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Impulssender.
Es ist bekannt, dass man zur Ortsbestimmung von Fahrzeugen Peilimpulssender benutzt, die für kurze Zeiten von etwa 10-3 Sekunden hochfrequente Wellenzüge in einem niederfrequenten
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spannung zuführt und in den dazwischenliegenden Zeiten die Anodenspannung abschaltet. Dieses Verfahren, das sehr betriebssicher ist, hat den Nachteil, dass der im allgemeinen aus Röhren bestehende Tastmechanismus für die gesamte Senderleistung ausgelegt werden muss. Ein anderes Verfahren lässt die Schwingröhre des Senders"tröpfeln", d. h. das Schwingrohr lädt beim Schwingen durch seinen Gitterstrom einen Kondensator auf, der im Gitterkreise liegt, bis die Kondensatorspannung so hoch wird, dass die Selbsterregungsbedingungen nicht mehr erfüllt sind und die Schwingungen abreissen.
Der Kondensator entlädt sich wieder über einen Parallelwiderstand, bis die Schwingungen bei einer bestimmten kleinen Kondensatorspannung dann wieder einsetzen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass der Tastrhythmus und die Form der Impulse nicht genügend konstant und nur wenig beeinflussbar sind. Um diesen Nachteil zu verringern, wird der Impulsrhythmus durch einen Niederfrequenzgenerator gesteuert. Die dann aufzuwendende Tastleistung ist gering, doch bleibt der oben festgelegte Nachteil, wenn auch in geringerem Masse, bestehen.
Erfindungsgemäss werden die Impulse durch zwangsweise Steuerung der Sehwingröllre im Impulsrhythmus vom schwingfähigen zum nichtschwingfähigen Zustand bewirkt. Beim Versagen des Tastmechanismus wird die Röhre also nicht wie bei der Tröpfelmethode noch annähernd richtig arbeiten, sondern vollständig aussetzen. Die dadurch gegebene Vermeidung der Doppelausnutzung der Röhre als Schwingungserzeuger und als Impulsgeber und die Verteilung der beiden Aufgaben auf zwei Generatoren ermöglicht einen stabilen Betrieb. Dabei ist die Leistung des Impulsgebers so klein, wie es mit einer betriebssicheren Arbeit vereinbar ist.
Die Steuerung der Schwingfähigkeit der Hochfrequenzgenerator-Röhre kann dabei auf verschiedene Arten erfolgen. Man kann z. B. durch einen gesteuerten nichtminearen Widerstand, z. B. durch einen vorspannungsabhängigen Gleichrichter, die Dämpfung oder die Rückkopplung so ver- ändern, dass im Rhythmus der Vorspannungsänderungen die Schwingungen ein-oder aussetzen.
Ebenso kann man Mehrgitterröhren benutzen und z. B. durch Änderung der Schirmgitterspannung das Ein-und Aussetzen der Schwingungen regulieren.
Im folgenden wird als Beispiel die Steuerung der Schwingfähigkeit durch Regelung der Steuergittervorspannung einer Drei-Elektrodenröhre eingehender beschrieben (Fig. 1). Der Niederfrequenztongenerator besteht aus einer Röhre 1, die durch den Rückkopplungstransformator 2 und den Kondensator 3 auf die Frequenz des Tastrhythmus, z. B. 300 Hertz, abgestimmt ist. Der Kondensator und die Spule können dabei, sofern mehrere Tastfrequenzen in Frage kommen, veränderlich, z. B. umschalt- bar, sein. Eine R-C-Kombination 4 im Gitterkreis dient zur Aufrechterhaltung einer ausreichenden Gittervorspannung und durch Begrenzung des Gitterstromes zur Erhöhung der Konstanz.
Erforderlichenfalls kann eine ähnliche -C-Kombination 5 im Anodenkreis eingeschaltet sein. Der niederfrequente Ton gelangt dann durch den grossen Koppelkondensator 6 auf das Gitter der Verstärkerröhre 8, die durch die Gitterbatterie 7 so stark negativ vorgespannt ist, dass sie nur einseitige Spitzen der angelieferten Spannung gut verstärkt. Dies macht aus dem Sinuston (Fig. 2 a) eine Folge ver-
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hältnismässig kurzer verstärkter Impulse (Fig. 2 b). Diese Impulse werden am Widerstand 9 abgegriffen. Sie gelangen über einen grossen Koppelkondensator an einen nichtlinearen Spannungsteiler, der aus einem Gleichrichter 10 mit gekrümmter Charakteristik und einem linearen Widerstand 12 besteht.
