DE3403446A1 - Elektrisch regelbares Hyperfrequenzantwort- bzw. Empfängergerät und Anwendung auf elektromagnetische Köder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Hyperfrequenzantwort- oder Empfängergerät mit elektrisch regelbarer Reflektivität und hat auch seine verschiedenen Anwendungen zum Gegenstand.

Bekannt sind im wesentlichen passive Antwort- oder Empfänger­ geräte, die durch ein Trieder mit reflektierenden Oberflächen gebildet sind, welche insbesondere als Kennzeichen bzw. Funkfeuer benutzt werden können. Solche Empfänger oder Antwortgeräte lassen sich vergleichen mit catadioptrischen Systemen für die visuelle Signalisierung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antwort­ gerät oder ein Empfänger für Hyperfrequenz mit elektrisch und vorzugsweise progressiv regelbarer Reflektivität vorzuschlagen, das aufgrund seiner Aktivierung für zahlreiche und ver­ schiedene Anwendungsfälle dienen kann. Wie insbesondere die folgende Beschreibung zeigen wird, soll es der aktive Empfänger oder das Antwortgerät nach der Erfindung er­ möglichen, die Übertragung kodierter Signale vorzunehmen, d. h. von Informationen; er soll sich ebenfalls zur Erzeu­ gung elektromagnetischer Köder verwenden lassen können, die beispielsweise die Umleitung gelenkter Raketen mittels Radar ermöglichen.

Ein Radarempfänger nach der Erfindung zeichnet sich über­ raschend dadurch aus, daß er im wesentlichen aus drei Drähten-Ioden-Netzen besteht, die entsprechend einem Trieder angeordnet sind und gleichzeitig auf Transparenz oder Re­ flexion entsprechend dem vom Empfänger gewünschten Antwortzustand elek­ trisch gesteuert werden können, wobei jedes an sich bekannte Netz wenigstens ein Unternetz aus leitendem Draht oder Drahtabschnittsanordnungen, die im wesentlichen parallel sind, umfaßt und die entsprechend einer im allgemeinen lokalen Richtung X ausgerichtet sind, wobei die Drähte stellenweise durch regelbare variable Widerstandselemente unterbrochen sind, wie insbesondere Dioden, wobei das Netz reflektierend wird, wenn die die Drähte durchsetzenden Ströme im wesentlichen null sind und durchlässig wird, wenn diese Ströme groß werden.

Vorzugsweise besteht das Netz aus würfelartigen Maschen, wobei einem Unternetz aus Drähten-Dioden, die lokal entsprechend der allgemeinen Richtung X ausgerichtet sind, ein äquivalentes Unternetz aus Drähten-Dioden zugeordnet ist, die örtlich entsprechend einer im wesentlichen ortho­ gonalen Richtung Y gerichtet sind. Das Netz ist so un­ empfindlich für die Polarisations- oder Vormagnetisierungs­ richtung der elektromagnetischen empfangenen Welle und arbeitet somit unabhängig von der Richtung des elektrischen Feldes im Raum.

Nach einer ersten Ausführungsform eines Empfänger- oder Antwortgerätes der allgemeinen oben genannten Art, moduliert man den Reflektivitätskoeffizienten der drei Netze des Trieders durch eine entsprechende Steuerung der die Netze durchsetzenden Ströme, derart, daß ein hinsichtlich Ampli­ tude und/oder Frequenz moduliertes Signal entsprechend der angewendeten elektrischen Steuerung reflektiert wird. Daraus ergibt sich, daß ein durch ein Hyperfrequenzbündel "beleuchteter" Empfänger in Richtung der "Beleuchtungs"-Quelle eine Amplituden und/oder Frequenz modulierte Nach­ richt zurücksenden kann, die mit der zu übertragenden Information behaftet ist. Selbstverständlich kann diese Information nach irgend einer an sich bekannten zweck­ mäßig kodierten Technik derart erfolgen, daß sie nur von befugten Geräten entchiffriert werden kann. Ein solches Ansprech- oder Antwortgerät ermöglicht es so, Identifikationseinrichtungen zu bilden, die gleichzeitig sicher, wirtschaftlich und genau sind und die Anwendungen in großem Umfang, insbesondere auf dem Gebiet der Zivil- und Militärluftfahrt finden können.

Nach einer vorzugsweisen Ausführungsform des Antwortgeräts nach der Erfindung ordnet man dem Trieder der drei oben genannten Netze ein zusätzliches Netz zu, das in einer Weise gleich jedem der drei Netze des Trieders gebildet ist, welches eine Überdeckung über die gesamte Oberfläche des Öffnungswinkels des Trieders herbeiführt; dieses zusätzliche Netz ist vorzugsweise nach einer gekrümmten Kurve, beispielsweise in allgemein kugeliger Gestalt aus­ gebildet. Steuert man das zusätzliche Netz auf Durch­ lässigkeit, so stellt sich heraus, daß sein Vorhandensein nicht die Arbeitsweise des Antwortgeräts modifiziert. Wenn man dagegen das zusätzliche Netz auf Reflexion steuert, wird jedes Hyperfrequenzbündel, welches hierauf auftrifft, in sämtlichen Richtungen des Raum reflektiert, wobei in diesem Fall das fragliche Antwortgerät gewissermaßen "unsichtbar" wird. So kann man nach Wunsch das Antwort­ gerät oder den Empfänger zu gewünschten Augenblicken "tarnen", wenn sein Vorhandensein nicht aufspürbar sein soll.

