DE3403446C2 - Ultrahochfrequenz-Reflektoranordnung und Anwendung dieser Reflektoranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ultrahochfrequenz-Reflektoranord­ nung mit elektrisch auf Durchlässigkeit oder Reflexion wunschgemäß steuerbarer Reflektivität unter Verwendung eines Reflektornetzes, das aus zueinander parallelen, leitenden Reihenanordnungen zusammengesetzt ist, die stellenweise durch von einer Steuergröße steuerbare, variable Widerstandsele­ mente unterbrochen sind, die je nach Steuerzustand entweder auf Durchlaß oder Sperrung geschaltet werden können, so daß das Reflektornetz dann entweder strahlungsdurchlässig oder strahlungsreflektierend wird.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf Anwendungen dieser Reflektoranordnung.

Aus der Patentschrift US 43 14 249 ist eine Reflektoranord­ nung mit elektrisch steuerbarer Reflektivität bekannt. Dabei kann ein in einer metallischen Platte vorgesehener Resonanz- oder Abstimmschlitz eine einfallende Mikrowelle entweder re­ flektieren oder nicht. Wenn der Schlitz eine mit der Wellen­ länge abgestimmte Länge hat, dann ergibt sich im wesentlichen keine Reflexion. Wird die Schlitzlänge geändert, z. B. durch Verkürzung des Schlitzes in seiner Mitte mittels einer PIN- Diode, also mittels eines variablen Widerstandselemnts, dann wird der Schlitz verstimmt und die Mikrowelle wird reflek­ tiert. Eine solche Operation entspricht einer binären Schalt­ weise. Die Anordnung ist also entweder streng durchlässig oder streng reflektierend. Ein besonderes Ausführungsbeispiel dieser bekannten Reflektoranordnung enthält eine eine ebene Oberfläche bildende Anordnung von Platten, wobei die Schlitze jeweils zwischen zwei Platten liegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reflektoran­ ordnung für Ultrahochfrequenz mit progressiv einstellbarer Reflektivität zu schaffen, wobei sie aufgrund ihrer Aktivie­ rung für zahlreiche und verschiedene Anwendungsfälle, insbe­ sondere für die Übertragung codierter Signale oder zur Erzeu­ gung elektromagnetischer Köder, dienen kann.

Eine Reflektoranordnung, welche die gestellte Aufgabe löst, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt drei Reflektornetze vorgesehen sind, welche trihedral nach Art eines Tripelreflektors angeordnet sind und die drei Flä­ chen des Tripelreflektors bilden, und daß die die Reflektor­ netze bildenden, leitenden Reihenanordnungen jeweils aus Drahtleitern oder Drahtleiterabschnitten bestehen, deren an den Unterbrechungsstellen angeordnete variable Widerstands­ elemente hinsichtlich ihrer Widerstandswerte kontinuierlich von der zugeführten Steuergröße abhängen, so daß die Reflek­ tornetze hinsichtlich ihrer Reflektivität einerseits vom strahlungsreflektierenden Zustand, bei dem die die Drahtlei­ ter durchfließenden Ströme aufgrund der hohen Widerstands­ werte der Widerstandselemente Null sind, bis andererseits zum vollkommen strahlungsdurchlässigen Zustand, bei dem die die Drahtleiter durchfließenden Ströme aufgrund der sehr geringen Widerstandswerte der Widerstandselemente groß sind, kontinu­ ierlich einstellbar sind, wodurch die Realisierung jedes Re­ flektivitätszwischenwertes ermöglicht ist.

Trihedral nach Art eines Tripelreflektors arbeitende Reflek­ toranordnungen sind allgemein bekannt, wozu beispielsweise auf DE-OS 24 61 945 und den Aufsatz von Muenzer, P.J.: "Radarquerschnitt und Rückstrahleigenschaften von Radarre­ flektoren und Flugzielen. Teil 2" in "NTZ", 1964, Heft 5, Seiten 245 bis 254 hingewiesen wird. Gruppenantennen zur ge­ steuerten Reflexion/Transmission mittels "Dioden-Gitter-An­ ordnungen" für verschiedene Anwendungen sind aus dem Aufsatz von Chekroun, C. et al. "RADANT: New Method of Electronic Scanning" in "Microwave Journal", February 1981, Seiten 45 bis 47, 50, 52 und 53 sowie aus dem Aufsatz von Park, R.H.: "Radant Lens: Alternative to Expensive Phased Arrays" in "Microwave Journal", September 1981, Seiten 101 bis 105 be­ kannt. In diesen beiden Aufsätzen ist beschrieben, wie Drähte mit Dioden zur Bildung von Phasenverschiebungen benutzt wer­ den und sich somit elektronisch abtastende Gruppenantennen realisieren lassen.

