ES2207314T3 - Detonador de proximidad.. - Google Patents

Abstract

Una espoleta de proximidad para su utilización en proyectiles con cargas explosivas para tubo de lanzamiento, que incluye: un oscilador (2) para generar una señal de radiofrecuencia continua de frecuencia variable, una única antena (8) para transmitir la señal de radiofrecuencia continua y recibir un eco de esta, un procesador de señales que incluya medios (4) para mezclar al menos una parte de la señal transmitida con al menos una parte de la señal de eco recibida simultáneamente, para generar una señal de alcance que incluye una señal de frecuencia intermedia con una frecuencia que se corresponda con la diferencia entre la de la señal de radiofrecuencia transmitida y la de la señal de eco recibida simultáneamente, donde dicho señal de eco simultáneamente recibida no es un eco de la señal transmitida en el momento en el que las señales se mezclen, así como medios (32) para comparar la señal de alcance con una de referencia y, según el resultado de esta comparación, generar una señal de activación para la carga explosiva. Y en donde se utiliza un medio de acoplamiento direccional (6) para acoplar la señal de radiofrecuencia procedente del oscilador (2) tanto a la antena (8) como al procesador de señales, así como para acoplar la señal de eco procedente de la antena (8) al procesador de señales.

Description

Detonador de proximidad.

El invento que nos ocupa se refiere a un detonador de proximidad mejorado para un proyectil con carga explosiva para tubo de lanzamiento.

La utilización de un detonador con un proyectil que transporte una carga explosiva incluye dos objetivos principales. En primer lugar, protege al manipulador del proyectil de detonaciones o activaciones involuntarias de la carga explosiva desde el momento de fabricación del proyectil hasta que se encuentre a una distancia mínima de varios metros del emplazamiento desde el que haya sido lanzado. En segundo lugar, inicia la detonación o activación de la carga explosiva a un alcance determinado de un objetivo o del suelo, alcance por otra parte adecuado a la función de la carga explosiva. El alcance adecuado puede consistir en el contacto con el objetivo, un momento posterior a este, un plazo determinado desde el lanzamiento o la proximidad con el objetivo. El tipo de detonador mencionado anteriormente, es decir, el detonador de proximidad, constituye el objeto del presente invento.

En la actualidad, los detonadores de proximidad utilizan una técnica conocida como de detección de proximidad "doppler". Dicha técnica requiere que el detonador transmita una señal de radiofrecuencia con longitud de onda constante y continua que permita, al acercarse el proyectil a su objetivo, que el detonador empiece a recibir la reflexión de la señal transmitida por este. Dicha señal de retorno o eco interfiere entonces con la señal transmitida desde el detonador en una secuencia de interferencias constructivas y destructivas a medida que el proyectil se acerca a su objetivo. Para una reflectividad determinada de un objetivo y dado que la potencia de la señal radioeléctrica transmitida por el detonador y la ganancia del receptor que detecta la señal de retorno son fijas, puede predecirse la distancia que separa al proyectil del objetivo cuando el detonador detecta por primera vez la reflexión de la señal que él mismo ha transmitido. Basándonos en esta predicción de la proximidad del proyectil al objetivo cuando el detonador detecta por primera vez la señal de retorno, puede lograrse que el detonador cuente los ciclos sucesivos de interferencias constructivas. El número de ciclos de interferencias constructivas contados por el detonador antes de activar la carga explosiva puede por tanto configurarse para definir la distancia entre el detonador y el objetivo a la que el primero debe activar dicha carga.

Uno de los problemas que plantea este tipo de detonador consiste en que objetivos distintos presentarán distintas reflectividades y por tanto, la distancia del objetivo a la que el detonador empiece a recibir la señal reflejada variará de uno a otro. Por tanto, la distancia del objetivo a la que se activa la carga explosiva, es decir, la que corresponde al recuento de un número previamente determinado de ciclos de interferencias constructivas, variará de un objetivo a otro, lo que reduce la precisión de los detonadores de proximidad de tipo "doppler". Sobre el terreno, esta falta de precisión suele compensarse disparando un primer proyectil y observando su proximidad con el objetivo en el momento de su activación. A continuación, el recuento de ciclos de interferencias constructivas necesarios para la activación puede ajustarse para los proyectiles disparados posteriormente hacia el mismo objetivo. No obstante, un número creciente de aplicaciones potenciales requieren detonadores de gran precisión que no necesiten ajustes previos a su utilización.