Erst von genügender Höhe der Spannung an wird der Gleichrichter 10 so gut stromdurchlässig, dass an 12 etwa derselbe Spannungsabfall auftritt wie an 9. Damit werden die Impulse von Fig. 2 b weiter, etwa auf die in Fig. 2 e dargestellte Form, verändert. Dieses Verfahren kann nötigenfalls mittels des durch 11 und 13 gebildeten Spannungsteilers fortgesetzt werden. Dabei kann 13 etwa in der dargestellten Art so ausgebildet werden, dass die Spitzen der Impulse von Fig. 2 e unterdrückt werden, so dass die Impulse der in Fig. 2 r7. dargestellten Form entstehen. Selbstverständlich brauchen nicht immer alle Arten der Impulsformung benutzt werden. Es werden häufig eine oder zwei davon eine befriedigende Impulsform ergeben. Auch kann der Kondensator 6 an einen andern Punkt angeschlossen werden. So ist z.
B. häufig sein Anschluss an das Gitter der Röhre 1 zweckmässig. Die von 13 abgegriffenen Impulse steuern jetzt den normalerweise nicht schwingfähigen Hochfrequenzgenerator 15 in den Schwingungsbereich hinein. In der Fig. 1 ist er so dargestellt, dass er die Verriegelungsspannung mittels der Kombination 16 selbst erzeugt, z. B. mit einer tiefen, nicht störenden Tröpfelfrequenz. Doch kann die notwendige negative Gittervorspannung auch auf andere Weise an das Gitter gelegt werden. Die in der eben dargestellten Art erzeugten Hochfrequenzimpulse werden dann in der üblichen Weise verstärkt und ausgesandt.
Dabei ergibt sich bei der normalen Dimensionierung, dass die Endröhren im Ruhezustand etwa so vorzuspannen sind wie im Telephonbetrieb, da sonst die Endröhren überlastet werden. Gemäss der weiteren Erfindung werden daher bei einer Anlage der eben beschriebenen Art die Endröhren im Ruhezustand so vorgespannt, dass sie durch die Gleichstromentladung nicht voll belastet sind und dass der Impulsgenerator während der Impulszeit nicht nur die Schwingröhre in den Schwingzustand versetzt, sondern auch die Vorspannung der Endrohre bzw. der Endröhren während der Impulszeit so verändert, dass sie ein Mehrfaches der normalen Telephoniemittelstrichleistung und gegebenenfalls auch der normalen Telegraphieoberstrichleistung abzugeben im Stande sind. Zu diesem Zweck wird z.
B. die an der Kombination 13 der Fig. 1 liegende Spannung auch dem Gitter der Endröhre zugeführt.
Doch bedarf die Endröhre im allgemeinen einer wesentlich höheren Impulssteuerleistung als die Schwingröhre. Daher wird sich im allgemeinen empfehlen, die Schaltung so zu bemessen, dass die Hauptleistung der Endstufe zugeführt wird, wie dies z. B. bei der Schaltung nach Fig. 3 möglich ist. Hier ist die Anodenkreissehaltung der Röhre 8 der Fig. 1 mit einigen Abänderungen wiederholt. An Stelle der Widerstandsschaltung ist in Fig. 3 ein Transformator 17 gewählt, der zwei Sekundärwicklungen besitzt. Die eine ist mit der aus den Elementen 10-13 bestehenden Verzerrerschaltung belastet, die der in Anschluss an Fig. 1 beschriebenen gleich ist.
Die zweite Sekundärwicklung, die im allgemeinen eine wesentlich grössere Windungszahl besitzt, ist mit einer ähnlichen Verzerrerschaltung belastet, die stärkere Impulse über den krummlinigen Gleichrichter 18 auf den Widerstand 19 gibt, an dem eine zusätzliche Vorspannung für die Gitter der Endröhren abgegriffen wird. Diese Darstellung ergibt naturgemäss nicht die einzige Verwirklichung des zweiten Erfindungsgedankens, der allgemein darin besteht, dass gleichzeitig mit der Verschiebung des Arbeitspunktes beim Schwingrohr eine gleiche Verschiebung beim Endrohr vorgenommen wird. Selbstverständlich können auch gleichzeitig nichtlineare Widerstände im Endrohrkreis verändert werden, die Rückkopplungsverhältnisse oder andere Schaltungsverhältnisse ändern.