Als variable Widerstandselemente sind bei der Reflektoranord­ nung nach der Erfindung in vorteilhafter Weise Dioden vorge­ sehen. Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht in diesem Fall darin, daß jedes der drei Reflektornetze unter Bildung eines Drahtmaschennetzes aus zwei Unternetzen mit Reihenanordnungen jeweils aus Drahtleitern oder Drahtleiter­ abschnitten, an deren Unterbrechungsstellen Dioden angeordnet sind, besteht, und daß die Reihenanordnungen des zweiten Un­ ternetzes in bezug zu den Reihenanordnungen des ersten Unter­ netzes orthogonal gerichtet sind. Vorteilhaft ist dann die Teilung der Unternetze der Leiterdrähte im wesentlichen gleich λ/2, wobei λ die mittlere Wellenlänge des auf die Re­ flektoranordnung gesandten Ultrahochfrequenz-Strahlungsbün­ dels ist.

Entsprechend einer ersten Ausführungsform einer Reflektoran­ ordnung nach der Erfindung moduliert man den Reflektivitäts­ koeffizienten der drei trihedralen Reflektornetze des Tripel­ spiegels durch eine entsprechende Steuerung der die Netze durchsetzenden Ströme derart, daß ein hinsichtlich Amplitude und/oder Frequenz moduliertes Signal entsprechend der ange­ wendeten elektrischen Steuerung reflektiert wird. Daraus er­ gibt sich, daß eine durch ein Ultrahochfrequenzbündel "be­ leuchtete" Reflektoranordnung in Richtung der "Beleuchtungs"- Quelle eine amplituden- und/oder frequenzmodulierte Nachricht zurücksenden kann, die mit der zu übertragenden Information behaftet ist. Selbstverständlich kann diese Information nach irgend einer an sich bekannten zweckmäßig codierten Technik derart erfolgen, daß sie nur von befugten Geräten entchif­ friert werden kann. Eine solche Reflektoranordnung ermöglicht es somit, Identifikationseinrichtungen zu schaffen, die gleichzeitig sicher, wirtschaftlich und genau sind und Anwen­ dung in großem Umfang, insbesondere auf dem Gebiet der Zivil- und Militärluftfahrt, finden können.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Reflektoranordnung nach der Erfindung besteht darin, daß der Öffnungswinkelbereich des Tripelreflektors über seiner Gesamtfläche mit einem zu­ sätzlichen Netz bedeckt ist, das in gleicher Weise wie jedes der drei anderen Netze des Tripelreflektors ausgebildet ist. Dieses zusätzliche Netz ist vorteilhaft mit einer konvexen Krümmung geformt. Dabei kann die konvexe Krümmung des zusätz­ lichen Netzes eine Krümmung von konstantem Radius sein. Steu­ ert man das zusätzliche Netz auf Durchlässigkeit, so stellt sich heraus, daß sein Vorhandensein die Arbeitsweise der Re­ flektoranordnung nicht modifiziert. Wenn man dagegen das zu­ sätzliche Netz auf Reflexion steuert, wird jedes Ultrahoch­ frequenzbündel, welches hierauf auftrifft, in sämtliche Rich­ tungen des Raum reflektiert, wobei in diesem Fall die betref­ fende Reflektoranordnung gewissermaßen "unsichtbar" wird. So kann man nach Wunsch die Reflektoranordnung in gewünschten Augenblicken "tarnen", wenn ihr Vorhandensein nicht aufspür­ bar sein soll.

Eine vorteilhafte Anwendung einer Reflektoranordnung nach der Erfindung besteht darin, daß man den Reflektivitätskoeffi­ zienten der drei Netze des Tripelreflektors durch entspre­ chende Steuerung der die Netze durchsetzenden Ströme derart moduliert, daß ein hinsichtlich Amplitude und/oder Frequenz entsprechend der angewendeten elektrischen Steuerung modu­ liertes Signal reflektiert wird. Der Reflektoranordnung kann in vorteilhafter Weise eine durch eine geeignet ausgebildete Vorrichtung ausgelöste Steuerung, die vorzugsweise codiert ist, zugeordnet werden, die die programmierte Modulations­ folge der Reflektoranordnung in Gang setzt. Zweckmäßig wird das zusätzliche Netz auf Durchlaß gesteuert, wenn die Reflek­ toranordnung auf Modulation gesteuert ist, und auf vollkom­ mene Reflexion gesteuert, wenn sich die Reflektoranordnung im Ruhezustand befindet. Es handelt sich hierbei also um eine Anwendung der Reflektoranordnung nach der Erfindung zur Iden­ tifikation. So können befugte Geräte die Reflektoranordnung, ausgehend von einem Schlüssel abfragen, und als Antwort eine codierte Nachricht empfangen, während für nicht befugte Ge­ räte, die keinen Frageschlüssel besitzen, die Reflektoranord­ nung unsichtbar bleibt.