Una reducción adicional de la precisión viene provocada porque la frecuencia de la señal radioeléctrica transmitida por el detonador carece generalmente de la estabilidad deseable, lo que lleva a que se produzcan imprecisiones en la temporización de los ciclos sucesivos de interferencias constructivas. Pueden introducirse además otras imprecisiones provocadas por el hecho de que la capacidad del detonador de detectar ciclos de interferencias constructivas depende de los niveles de ruido de fondo. Por último, el sencillo algoritmo utilizado por estos detonadores de proximidad de tipo "doppler" y la transmisión continua a una misma frecuencia puede hacerlos relativamente sencillos de detectar y provocar el mal funcionamiento del propio detonador, ya sea accidentalmente, como por ejemplo si la munición atraviesa un haz de radar, o a consecuencia de contramedidas activas de interferencia de sensores tomadas por el enemigo.

El documento FR-A-2581765 describe un detonador doppler que mide el alcance hasta el objetivo. D1 desvela que el detonador utiliza la técnica doppler estándar de transmitir una señal a una frecuencia conocida y detectar a continuación la de retorno procedente de un objetivo que se desplaza en relación al detonador. Para superar el inconveniente que supone utilizar el método doppler de determinación del alcance, y más concretamente el provocado por el hecho de que la reflectividad del objetivo pueda originar una amplitud suficiente de la señal de retorno en un lóbulo secundario en lugar de en el principal y por tanto provocar la detonación del misil a un alcance no deseado, D1 revela una técnica avanzada de procesamiento de señales que aísla dos armónicos de la frecuencia doppler y los procesa para reducir las posibilidades de que un lóbulo secundario provoque la detonación del misil. Sin embargo, este tipo de procesamiento de señal resulta complejo y costoso, además de requerir espacio adicional ya de por sí escaso en el detonador.

El objetivo del invento que nos ocupa consiste en proporcionar un detonador de proximidad mejorado con capacidad para superar al menos algunos de los problemas descritos anteriormente. En concreto, este invento tiene como objetivo proporcionar un detonador de proximidad más preciso y difícil de derrotar mediante medidas activas de intercepción de sensores que los de tipo "doppler" que se utilizan en la actualidad.

Según un primer aspecto del invento que nos ocupa, se define un detonador de proximidad para su utilización en un proyectil con carga explosiva para tubo de lanzamiento que incluya:

un oscilador para generar una señal de radiofrecuencia continua de frecuencia variable,

una única antena destinada a transmitir la señal de radiofrecuencia continua y recibir su eco,

un procesador de señales que incluya recursos que permitan mezclar al menos una parte de la señal transmitida con otra de la señal de eco recibida simultáneamente, para generar una señal de alcance que comprenda una señal de frecuencia intermedia con una frecuencia correspondiente a la diferencia entre la de la señal de radiofrecuencia transmitida y la señal de eco recibida simultáneamente, donde dicho eco no será el de la señal transmitida en el momento en el que las señales se mezclen, medios para comparar la señal de alcance con la de referencia y, dependiendo del resultado de esta comparación, generar una señal de activación de la carga explosiva.

Este detonador utiliza además un medio de acoplamiento direccional destinado a acoplar la señal de radiofrecuencia proveniente del oscilador a la antena y al procesador de señales así como para acoplar la señal de eco de la antena al procesador de señales.

