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Impulsgenerator
Die Erfindung betrifft einen Impulsgenerator, welcher die erwünschten Impulse durch Laden und Entladen eines Energiespeichers erzeugt und fähig ist, Impulse hoher Wiederholungsfrequenz zu erzeugen.
Bei einem bekannten Impulsgenerator dieser
Art dient ein Leitungsabschnitt als Energie- speicher und dieser wird über einen grossen Wider- stand geladen, während seine Entladung über eine gasgefüllte Entladungsröhre vor sich geht.
Ein derartiger Generator liefert einen Impuls von annähernd rechteckiger Wellenform und die
Impulsdauer beträgt annähernd 2 \/LC, wobei L die Gesamtinduktivität und C die Gesamt- kapazität des Leitungsabschnittes ist. Der er- wähnte Generator hat den Vorteil, dass er auch bei Verwendung der üblichen niedrigen Betriebs- spannungen für die Röhren eine hohe Ausgangs- leistung hat, so dass zu seinem Betrieb keine Hoch- spannungsquelle erforderlich ist und der Generator infolgedessen billig hergestellt werden kann.
Dieser
Generator ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, dass er nur zur Erzeugung von Impulsen mit verhältnismässig niedriger Wiederholungsfrequenz geeignet ist, weil der Ladewiderstand bei hoher
Wiederholungsfrequenz die volle Aufladung des
Leitungsabschnittes in den kurzen Zeiträumen zwischen den einzelnen Impulsen nicht zulässt.
Dieser Nachteil kann auch durch Verminderung der Grösse des Ladewiderstandes nicht beseitigt werden, weil der Ladewiderstand jedenfalls so gross sein muss, dass die Zeitkonstante der Ladung dazu ausreicht, die gasgefüllte Röhre zwischen den einzelnen Aufladungen des Leitungsabschnittes vollständig zu entionisieren.
Bei anderen bekannten Impulsgeneratoren er- folgt die Aufladung des Leitungsabschnittes aus einer Wechselstromquelle verhältnismässig nied- riger Frequenz über einen Halbwellengleichrichter.
Der Leitungsabschnitt wird während der leitenden
Perioden des Gleichrichters aufgeladen und ent- lädt sich während des ersten Teiles der nicht- leitenden Perioden des Gleichrichters. Infolge- dessen verzögert sich die Wiederaufladung des Leitungsabschnittes um die Zeitdauer des nicht- leitenden Zustandes des Gleichrichters, welche erheblich grösser ist als die Zeitdauer der Entioni- sierung der gasgefüllten Röhre, über welche sich der Leitungsabschnitt entlädt. Aus diesem Grunde sonnen derartige Generatoren nur Impulse erzeugen, deren Wiederholungsfrequenz gleich der Frequenz der Wechselstromquelle ist.
Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Hochfrequenz-Impulsgenerator mit einem zweckmässig aus einem künstlichen Leitungsabschnitt bestehenden Energiespeicher, einer Entladungsrr hre zum Laden des Energiespeichers und einer gasgefüllten Entladungsröhre zur Erzeugung der gewünschten Impulse mittels Entladung des Energiespeichers, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass durch die Entladungen in der gasgefüllten Röhre das Wiederaufladen des Energiespeichers in der Weise von der Spannung eines Kondensators gesteuert wird, der mit dem Energiespeicher zusammen geladen und entladen wird, dass die Stärke des während des Wiederaufladen des Energiespeichers durch die gasgefüllte Röhre fliessenden Stromes den zur Aufrechterhaltung der Ionisierung der Röhre erforderlichen Wert nicht erreicht.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 ist die Schaltskizze eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemässen Impulsgenerators, Fig. 2 zeigt zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung gemäss Fig. 1 dienende Diagramme, und die Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform des erfindungsgemässen Impulsgenerators.
Bei dem in Fig. l dargestellten Impulsgenerator besteht der Energiespeicher aus einem aus in Serie geschalteten Spulen 51 und parallelgeschalteten Kondensatoren 52 zusammengesetzten künstlichen Leitungsabschnitt 50, dessen Kapazität durch die Gesamtkapazität der Kondensatoren 52 dargestellt wird.
Zur Aufladung des Leitungsabschnittes 50 dient eine gittergesteuerte, gasgefüllte Entladungröhre 60, deren Kathode mit der Eingangsklemme 53 des Leitungsabschnittes verbunden ist. Den Kathodenkreis der Röhre vervollständigt die PrimärwicklungdesAusgangstransfbrmators.
Die Anode der Röhre 60 ist über eine Spule 62 an eine Anodenspannungsquelle +Bi ange- schlossen. Der Anoden-Kathodcnkreis der Röhre 60 ist so bemessen, dass die Ladung des
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Leitungsabschnittes 50 rasch vor sich gehen kann.