Eine andere Anwendung der Reflektoranordnung nach der Erfin­ dung auf die Erzeugung elektromagnetischer Köder, insbeson­ dere für die Umleitung von Raketen, ist dadurch gekennzeich­ net, daß mehrere Reflektoranordnungen einander zugeordnet sind, daß insbesondere für die Umleitung der Raketen Position und Richtung der Rakete bestimmt werden und daß die Modula­ tion jeder Reflektoranordnung derart gesteuert wird, daß in Höhe der Rakete eine örtliche Phasenfront erzeugt wird, deren Normale bezüglich der Richtung des Ziels, auf das sich die Rakete zubewegte, abweicht. Modifiziert man so örtlich die Richtung der Phasenfront der von der Rakete empfangenen Welle in Abhängigkeit von dem "Beleuchtungsbündel", das auf die Re­ flektoranordnungen 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 wer­ den. Diese zeigen in:

Fig. 1, 2 und 3 schematisch eine erfindungsgemäß ausgelegte Reflektoranordnung und die Antwort, die sie je nach dem Zustand, auf den sie gesteuert wird, reflektiert;

Fig. 4 wie die vorhergehenden Figuren eine Reflek­ toranordnung, die mit einem zusätzlichen Steuernetz ausgestattet ist;

Fig. 5 in größerer Darstellung und schematisch einen Teil der Oberfläche eines Netzes, der verwen­ det werden kann, um eine Reflektoranordnung nach der Erfindung zu bilden;

Fig. 6 Kurven, welche die Reflektivität der Reflek­ toranordnung entsprechend der auf die sie bildenden elektrischen Netze angewendeten elektrischen Steuerung zeigen;

Fig. 7 schematisch ein Ausführungsbeispiel der Re­ flektoranordnung für die Bildung von Identi­ fikationsmarkierungen oder Funkfeuern;

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 Markie­ rungen erläutert;

Fig. 10 schematisch die Anwendung von Reflektoranord­ nungen nach der Erfindung auf die Erzeugung elektromagnetischer Köder; und

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

In den Fig. 1, 2 und 3 ist eine im wesentlichen aus drei Drähten-Dioden-Netzen bestehende Reflektoranordnung darge­ stellt, wobei diese entsprechend den drei Ebenen 1, 2, 3 ei­ nes Trieders mit einem Spitzenwinkel 0 angeordnet sind. In den Zeichnungen ist das Trieder ein solches mit rechtem Win­ kel entsprechend einem Achtel einer Kugel. Der feste Öff­ nungswinkel des Trieders nimmt also ein Achtel des Raumes ein.

Nach der Erfindung ist jede Ebene 1, 2, 3 der Reflektoranord­ nung eine Ebene mit steuerbarer progressiver Reflektivität und wird durch ein Drähte-Dioden-Netz gebildet, beispiels­ weise von einem weiter unten zu beschreibenden Typ.

In dem in Fig. 1 dargestellten Zustand Nummer 1 hat jede Ebene des Trieders eine Reflektivität von im wesentlichen 100%. Anders ausgedrückt, ein einfallendes Bündel von Ul­ trahochfrequenzwellen 4, die auf die Reflektoranordnung R, beispielsweise auf die Reflexionsebene 1, fallen, wird im we­ sentlichen ohne Verlust auf die Ebene 2 reflektiert, wie bei 5 dargestellt, und in Richtung 6 im wesentlichen parallel zum auftreffenden Bündel 4 zurückgesandt. Das Reemissionssignal, gebildet durch das Rückbündel 6, ist leistungsstark und rich­ tig auf den Sender zurück gerichtet, beispielsweise auf ein Flugzeugradar, welches die als Markierung oder Funkfeuer die­ nende Reflektoranordnung R abfragt.

In dem in Fig. 2 dargestellten Zustand werden die Ebenen 1, 2 und 3 der Reflektoranordnung R elektrisch derart gesteuert, daß diese Ebenen durchlässig für die empfangenen Ultrahoch­ frequenzwellen sind. Anders ausgedrückt, die Reflektivität der drei Ebenen des Trieders ist im wesentlichen null. Unter diesen Bedingungen durchsetzt das auf die Ebene 1 der Reflek­ toranordnung R fallende Bündel von Ultrahochfrequenzwellen 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 Felder geringer als 1/100 der empfangenen Energie ist, wird entsprechend der Richtung 5 zurückgesandt; diese Energie durchsetzt praktisch die Ebene 2, wie bei 5' angege­ ben, derart, daß das reflektierte Bündel 6 eine praktisch vernachlässigbare Energie darstellt. In einem solchen Zustand wird die Reflektoranordnung R "unsichtbar" aufgrund ihrer "Transparenz".