El objetivo del proyectil, o el suelo, reflejan la señal transmitida y el dispositivo de antena recibe una señal de eco, es decir, el componente de la señal de radiofrecuencia transmitida reflejado por el suelo o el objetivo. Dado que la señal de radiofrecuencia incluye una propiedad temporal variable, dicha propiedad de la señal recibida será diferente de la de la señal transmitida en un valor que dependerá del rango de variación de la propiedad de la señal de radiofrecuencia y el tiempo que tarde dicha señal en desplazarse desde la antena hasta el objetivo o el suelo y volver. Dado que el tiempo que tarda la señal de radiofrecuencia en viajar entre la antena y el objetivo o el suelo y volver se encuentra directamente relacionado con la distancia o proximidad de la antena (y por tanto, del proyectil) del suelo o el objetivo, la diferencia entre la propiedad relevante de la señal transmitida y recibida puede utilizarse para generar una señal de alcance indicativa de la distancia existente entre el proyectil y el suelo u objetivo. Esta señal de alcance puede compararse entonces con una señal de referencia que cuente con el valor que tomará la señal de alcance cuando el proyectil se encuentre a la distancia adecuada para su activación. Cuando las señales de alcance y de referencia sean iguales, se generará una señal de activación de la carga explosiva del proyectil, que podría estar compuesta, por ejemplo, por explosivos de gran potencia, material de oscurecimiento o una bengala de iluminación.

El detonador objeto del invento que nos ocupa no depende de la atenuación de amplitud de la señal de eco comparada con la señal transmitida para indicar la distancia recorrida hasta el objetivo (o el suelo) y de vuelta. Por tanto, los alcances calculados en el detonador según este invento no dependen de la reflectividad del objetivo (o el suelo). Siempre que la señal de eco presente una amplitud suficiente para ser recibida por el dispositivo de antena, la comparación de la propiedad de tiempo variable de las señales transmitida y de eco puede utilizarse para generar una indicación precisa de la distancia que separa al proyectil del objetivo (o suelo).

En una primera materialización preferida, la amplitud de la señal de eco no altera el alcance calculado, y la señal de radiofrecuencia se transmite continuamente. Esta materialización preferida se adapta a una aplicación en distancias relativamente cortas, de entre 0,5 m y 500 m.

Para aumentar las ventajas de esta solución, el alcance al que el detonador activa la carga explosiva puede alterarse modificando el tiempo de barrido de la señal de variación de frecuencia transmitida por la antena y manteniendo constante la de referencia.

La velocidad a la que cambia la frecuencia de la señal transmitida es un valor conocido, por lo que la diferencia de frecuencia entre las señales transmitida y recibida puede utilizarse para calcular el tiempo que requiere la señal transmitida para llegar al objetivo (o suelo) y volver al dispositivo de antena y, en consecuencia, puede utilizarse para calcular con precisión la distancia que separa al proyectil del objetivo (o suelo). Para simplificar el cálculo del alcance, se recomienda que el oscilador genere una señal de radiofrecuencia para su transmisión por un dispositivo de antena que ofrezca una frecuencia de variación lineal.

Dado que la frecuencia transmitida varía, al igual que la de la señal recibida necesaria para activar la carga explosiva del proyectil, que además difiere de la frecuencia transmitida, el detonador que constituye el objeto de este invento resulta más difícil de derrotar mediante contramedidas activas de interferencia de sensores que uno de tipo "doppler" que transmita y reciba una única frecuencia.

Resulta preferible que el dispositivo oscilador sea de tipo controlado por tensión y que el detonador incluya dispositivos destinados a generar una tensión con forma de onda triangular lineal para activar dicho oscilador controlado por tensión.

Con el fin de reducir la complejidad y coste del detonador, solamente se utiliza un dispositivo de antena para transmitir la señal de radiofrecuencia y recibir la de eco, lo que permite utilizar un dispositivo de acoplamiento direccional para acoplar la señal de radiofrecuencia del dispositivo oscilador al de antena y al de procesamiento de señales además de para acoplar a su vez la señal de eco del dispositivo de antena al de procesamiento de señales. Se recomienda el uso de un acoplador de línea en derivación (branchline coupler) de cuarto de longitud de onda de cuatro puertos como acoplador direccional por su bajo coste y reducido tamaño. En caso de utilizarse, puede ahorrarse espacio colocando el dispositivo oscilador y el de mezcla dentro de un área rodeada por los cables de transmisión del propio acoplador de línea en derivación de cuarto de longitud de onda.