Nach einer Anwendung auf die Identifikation gemäß der oben beschriebenen Art kann man dem Antwortgerät eine durch irgend eine geeignete Einrichtung ausgelöste Steuerung, vorzugsweise eine kodierte Steuerung, zuordnen, welche die programmierte Modulationssequenz des Antwortgeräts in Gang setzt und das zusätzliche genannte Netz auf Durchlässigkeit steuert. So können befugte Geräte das Antwortgerät oder den Empfänger (repondeur), ausgehend von einem Schlüssel abfragen und als Antwort eine kodierte Nachricht empfangen, während für nicht befugte Geräte, die keinen Frageschlüssel besitzen, das Antwort- oder Empfängergerät unsichtbar bleibt.

Nach einer anderen Anwendung der Erfindung des Antwortgeräts auf die Erzeugung von elektromagnetischen Ködern, insbesondere für die Umleitung von Raketen, ordnet man mehrere Antwortgeräte oder Empfänger, im Folgenden "Empfänger" genannt, einander zu, bestimmt die Lage und Richtung der Rakete und steuert die Modulation jedes Antwortgerätes, derart, daß in Höhe der Rakete eine örtliche Phasenfront erzeugt wird, deren Normale bezüglich der Richtung des Ziels oder Targets abweicht, auf das zu sich die Rakete bewegte. Modifiziert man so örtlich die Richtung der Phasenfront der von der Rakete empfangenen Welle in Abhängigkeit von dem "Beleuchtungsbündel", das auf die Antwortgeräte gerichtet ist, so lenkt man die Rakete aus der richtigen Richtung, der sie hätte folgen müssen, um das Ziel zu erreichen, ab.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden; diese zeigen in

Fig. 1, 2 und 3 schematisch ein erfindungsgemäß ausgelegtes Antwortgerät und die Antwort, die es je nach dem Zustand, auf den es gesteuert wird, reflektiert;

Fig. 4 wie die vorhergehenden Figuren ein Antwort­ gerät, das mit einem zusätzlichen Steuernetz ausgestattet ist;

Fig. 5 in größerer Darstellung und schematisch einen Teil der Oberfläche eines Netzes, der ver­ wendet werden kann, um ein Antwortgerät nach der Erfindung zu bilden;

Fig. 6 Kurven, welche die Reflektivität des Antwort­ geräts entsprechend der auf die es bildenden elektrischen Netze angewendeten elektrischen Steuerung zeigen

Fig. 7 schematisch ein Ausführungsbeispiel des Antwortgeräts für die Bildung von Identifikations­ markierungen oder Funkfeuern (balises);

Fig. 8 - wie Fig. 7 - eine Variante zur Steuerung der Markierungen oder Kennzeichen;

Fig. 9 ein Schema, das die Fortpflanzung der Phasen­ front der Reemissionssignale von zwei Mar­ kierungen erläutert;

Fig. 10 schematisch die Anwendung von Antwortgeräten nach der Erfindung auf die Erzeugung elektro­ magnetischer Köder; und

Fig. 11 in größerer Darstellung die in Fig. 10 mit dem Kreis 11 bezeichnete Einzelheit.

Nach den Fig. 1, 2 und 3 ist ein Antwortgerät im wesent­ lichen bestehend aus drei Drähten-Dioden-Netzen dargestellt, wobei diese entsprechend den drei Ebenen 1, 2, 3 eines Trieders mit dem spitzen Winkel O angeordnet sind. In den Zeichnungen ist das Trieder ein solches mit rechtem Winkel entsprechend dem Achtel einer Kugel. Der feste Öffnungs­ winkel des Trieders nimmt also ein Achtels des Raums ein.

Nach der Erfindung ist jede Ebene 1, 2, 3 des Antwortgeräts eine Ebene mit progressiver regelbarer Reflektivität und wird gebildet durch ein Drähte-Dioden-Netz, beispielsweise von einem weiter unten zu beschreibenden Typ.

In dem in Fig. 1 dargestellten Zustand Nummer 1 hat jede Ebene des Trieders eine Reflektivität im wesentlichen von 100%. Anders ausgedrückt, ein einfallendes Bündel von Hyperfrequenzwellen 4, die auf das Antwortgerät R, beispiels­ weise auf die Reflexionsebene 1 fallen, wird im wesentlichen ohne Verlust auf die Ebene 2 reflektiert, wie bei 5 dar­ gestellt und in Richtung 6 im wesentlichen parallel zum auftreffenden Bündel 4 zurückgesandt. Das Reemissions­ signal, gebildet durch das Rückbündel 6, ist leistungs­ stark und richtig auf den Sender zurückgerichtet, beispiels­ weise ein Flugzeugradar, welches den als Markierung oder Funkfeuer dienenden Empfänger R abfragt.