Nach einem wichtigen Merkmal der Erfindung kann der Reflekti­ vitätskoeffizient der Ebenen 1, 2, 3, welche die Reflektoran­ ordnung R bilden, derart gesteuert werden, daß er nicht nur benachbart 100% (Fall der Fig. 1) oder 0% (Fall der Fig. 2) ist, sondern vielmehr auch jeden Zwischenwert annehmen kann. 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 der Reflek­ toranordnung fällt, in ein durchgelassenes Bündel 5' und ein reflektiertes Bündel 6' von ebenfalls gleicher Stärke, der­ art, daß das von der Reflektoranordnung R reflektierte Bündel 6, das die gleiche Frequenz wie das ausgesandte Bündel 4 hat, eine im wesentlichen um 3/4 verminderte Amplitude, wie in den Zeichnungen schematisiert ist, aufweist.

Man sieht, daß ausgehend von dem Augenblick, in dem man über Ebenen 1, 2, 3 mit progressiv steuerbarer Reflektivität ver­ fügt, es möglich wird, nach Wunsch die Intensität des Bündels reflektierter Ultrahochfrequenzwellen 6, ausgehend vom emp­ fangenen Ultrahochfrequenzwellenbündel 4, zu modulieren. Wenn im übrigen, wie dies nach der Erfindung der Fall ist, die Mo­ difikationssteuerung der Reflektivität der Ebenen der Reflek­ toranordnung mit großer Leichtigkeit erfolgen kann, so wird es möglich, die Amplitude der reemittierten Signale zu modu­ lieren, um jede gewünschte entsprechende Information zu lie­ fern. Im übrigen ist es aufgrund der betrachteten hohen Fre­ quenz möglich, das rückgesandte Signal hinsichtlich der Fre­ quenzmodulation, falls gewünscht, zu verarbeiten.

In Fig. 4 erkennt man eine Reflektoranordnung R vom gleichen Typ wie in den vorhergehenden Figuren beschrieben, die jedoch außer den drei Ebenen 1, 2, 3 mit variabler Reflektivität eine Fläche 7 aufweist, die in der allgemeinen Kugelkalotten­ gestalt geformt ist und den ganzen Öffnungswinkel der Reflek­ toranordnung R überdeckt. Diese Fläche 7 ist aus einem Netz mit Eigenschaften gleich denen der Netze geformt, welche die drei Ebenen 1, 2, 3 mit steuerbarer Reflektivität der Reflek­ toranordnung R bilden.

Es zeigt sich, daß es mit diesem zusätzlichen Netz 7 möglich wird, einen neuen steuerbaren Reflektivitätseffekt zu erhal­ ten.

Wenn das Netz 7 elektrisch hinsichtlich Durchlässigkeit ge­ steuert wird, so verhält sich die Reflektoranordnung R 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 Wellenbündel 4 an der Oberfläche der Kalotte 7 reflektiert und nach außen, wie bei 8 schematisiert dargestellt ist, zurückgesandt, wobei die konvexe Krümmung der Fläche 7 dazu führt, daß der Sender, beispielsweise das Radar eines Flugzeugs, beim Versuch, die Reflektoranordnung zu lokalisieren, praktisch kein Rücksignal empfängt, da sich die Reflektoranordnung in diesem "unsicht­ baren" Zustand befindet.

In Fig. 5 ist eine praktische Verwirklichungsform des Netzes gezeigt, welche es ermöglicht, die Flächen der Ebenen 1, 2, 3 der Reflektoranordnung und der schützenden Kugelkalotte 7 zu bilden.

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

Praktisch kann man auf ein und der selbenen Fläche einer Trä­ gerplatte eines Kunststoffmaterials geeigneter Qualität (nicht dargestellt), beispielsweise nach der Technik der ge­ druckten Schaltungen, ein Gitter aus quadratischen Maschen mit der Wellenlänge λ/2 aufbauen (wobei λ die mittlere Länge der von der Reflektoranordnung empfangenen elektromagneti­ schen Wellen 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, nämlich in die Halbpille Ps (oberes Plättchen, horizontal schraffiert) und die Halbpille 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 selbenen 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 Fi­ gur) sammelt, wie durch die Zeichen - angegeben, es möglich wird, jeden Abschnitt der mit einer Diode besetzten quadrat­ förmigen Maschen zu speisen. In der Figur hat man in besonde­ rer Weise, um den Gleichstromverlauf leichter 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, bei­ spielsweise mit Stromstärken in der Größenordnung von 20 Milliampere, das Netz vollständig durchlässig gegen­ über es durchsetzenden Ultrahochfrequenzwellen wird;
• b) wenn das Netz nicht mit elektrischem Strom gespeist wird, ein solches Netz sich wie eine vollkommen reflektierende Fläche gegenüber einem Ultrahochfrequenzbündel der be­ trachteten Wellenlänge verhält, wobei der Reflektivitäts­ koeffizient klar über 99% liegt;
• c) wenn man das Netz mit niedrigen Strömen speist, d. h. zwi­ schen denen zwischen einer Stromstärke null und einer ho­ hen Stromstärke (20 Milliampere müssen als hohe Strom­ stärke angesehen werden), so erhält man einen Reflektivi­ tätszwischenkoeffizienten, der in dem Ausmaß abnimmt, wie die Stärke des das Netz durchfließenden Stromes zunimmt.