En una materialización alternativa del invento que nos ocupa, adecuada esta vez para su utilización con alcances mayores, que pueden ser de entre 500 m y 1 Km., el detonador se adapta para operar en modo de impulsos y transmitir así una señal de radiofrecuencia de impulsos. En este caso, la propiedad de variación del tiempo puede ser la amplitud, dado que la de la señal de radiofrecuencia varía ente cero y aquella a la que se transmiten los impulsos. En esta materialización, se transmiten una serie de impulsos de la señal de radiofrecuencia, por ejemplo 10. Los impulsos de eco se reciben tras haberse desplazado la señal hasta el objetivo (o suelo) y haber vuelto. El intervalo temporal entre la transmisión y la recepción de los impulsos puede utilizarse para determinar el alcance que separa al proyectil del objetivo (o suelo). Es más, la diferencia de intervalos temporales de los impulsos sucesivos puede utilizarse para determinar la velocidad relativa entre el objetivo (o el suelo) y el proyectil. Este caso se adapta a escenarios con alcances mayores ya que a distancias menores, el intervalo temporal entre las señales transmitidas y recibidas es demasiado corto para poder discriminar los impulsos enviados y devueltos; en otras palabras, se recibirá el eco de un impulso mientras todavía esté siendo transmitido.

Este modo de funcionamiento basado en impulsos puede utilizarse en combinación con el de variación de frecuencias descrito anteriormente. A una distancia mayor, el detonador puede operar inicialmente en modo por impulsos para determinar su proximidad y velocidad con respecto al objetivo (o suelo); según la distancia y velocidad calculadas, puede desactivarse hasta encontrarse más cerca del objetivo (o suelo). A continuación, a un alcance menor predeterminado, el detonador puede operar en modo de variación de frecuencia para calcular su distancia del objetivo (o suelo) y activar la carga explosiva del proyectil cuando el valor calculado coincida con el valor deseado de activación.

De conformidad con un segundo aspecto del invento que nos ocupa, se proporciona un proyectil para tubo de lanzamiento que incluye un detonador tal y como se ha definido anteriormente.

A continuación, se describirá el invento que nos ocupa con relación a las Figuras siguientes, de las que:

La Figura 1 muestra esquemáticamente un transceptor del detonador de proximidad en el contexto del invento que nos ocupa.

La Figura 2 consiste en un gráfico de frecuencia frente a tiempo que muestra la señal de radiofrecuencia transmitida y la de eco recibida por el transceptor de la Figura 1.

La Figura 3 muestra esquemáticamente un acoplador de línea en derivación direccional para su uso en el transceptor de la Figura 1.

La Figura 4 consiste en un gráfico de potencia relativa frente a frecuencia que muestra la salida de los puertos 1 a 4 del acoplador de la Figura 3 cuando se introduce una señal en el puerto 1.

La Figura 5 muestra un acoplador equivalente al que aparece en la Figura 3 en formación de anillo.

La Figura 6 muestra esquemáticamente un transceptor similar al de la Figura 1 con la diferencia de que utiliza el acoplador de anillo de la Figura 5.

La Figura 7 muestra esquemáticamente la disposición de circuito preferida del transceptor de la Figura 6.

La Figura 8 muestra esquemáticamente la ubicación del detonador de proximidad definido en el presente invento que incorpora el transceptor de la Figura 7 en el morro del proyectil para tubo de lanzamiento.

En la Figura 1 se muestra un transceptor de conformidad con el invento que nos ocupa que consta de un oscilador controlado por tensión (2), un mezclador (4), un acoplador direccional (6) y una antena (8). El oscilador controlado por tensión (2) se controla mediante una forma de onda de tensión triangular lineal. El oscilador (2) convierte la forma de onda de tensión de entrada en una señal de radiofrecuencia con un barrido de frecuencia lineal (señal chirp). El acoplador (6) divide en dos la señal de salida del oscilador. Una parte se acopla directamente a la antena (8) que también la transmite, y la otra al puerto de oscilador local (LO, Local Oscillator) del mezclador (4). La señal de radiofrecuencia se radia por la antena (8) de un modo semi-omnidireccional y el objetivo o suelo reflejan una pequeña parte de la potencia radiada de vuelta hacia la antena (8). Esta señal devuelta o de eco se divide en dos partes; una se acopla al puerto de radiofrecuencia (RF) del mezclador (4) y la otra se acopla a, y termina en, el oscilador (2).

