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Impulserzeuger zum Erzeugen von Impulsen vorbestimmter Dauer in vorbestimmten
Zeitabständen
Die Erfindung betrifft einen Impulserzeuger zum Erzeugen von Impulsen vorbestimmter Zeitdauer in vorbestimmten Zeitabständen, der vorteilhaft an Stelle der bekannten Kippschwingungserzeuger verwendet werden kann.
Die bekannten Kippschwingungserzeuger bestehen gewöhnlich aus einer rückgekoppelten Vakuumröhre, an deren Steuergitter ein Kondensator und ein grosser Ableitwiderstand angeschlossen ist. Die Zeitkonstante des in den Eingangskreis der Röhre eingeschalteten Zeitkonstantenkreises bestimmt den zeitlichen Abstand der durch die Röhre erzeugten, aufeinander folgenden Impulse. Sobald die Röhre erregt ist, entwickeln sich die Schwingungen sehr rasch und das Steuergitter der Röhre erhält eine positive Spannung, so dass Gittergleichrichtung eintritt. Diese Gittergleichrichtung erfolgt während einer einzigen Periode der Schwingungen, ladet den in den Eingangskreis eingeschalteten Kondensator und erzeugt dadurch eine die Roe sperrende Spannung.
Der Kondensator entlädt sich dann langsam über den Ableitwiderstand, wobei sich die Sperrspannung allmählich vermindert, bis die Röhre wieder schwingungsfähig ist, worauf der nächste Impuls erzeugt wird. Derartige Kippschwingungserzeuger haben den Nachteil, dass sowohl die Dauer der erzeugten Impulse als auch ihr zeitlicher Abstand veränderlich ist, weil die Impulsdauer von der zur Erzeugung der Sperrspannung erforderlichen Zeit abhängt, welche sich nach den Eigenschaften der verwendeten Röhre richtet und der den zeitlichen Abstand der aufeinanderfolgenden Impulse bestimmende kritische Wert der Gitterspannung ebenfalls eine Funktion der Eigenschaften der Röhre sowie des Rückkopplungskreises ist.
Den Gegenstand der Erfindung bildet ein
Impulserzeuger zur Erzeugung von Impulsen vorbestimmter Zeitdauer in vorbestimmten Zeitabständen, welcher eine mit einem Steuergitter versehene, als Schwingungserzeuger geschaltete
Röhre umfasst, an die zwei Verzögerungsnetz- werke angeschlossen sind, von welchen das erste einen, durch eine Zustandsänderung der Röhre hervorgerufenen, um die Impulsdauer verzögerten
Steuerimpuls zuführt, welcher den Schaltzustand der Röhre umkehrt, wohingegen das zweite Verzögerungsnetzwerk einen um den gewünschten zeitlichen Abstand zwischen den aufeinanderfolgenden Impulsen verzögerten, ebenfalls durch eine Zu- standsänderungder Röhre hervorgerufenen Steuerimpuls erzeugt, welcher neuerlich die erste Zustandsänderung der Röhre herbeiführt.
Die Verwendung von Verzögerungsnetzwerken in Impulserzeugem zur Erzeugung von Impulsen vorbestimmter Dauer in vorbestimmten Zeitabständen ist an sich bekannt, wie z. B. aus der USA-Patentschrift Nr. 2,266. 154 hervorgeht. Die die Erfindung kennzeichnende Verwendung einer einzigen Röhre in Verbindung mit Verzögerungsnetzwerken für die Erzeugung einer Mehrzahl von Impulsen geht aber nicht aus der amerikanischen Patentschrift hervor.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 ist die Schaltskizze einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemässen Impulsgenerators und Fig. 2 zeigt die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Anordnung veranschaulichende Diagramme.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung enthält eine als Triode ausgebildete Vakuumröhre 10, deren Kathode geerdet und deren Anode über die mittlere Wicklung 12 eines Impulsiransformators an eine Anodenspannungsquelle +B angeschlossen ist. Dem Steuergitter der Röhre wird von einer Spannungsquelle -Er über einen Widerstand 14, ein aus zwei Teilen zusammengesetztes Ver- zögerungsnetzwerk 30 und über eine zweite Wick- lung 11 des Impulstransformators eine die Röhre normalerweise sperrende Spannung zugeführt. Die miteinander induktiv gekoppelten Transformator- wicklungen 11 und12 bewirken die zur Schwin- gungserzeugung erforderliche Rückkopplung der
Röhre.