In dem in Fig. 2 dargestellten Zustand werden die Ebenen 1, 2, 3 des Antwortgeräts elektrisch derart gesteuert, daß diese Ebenen durchlässig für die empfangenen Hyper­ frequenzwellen sind. Anders ausgedrückt, die Reflektivität der drei Ebenen des Trieders ist im wesentlichen null. Unter diesen Bedingungen durchsetzt das auf die Ebene 1 des Antwortgeräts fallende Bündel von Hyperfrequenzwellen sie, wie bei 4′ dargestellt, ohne praktisch an dieser Ebene reflektiert zu werden. Die sehr geringe reflektierte Energie, welche unter Berücksichtigung der weiter unten beschriebenen aufgebauten Feldern geringer als 1/100stel der empfangenen Energie ist, wird entsprechend der Richtung 5 zurückgesandt; diese Energie durchsetzt praktisch die Ebene 2, wie bei 5′ angegeben, derart, daß das reflektierte Bündel 6 eine praktisch vernachlässigbare Energie darstellt. In einem solchen Zustand wird das Antwortgerät "unsichtbar" aufgrund seiner "Transparenz".

Nach einem wichtigen Merkmal der Erfindung kann der Re­ flexivitätskoeffizient der Ebenen 1, 2, 3, die das Antwort­ gerät R bilden, derart gesteuert werden, daß er nicht nur benachbart 100% (Fall der Fig. 1) oder 0% (Fall der Fig. 2) ist, kann vielmehr auch jeden Zwischenwert einnehmen. In Fig. 3 ist ein Zwischenzustand dargestellt worden, bei welchem man angenommen hat, daß der Reflektivitätskoeffizient jeder Ebene im wesentlichen gleich 50% war. Unter diesen Be­ dingungen teilt sich das auf die Ebene 1 auftreffende Bündel 4 in ein Bündel 4′, das die Ebene 1 durchsetzt und ein durch diese Ebene reflektiertes Bündel 5, wobei diese beiden Bündel im wesentlichen die gleiche Energie haben. In gleicher Weise teilt sich das Bündel 5, indem es auf die Ebene 2 des Antwortgeräts fällt, in ein durchgelassenes Bündel 51 und ein reflektiertes Bündel 6′ von ebenfalls gleicher Stärke, derart, daß das vom Antwortgerät reflektierte Bündel 6, das die gleiche Frequenz wie das ausgesandte Bündel 4 hat, eine im wesentlichen um 3/4 verminderte Ampli­ tude, wie in den Zeichnungen schematisiert, aufweist.

Man sieht, daß ausgehend von dem Augenblick, wo man über Ebenen 1, 2, 3 mit progressiv regelbarer Reflektivität verfügt, es möglich wird, nach Wunsch die Intensität des Bündels reflektierter Hyperfrequenzwellen 6, ausgehend vom empfangenen Hyperfrequenzwellenbündel 4, zu modulieren. Wenn im übrigen, wie dies der Fall nach der Erfindung ist, die Modifikationssteuerung der Reflektivität der Ebenen des Antwortgeräts mit großer Leichtigkeit erfolgen kann, so wird es möglich, die Amplitude der reemittierten Signale zu modulieren, um jede gewünschte entsprechende Information zu liefern. Im übrigen ist es aufgrund der betrachteten schnellen Frequenz möglich, das rückgesandte Signal hin­ sichtlich der Frequenzmodulation, falls gewünscht, zu verarbeiten.

In Fig. 4 erkennt man ein Antwortgerät R vom gleichen Typ wie in den vorhergehenden Figuren beschrieben, das jedoch außer den drei Ebenen mit variabler Reflektivität 1, 2, 3 eine Fläche 7 aufweist, die in der allgemeinen Kugel­ kalottengestalt geformt ist und jeden Öffnungswinkel des Antwortgeräts überdeckt. Diese Fläche 7 ist aus einem Netz von Charakteristiken gleich denen der Netze geformt, welche die drei Ebenen mit regelbarer Reflektivität 1, 2, 3 des Antwortgeräts bilden.

Es scheint so, daß mit diesem zusätzlichen Netz 7 es möglich wird, einen neuen regelbaren Reflektivitäts­ effekt zu erhalten.

Wenn das Netz 7 elektrisch hinsichtlich Durchlässigkeit gesteuert wird, so verhält sich das Antwortgerät so, als wenn diese Fläche nicht vorhanden wäre. Wenn dagegen das zusätzliche Netz 7 derart gesteuert wird, daß die Fläche 7 reflektierend wird, so wird ein auftreffendes Wellen­ bündel 4 auf der Oberfläche der Kalotte 7 reflektiert und nach außen, wie bei 8 schematisiert, zurückgesandt, wobei die konvexe Krümmung der Fläche 7 dazu führt, daß der Sender, beispielsweise das Radar eines Flugzeugs, das versucht, das Antwortgerät zu lokalisieren, praktisch kein Rücksignal empfängt, da der Empfänger oder das Ant­ wortgerät sich in diesem "unsichtbaren" Zustand befinden.

