gleich-
phasige Frequenz in ein Phasenvergleichsglied
40 eingibt.
Aus dem Phasenvergleichsglied 40 ist dem Antennenstell-
glied
36 mittels einer Leitung 41 eine Spannung zugeführt, die der Entfernung des
Flugkörpers proportional ist. Diese
Spannung wird durch Phasenvergleich mit
einer weiteren, dem
Phasenvergleichsglied 40 aus einem BandpaB
42 zugeführten Spannung gewonnen, wobei der Bandpap für Frequenzen
im Be-
reich des Modulationsoszillators 39 durchlässig ist.
Am
Eingang 43 des Bandpasses 42 liegt ein aus dem Empfänger 38 entnommenes Signal
an, das nach erfolgter Demadulation eines von der Antenne 4 des Flugkörpers
empfangenen Signals
gewonnen ist, Dem besagten Signal ist ein weiteres Signal
abweichender
Frequenz überlagert, das mit einer Ablagein-
formation moduliert ist und vom
handpaD 42 gesperrt ist.
Dieses Signal @gelangt in einen Phasenmesser
44, in den
ferner ein frequenzgleiclies Signal aus dem Winkelgeber
34
eingegeben ist. Aus dem Phasenmesser 44
ist eine dem
Phasenwinkel der beiden zugeführten Signale proportionale'
Spannung
abgenommen, die einem nicht gesondert dargestell-
ten Flugbahnberechner
des Antennenstellgliedes 36 zuge-
führt ist..
Ein weiteres Phasenvergleichsglied
45 dient dazu, um den Motor 33 an dessen Antriebswelle 27 die Antenne 26 befestigt
ist, synchron mit der Rollfrequenz des Flugkörpers 1 zu steuern. Dem weiteren Phasenvergleichaglied
45 ist
dazu mittels der Leitung 46 eine Wechselspannung aus dem Winkelgeber
34 zugeführt und mittels der Leitung 47 eine weitere Wechselspannung, die einem
Ausgang 50 des Empfängers 38 entnommen ist. Durch Phasenvergleich der zugeführten
Spannungen wird eine Steuerspannung erzeugt, die mittels einer Leitung 48 vom
Phasenvergleichaglied auf einen in der
Darstellung nicht näher gekennzeichneten
Regler des Motors
33 geleitet ist. Der Empfänger 38 der Bodenstation 25
und ein an den Empfänger geschalteter Oszillator 49 sind gleichartig wie der Bordempfänger
3 und der Bordoszillator 7 aufgebaut und ge-
schaltet. Beide
Empfänger 3 und 38 weisen einen amplitudengeregelten logarithmischen Verstärker
auf, der dazu dient, den Amplitudenmodulationegrad zu messen. Die dem
Amplituden-
modulationagrad proportionale Wechselspannung steht an
den
Ausgängen 9 bzw. 50 zur Verfügung. Method for remote control of a missile rotating about its longitudinal axis and device for carrying out the method. The invention relates to a method for remotely directing a rotating about its longitudinal axis plane body, by means of the bottom and one in the missile arranged wireless transmitting and receiving system, so-
like a facility for carrying out the procedure.
Ls is the task before, for a missile of the
to create a remote control method mentioned at the beginning,
that can be achieved with a facility that has one
relatively low total expenditure on electronic resources
requires, but primarily a low ..afwand
Means to be arranged in missiles. The Ver-
should drive preferably to steer almost lower
quite ascending and returning to their starting point-
The missiles can be used, but also for remote control of ground-to-air or ground-to-ground missiles forms to the axis of rotation and which can be driven synchronously with the roll frequency of the missile around the said axis, a high-frequency amplitude-modulated voltage is received by a preferably circular-holarized on-board receiving antenna, which is arranged in the axis of rotation of the missile and has a wide radiation characteristic, whose älodulationsindex is proportional to that of the Connecting line Fluglckörper -: .- o, @ enantenrie and the verti-
The included angle of deflection is "An arrangement located in the missile evaluates this amplitude modulation and actuates the rudders in the correct phase. From an on-board transmitter with an associated transmitting antenna
The main direction of emission is an angle with the roll axis
encloses the missile, a frequency is cut off
radiates that on the ground with a rolling motion
of the corridor and the rotation of the floor antenna
caused amplitude modulation is received.