Als Anhaltspunkt sei ein Konstruktionsbeispiel eines Maschen­ netzes gegeben, das dazu bestimmt ist, auf eine mittlere Fre­ quenz von 9000 MHz (X-Frequenzband) zentriert zu werden.

Bei der betrachteten Frequenz erhält man somit eine Wellen­ länge λ gleich 3,3 cm oder eine Maschenbreite λ/2 in der Grö­ ßenordnung von etwa 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 Durchschlagsspan­ nung von mehr als 350 Volt für einen Strom von 10 Mikroam­ pere.

Ein so aufgebautes Netz verfügt über einen Reflektivitäts­ koeffizienten, der im wesentlichen entsprechend der Stärke des die Maschen des Netzes durchsetzenden Stromes und unter­ geordnet als Funktion der Frequenz der empfangenen Welle va­ riiert. Fig. 6 drückt genau die entsprechenden Ergebnisse aus.

In Fig. 6 ist an der Ordinate in Dezibel der Verlust des Si­ gnals durch Transparenz eines solchen Netzes als Funktion der Frequenz, die an der Abszissen aufgetragen ist, für Kurven gleichen Stromes aufgetragen.

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 bedeutet, daß nur 1% des Signals das Netz durchsetzt, 99% des Signals werden reflektiert. Bei den benachbarten Frequenzen von 8 000 und 10000 MHz sieht man, daß der Transmissionsverlust 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 reflek­ tiert werden.

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

Eine für die Stromstärke I = 0,2 Milliampere gezeichnete Zwi­ schenkurve zeigt, daß für eine solche Stromstärke der Reflek­ tivitätskoeffizient um die Frequenz von 9000 MHz in der Grö­ ßenordnung von 90% liegt.

In Fig. 6 sind keine weiteren Kurven eingezeichnet, um die Zeichnung nicht zu überladen; sämtliche Zwischenwerte können jedoch erhalten werden, indem man progressiv die Stärke des die Maschen des Netzes durchsetzenden Stromes variiert. Bei einem Anwendungsfall, bei dem die Reflektoranordnung eine Öffnungsbreite L, wie sie in Fig. 1 angegeben ist, in der Größenordnung von 17 cm aufweist, erscheint die Reflektoran­ ordnung mit einer Fläche äquivalent von 10 m² für eine Strom­ stärke null, die auf 2 m² für eine Stromstärke von 2 Milliam­ pere vermindert ist und sich auf 0,1 m² für die Steuerung mit einer Stromstärke von 20 Milliampere vermindert, wobei diese Werte nur beispielsweise gegeben sind und von Konstruktions­ parametern 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 Ergeb­ nisse 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, be­ steht keine Schwierigkeit, das Netz entsprechend jeder ge­ wünschten Fläche zu gestalten und ihm beispielsweise eine Ku­ gelkalottenform zu verleihen, um zu einem Netz zu kommen, das wie bei 7 in Fig. 4 ausgebildet ist.

Ein Anwendungsfall der Reflektoranordnung nach der Erfindung wird nun mit Bezug auf Fig. 7 gegeben.

In Fig. 7 ist eine Reflektoranordnung R schematisch darge­ stellt, gegen die oder in deren Nähe sich Flugzeuge 11, 12 und 13 bewegen. Jedes Flugzeug sendet gegen die Reflektoran­ ordnung R ein kontinuierliches Signal, das durch 14, 15, 16 schematisiert ist, beispielsweise im betrachteten X-Frequenz­ band (9000 MHz) aus.

Wenn die Reflektoranordnung R derart geregelt ist, daß modu­ lierte Ströme ihre drei Netze 1, 2, 3 durchsetzen, so werden die gegen jedes der sendenden Flugzeuge reflektierten Signale entsprechend (und in identischer Weise) wie bei 17, 18, 19 angedeutet, moduliert. Diese modulierten Signale übertragen auf die abfragenden 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 reflek­ tierte Signal ebenfalls auf ja/nein moduliert und in Form ei­ nes gestrichelten Wellenzugs empfangen. Wenn die Netze mit regelbarer Reflektivität in progressiver Weise moduliert wer­ den, wird es möglich, ein frequenzmoduliertes Signal zurück­ zusenden, welches "reicher" ist und von besserer Qualität sein kann.

Die Reflektoranordnung R kann aus mehreren nebeneinander ge­ setzten Triedern bestehen, die so viele Achtel-Kugeln wie notwendig bilden, derart, daß eine Orientierung in sämtlichen nützlichen Richtungen des Raumes erfolgt.