In Fig. 5 ist eine praktische Verwirklichungsform des Netzes gezeigt, welches es ermöglicht, die Flächen der Ebenen 1, 2, 3 des Antwortgeräts und der Kugelschutz­ kalotte 7 zu bilden.

Das in Fig. 5 dargestellte Netz, das insgesamt mit 10 bezeichnet ist, besteht aus zwei Unternetzen aus mit Dioden besetzten Drähten (oder Drähten-Dioden), die zugeordnet sind und jeweils entsprechend einer allgemeinen Richtung X und der allgemeinen orthogonalen Richtung Y ausgerichtet sind.

Praktisch kann man auf ein und der gleichen Fläche einer Trägerplatte eines Kunststoffmaterials geeigneter Qualität (nicht dargestellt), beispielsweise nach der Technik der gedruckten Schaltungen, ein Gitter aus quadratischen Maschen mit der Wellenlänge λ/2 aufbauen (wobei λ die mittlere Länge der elektromagnetischen Welle, die vom Antwortgerät empfangen ist, ist), wobei jeder Knoten des Gitters von einem metallischen leitenden Plättchen in der allgemeinen Gestalt einer ringförmigen Pille eingenommen ist. Jede Pille selbst ist in zwei Halbpillen unterteilt, jeweils in Ps (oberes Plättchen, horizontal schraffiert) und Pi (unteres Plättchen, vertikal schraffiert) unterteilt, die elektrisch voneinander durch einen Zwischenraum oder einen Schnitt getrennt sind.

Ausgehend von diesen Plättchen wird es möglich, die elektri­ sche Stromzufuhr an sämtliche Drahtabschnitte, welche zu je zwei jede benachbarte Platte auf einer einzigen Seite ein und der gleichen Trägerplatte vereinigen, zu realisieren, derart, daß bei Speisen des Netzes 10 über einen seiner Abschnitte (links in der Figur) wie durch die Zeichen + angedeutet, und indem man den Strom am anderen Abschnitt (rechts auf der Figur) sammelt, wie durch die Zeichen - angegeben, es möglich wird, jeden Abschnitt der mit einer Diode besetzten quadratischen oder würfelförmigen Maschen zu speisen. Auf der Figur hat man in besonderer Weise, um leichter den kontinuierlichen Stromverlauf oder den Gleichstromverlauf verfolgen zu können, die Linie X₃ bzw. X′₃ eingezeichnet.

Eine solche Konstruktion macht es möglich, daß

• a) wenn das Netz mit starken Strömen gespeist wird, beispielsweise mit Stromstärken in der Größenordnung von 20 Milliamp., das Netz vollständig durchlässig gegenüber es durchsetzenden Hpyerfrequenzwellen wird;
• b) wenn das Netz nicht mit elektrischem Strom gespeist wird, ein solches Netz sich wie eine vollkommen reflektierende Fläche gegenüber einem Hyperfrequenzbündel der betrach­ teten Wellenlänge λ verhält, wobei der Reflektivitäts­ koeffizient klar über 99% liegt;
• c) wenn man das Netz mit niedrigen Strömen speist, d. h. zwischen denen zwischen einer Intensität null und einer starken Intensität (20 Milliamp. müssen als starke Intensität betrachtet werden), so erhält man einen Reflektivitätszwischenkoeffizienten, der abnimmt in dem Ausmaß, wie die Stärke des das Netz durchsetzenden Stroms zunimmt.

Als Anhaltspunkt sei ein Konstruktionsbeispiel eines Maschen­ netzes gegeben, das dazu bestimmt ist, auf eine mittlere Frequenz von 9000 MHZ (Band mit der Frequenz X) zentriert zu werden.

Bei der betrachteten Frequenz erhält man somit eine Wellen­ länge λ gleich 3,3 cm oder eine Maschenbreite λ/2 benachbart 1,7 cm. Die verwendeten Dioden sind vom Typ PIN 5082-3080 und verfügen über eine Gesamtkapazität von 0,21 pF bei weniger als 50 Volt und einer Durchschlagsspannung von mehr als 350 Volt für einen Strom von 10 Mikroamp.

Ein so aufgebautes Netz verfügt über einen Reflektivitäts­ koeffizienten, der im wesentlichen entsprechend der Strom­ stärke variiert, welche die Maschen des Netzes durchsetzt und hilfsweise als Funktion der Frequenz der empfangenen Welle. Fig. 6 drückt genau die entsprechenden Ergebnisse aus.

In Fig. 6 sind auf den Ordinaten in Decibel aufgetragen der Verlust des Signals durch Transparenz eines solchen Netzes als Funktion der Frequenz, die auf den Abszissen aufgetragen ist und für Gleichstromkurven.