In der Röhre 10 können mittels einer ihr über die Klemme 22, den Kondensator 23 und die
Triode 20 zugeführten Auslösespannung Schwin- gungen erregt werden. Der Ausgangskreis der
Röhre 20 ist mit demjenigen der Röhre 10 parallelgeschaltet und ihr Steuergitter erhält von der Spannungsque11e -Be über den Widerstand 21 eine negative Vorspannung.
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Das oben genannte, aus zwei Teilen zusammengesetzte Verzögerungsnetzwerk'30 dient zur'Bestimmung der Dauer und des zeitlichen Abstandes der durch die Röhre 10 erzeugten Impulse. Durch einen Teil des Verzögerungsnetzwerkes wird der Röhre 10 ein durch eine Änderung des Zustandes der Röhre hervorgerufener Steuerimpuls, welcher die der ersten Zustandsänderung entgegengesetzte Zustandsänderung herbeiführt, um eine der gewünschten Impulsdauer entsprechende Zeit verzögert zugeführt, während durch den anderen Teil des Verzögerungsnetz- werkcs der Röhre 10 ein ebenfalls durch die Änderung des Zustandes der Röhre hervorgerufener,
zur erneuten Herbeiführung der erstgenannten Zustandsänderung geeigneter Steuerimpuls um eine dem gewünschten zeitlichen Abstand der erzeugten Impulse entsprechende Zeit verzögert zugeführt wird. Wenn der erstgenannte Steuerimpuls infolge des Einsetzens der Schwingungen in der Röhre entsteht, so bewirkt dieser Steuerimpuls nach einer der gewünschten Impulsdauer gleichen Zeit das Abreissen der Schwingungen, während der zweitgenannte Steuerimpuls nach einer auf das Abreissen der Schwingungen folgenden, der erwünschten Impulspause gleichen Zeitspanne die Röhre wieder zu Schwingungen anregt. Die beiden Teile des Verzögerungsnetzwerkes sind in ihrer Wirkung zwei voneinander getrennten Verzögerungsnetzwerken gleich und können gegebenenfalls auch durch solche ersetzt werden.
Das Verzögerungsnetzwerk 30 ist mit seinen Eingangsklemmen 31, 32 für Wechselspannung zwischen die Kathode und das Steuergitter der Rohre 10 geschaltet. Der eine Teil des Netzwerkes besteht aus den Wicklungen 33 und 34, während der andere Teil von de'1 Wicklungen 35 und 36 gebildet ist. Die beiden genannten Wicklungspaare sind zwecks Erreichung einer gleichmässig verteilten Kapazität zwischen den bei den Wicklungen jedes Paares auf einen gemeinsamen Eisenkern gewickelt und sind zweck- mässig so ausgebildet, dass sie die gleiche Induktivi- tät und Kapazität je Längeneinheit haben. In diesem Fall haben die beiden Teile des Netzwerkes den gleichen Wellenwiderstand, der zweck- mässig dem Widerstand zwischen dem Steuer- gitter und der Kathode der Röhre entspricht.
Die beiden Teile des Netzwerkes sind mittels einer weiteren Wicklung 37 hintereinander geschaltet, welche so bemessen ist, dass der den ersten Teil des Netzwerkes an seinem an die Wicklung 37 angeschlossenen Ende abschliessende Widerstand grösser sei, als der Wellenwiderstand des genannten ersten Teiles des Netzwerkes, so dass den Eingangs- klemmen 31, 32 des Netzwerkes zugeführte
Schwingungen an dem genannten Ende des ersten
Teiles des Netzwerkes mit unveränderter Polarität teilweise reflektiert werden.