En la Figura 2 podemos ver una representación esquemática del cambio de frecuencia con el tiempo de las señales de radiofrecuencia transmitidas y recibidas por la antena (8), es decir, el cambio de frecuencia de las señales en los puertos de oscilador local (LO) y radiofrecuencia (RF) del mezclador (4), respectivamente. La señal transmitida se desplaza desde la antena (8) al suelo y regresa a la velocidad de la luz, es decir, en un tiempo finito y medible (\deltat en la Figura 2). El tiempo transcurrido (\deltat) corresponde a la salida de frecuencia intermedia (IF, Intermediate Frequency) del mezclador (4). Tal y como se indicaba anteriormente, el oscilador controlado por tensión (2) se controla mediante una tensión de forma de onda triangular lineal, lo que genera una salida de radiofrecuencia desde el oscilador (2) que se somete a un barrido de frecuencia lineal (o chirp) entre f1 y f2, tal y como se puede observar en la línea continua (10) de la Figura 2. La entrada al puerto de oscilador local (LO) del mezclador (4) (línea continua (10) en la figura 2) representa la frecuencia transmitida por la antena (8) y la entrada al puerto de radiofrecuencia (RF) del mezclador (4) (línea de puntos (12) de la Figura 2) representa la frecuencia recibida por la antena (8). El mezclador (4) genera entonces una salida de frecuencia intermedia (IF) (representada por la diferencia (14) en la Figura 2) que representa la diferencia entre la frecuencia de las entradas de los puertos de oscilador local (LO) y de radiofrecuencia (RF). Dado que la frecuencia transmitida por la antena (8) aumenta o se reduce linealmente, la diferencia entre la frecuencia transmitida por la antena f1 y la recibida por la antena ft en cualquier momento t (véase la Figura 2) está directamente y linealmente relacionada con el tiempo \deltat necesario para que la señal transmitida alcance el objetivo o el suelo y sea reflejada de vuelta a la antena; en otras palabras, está directa y linealmente relacionada con la distancia de la antena, y por tanto de la del proyectil que la transporte, con respecto al suelo.

La frecuencia de la salida de frecuencia intermedia (IF) del mezclador es directamente proporcional al producto de la velocidad de barrido de frecuencia (Hz/s) (la velocidad a la que la frecuencia de la señal transmitida cambia con el tiempo) y el tiempo de ida y vuelta (el tiempo que tarda la señal transmitida en desplazarse desde la antena al suelo u objetivo y volver). El tiempo de ida y vuelta es igual al doble del alcance de la antena (el alcance consiste en la distancia entre la antena y el suelo u objetivo) dividido por la velocidad de la luz. Cuando se conoce la salida de la frecuencia intermedia desde el mezclador (4):

R = cSf/2d

Donde

R = Alcance (m)

c = velocidad de la luz (ms^{-1})

S = tiempo de barrido (s), es decir, el tiempo de barrido de f1 a f2 o viceversa.

f = frecuencia intermedia (Hz)

d = desviación de chirp

Por tanto, si el proyectil está configurado para activar su carga explosiva a un alcance R, la señal de referencia con la que se compara la señal intermedia procedente del mezclador (4) será el valor correspondiente a f.