Die Kurve i = 0 gibt an, daß bei der Frequenz von 9000 MHZ der Transmissionsverlust des Signals bei Durchgang durch das Netz in der Größenordnung von 30 dB liegt. Dies be­ deutet, daß nur 1% des Signals das Netz durchsetzt, 99% des Signals werden reflektiert. Benachbart Frequenzen von 8000 und 10 000 Herz sieht man, daß der Transmissions­ verlust bei Durchgang durch das Netz in der Größenordnung von 12 dB liegt, was bedeutet, daß etwa 10% der Leistung des Signals das Netz durchsetzen, während 90% dieser Leistung reflektiert werden.

Für einen Strom, der sehr nahe benachbart 20 Milliampere liegt, stellt man fest, daß der Verlust des Signals bei Transmission des Netzes kleiner als 0,2 dB ist, was be­ deutet, daß wenigstens 99% der Signalleistung frei durch das Netz gehen, weniger als 1% werden reflektiert.

Eine für die Intensität i = 0,2 Milliampere gezeichnete Zwischenkurve zeigt, daß für eine solche Stromstärke der Reflektivitätskoeffizient um die Frequenz von 9000 MHZ in der Größenordnung von 90% liegt.

In Fig. 6 ist eine andere Kurve nicht eingezeichnet, um die Zeichnung nicht zu überladen; sämtliche Zwischenwerte jedoch können erhalten werden, indem man progressiv die die Maschen des Netzes durchsetzende Stromstärke variiert.

Bei einem Anwendungsfall, wo das Antwortgerät eine Öffnungs­ breite L, wie in Fig. 1 angegeben, in der Größenordnung von 17 cm aufweist, erscheint das Antwortgerät mit einer Fläche äquivalent von 10 m² für eine Stromstärke null, die auf 2 m² für eine Stromstärke von 2 Milliampere vermindert ist und sich auf 0,1 m² für die Steuerung einer Stromstärke von 20 Milliampere vermindert, wobei diese Werte nur beispiels­ weise gegeben sind und von Konstruktionsparametern des Netzes und der verwendeten Dioden abhängen.

An dieser Stelle der Beschreibung scheint es wichtig zu sein, darauf hinzuweisen, daß die Erfahrung zeigt, daß die Ergebnisse nicht wesentlich modifiziert werden, selbst für starke Änderungen des Auftreffens bezogen auf die Reflexionsebene des Netzes der Orientierung im Raum der Vektoren und der auftreffenden Welle.

Durch die Gestaltung des Netzes, wie in Fig. 5 angegeben, besteht keine Schwierigkeit, das Netz entsprechend jeder gewünschten Fläche zu gestalten und ihm beispielsweise eine Kugelkalottenform zu verleihen, um zu einem Netz zu kommen, das wie bei 7 in Fig. 4 ausgebildet ist.

Ein Anwendungsfall des Antwortgeräts oder des Empfängers nach der Erfindung wird nun mit Bezug auf Fig. 7 gegeben.

In Fig. 7 ist ein Empfänger R schematisch dargestellt, gegen den oder benachbart dem sich Flugzeuge 11, 12 und 13 bewegen. Jedes Flugzeug schickt gegen den Empfänger ein kontinuierliches Signal, das 14, 15, 16 schematisiert ist, beispielsweise im betrachteten Frequenzband X (9000 MHZ) aus.

Wenn der Empfänger derart geregelt ist, daß modulierte Ströme seine drei Netze 1, 2, 3 durchsetzen, so werden die gegen jedes der sendenden Flugzeuge reflektierten Signale entsprechend (und identischerweise) wie bei 17, 18, 19 angedeutet, moduliert. Diese modulierten Signale übertragen auf die fragenden Flugzeuge eine Nachricht, beispielsweise zur Identifikation der Kennzeichnung oder des Funkfeuers. Wenn die Modulation der Kennzeichnung auf ja/nein geht (Reflektivität entweder voll oder null), so wird das re­ flektierte Signal ebenfalls auf ja/nein moduliert und in Form eines gestrichelten Wellenzugs empfangen. Wenn die Netze mit regelbarer Reflektivität in progressiver Weise moduliert werden, wird es möglich, ein frequenzmoduliertes Signal zurückzuschicken, welches "reicher" ist und von besserer Qualität sein kann.

Der Empfänger R kann aus mehreren nebeneinander gesetzten Triedern bestehen, die so viele Achtel Kugeln wie not­ wendig bilden, derart, daß eine Orientierung in sämtlichen nützlichen Richtungen des Raums erfolgt.

Nach dem in Fig. 8 angegebenen Anwendungsfall schickt ein Flugzeug gegen einen Empfänger R ein Signal 21, das ver­ sucht,das Vorhandensein des Empfängers zu ermitteln.