Der aus den Wick- lungen 35 und 36 bestehende zweite Teil des
Netzwerkes ist an seinem Ende kurzgeschlossen, so dass die diesem Teil des Netzwerkes zugeführten
Schwingungen an seinem genannten Ende unter
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Reflexion m, Ende des ersten Teiles ergebende Verzögerung beispielsweise der gewünschten Impulsdauer und die sich aus der vollständigen Reflexion am Ende des zweiten Teiles ergebende Verzögerung der gewünschten Impulspause entspricht, oder umgekehrt.
Die durch ein Verzögerungsnetzwerk der dargestellten Art verursachte zeitliche Verzögerung ist etwa gleich dem doppelten des geometrischen Mittels der Gesamtkapazität und der Gesamtinduktivität des Netzwerkes, so dass also die gewünschten zeitlichen Verzögerungen durch entsprechende Bemessung der dasNetzwerkbildenden Wicklungen erreicht werden können. Die durch den zweiten Teil des Netzwerkes verursachte Verzögerung kann mittels der in diesem Teil vorgesehenen Kurzschlussschalter 44 und 45 ver- ändert werden, um auf diese Weise den zeitlichen Abstand zwischen den aufeinanderfolgenden Impulsen ändern zu können.
In den Steuergitterkreis der Röhre 10 ist ein Kondensator 40 eingeschaltet, der nach einer vorbestimmten Anzahl von Schwingungen der Röhre eine die Röhre in ihrem gesperrten Zustand haltende Spannung erzeugt. Die erzeugten Impulse gelangen aus dem Ausgangskreis der Röhre10 über eine dritte Wicklung 13 des Impulstrans- formators in den Eingangskreis einer Verstärker- röhre 41 und können von dem in dem Ausgangskreis des Verstärkers eingefügten Widerstand 42 abgenommen werden.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung sei angenommen, dass diese so ausgebildet ist, dass bei jeder Erregung der Röhre 10 zwei Impulse vorbestimmter Dauer und vor- bestimmten gegenseitigen Abandes erzeugt werden. Fig. 2 veranschaulicht die infolge der
Erregung der Röhre 10 entstehenden Vorgänge.
Die Kurve A stellt die dem Impulserzeuger über die Klemme 22 zugeführte Auslösespannung dar, während die Kurven B, C und D die Spannungen des Steuergitter der Röhre 10, der Klemme 31 des Netzwerkes, sowie der nichtgeerdeten Belegung des Kondensators 40 gegenüber Erde zeigen.
Die
Kurve E veranschaulicht die erzeugten Impulse und die gestrichelten Linien F und G stellen kritische Spannungen in den Kreisen der Röhre 10 dar.
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Rückkopplung über die Wicklungen 11, 12 erhält das Steuergitter der Röhre rasch eine positive Spannung, so dass sich in der Röhre ein Gitterstrom ergibt. Zufolge dieses Gitterstromes wird einesteils den Eingangsklemmen 31, 32 des Verzögetungsnetzwerkes 30 ein Steuerimpuls negativer Polarität zugeführt und anderenteils erhöht sich die Ladung des Kondensators 40. Der dem
Netzwerk. 30 zugeführte Steuerimpuls wird am Ende des ersten Teiles des Netzwerkes mit unveränderter Polarität teilweise reflektiert, u. zw. in einer Stärke, welche dazu ausreicht, die Röhre 10 erneut zu sperren.