Oben war bereits dargestellt, wie die Form der Impulse in bestimmter Art verzerrt werden kann. Es besteht häufig daneben die Aufgabe, die Dauer der Impulse einregelbar zu machen, z. B. zwischen O'l und einer Millisekunde. Dieses kann einmal ähnlich wie die Formverzerrungen durch Veränderung der Vorspannung 7 in Fig. 1 und Einführung etwaiger weiterer Vorspannungen bei den Verzerrungsgleichrichtern 10, 11 und 13 der Fig. 1 und 3 erzielt werden. Auch können die Gleichrichtercharakteristiken statt durch Vorspannungsänderungen durch Umschaltungen der Gleichrichter verändert werden.
Gemäss der weiteren Erfindung kann die Regelung der Impulsdauer auch so vorgenommen werden, dass die Impulse im Schwingrohr und im Endrohr zu etwas verschiedenen Zeiten auftreten, so dass nur in der Überlappungszeit beider Impulse ein Zeichen ausgesandt wird bzw. nur in dieser mittels der Zeitverschiebung regelbaren Zeit der Impuls mit voller Leistung ausgesandt wird. Man kann z. B. an die beiden Sekundärwicklungen des Transformators 17 von Fig. 3, an sich bekannte
Phasenschieberschaltungen anschliessen, die dafür sorgen, dass die beiden Impulse in einer dem einstell- baren Phasenmass entsprechenden Zeitdifferenz auf die beiden Gitter der gesteuerten Röhren gelangen.
Dieses einfache Verfahren gestattet keine weitgehende Ausnutzung der in der Röhre 8 bereits vor- handenen Verzerrungsmöglichkeiten, da Grund-und Obertöne nicht um denselben Zeitabstand ver- setzt werden. Erfindungsgemäss wird daher derjenige Impuls, der später eintreffen soll, über eine Drossel- kette geschickt, da diese die Eigenschaft hat, alle Wechselströme, die tief genug unterhalb der oberen
Grenzfrequenz liegen, um die Zeit
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M == Gliederzahl, to = Obere Grenzfrequenz des Durchlassbereiches zu verzögern. Diese Kette wird zweckmässig nicht an das Ende der Verzerrerkette gelegt, da sie auch kleinere unbeabsichtigte Ausgleichsverzerrungen hervorruft. Sie wird z. B. zweckmässig in Fig. 3 vor den Gleichrichter 10 und den Widerstand 12 geschaltet.
Man kann sich dann mit einer oberen Grenzfrequenz von 1000-2000 Hertz begnügen und erreicht so alle in Frage kommenden Verzögerungszeiten mit verhältnismässig kurzen Ketten von etwa drei Gliedern.
Im allgemeinen ist es zweckmässig, den Impuls auf die Sehwingröhre zu verzögern, da auch bei gesperrter Endröhre stets etwas Energie zur Antenne gelangt, wenn die Sehwingröhre schwingt. Würde man also die Endröhre verzögern, so würde der Impulseinsatz etwas verwaschen, während im umgekehrten Falle der aussetzende Impuls etwas verwaschen wird. Sollte in einem besonderen Falle der aussetzende Impuls zur Beobachtung benutzt werden, so empfiehlt sich die Verzögerung des Endröhrenimpulses.
Insbesondere, wenn die erforderlichen Impulssteuerleistungen wesentlich verschieden sind, kann auch die Schaltung nach Fig. 4 angewendet werden. Die Trennung der Steuerspannungen für die
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getrennte Verstärkung für beide Stufen vor. Die Schaltelemente 18 und 21 sind bekannte Anordnungen zur Phasenverschiebung sinusförmiger Spannungen, von denen die eine z. B. einen regelbaren Voreilwinkel, die andere einen regelbaren Nacheilwinkel einzustellen gestattet. Eines der Schaltelemente 18 und 21 kann auch fortfallen, besonders wenn die benutzte Schaltung eine Phasenregelung um 360 ermöglicht. Von Vorteil ist bei dieser Anordnung, dass die Phasenwinkel sinusförmiger Spannungen verändert werden und der Aufwand für die dazu erforderlichen Schaltmittel klein ist.
Die Mittel zur Beeinflussung der Kurvenform sind die gleichen und in demselben Umfange anwendbar wie bei der Schaltung nach Fig. 3.