Nach dem in Fig. 8 angegebenen Anwendungsfall schickt ein Flugzeug gegen eine Reflektoranordnung R ein Signal 21, das versucht, das Vorhandensein der Reflektoranordnung zu ermit­ teln.

Unter der Annahme, daß diese Reflektoranordnung mit einem zu­ sätzlichen 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 sämtliche Richtungen des Raumes reflektiert wird und für das Radar des Flugzeugs 20 unsichtbar bleibt. Um es dem Flugzeug 20 zu ermöglichen, die Reflektoranordnung R zu befragen, ist in diesem Fall vor­ gesehen, der Reflektoranordnung eine Steuerung 22 zuzuordnen, die durch irgend ein geeignetes Mittel ausgelöst wird, bei­ spielsweise dadurch, daß ein codiertes Signal 23 auf eine beispielsweise im L-Band (1000 MHz) arbeitende Antenne 24 vom Rundstrahlungstyp gegeben wird, von welcher das codierte Signal 23 auf einen Analysator 25 übertragen wird, welcher die Steuerung 22 der Reflektoranordnung entriegelt. In diesem Augenblick wird die Reflektoranordnung gespeist; das Netz 7 wird durchlässig und die drei anderen Netze 1, 2, 3 der Re­ flektoranordnung werden unter Modulation derart gesteuert, daß zum Signal 21', das vom Flugzeug, das die Position 20' erreicht hat, geschickt wurde, die codierte Information 26 zurückgeschickt wird. Auf diese Weise wird eine stark verbes­ serte und stark selektive diskrete Aussonderung der von der Reflektoranordnung übertragenen Information sichergestellt. Ein solches Identifikationssystem kann beispielsweise verwen­ det werden, um aus einer Flugzeugflotte die befreundeten Flugzeuge aus den anderen auszusondern.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß dann, wenn die Ma­ schennetze der Reflektoranordnungen nicht gespeist werden, sämtliche Netze reflektierend sind. Auf diese Weise ist es also, um die Reflektoranordnung in einem solchen Zustand un­ sichtbar zu machen, äußerst nützlich, daß das zusätzliche Netz wie beispielsweise 7 verwendet wird, welches es ermög­ licht, die Reflektoranordnung ohne Stromvergeudung zu tarnen. Nur in der aktiven Phase der Reflektoranordnung verbraucht man ein wenig Strom, um das Schutznetz 7 durchlässig zu ma­ chen und in gewünschter Weise die anderen Netze des Reflek­ toranordnungs-Trieders zu modulieren.

In den Fig. 9, 10 und 11 der Zeichnungen ist ein Anwen­ dungsfall der Reflektoranordnungen zur Bildung elektromagne­ tischer Köder dargestellt.

In Fig. 9 ist schematisch dargestellt, wie die Phasenfront zweier Reflektoranordnungen R₁, R₂ gebildet ist, die ein und das gleiche Ultrahochfrequenzbündel empfangen, das beispiels­ weise von einer Rakete M stammt. In dieser Figur ist angenom­ men worden, daß die äquivalenten Radarflächen gleich waren; anders ausgedrückt: die beiden Reflektoranordnungen R₁, R₂ sind beispielsweise gleich konstruiert angenommen und werden in gleiche Zustände gesteuert.

Die gleichphasigen Flächen verschieben sich, wie bei 27 ange­ deutet ist, indem sie nach vorne geführt werden und können in Form von Zähnen zwischen zwei Kugeln 28, 29 eingezeichnet werden, die voneinander einen Abstand von einer Viertelwel­ lenlänge des betrachteten Bündels haben. Man sieht, daß die Breite der Unterbrechungen e in Höhe der Phasenkurven vermin­ dert ist, derart, daß in Praxis die Rakete M, die sich senk­ recht zur Phasenfront, d. h. zu den Kugeln 28, 29 orientiert, sich hinsichtlich der Richtung der Reflektoranordnungen 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 Dis­ kontinuität auszurichten und bezüglich ihres 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 einer der Reflektoranordnungen R₁ bezüglich der 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 Reflektoranord­ nungen anstelle von zweien zu verwenden und einer oder zwei Reflektoranordnungen Phasenverschiebungseinrichtungen zuzu­ ordnen.