Diesen ersten reflektierten, negativen Steuerimpuls stellt die-Spitze Si der
Kurve C dar. Wie ersichtlich, übersteigt die
Stärke dieses Steuerimpulses diejenige kritische
Spannung G, bei welcher die Röhre 10 gesperrt wird. Infolge der durch das Netzwerk bewirkten
Verzögerung wird der Steuerimpuls der
Röhre 10 im Zeitpunkt t2 zugeführt, wobei die
Zeitspanne t1-t2 gleich der gewünschten Dauer der erzeugten Impulse ist. Der in dieser Zeit- spanne durch die Röhre 10 fliessende Strom ruft im Eingangskreis des Verstärkers 41 einen Impuls hervor, der im Ausgangskreis des Verstärkers als
Impuls P der gewünschten Dauer Ta erscheint.
Im Zeitpunkt t2 ist die Röhre 10 in ihrem normalen, gesperrten Zustand und die Spannung ihres Steuergitters, der Klemme 31 des Netzwerkes, sowie der nichtgeerdeten Belegung des Kondensators 40 hat den Wert eu welcher der Ladung des Kondensators durch den in der Zeitspanne t1-t2 fliessenden Gitterstrom in der Röhre 10 entspricht. Diese Ladung fliesst über den Widerstand 14 allmählich ab und die Spannung an den vorgenannten Punkten vermindern sich daher exponentiell in der Weise, wie sie d'arch den in die Zeitspanne t.--t. ansteigenden Teil der Kurven B, C und D dargestellt ist.
Die Spannungsspitzen 82 und S 3 in den Kurven C und B entsprechen nacheinanderfolgenden Reflexionen des ersten Steuerimpulses S1 im ersten Teil 33, 34 des Netzwerkes 30, welche jedoch wirkungslos sind, da sie negative Polarität haben und in einer Zeit erscheinen, in welcher die Röhre 10 gesperrt ist.
Der an dem durch die Wicklung 37abgeschlosse- nem Ende des ersten Teiles 33, 34 des Netzwerkes nichtreflektierte Teil des ersten Steuerimpulses durchquert den zweiten Teil Jj. ? ss des Netz- werkes und wird am kurzgeschlossenen Ende 38 dieses Teiles mit umgekehrter Polarität vollständig reflektiert. Daraus ergibt sich ein durch die
Spitzen S4 der Kurven B und C dargestellter zweiter reflektierter Steuerimpuls, der dem Steuer- gitter der Röhre 10 mit einer der gewünschten
Impulspause Ta entsprechenden zeitlichen Ver- zögerung t2- (3 gegenüber dem ersten reflektierten Steuerimpuls Si zugeführt wird.
Infolge ent- sprechender Bemessung des Netzwerkes ist dieser zweite reflektierte Steuerimpuls genügend stark, um die Steuergitterspannung der Röhre 10 über den für das Einsetzen der Schwingungen in der
Röhre kritischen Spannungswert F zu erhöhen.
Der Steuerimpuls SI. hebt daher die Sperrung der Röhre 10 auf und erzeugt den zweiten ImpulsP2.
Zufolge des beim Einsetzen der Schwingungen der Röhre 10 fliessenden Stromes ergibt sich an der Klemme 31 des Netzwerkes ein zweiter negativer Steuerimpuls, welcher am Ende des ersten Teiles des Netzwerkes mit unveränderter Polarität teilwerse reflektiert wird. Dieser dritte reflektierte Steuerimpuls, den die Spitze S'1 der Kurve C darstellt, gelangt im Zeitpunkt t4 zum Steuergitter der Röhre 10, wobei die Zeitspanne - der gewünschten Impulsdauer des zweiten erzeugten Impulses P 2 entspricht, welche gleich derjenigen des ersten erzeugten Impulses P1 ist.
Während der Erzeugung des zweiten Impulses P2 erhält der Kondensator 40 eine zusätzliche Ladung und erhöht daher die negative Spannung an der Klemme 31 des Netzwerkes so weit, dass der vierte reflektierte Steuerimpuls ', welcher sich aus der vollständigen Reflexion des zweiten negativen
Steuerimpulses am kurzgeschlossenen Ende des zweiten Teiles des Netzwerkes ergibt, die Steuergitterspannung nicht über den für das Erregen der
Schwingungen in der Röhre 10 kritischen Spannungswert F erhöhen kann.
