(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号源から放射される信号を検出する受信機と、
前記受信機に接続されて検出された信号におけるドップラシフトを検出し、それに応答してドップラ信号を出力する第１の回路と、
前記ドップラ信号の２次導関数を計算してそれに応答した出力信号を生成する第２の回路とを具備している受動信管。
【請求項２】
前記第２の回路は、前記ドップラ信号を微分して微分されたドップラ信号を生成するための第１の抵抗およびキャパシタネットワークを備えている請求項１記載の受動信管。
【請求項３】
前記第２の回路は、前記微分されたドップラ信号をさらに微分するための第２の抵抗およびキャパシタネットワークを備えている請求項２記載の受動信管。
【請求項４】
さらに、前記第１と第２の抵抗およびキャパシタのネットワークの間に配置されている増幅器を備えている請求項３記載の受動信管。
【請求項５】
さらに、前記第２の抵抗およびキャパシタのネットワークの出力を予め定められたしきい値と比較する手段を備えている請求項３記載の受動信管。
【請求項６】
前記第２の回路は、デジタル信号プロセッサを具備している請求項１記載の受動信管。
【請求項７】
前記第２の回路は、前記ドップラ信号の２次導関数を計算してそれに応答した出力信号を生成するように前記デジタル信号プロセッサを動作させるソフトウエアを有している請求項６記載の受動信管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子回路およびシステムに関し、特に兵器システムで使用される電子信管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多数の応用では、軍用の信管を提供する必要性がある。ある応用では、廉価で受動的な近接信管が必要とされている。例えば全地球測位システム（ＧＰＳ）は衛星コンステレーションによるターゲットへの正確な兵器の誘導を行うために現在使用されている。複数の廉価のＧＰＳ送信機の使用は、飛行中のミサイルまたはその他の兵器のＧＰＳ誘導システムを妨害するための対抗策として配備されることが予測される。
【０００３】
自動追尾し、ＧＰＳジャマーを破壊することができる兵器が必要とされている。ジャミング送信機は小型で、上昇され、破壊を困難にする。それ故、廉価のミサイルが現在この応用に考慮されている。ミサイルは高速度で移動し、それ故、典型的に誘導システムと信管との両者を必要とする。誘導システムは兵器をターゲットへ誘導し、それに衝突しようとし、ＲＦ信管はターゲットに当らないで信管が動作しなかった場合に兵器を爆破する必要がある。これはレーダ送信機、受信機、信号プロセッサが典型的に必要とされるので兵器の価格を著しく増加させる。受動信管による方法に関しては、既知のＲＦ信管で満足すべきものはなく、能動信管はレーダ送信機システムまたはその他の能動検出方法が必要であるので高価である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
残念ながら、妨害するジャマーとしては廉価のジャマーが多数配備されることが予想される。したがって前述の能動信管と、ジャマー対抗兵器のための正確な誘導システム方法に関係する価格が高いのでこれらの方法は非実用的である。さらに、誘導システムと能動信管による方法はまた解決策の形状要素に悪い影響をする。
【０００５】
廉価な兵器の使用が小型で廉価なジャミング信号源ターゲットを破壊することを可能にするために廉価の代りの手段が技術的に必要とされている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この技術の必要性は本発明の受動近接信管により解決される。本発明の信管は兵器に取付けられるように構成され、ジャミング送信機により送信される信号にロックされるように構成された受信機を含んでいる。受信機は兵器がターゲットに接近するとき信号のドップラシフトを検出する。最接近点に到達したとき、ドップラシフトは増加から減少へ変化する。本発明の信管はこのドップラシフトの変化を検出する機構を含んでおり、それに応答して爆発信号を出力する。すなわち、本発明の受動信管は、信号源から放射される信号を検出する受信機と、この受信機に接続されて検出された信号におけるドップラシフトを検出し、それに応答してドップラ信号を出力する第１の回路と、ドップラ信号の２次導関数を計算してそれに応答した出力信号を生成する第２の回路とを具備していることを特徴としている。
【０００７】
図示の実施形態では、受信機はＦＭ受信機である。ドップラシフトの変化を検出する機構はディスクリートなアナログ回路またはデジタル回路で構成されてもよい。図示のアナログ構造では、第１および第２の抵抗／キャパシタ（ＲＣ）ネットワークは受信機により出力されたドップラシフト信号の２次導関数を計算するために使用される。この信号はその後増幅され、出力爆轟信号を与えるようにしきい値と比較される。
【０００８】
図示のデジタル構造では、受信機の出力はデジタル信号に変換され、その信号はデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）により処理される。ＤＳＰは２次導関数を計算するための記憶されたプログラムに応答して受信機により出力されたドップラシフト信号の２次導関数を計算する。ＤＳＰの出力は爆発信号である。したがって爆発は廉価な受動的手段により兵器のターゲットへの最接近点において実現される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図示の実施形態と例示的な応用を本発明の利点を開示するため添付図面を参照して説明する。
本発明を特定の応用の図示の実施形態を参照して説明するが、本発明はそれに限定されないことを理解すべきである。当業者は本発明の技術的範囲内および本発明が非常に有効である特別な分野で付加的な変形、応用実施形態を認識するであろう。
【００１０】
図１は本発明の近接信管の動作環境の説明図である。本発明の信管１０はジャミング送信機１２を破壊するための兵器１１で使用されるように構成されている。
【００１１】