Unter der Annahme, daß diese Empfänger mit einem zusätzlichen Netz wie 7 - Fig. 4 - ausgestattet ist, kann man so vorgehen, daß das Netz auf Reflektivität gesteuert ist und das Signal 21 durch das Flugzeug 20 in sämtlichen Richtungen des Raums reflektiert wird und unsichtbar für das Radar des Flugzeugs 20 bleibt. Um es dem Flugzeug 20 zu ermöglichen, den Empfänger R zu befragen, ist in diesem Fall vorgesehen, dem Empfänger eine Steuerung 22 zu­ zuordnen, die durch irgend ein geeignetes Mittel ausgelöst wird, beispielsweise dadurch, daß ein kodiertes Signal 23 auf eine Antenne 24 vom Allrichtungstyp gegeben wird, die beispielsweise im Band L (1000 MHZ) arbeitet,welches das kodierte Signal 23 auf einen Analysator 25 überträgt, welcher die Steuerung 22 des Empfängers entriegelt. In diesem Augen­ blick wird der Empfänger gespeist; das Netz 7 wird durch­ lässig und die drei anderen Netze 1, 2, 3 des Empfängers werden unter Modulation derart gesteuert, daß zum Signal 21′, das vom Flugzeug, das die Position 20′ erreicht hat, geschickt wird, die kodierte Information 26 zurückgeschickt wird. Auf diese Weise wird eine stark verbesserte und stark selektive diskrete Aussonderung der vom Empfänger übertragenen Information sichergestellt. Ein solches Identifikationssystem kann beispielsweise verwendet werden, um aus einer Flugzeugflotte die befreundeten Flugzeuge aus den anderen auszusondern.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß dann, wenn die Maschennetze der Empfänger nicht gespeist werden, sämtliche Netze reflektierend sind. Auf diese Weise ist es also, um den Empfänger in einem solchen Zustand unsichtbar zu machen, äußerst nützlich, daß das zusätzliche Netz wie beispielsweise 7 verwendet wird, welches es ermöglicht, den Empfänger ohne Stromvergeudung zu tarnen. Nur in der aktiven Phase des Empfängers verbraucht man ein wenig Strom, um das Schutznetz 7 durchlässig zu machen und in gewünschter Weise die anderen Netze des Empfängertrieders zu modulieren.

Nach den Fig. 9, 10 und 11 der Zeichnungen ist ein Anwendungsfall der Empfänger auf die Bildung elektro­ magnetischer Köder dargestellt.

Nach Fig. 9 ist schematisch dargestellt, wie die Phasen­ front zweier Empfänger R₁, R₂ gebildet ist, die ein und das gleiche Hyperfrequenzbündel empfangen, das beispiels­ weise von einer Rakete M stammt. In dieser Figur ist an­ genommen worden, daß die äquivalenten Radarflächen (S.E.R.) gleich waren; anders ausgedrückt: die beiden Empfänger R₁, R₂ sind beispielsweise gleich konstruiert angenommen und werden in den gleichen Zuständen gesteuert.

Die gleichphasigen Flächen verschieben sich, wie bei 27 angedeutet, indem sie vorgeführt werden und können in Form von kämmenden Sägezähnen zwischen zwei Sphären 28, 29 eingezeichnet werden, die einen Abstand voneinander von einer Viertel Wellenlänge des betrachteten Bündels haben. Man sieht, daß die Breite der Unterbrechungen e in Höhe der Phasen­ kurven vermindert ist, derart, daß in Praxis die Rakete M, die sich senkrecht zur Phasenfront, d. h. zu den Sphären 28, 29 orientiert, sich hinsichtlich der Richtung der Empfänger R₁, R₂ ausrichtet. Wenn dagegen örtlich die Rakete an einem Punkt wie 30 in Höhe einer Diskontinuität erscheint, so würde sich die Tendenz einstellen, sich senkrecht zur Front dieser Diskontinuität auszurichten und bezüglich seines Weges, wie durch den Pfeil 31 angedeutet, umzulenken oder abzulenken. Der Pfeil 32 gibt die Richtung, in der die Rakete M ankommt, an.

Nach der Erfindung nutzt man die Diskontinuitäten der Phasen­ front aus, indem man sie steigert und sie verschiebt, um die Rakete aus ihrer Route umzulenken. Aber man stellt fest, daß dann, wenn man allmählich die äquivalente Radarfläche eines der Empfänger R₁ bezüglich des anderen variieren läßt, man die Diskontinuitäten weicher macht und sie verformt und die Phasenfront verschiebt.

Um in Praxis eine größere Wirkungsnachgiebigkeit zu erhalten, kann es von Interesse sein, wenigstens drei Empfänger anstelle von zweien zu verwenden und einem oder zwei Empfängern Phasen­ verschiebungseinrichtungen zuzuordnen.