In an evaluation device on the ground, the
called amplitude modulation a signal with
the synchronism between the roll phase of the missile and the rotation phase of the ground antenna is established. Due to this method, an independently working reference system to be arranged on board for determining the respective rotation of the missile is unnecessary. The method makes it possible to obtain the orbit data of the missile with relatively simple means on the ground, which is important for the assignment of messages that are sent by the missile to the ground station, or for. the operation of additional devices on the missile that are intended for emergencies. In a further development of the method, the distance of the missile is determined on the ground based on the runtime-dependent phase shift of a frequency modulated signal from the ground transmitter via the on-board receiver into the on-board transmitter and from there into the ground receiver, with a signal proportional to the angle of repositioning in the elevation being used by a frequency discriminator of the ground receiver is taken and a signal proportional to the offset angle in azimuth is obtained by phase comparison of the reflected signals with a reference signal obtained from an angle encoder driven synchronously with the drive shaft of the RiQhtaatenne. While the method described so far can primarily be used for steering steeply ascending or landing missiles, the method according to a further development of the invention provides a variable setting of the elevation angle (! Er I, odenantenrle over the entire azimuthal range, can also be used to steer the missile on any flat inclined trajectory. The signals required to deflect the antenna are taken from a phase comparator and a phase meter from the ground station replaced in an equivalent way by an electronic influencing of the @tralllunr; ScharaLteristih a locking ground antenna, the steering process itself remains within the scope of the 1st invention dsender on, which consists of one with an antenna wider :; trazhlunbscharakteristitc versellenen ßordempfginger, as well
a lordoszil-lator controlled by these is modulated, whereby an actuator is provided which is connected to an al :: 2gang of the on-board receiver, with which a control device of the missile can be actuated. The testicular degeneration of a working according to the procedure Facility is geLetillzeiciltlet ciurcil one with egg11er rc: -
directional antenna provided,: ends, the au-, vain: tlodulations-oscillator low-frequency Irefrequenzmoduiiert is, where the modulation frequency is also a _: .ietiver-
sliding link is supplied, itl the 1111c: 11 überc: Villen @ In: 1,1! i
a frequency picked up at an output of a ground receiver is input, this frequency is also fed to a phase meter, into which a frequency proportional to the antenna speed is input from an angle encoder and at the output of which a voltage is picked up that corresponds to one from the phase comparator The voltage obtained is input into an actuator provided with a trajectory computer, which has a mechanical output with which the elevation angle of the antenna axis of rotation can be changed, and a controllable antenna drive motor is provided, the speed of which can be regulated with the help of a clamping ring obtained from another phase comparison element , into which a voltage taken from the frequency generator and a voltage taken from a ground receiver are input, the ground receiver being connected to the same antenna as the transmitter and the transmitter being additionally modulated from a modulation oscillator. The steering method and a device for carrying out the method are described with reference to the drawing, in which FIG. 1 shows a block diagram of an example of an application of the steering device. A schematically simplified depicted missile 1 rotates the about its longitudinal axis, is provided with a Bordempfangs- antenna 2 is provided which has a wide radiation characteristic and to an onboard receiver 3 -.. Is closed "The missile 1 is further provided with a directional antenna 4 whose main emission direction with the missile longitudinal axis encloses an angle:... the directional antenna 4 s, 8 as a mounted on the outer skin 5 of the missile dipole feasible it is connected the missile 1 on an on-board transmitter 6 in the missile 1 is further an on- board oscillator 7 is arranged, which is controlled from an output 8 and another output 9 of the on-board receiver 3, which are connected to the two inputs 10 and 11 of the oscillator 7. A signal 15 is also picked up at the output 9 of the receiver j 3, which membered into a Actuator 12 is input, with the spoiler 13 is a simplified control device illustrated comparable operable ones. the signal 15 is f Rener returned to the on-board receiver 3 by means of a return 16. The ground station 25 has a directional antenna 26 which can be rotated at a point A about a drive shaft 27, the longitudinal axis 30 of which deviates from the beam direction 28 or 29 of the directional antenna 26. A howl 31 of the antenna characteristic shown in the drawing with a solid line is approximately aligned with the missile 1, a further lobe 32 shown with a broken line applies to the antenna 26, also shown with broken lines and rotated by 1800. Points A are on the two lobes , B and C marked, the ratio of the distances AZ / Aß corresponding to the degree of amplitude modulation of a high-frequency wave incident on the on- board receiving antenna 2 and emitted by the rotating antenna 26. The directional antenna 26 is driven by means of a motor 33 whose speed can be regulated and which also drives an angle encoder 34 in synchronism with the antenna 26. At the end of the drive shaft 27 opposite the antenna engages an antenna actuator 36 with which the antenna at point A and with respect to. Axis 30 can be pivoted, the pivoting movement being effected by a movement of the end of the drive shaft 27, which is gimbaled at point A, facing away from the antenna, in the direction of arrows D. The Kardanlarei is in the drawing, through the point A.vereinfacht dargc-. Both a transmitter 37 and a receiver 38 of the ground station 25 are connected to the antenna 26. The transmitter 37 is modulated with an invariable frequency from a modulation oscillator 39 which inputs a further, in-phase frequency into a phase comparator 40. A voltage that is proportional to the distance of the missile is fed from the phase comparison element 40 to the antenna actuator 36 by means of a line 41. This voltage is obtained by phase comparison with a further voltage supplied to the phase comparison element 40 from a band pap 42 , the band pap being permeable to frequencies in the range of the modulation oscillator 39. At the input 43 of the bandpass filter 42 there is a signal taken from the receiver 38, which is obtained after demadulation of a signal received by the antenna 4 of the missile. A further signal of a different frequency is superimposed on the said signal and modulates with storage information and is blocked by the handpaD 42. This signal @gelangt into a phase meter 44, in the further frequenzgleiclies a signal is input from the angle encoder 34th From the phase meter 44, a phase angle of the two supplied signals proportional 'is detached voltage to a not separately listed Flugbahnberechner the antenna actuator 36 conces- is .. Another phase comparator 45 serves to control the motor 33 to the drive shaft 27, the Antenna 26 is attached to control synchronously with the roll frequency of the missile 1. The further Phasenvergleichaglied 45 is supplied thereto via the line 46, an AC voltage from the angle encoder 34 and by means of the line 47 a further AC voltage is taken from the receiver 38 an output 50th By comparing the phases of the supplied voltages, a control voltage is generated which is passed by means of a line 48 from the phase comparison element to a controller of the motor 33, which is not shown in detail in the illustration. The receiver 38 of the ground station 25 and an oscillator 49 connected to the receiver are constructed and switched in the same way as the on-board receiver 3 and the on- board oscillator 7. Both receivers 3 and 38 have an amplitude-controlled logarithmic amplifier which is used to measure the degree of amplitude modulation. The AC voltage proportional to the degree of amplitude modulation is available at outputs 9 and 50, respectively.