Der Leitungsabschnitt 50 entlädt sich über eine weitere gasgefüllte Röhre 70, deren Anode und Kathode über die Primärwicklung des Transformators 61 an die Ausgangsklemme 54,55 des Leitungsabschnittes angeschlossen ist. Das Steuergitter der Röhre 70 ist über den Widerstand 71 mit dem negativen Pol einer Vorspannungquelle E, verbunden, welche diesem Gitter eine gegenüber der Kathode negative Vorspannung erteilt und die Röhre daher in ihrem nichtleitenden Zustand hält. Weiterhin ist das Steuergitter über den Kondensator 73 an eine Klemme 72 angeschlossen, über welche der Röhre ein die Entladung steuerndes Synchronisierzeichen zugeführt werden kann.
Zur Sicherung der Entionisierung der Röhre 70 dient ein Steuerstromkreis, welcher einen Kondensator 80 von im Vergleich zur Kapazität des Leitungsabschnittes kleiner Kapazität enthält, der gleichzeitig mit dem Aufladen und Entladen des Leitungsabschnittes aufgeladen und entladen wird und beim Aufladen eine Steuerspannung erzeugt.
Die eine Belegung des Kondensators ist mit der Eingangsklemme 53 des Leitungsabschnittes verbunden, während seine andere Belegung über einen Widerstand 81, eine Spannungsquelle+B2 und die Primärwicklung des Transformators 61 an die Ausgangsklemme 55 des Leitungsabschnittes angeschlossen ist. Die Aufladung des Kondensators erfolgt in einem Ladestromkreis, welcher aus der Spannungsquelle + BD der Spule 62, der Röhre ssO, dem Widerstand 81 und der Spannungs- quelle-)-. Bg besteht. Der Entladestromkreis des Kondensators wird vom Widerstand < M, der
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Transformators 61 gebildet.
Die Spannung der Spannungsquelle @ B2 ist so gewählt, dass sie zwischen der Spannung des voll aufgeladenen Leitungsabschnittes 50 und dem Spannungsabfall an der Röhre 70 in ihrem leitenden Zustand gelegen ist. Bei der dargestellten Anordnung beträgt die Spannung der Spannungsquelle +. S ; ; etwa die Hälfte der Spannung der Spannungs-
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und den Kondensator 80 so zu bemessen, dass die Zeitkonstante des Ladekreises und des Entladekreises des Kondensators kleiner als der kleinste Zeitabstand zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen und grösser ist als die Entionisierungszeit der Rohre 70.
Die eine Belegung des Kondensators 80 ist über eine Leitung 82 an das Steuergitter der Laderöhre 60 angeschlossen, damit die sich am Kondensator ergebende Steuerspannung die Aufladung des Leitungsabschnittes 50 durch die Röhre 60 so steuert, dass der während des Wiederaufladens des Leitungsabschnittes durch die Röhre 70 fliessende Strom unterhalb desjenigen Wertes bleibt, welcher zur Aufrechterhaltung der Ionisierung der Röhre erforderlich wäre. Zu diesem Zwecke ist der Kondensator so an das Steuergitter der Röhre 60 angeschlossen, dass die Steuerspannung dem Steuergitter der Röhre mit negatitíe. Polarität zugeführt wird und daher das Wiederaufladen des Leitungsabschnittes so lange verzögert, bis die Röhre 70 entionisiert ist.
Die erzeugten Impulse werden von der Sekundärwicklung des Transformators 61 abgenommen, wie dies durch den Pfeil 63 angedeutet ist. Der Belastungskreis des Transformators wird vorteilhaft so bemessen, dass Anpassung an den Wellenwiderstand des Leitungsabschnittes während der Entladung vorliegt.
Zwecks Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung sei angenommen, dass der Leitungsabschnitt 50 voll aufgeladen ist. Dabei ist die Spannung zwischen den Ausgangsklemmen des Leitungsabschnittes etwa das doppelte der Spannung der Spannungsquelle+B1 der Röhre 60.
Diese Spannung erhöht die Spannung der Kathode der Laderöhre ss < ? und der Anode der Entladeröhre 70 auf entsprechende Werte, wodurch die Röhre 60 gesperrt wird, während die Röhre 70 infolge der Wirkung der Vorspannungsquelle Ec in ihrem nichtleitenden Zustand verbleibt. Man kann den Leitungsabschnitt auch als Ladestromquelle des Kondensators 80 betrachten, welche den Kondensator über den Widerstand 81 auf eine Spannung auflädt, die dem Spannungsunteuchied zwischen den Ausgangsklemmen des Leitungsabschnittes und der Spannungs quelle +B2 entspricht. Infolgedessen hat die durch die Aufladung des Kondensators 80 erzeugte Steuerspannung etwa den Wert 2Bi-B2 und ist im Verhältnis zur Kathodenspannung der Röhre 60 negativ.