Eine praktische Anwendungsform ist in Fig. 10 gegeben. Die Anlage umfaßt drei zugeordnete Empfänger R₁, R₂, R₃. Den Empfängern R₁ und R₃ sind im übrigen Phasenverschie­ bungseinrichtungen zugeordnet, die es ermöglichen, Phasen­ verschiebungen von null oder 180° zu erreichen. Diese Phasen­ verschiebungseinrichtungen sind mit 33, 34 bezeichnet. Die drei Empfänger R₁, R₂, R₃ sind mit einer Vorrichtung 35 ver­ bunden, die es ermöglicht, entsprechend einem bestimmten Programm die variable Reflektivität jedes der drei Empfänger zu steuern oder hilfszusteuern, wobei jeder Empfänger unabhängig von den beiden anderen, jedoch in Beziehung zu diesen gesteuert wird. Bei 36 ist die Steuerung der Phasenverschiebungseinrichtungen 33 und 34 dargestellt, die es ermöglicht, getrennt, jedoch in Beziehung zu­ einander die beiden Phasenverschiebungseinrichtungen 33, 34 (Phasensteuerung 0° oder 180°) zu steuern. Die Steuerung der Empfänger 35 und die Steuerung der Phasen­ verschiebungseinrichtungen 36 sind mit einem Rechner 37 verbunden, der sie als Funktion der von einer Richteinrich­ tung 38 (pointeur) empfangenen Informationen steuert, die mit einem Aufnahmeradar 39 verbunden ist, das in jedem Augen­ blick die Ankunftsrichtung 40 der Rakete M und ihrer Ent­ fernung bestimmt.

Als Funktion der Richtung und Lage der Rakete M sorgt der Rechner 37 über die oben beschriebenen Einrichtungen für die Bewegung bzw. Verschiebung und Verformung der bei 41 dargestellten Phasenfront, derart, daß die Nase der Rakete, d. h. ihr Radar sich in jedem Augenblick im Diskontinuitätsbereich 42 zwischen den beiden Kämmen 43, 44 einer äquiphasischen Fläche befindet.

Genauer gesagt, und mit Bezug auf Fig. 11, weist dann, wenn in einem bestimmten Augenblick die durch drei Empfänger R₁, R₂, R₃ erzeugte Phasenfront in ihren Reflektivitäts­ zuständen und bestimmten Phasenverschiebungszuständen ist, die in ausgezogenen Linien dargestellte Form auf; die Rakete N befindet sich benachbart dem Kopf einer Wellung und versucht, sich entsprechend dem Pfeil von 40 senkrecht zur Phasenfront in Richtung der Empfänger zu verschieben: man modifiziert leicht die Steuerung, indem man auf die regelbaren Reflektivitäten der Empfänger derart einwirkt, daß die Phasenfront,wie gestrichelt dargestellt, sich ver­ schiebt. Die Rakete befindet sich dann im Diskontinuitäts­ bereich 42 der Phasenfront und versucht, sich senkrecht zu dieser Diskontinuität zu richten, indem sie, wie durch den Pfeil 46 angegeben, umgelenkt wird.

Die Programmierung der Steuerung des Köders kann auf ver­ schiedene Art, beispielsweise wie folgt, erfolgen.

Man kann vorher für jede Richtung des Raums und für jede Entfernung entsprechende Steuerzustände bestimmen, indem man den betrachteten Punkt des Raums in den geeignetsten Diskontinuitätsbereich bringt. Diese Programmierung wird gesteuert und kann im gewünschten Moment verwendet werden.

Ein anderes Verfahren besteht darin, experimentell die beste Modulation zu bestimmen, die es ermöglicht, all­ mählich die Phasenfront zu modifizieren, indem die breitesten Diskontinuitäten für einen bestimmten Bereich erzeugt. Hernach steuert man,wenn eine Rakete im bestimmten fraglichen Bereich erscheint, die Empfänger in der all­ gemein festgelegten Weise; man sorgt für eine Modifikation und eine allmähliche Regelung der Parameter der Steuerung, bis man einen gewünschten Umleitungswinkel der Rakete beobachtet und diesen beibehält.

Ein anderes Verfahren, das es ermöglicht, die Rakete umzu­ lenken, besteht darin, mehrere Empfänger und wenigstens zwei voneinander ausreichend entfernte einander zuzuordnen. Man modifiziert dann abwechselnd die Reflexivität des einen oder des anderen der zugeordneten Empfänger entsprechend einer bestimmten Schwankung, deren Periode größer als die Ansprechzeit des Führungssystems der Rakete wird. Letztere orientiert sich dann bald gegen einen Empfänger, bald gegen einen anderen oder bald gegen ein Zwischenpunkt. Indem man die kinetische Energie der Rakete ausnutzt, kann man so letztere aus jeder brauchbaren Richtung zur Umlenkung bringen.

Man kann mehrere überlagerte Empfänger zuordnen, die optimal in gestuften Frequenzbändern arbeiten, derart, daß das Aktionsspektrum der Empfänger verbreitert wird. Auf diese Weise geht man sicher, daß man eine fast vollkommene "Unsichtbarkeit" des Empfängers insgesamt erreicht, wenn jeder das oben beschriebene zusätzliche Netz 7 hat und wenn selbstverständlich der Reflektivitätszustand der Netze 7 gesteuert wird.