Eine praktische Anwendungsform ist in Fig. 10 gegeben. Die Anlage umfaßt drei einander zugeordnete Reflektoranordnungen R₁, R₂, R₃. Den Reflektoranordnungen R₁ und R₃ sind im übrigen Phasenverschiebungseinrichtungen zugeordnet, die es ermögli­ chen, Phasenverschiebungen von null oder 180° zu erreichen. Diese Phasenverschiebungseinrichtungen sind mit 33, 34 be­ zeichnet. Die drei Reflektoranordnungen R₁, R₂, R₃ sind mit einer Vorrichtung 35 verbunden, die es ermöglicht, entspre­ chend einem bestimmten Programm die variable Reflektivität jeder der drei Reflektoranordnungen zu steuern oder hilfszu­ steuern, wobei jede Reflektoranordnung 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 zueinander, die beiden Phasenverschiebungseinrich­ tungen 33, 34 (Phasensteuerung 0° oder 180°) zu steuern. Die Steuerung der Vorrichtung 35 und die Steuerung der Phasenver­ schiebungseinrichtungen 36 sind mit einem Rechner 37 verbun­ den, der sie als Funktion der von einer Richteinrichtung 38 empfangenen Informationen steuert, die mit einem Erfassungs­ radar 39 verbunden ist, das in jedem Augenblick die Ankunfts­ richtung 40 der Rakete M und ihre Entfernung 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 darge­ stellten Phasenfront, derart, daß die Nase der Rakete, d. h. ihr Radar, sich in jedem Augenblick im Diskontinuitätsbereich 42 zwischen den beiden Kammspitzen 43, 44 einer Äquiphasen- Fläche befindet.

Genauer gesagt, und mit Bezug auf Fig. 11, weist die Phasen­ front, die durch die drei Reflektoranordnungen R₁, R₂, R₃ er­ zeugt wird, wenn diese in einem bestimmten Augenblick in ih­ ren Reflektivitätszuständen und in bestimmten Phasenverschie­ bungszuständen sind, die in ausgezogenen Linien dargestellte Form auf; wenn sich die Rakete M in der Nähe des Kopfes einer Wellung befindet und versucht, sich entsprechend dem Pfeil von 40 senkrecht zur Phasenfront in Richtung der Reflektoran­ ordnungen zu verschieben, modifiziert man leicht die Steue­ rung, indem man auf die regelbaren Reflektivitäten der Re­ flektoranordnungen derart einwirkt, daß sich die Phasenfront, wie gestrichelt dargestellt, verschiebt. Die Rakete befindet sich dann im Diskontinuitätsbereich 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 Raumes und für jede Entfernung entsprechende Steuerzustände bestimmen, indem man den betrachteten Punkt des Raumes in den geeignetsten Diskon­ tinuitätsbereich 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, allmählich die Phasenfront zu modifizieren, indem die breitesten Diskonti­ nuitäten für einen bestimmten Bereich erzeugt werden. Hernach steuert man, wenn eine Rakete im bestimmten fraglichen Be­ reich erscheint, die Reflektoranordnungen in der allgemein festgelegten Weise; man sorgt für eine Modifikation und eine allmähliche Regelung der Parameter der Steuerung, bis man ei­ nen gewünschten Umlenkungswinkel der Rakete beobachtet und diesen beibehält.

Ein anderes Verfahren, das es ermöglicht, die Rakete umzulen­ ken, besteht darin, mehrere Reflektoranordnungen und wenig­ stens zwei voneinander ausreichend entfernte einander zuzu­ ordnen. Man modifiziert dann abwechselnd die Reflektivität der einen oder der anderen der zugeordneten Reflektoranord­ nungen entsprechend einer bestimmten Schwankung, deren Peri­ ode größer als die Ansprechzeit des Führungssystems der Ra­ kete wird. Letztere orientiert sich dann einmal gegen eine Reflektoranordnung, einmal gegen eine andere oder einmal ge­ gen ein Zwischenpunkt. Indem man die kinetische Energie der Rakete ausnutzt, kann man letztere so aus jeder brauchbaren Richtung zur Umlenkung bringen.

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

Claims (15)

1. Ultrahochfrequenz-Reflektoranordnung mit elektrisch auf Durchlässigkeit oder Reflexion wunschgemäß steuerbarer Re­ flektivität unter Verwendung eines Reflektornetzes, das aus zueinander parallelen, leitenden Reihenanordnungen zusammen­ gesetzt ist, die stellenweise durch von einer Steuergröße steuerbare, variable Widerstandselemente unterbrochen sind, die je nach Steuerzustand entweder auf Durchlaß oder Sperrung geschaltet werden können, so daß das Reflektornetz dann ent­ weder strahlungsdurchlässig oder strahlungsreflektierend wird, dadurch gekennzeichnet,
daß insgesamt drei Reflektornetze (1, 2, 3) vorgesehen sind, welche trihedral nach Art eines Tripelreflektors angeordnet sind und die drei Flächen des Tripelreflektors bilden, und
daß die die Reflektornetze bildenden, leitenden Reihenanord­ nungen jeweils aus Drahtleitern oder Drahtleiterabschnitten bestehen, deren an den Unterbrechungsstellen angeordnete va­ riable Widerstandselemente hinsichtlich ihrer Widerstandswer­ te kontinuierlich von der zugeführten Steuergröße abhängen, so daß die Reflektornetze (10) hinsichtlich ihrer Reflektivi­ tät einerseits vom strahlungsreflektierenden Zustand, bei dem die die Drahtleiter durchfließenden Ströme aufgrund der hohen Widerstandswerte der Widerstandselemente Null sind, bis ande­ rerseits zum vollkommen strahlungsdurchlässigen Zustand, bei dem die die Drahtleiter durchfließenden Ströme aufgrund der sehr geringen Widerstandswerte der Widerstandselemente groß sind, kontinuierlich einstellbar sind, wodurch die Realisie­ rung jedes Reflektivitätszwischenwertes ermöglicht ist.

2. Reflektoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als variable Widerstandselemente Dioden vorgesehen sind.

3. Reflektoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der drei Reflektornetze (1, 2, 3) unter Bildung eines Drahtmaschennetzes aus zwei Unternetzen mit Reihenan­ ordnungen jeweils aus Drahtleitern oder Drahtleiterabschnit­ ten, an deren Unterbrechungsstellen Dioden angeordnet sind, besteht, und daß die Reihenanordnungen des zweiten Unternet­ zes in bezug zu den Reihenanordnungen des ersten Unternetzes orthogonal gerichtet sind.

4. Reflektoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilung der Unternetze der Leiterdrähte im wesentli­ chen gleich λ/2 ist, wobei λ die mittlere Wellenlänge des auf die Reflektoranordnung gesandten Ultrahochfrequenz-Strah­ lungsbündels ist.

5. Reflektoranordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Dioden tragenden Drahtleiter einen gewundenen Verlauf aufweisen, derart, daß sämtliche Knoten der quadrat­ förmig ausgebildeten Maschen des Reflektornetzes verbunden sind, und daß an jedem Knoten zwei leitende, voneinander ge­ trennte Plättchen (Ps, Pi) vorgesehen sind, die jeweils dazu dienen, nur zwei Abschnitte der zu dem Knoten hinführenden Drahtleiter zu vereinigen.

6. Reflektoranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Plättchen (Ps, Pi) in Form von ringförmigen in zwei symmetrische Hälften getrennten Pillen ausgebildet sind und über eine verminderte Oberfläche verfügen, derart, daß für die Netze (10) das Aussehen von durchbrochenen Gittern beibehalten wird.

7. Reflektoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkelbereich des Tripelreflektors über seiner Gesamtfläche mit einem zu­ sätzlichen Netz (7) bedeckt ist, das in gleicher Weise wie jedes der drei anderen Netze (1, 2, 3) des Tripelreflektors ausgebildet ist.

8. Reflektoranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß dieses zusätzliche Netz (7) mit einer konvexen Krüm­ mung geformt ist.

9. Reflektoranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die konvexe Krümmung des zusätzlichen Netzes (7) eine Krümmung von konstantem Radius ist.

10. Anwendung einer Reflektoranordnung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Re­ flektivitätskoeffizienten der drei Netze (1, 2, 3) des Tri­ pelreflektors 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.

11. Anwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man der Reflektoranordnung (R) eine durch eine geeignet aus­ gebildete Vorrichtung ausgelöste Steuerung (22), die vorzugs­ weise codiert ist, zuordnet, die die programmierte Modula­ tionsfolge der Reflektoranordnung in Gang setzt.

12. Anwendung einer Reflektoranordnung nach Anspruch 7 und Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätz­ liche Netz (7) auf Durchlaß gesteuert ist, wenn die Reflek­ toranordnung (R) auf Modulation gesteuert ist und daß es auf vollkommene Reflexion gesteuert ist, wenn sich die Reflek­ toranordnung (R) im Ruhezustand befindet.

13. Anwendung einer Reflektoranordnung eines der Ansprüche 1 bis 9 auf die Erzeugung elektromagnetischer Köder, insbeson­ dere auf die Umleitung von Raketen, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Reflektoranordnungen (R₁, R₂, R₃) einander zuge­ ordnet sind, daß insbesondere für die Umleitung der Raketen Position und Richtung der Rakete (M) bestimmt werden und daß die Modulation jeder Reflektoranordnung derart gesteuert wird, daß in Höhe der Rakete eine örtliche Phasenfront er­ zeugt wird, deren Normale bezüglich der Richtung des Ziels, auf das sich die Rakete zubewegte, abweicht.

14. Anwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer Reflektoranordnung (R₁, R₃) ein steuerbares Phasenschieberfeld (33, 34) zugeordnet ist.

15. Anwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auf die Erzeu­ gung elektromagnetischer Köder, insbesondere für die Umlei­ tung von Raketen, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere ausrei­ chend voneinander entfernte Reflektoranordnungen einander zu­ geordnet sind und daß abwechselnd die Reflektivität einer oder mehrerer der einander zugeordneten Reflektoranordnungen entsprechend einer bestimmten Periodenschwankung modifiziert wird, die höher als die Ansprechzeit des Raketenleitsystems ist.