A medida que el proyectil se acerca al objetivo o al suelo, el tiempo necesario para recibir la señal de eco (\deltat en la Figura 2) se reduce, con lo que las trazas de la Figura 2 de la frecuencia de la señal transmitida (líneas negras) y de la señal de eco (líneas de puntos) se irán acercando. De este modo, a medida que el proyectil se acerca al objetivo o suelo, la frecuencia de la señal de frecuencia intermedia generada por el mezclador (4) se reducirá progresivamente. Cuando la frecuencia intermedia sea igual a una frecuencia de referencia f, tal y como se ha calculado anteriormente, que se corresponda al alcance R de activación de la carga explosiva, el dispositivo de procesamiento de señal sensible a la señal de frecuencia intermedia generará una señal de activación de la carga explosiva.

El transceptor que nos ocupa en el presente invento evita el problema de la reflectividad variable del suelo al comparar la frecuencia de señales transmitidas y reflejadas y no depender de la amplitud de la señal reflejada para determinar el alcance. Este sistema únicamente depende para su funcionamiento de que la amplitud de la señal de eco sea detectable. En todo caso, basta con diseñar el sistema con las peores condiciones posibles en mente.

El acoplador de línea en derivación (6) que aparece en la Figura 3 se utiliza en la configuración de la Figura 1, ya que es direccional, cuenta con cuatro puertos y proporciona una división de potencia mínima de 3dB. Además, resulta relativamente insensible a otros componentes ubicados en estrecha proximidad y ocupa un espacio reducido (se prefiere un diámetro inferior a 30 mm), lo que representa una ventaja si tenemos en cuenta que deberá instalarse con otros componentes dentro del proyectil. El acoplador (6) opera a una frecuencia de 2,45GHz con una pérdida de retorno y aislamiento de al menos

-15dB sobre un rango de 100MHz.

El acoplador de línea en derivación (6) se compone de dos líneas de transmisión paralelas (16) y (18) transconectadas por dos líneas en derivación de cuarto de longitud de onda (20) y (22) distanciadas entre sí por otro cuarto de longitud de onda. Estas líneas de transmisión y derivación del acoplador (6) se encuentran comprimidas entre dos piezas de soporte de placa base posterior (34 y 36 en la Figura 8) para formar una estructura en línea de cinta (stripline), al modo convencional. Si se introduce potencia en cualquiera de los cuatro puertos del acoplador (6), ésta se dividirá en dos y aparecerá en cuadratura de fase en los dos puertos opuestos mientras que el puerto adyacente no producirá salida alguna cuando el acoplador (6) esté correctamente terminado. Por ejemplo, una señal introducida en el Puerto 1 del acoplador (6) se dividirá en dos en la unión (24) y aparecerá en los Puertos 2 y 3 con un retraso relativo en este último con relación a la salida del 2 de \lambdag/4. No se registrará salida alguna en el Puerto 4. Se optó por una impedancia de entrada del acoplador (6) de 50 Ohmios. Su salida modelada aparece en la Figura 4 donde puede apreciarse la variación de las potencias de salida de los puertos 1 a 4 con la frecuencia de una señal introducida en el Puerto 1. Puede verse que la división de 3dB necesaria para el acoplador se logra a través de un ancho de banda adecuado.

Alternativamente, podría utilizarse el acoplador (6') que aparece en la Figura 5. Este acoplador (6') es idéntico al de la Figura 3 (6) salvo por el hecho de que tiene forma de anillo, lo que facilita el ahorro de espacio.

La Figura 6 muestra un transceptor similar al de la Figura 1 (las piezas que coinciden se identifican con los mismos números) que utiliza un acoplador de anillo (6') tal y como se ha descrito anteriormente en relación a la Figura 5. El mezclador (4) es del tipo CDB-9025 que comercializa ST OLECTRON CORP y el oscilador (2) del tipo MV-146 de MODCO. Con el fin de ahorrar la mayor cantidad de espacio posible, el oscilador (2) y el mezclador (4) se alojan en los huecos disponibles dentro del perímetro del acoplador de anillo (6'), tal y como se puede apreciar en el diagrama detallado de la Figura 7 (que también repite la numeración para las piezas que coinciden). El acoplador (6') se encuentra comprimido entre dos piezas de soporte de placa base posterior (34 y 36). El oscilador (2) y mezclador (4) se asientan sobre uno de estos soportes (36), tal y como se puede apreciar en el esquema de la Figura 8.