Claims (13)

1. Ultrahochfrequenz- bzw. Hyperfrequenzantwortgerät bzw. -empfänger mit elektrisch regelbarer Reflektivität, gekennzeichnet im wesentlichen durch drei Netze aus Drähten-Dioden (1, 2, 3), die entsprechend einem Trieder angeordnet und gleichzeitig elektrisch auf Transparenz oder auf Reflexion entsprechend dem gewünschten Antwort- oder Ansprechzustand des Antwortgeräts gesteuert sind, wobei jedes an sich bekannte Netz wenigstens ein Unternetz aus leitendem Draht- oder Drahtabschnitts­ reihenanordnungen aufweist, die im wesentlichen parallel und entsprechend einer allgemeinen örtlichen Richtung X gerichtet sind, wobei diese Drähte stellenweise durch regelbare variable Widerstandselemente wie insbesondere Dioden unterbrochen sind, wobei das Netz (10) reflektierend wird, wenn die die Drähte durchsetzenden Ströme im wesentlichen null sind und welches durchlässig wird, wenn diese Ströme groß sind.

2. Antwortgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem Unternetz aus örtlich entsprechend der all­ gemeinen Richtung X gerichteten Drähten-Dioden zur Bildung eines Quadrat- oder Würfelmaschennetzes ein äquivalentes Unternetz bestehend aus Drähten-Dioden zugeordnet ist, welche örtlich entsprechend einer im wesentlichen orthogonalen Richtung Y gerichtet sind.

3. Antwortgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Teilung der Unternetze der Drähte im wesentlichen gleich λ/2 ist, wobei λ die mittlere Wellenlänge des auf das Antwortgerät gesandten Hyper­ frequenzbündels ist.

4. Antwortgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Verlauf der Dioden­ trägerdrähte gewundene Wege erteilt, welche sämtliche Knoten der quadrat- oder würfelförmigen Maschen des Netzes verbinden und daß man an jedem Knoten zwei lei­ tende Plättchen (Ps, Pi) vorsieht, die voneinander ge­ trennt sind und dazu dienen, jeden der beiden Abschnitte nur der zu dem Knoten führenden Drähte zu vereinigen.

5. Antwortgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Plättchen (Ps, Pi) in Form von beispielsweise ringförmigen in zwei symmetrische Hälften getrennten Pillen vorgesehen sind und über eine verminderte Ober­ fläche verfügen, derart, daß für die Netze (10) das allgemeine Aussehen von durchbrochenen Gittern beibehalten wird.

6. Antwortgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der offene Winkel des das Antwortgerät (R) bildenden Trieders über seiner Gesamt­ fläche mit einem zusätzlichen Netz (7) bedeckt ist, das in identischer Weise wie jedes der drei Netze (1, 2, 3) des Trieders gebildet ist.

7. Antwortgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieses zusätzliche Netz (7) mit einer konvexen Krümmung,beispielsweise von im wesentlichen kugel­ förmiger Gestalt, geformt ist.

8. Anwendung eines Antwortgeräts nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Reflektivitätskoeffizienten der drei Netze (1, 2, 3) des Trieders durch entsprechende Steuerung der die Netze durchsetzenden Ströme derart moduliert, daß ein hinsichtlich Amplitude und/oder Frequenz entsprechend der angewendeten elektrischen Steuerung moduliertes Signal reflektiert wird.

9. Anwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Antwortgerät (R) eine durch irgend eine geeignete Vorrichtung ausgelöste Steuerung (22), die vorzugsweise kodiert ist, zuordnet, die die programmierte Modulationsfolge des Antwortgeräts in Gang setzt.

10. Anwendung eines Antwortgeräts nach Anspruch 6 und Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß dieses zusätzliche Netz (7) auf Transparenz gesteuert ist, wenn das Antwortgerät auf Modulation gesteuert ist und daß es auf Reflexion gesteuert ist, wenn das Antwort­ gerät sich im Ruhezustand befindet.

11. Anwendung eines Antwortgeräts eines der Ansprüche 1 bis 7 auf die Erzeugung elektromagnetischer Köder, insbe­ sondere auf die Umleitung von Raketen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man mehrere Antwortgeräte (R₁, R₂, R₃) einander zuordnet, insbesondere für die Umleitung der Raketen,Position und Richtung der Rakete M bestimmt und die Modulation jedes Antwortgeräts derart steuert, daß in Höhe der Rakete eine örtliche Phasenfront erzeugt wird, deren Normale bezogen auf die Richtung des Targets, auf das zu sich die Rakete bewegte, abweicht.

12. Anwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß für eine leichtere Installation wenigstens einem Antwortgerät (R₁, R₃) eine regelbare Phasenverschiebungs­ tafel (33, 34), die beispielsweise um 0/180° verschiebt, zugeordnet ist.

13. Anwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auf die Erzeugung elektromagnetischer Köder, insbesondere für die Umleitung von Raketen, dadurch gekennzeichnet, daß man mehrere ausreichend voneinander entfernte Antwort­ geräte einander zuordnet und abwechselnd die Reflektivität des einen oder mehrerer der zugeordneten Antwortgeräte entsprechend einer bestimmten Periodenschwankung modifiziert, die höher als die Ansprechzeit des Raketenleitsystems ist.