Ein weiteres einfaches und betriebssicheres Verfahren zur Impulssendung nach obiger Erfindung besteht in der Verwendung eines unterangepassten Modulationstransformators im Anschluss an eine übersteuerte Verstärkerröhre (Fig. 5), das im folgenden näher beschrieben wird. Der Niederfrequenzgenerator ist aus der Röhre 1, dem Rückkopplungstransformator 2 und dem Kondensator 3 mittels des R-C-Gliedes 4 aufgebaut und durch einen grossen Ankopplungskondensator 6 auf einen grossen Widerstand 25 geschaltet. Dieser liegt parallel zur Gitter-Kathodenstrecke der Verstärkerröhre 24.
Durch den hohen Widerstand 25 erhält die Anodenstrom-Gitterspannungscharakteristik der Röhre 24 bei einsetzendem Gitterstrom einen Sättigungswert des Anodenstromes, wenn die Gitterspannung nicht direkt am Gitter, sondern unter Zwischenschaltung des Widerstandes 25 zwischen Gitter und Kathode gemessen wird. Dadurch werden die vom Niederfrequenzgenerator 1 her übertragenden Sinusspannungen (Fig. 5 a) bei Erreichung des Gitterstromeinsatzes einseitig trapezförmig verformt, so dass der Anodenstrom der Röhre 24 die in Fig. 5 b dargestellte Form erhält. Der Transformator 26 ist nun unterangepasst, d. h. sein Primärscheinwiderstand MoLp genügt der Bedingung
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wobei Ri 24 der Innenwiderstand der Röhre 24 ist.
Dann ist die Sekundärspannung des Transfor-
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d. h.
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Dabei ist angenommen, dass das Gitter der Senderschwingröhre 27 für den Niederfrequenzteil keine Belastung darstellt. Dieses ist auch tatsächlich der Fall, so lange der Sender nicht schwingt. Sind
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in den schwingfähigen Zustand zu versetzen, so setzt plötzlich der Gitterstrom ein, und man erhält als Gitterstromkurve den in Fig. 5 d dargestellten Verlauf, der gleichzeitig die Umrandungskurve der ausgesandten Hochfrequenzimpulse darstellt. Der Kondensator 28 in Fig. 5 ist klein und lediglich zur Ableitung der Hochfrequenz von der Sekundärseite des Transformators 26 bestimmt. Die Höhe
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der Transformatorsekundärspannung ist zwecks Regelung der Impulshöhe vorzugsweise z. B. mittels eines Potentiometers einstellbar.
Versuche haben ergeben, dass der Einschwingvorgang um so schneller abläuft, je härter, d. h. je kürzer und höher der Einschaltstoss des Impulses sich im Anodenstrom bemerkbar macht. Die
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versetzt, sondern erhält gleichzeitig einen kräftigen Stoss, der die Schwingungen um so kräftiger anregt, je kürzer er ist. Man erhält auf diese Weise eine wesentliche Verkürzung, häufig sogar ein Verschwinden des Ansehwingvorganges. Zweckmässig wird die Front, des Einschaltstosses so steil gemacht, dass ein wesentlicher Teil, wenigstens etwa ein Zehntel bis ein Halbes des Gesamtanstieges in einer Zeit von 1ft stattfindet, wobei t die Frequenz der erzeugten Schwingung ist.
Es hat keinen Sinn, den Anstieg länger auszudehnen, da, wie sich zeigen lässt, die Anregung dadurch nicht verstärkt wird.
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In dieser Zeit muss ein wesentlicher Teil des Einschaltstosses abgelaufen sein.
Dieses geschieht z. B., indem ein Niederfrequenzton von z. B. 300 Hertz zu einer annähernd rechteckig verzerrten Kurvenform der gewünschten Impulsdauer verformt wird. Man erhält derartige Kurven mittels gesättigter Röhren, z. B. mitWolframkathoden oder-röhren mit hohen Gittervorwiderständen, die bei einsetzendem Gitterstrom Sättigungserscheinungen zeigen. Auch Schirmgitterröhren sind für diesen Zweck geeignet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren und Einrichtung zum Aussenden von Hochfrequenzimpulsen in einem niederfrequenten Rhythmus, wobei die Hochfrequenzschwingröhre nur während der Impulszeiten schwingt, dadurch gekennzeichnet, dass sie von einem Niederfrequenzgenerator über Verzerrungsglieder eine solche niederfrequente Verriegelung erhält, dass sie im allgemeinen gesperrt ist und die Sperrung jeweils nur kurzzeitig im Takte der Niederfrequenz aufgehoben wird.