La Figura 8 muestra un detonador de proximidad que utiliza la configuración de transductor de la Figura 7 ubicada en el morro (26) del proyectil. El morro (26) puede instalarse en la sección restante del proyectil (no representada) que será donde se encuentre la carga explosiva. El morro (26) aloja una batería (28) que alimenta al detonador, dispositivos electrónicos de control (30), un dispositivo electrónico de recepción (32) y la configuración de transductor de la Figura 7, incluida una antena (8). Los dispositivos electrónicos de control (30) generan la forma de onda de tensión triangular que se utiliza para accionar el oscilador controlado por tensión (2). El dispositivo electrónico de recepción recibe la señal de frecuencia intermedia (IF) generada por la configuración de transductor de la Figura 7 y la compara con un valor de frecuencia intermedia predeterminado que se corresponde con la distancia del suelo a la que debe detonarse o activarse la carga explosiva del proyectil. Cuando la frecuencia intermedia (IF) generada por la configuración de transductor de la Figura 7 es igual al valor de frecuencia intermedia predeterminada, el dispositivo electrónico de recepción genera una señal de activación para la carga explosiva de la munición. El valor de frecuencia intermedia predeterminado se fijará a distintos niveles según las altitudes de activación más adecuadas a cada aplicación.

También pueden utilizarse mecanismos de ajuste para modificar la frecuencia intermedia a la que se genera la señal de activación, como por ejemplo, filtros sintonizables por tensión (no representados). No obstante, una forma más sencilla de modificar el alcance al que el detonador activa la carga explosiva consiste en cambiar el tiempo de barrido (S en la ecuación de la página 11) de la señal de variación de frecuencia transmitida por la antena y mantener constante la frecuencia intermedia a la que el detonador activa la carga explosiva. Para una frecuencia intermedia fija f, el tiempo de barrido S será proporcional al alcance al que el detonador debe activar la carga explosiva. De este modo, el tiempo de barrido puede aumentarse para distancias largas y reducirse para distancias cortas.

El oscilador (2) y mezclador (4) se montan en uno de los dos soportes de placa base (34, 36) que encierran al acoplador de anillo (6'). La antena (8) proporciona una cobertura semiesférica mínima que permite detectar fiablemente el suelo, independientemente de las condiciones de altura y giro de la munición en vuelo.

La variación de frecuencia de la salida del oscilador (2) a la que se ha aplicado tensión de activación ofrece valores de entre 2,4GHz a 5V y 2,7GHz a 10V, aproximadamente. La región entre 5V y 7V cubre adecuadamente la banda de interés y la sensibilidad de sintonización en ella es de aproximadamente 90MHz por voltio. La linealidad de la salida de frecuencia del oscilador (2) en el rango entre 5V y 7V es de aproximadamente el 20% de pico a pico, lo que se adecua a la presente aplicación.

El detonador de proximidad descrito anteriormente puede utilizarse para alcances de detonación de entre 3 y 15 m con explosivos de gran potencia y cargas de humo, de unos 80 m para bengalas de iluminación y cargas de oscurecimiento así como para proyectiles portadores.

En el caso de distancias mayores, en las que el intervalo temporal que separa a las señales recibida y transmitida supera al doble del tiempo de barrido (es decir, es mayor que un intervalo de la forma de onda triangular utilizada para generar la señal chirp), es preferible utilizar el modo por impulsos para controlar el detonador que constituye el objeto de este invento. En este caso, puede utilizarse el intervalo entre el momento en el que se transmite el impulso de la señal de radiofrecuencia (rf) desde la antena hasta que se recibe su eco para determinar la distancia que separa al proyectil del suelo. El cambio relativo en el retardo detectado en impulsos sucesivos puede utilizarse para determinar la velocidad del proyectil en dirección vertical, es decir, con respecto al suelo. El intervalo entre impulsos puede llegar a ser de hasta 2 ó 3 microsegundos, lo que sería compatible con alcances máximos aproximados de 500 m. Para alcances inferiores, no sería posible discriminar entre impulsos transmitidos y recibidos. Por ejemplo, una serie de 10 impulsos podría transmitirse y recibirse para desconectar a continuación la transmisión de señales durante un periodo que dependería de la distancia y velocidad medidas hasta que la munición se encontrase más cercana al suelo. Tras un espacio de tiempo que dependería del alcance y velocidad calculados previamente, y cuando el proyectil se encontrase a una distancia suficiente del suelo, se reiniciaría la transmisión de una señal de frecuencia de radio y el conjunto del detonador podría controlarse mediante el modo de frecuencias intermedias (es decir, tal y como se ha descrito anteriormente en relación con las Figuras 1 a 8) para detonar la munición a la altura predeterminada sobre el objetivo. La desconexión de la transmisión durante un periodo determinado ayudaría a contrarrestar cualquier contramedida de generación de interferencias.