Infolgedessen kehrt der Impulserzeuger in seinen Ruhezustand zurück und die Spannung im Steuergitterkreis der
Röhre 10 vermindert sich allmählich auf ihren ursprünglichen Wert eo'Nun kann eine der
Klemme 22 zugeführte neue Auslösespannung die
Erzeugung eines weiteren Impulspaares von der
Impulsdauer T, und dem zeitlichen Abstand T, zwischen den beiden Impulsen des Paares aus- lösen. Um diese Wirkung sicherzustellen, soll der zeitliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Auslösespannungen grösser sein, als die Entladungszeit des Kondensators 40.
Die Spitzen S'2 und S'3 der Kurven B und C stellen weitere Reflexionen des zweiten negativen Steuerimpulses im ersten Teil des Netzwerkes dar und haben aus den oben in Verbindung mit den Spitzen S2 und S3 dargelegten Gründen keinen Einfluss auf die Wirkungsweise des Impulserzeugers.
Es wurde bereits erwähnt, dass das dargestellte, aus zwei Teilen zusammengesetzte Netzwerk auch durch zwei voneinander getrennte Netzwerke ersetzt werden kann. In diesem Fall wird das erste Netzwerk zwischen die Sucrelektrode der Röhre 10 und Erde geschaltet und bleibt an seinem einen Ende offen, während es an seinem anderen
Ende mit einem Widerstand abgeschlossen wird, welcher zusammen mit dem Widerstand des übrigen Teiles des Steuergitter-Kathodenkreises der Röhre 10 einen dem Wellenwiderstand des Netzwerkes angepassten Abschluss darstellt. Die Verzögerungszeit dieses ersten Netzwerkes kann gleich derjenigen des ersten Teiles des Ver- zögerungsnetzwerkes sein. Das zweite Netzwerk wird zwischen die Kathode der Röhre 10 und Erde geschaltet und soll demgemäss einen niedrigen Wellenwiderstand haben.
Dieses Netzwerk wird an seinem einen Ende kurzgeschlossen und an seinem anderen Ende mit einem seinem
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Wellenwiderstand angepassten Widerstand abgeschlossen. Da dieses zweite Netzwerk unmittelbar an die Kathode der Röhre 10 angeschlossen ist, muss seine Verzögerungszeit t'eich der Summe der Verzögerungszeit der beiden Teile des Netzwerkes 30 sein, wenn beispielsweise dieselbe Impulspause herbeigeführt werden soll.
Es ist bei beiden genannten Ausführungen des Verzögerungsnetzwerkes möglich, den Kondensator und die Betriebsspannungen des Impulsgenerators so zu bemessen, dass durch ein Auslösezeichen die Erzeugung von mehr als zwei Impulsen herbeigeführt wird. Das Verzögerungsnetzwerk kann natürlich auch Kondensatoren enthalten und kann im übrigen auch durch geeignete Abschnitte von gewöhnlichen Übertragungsleitungen ersetzt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Impulserzeuger zur Erzeugung von Impulsen vorbestimmter Zeitdauer in vorbestimmten Zeitabständen, dadurch gekennzeichnet, dass an eine mit einem Steuergitter versehene, als Schwingungserzeuger geschaltete Röhre zwei Verzögerungsnetzwerke angeschlossen sind, von welchen das erste einen, durch eine Zustandsänderung der Röhre hervorgerufenen, um die Impulsdauer v-zögerten Steuerimpuls zuführt, welcher den Schaltzustand der Röhre umkehrt, wohingegen das zweite Verzögerungsnetzwerk einen um den gewünschten zeitlichen Abstand zwischen den
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neuerlich die erste Zustandsänderung der Röhre herbeiführt.