図２は本発明の信管の例示的なアナログ構造の概略図である。信管１０は図１のジャミング送信機１２により送信された信号を受信しそれを受信機１６へ与えるアンテナ１４を含んでいる。最良の実施例では、受信機１６は周波数変調（ＦＭ）信号を受信し、それに応答して出力を与えるように構成されている。好ましくは受信機１６は種々の搬送波周波数で動作するジャマーに対する使用を可能にするために同調可能である。受信機１６は兵器１１が接近するときジャマー１２により送信される搬送波信号のドップラシフトを示す信号を出力する。ドップラシフト現象は技術でよく知られている。周期的な信号が、相互に関して運動する信号源と受信機との間で送信されるとき、受信された信号の周期性のシフトが検出される。このシフトはドップラシフトとして知られており、関連するドップラ周波数ｆｄ  が次式により与えられる。
ｆｄ  ＝Ｖ・ｆｔ  ｃｏｓα／ｃ        ［１］
ここで、ｆｔ  は送信機の周波数であり、
Ｖ＝兵器１１の速度、
ｃ＝光速度、
α＝図１で示されているように飛行線と送信機１２との間の角度である。
【００１２】
時間の関数として、式［１］は次式のように表されてもよい。
ｆｄ  （ｔ）＝Ｖ・ｆｔ  Ｖｔ／ｃ・（Ｖ２  ｔ２  ＋ｍ２  ）１／２     ［２］
ここで“ｍ”はミス距離である。
【００１３】
目的は、ジャミング送信機１２に対する最接近点において１１を爆発または信管の点火を行うことである。本発明にしたがって、最接近点はｆｄ  （ｔ）の２次導関数を取り、その屈折点（即ち、第２の導関数がゼロを横切るとき）を検出することにより検出される。これは以下十分に説明するように図３のＡ−Ｃで示されている。
【００１４】
図３のＡは、時間の関数として受信された信号のドップラシフトｆｄ  （ｔ）を示した図である。
【００１５】
図３のＢは、時間の関数として受信された信号のドップラシフトｆｄ  （ｔ）の１次導関数を示した図である。
【００１６】
図３のＣは、時間の関数として受信された信号のドップラシフトｆｄ  （ｔ）の２次導関数を示した図である。図３のＡ−Ｃでは、最接近点はｔ＝０にある。
【００１７】
図２に戻ると、アナログ構造では、最接近点は２つのＲＣネットワーク、即ちＲ１  Ｃ１  、Ｒ２  Ｃ２  と比較装置により検出される。当業者により認識されるように、ＲＣネットワークは受信機１６により出力されたドップラ信号を微分するためのハイパスフィルタとして接続されている。第１のＲＣネットワークＲ１  Ｃ１  は受信機１６により出力されたドップラ信号の１次導関数を与え、第２のＲＣネットワークＲ２  Ｃ２  は受信機１６により出力されたドップラ信号の２次導関数を出力する。増幅器１８は２つのネットワークを分離するために第１と第２のＲＣ段の間に配置されている。
【００１８】
比較装置２０は第２の微分装置Ｒ２  Ｃ２  の出力を、基準端子へ接続された抵抗Ｒ３  とＲ４  からなる電圧分割ネットワークにより設定されたしきい値と比較する。電圧分割は基本的に信管が爆発する距離を決定する。
【００１９】
図４は本発明の信管の比較装置の出力を示した図である。図４に示されているように、ドップラシフトの２次導関数が比較装置のしきい値電圧ＶＴ  を横切ったとき比較装置の出力はｔ１  で低くなり、ドップラシフトの２次導関数がしきい値電圧ＶＴ  を横切ったとき第２の時間ｔ２  で高くなる。
【００２０】
図５は本発明の信管の出力を示した図である。図５で示されているように、ｔ２  で兵器がトリガーされ、ｔ＝０の最接近点で爆発する。
【００２１】
図２に戻ると、比較装置２０の出力は必要ならば、デジタル出力パルスを与えるようにアナログデジタル（またはアナログＴＴＬ）変換器２２に接続されている。
【００２２】
図６は本発明の信管の別のデジタル構造を示している。デジタル構造では、信管１０’  は受信機１６の出力をデジタル化し、デジタルドップラシフトをデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２６へ提供するアナログデジタル変換器２４を含んでいる。当業者により認識されるように、ＤＳＰにはマイクロプロセッサまたはプログラム可能な論理ゲートが設けられてもよい。マイクロプロセッサ構造では、ＤＳＰは信号のドップラシフトの２次導関数を連続的に計算するためにソフトウェア（符号２８で示されている）を動作し、それに応答して出力信号を提供する。
【００２３】
当業者は本発明が図示の構造に限定されず、本発明の受動ドップラ信管が送信された信号の絶対周波数と独立して動作することを認識するであろう。
【００２４】
したがって、本発明を特定の応用に対する特定の実施形態を参照してここで説明した。当業者は付加的な変形、応用、実施形態を本発明の技術的範囲内で認識するであろう。
【００２５】
本発明は任意の送信機に衝突するためにも使用される。例えば送信機は、自動追尾の誘導装置がターゲットの位置を突止めるために使用される飛行機または地上ビークルに取付けられることができる。本発明は誘導システムが空気力学的制御を伴ってターゲットに当らなくても爆発負荷を点火するために使用される。
【００２６】
本発明は軍用ターゲットと思われる任意の送信機を攻撃するためにも使用されることができる。
【００２７】
それ故、本発明の技術的範囲内の任意または全てのこのような応用、変形、実施形態を特許請求の範囲によってカバーすることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の信管の動作環境の説明図。
【図２】本発明の１実施形態の信管のアナログ構造の概略図。
【図３】時間の関数として受信された信号のドップラシフトｆｄ  （ｔ）と、ドップラシフトｆｄ  （ｔ）の１次導関数と、ドップラシフトｆｄ  （ｔ）の２次導関数とを示した図。
【図４】本発明の信管の比較装置の出力を示した図。
【図５】本発明の信管の出力を示した図。
【図６】本発明の信管の別のデジタル構造の概略図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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