Los dispositivos electrónicos de control (30) que aparecen en la Figura 8 pueden incluir temporizadores para activar y desactivar el detonador de proximidad así como para conmutar entre el modo de funcionamiento por impulsos para los alcances más largos y el de variación de frecuencia para los más cortos. En el modo de impulsos, los dispositivos electrónicos de control pueden utilizarse para averiguar la distancia que separa al detonador del objetivo o suelo, utilizando para ello la temporización de envío y recepción de impulsos sucesivos.

Claims (10)

1. Una espoleta de proximidad para su utilización en proyectiles con cargas explosivas para tubo de lanzamiento, que incluye:

un oscilador (2) para generar una señal de radiofrecuencia continua de frecuencia variable,

una única antena (8) para transmitir la señal de radiofrecuencia continua y recibir un eco de esta,

un procesador de señales que incluya medios (4) para mezclar al menos una parte de la señal transmitida con al menos una parte de la señal de eco recibida simultáneamente, para generar una señal de alcance que incluye una señal de frecuencia intermedia con una frecuencia que se corresponda con la diferencia entre la de la señal de radiofrecuencia transmitida y la de la señal de eco recibida simultáneamente, donde dicho señal de eco simultáneamente recibida no es un eco de la señal transmitida en el momento en el que las señales se mezclen, así como medios (32) para comparar la señal de alcance con una de referencia y, según el resultado de esta comparación, generar una señal de activación para la carga explosiva.

Y en donde se utiliza un medio de acoplamiento direccional (6) para acoplar la señal de radiofrecuencia procedente del oscilador (2) tanto a la antena (8) como al procesador de señales, así como para acoplar la señal de eco procedente de la antena (8) al procesador de señales.

2. Una espoleta según la reivindicación 1, en la que se modifica el alcance en el que la espoleta activa la carga explosiva modificando el tiempo de barrido de la señal de variación de frecuencia transmitida por la antena (8) mientras se mantiene constante la señal de referencia.

3. Una espoleta según las reivindicaciones 1 ó 2, en la que la señal de radiofrecuencia cuenta con una frecuencia de variación lineal.

4. Una espoleta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el dispositivo oscilador incluye un oscilador controlado por tensión (2).

5. Una espoleta según la reivindicación 4, que incluye además medios para generar una tensión de forma de onda triangular lineal destinada a activar el oscilador controlado por tensión.

6. Una espoleta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el medio de acoplamiento direccional incluye un acoplador de línea en derivación de cuarto de longitud de onda (6) que comprende cuatro puertos.

7. Una espoleta según la reivindicación 6, en la que el dispositivo oscilador (2) y los medios de mezcla (4) se encuentran en una zona rodeada por las líneas de transmisión de cuarto de longitud de onda del acoplador de línea en derivación (6).

8. Una espoleta según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que está adaptada de modo que sea compatible con un modo de funcionamiento por impulsos, para transmitir una señal de radiofrecuencia por impulsos.

9. Una espoleta según la reivindicación 8, que incluye medios para conmutar entre un modo de funcionamiento por impulsos y un modo de funcionamiento por variación de frecuencia.

10. Un proyectil para tubo de lanzamiento que incluye una espoleta según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.