Diese Verhältnisse sind durch die Kurve in Fig. 2 veranschaulicht. Hier stellt die Kurve B die Kathodenspannung der Röhre 60 und die Anodenspannung der Röhre 70 dar, während die Kurve C die Steuergitterspannung der Röhre 60 im Verhältnis zur Kathodenspannung dieser Röhre darstellt. Die Kurve A zeigt den der Eingangsklemme 72 des Generators mit positiver Polarität zugeführten Synchronisierimpuls, welcher zur Herbeiführung der Entladung in der Röhre 70 dient. Der Synchronisierimpuls wird im Verhältnis zum Aufladen des Leitungsabschnittes 50 zweckmässig derart verzögert, dass er in demjenigen Zeitpunkt t1 erscheint, in welchem die Röhre 60 nach dem erfolgten Aufladen des Leitungsabschnittes wieder entionisiert ist.
Infolge der Wirkung des Synchronisierimpulses entlädt sich der Leitungsabschnitt 50 schnell durch die Röhre 70 und liefert dabei über den Transformator 61 einen Impuls von im wesentlichen rechteckiger Wellenform, den die Kurve D ver- anschaulicht. Die Zeitdauer dieses Impulses beträgt annähernd 2 \,/LC, wobei L und C die Gesamtinduktiviiat und die Gesamtkapazität des Leitungsabschnittes bezeichnen.
Infolge der Entladung des Leitungsabschnittes 50 sinkt die Kathodenspannung der Laderöhre 60 schnell auf den Wert B g, welcher gleich dem sich an der Entladeröhre 70 in ihrem
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leitenden Zustand ergebenden Spannungsabfall ist. Die Steuergitterspannung der Röhre 60 sinkt wegen der durch den Widerstand 81 verursachten grossen Zeitkonstante des Entladestromkreises des Kondensators 80 nicht so schnell, wie die Kathodenspannung, so dass dieser Kondensator die Laderöhre 60 weiterhin in ihrem nichtleitenden Zustande hält. Die Ladung des Kondensators 80 fliesst über den Widerstand 81 ab, wobei sich die Steuergitterspannung der Röhre 60 nach einer Exponentialkurve vermindert.
Unter der Einwirkung der positiven Spannung der Spannungsquelle +Bj verliert der Kondensator 80 seine negative Ladung und erhält nach und nach eine positive Ladung, wie dies die Kurve C andeutet. Nach der Entladung des Leitungsabschnittes 50 verändert daher der Kondensator 80 die Steuergitterspannung der Röhre 60 von einem grossen negativen Wert (2 B1-B. auf einen positiven Wert B2. Bei einem kritischen Wert Bx der Steuergitterspannung wird jedoch die Röhre 60 inzwischen leitend und ladet den Leitungsabschnitt 50 wieder auf, unterbricht die Entladung des Kondensators 80 und ladet ihn ebenfalls wieder auf, wie dies die Kurve E veranschaulicht.
Falls die Zeitkonstante der Schaltelemente80 und 81 in der oben angegebenen Weise bemessen ist, bleibt die Laderöhre 60 nach der Entladung der Röhre 70 für die Zeitdauer T in ihrem nichtleitenden Zustand. Diese Zeitdauer T ist kürzer als der kleinste Zeitabstand zwischen den aufeinanderfolgenden Impulsen, aber länger als die zur Entionisierung der Röhre 70 erforderliche Zeit, so dass also die durch den Kondensator 80 erzeugte Steuerspannung das Wiederaufladen des Leitungsabschnittes 50 so lange verzögert, bis die Röhre 70 entionisiert ist. Infolgedessen wird das Steuergitter der Röhre 70 nach der Erzeugung jedes einzelnen Impulses wieder wirksam und die Entladungen werden durch die Synchronisierzeichen gesteuert.
Da die Ladezeit des Kondensators 80 kürzer ist, als die Periodendauer der erzeugten Impulse, entsteht die Haltespannung für die Röhre 60 ehe die Röhre 70 gezündet wird und verhindert daher das Zustandekommen eines Stromkreises geringen Widerstandes für die Spannungsquelle +Bi, wie er sonst durch die Reihenschaltung der Röhre 60 und 70 entstehen könnte. Im übrigen gilt auch hier, was in Verbindung mit der Anordnung gemäss Fig. 1 hinsichtlich der Wiederaufladung des Leitungsabschnittes vor der Beendigung der Entionisierung der Entladeröhre gesagt wurde.
Der in Fig. 3 dargestellte Generator unterscheidet sich vom Generator gemäss Fig. 1 insofern, als hier der Ladestromkreis des Leitungsabschnittes 50 nicht über die. Primärwicklung des Transformators 61 verläuft, so dass die sich aus der Ladung des Leitungsabschnittes ergebenden Impulse nicht in den Verwertungskreis gelangen können. Weiterhin fehlt hier die Spannungsquelle +B2, indem der Kondensator 80 über den Widerstand 81 und die Primärwicklung des Transformators 61 an den Leitungsabschnitt 50 angeschlossen ist. Die Wirkungsweise der Anordnung stimmt mit derjenigen der Anordnung gemäss Fig. 1 überein und wird daher ebenfalls durch die Kurven der Fig. 2 dargestellt, jedoch hat hier infolge des Wegfalles der Spannungsquelle +Bjj die Kurve C einen anderen Verlauf.
Die vom Kondensator 80 dem Steuergitter der Röhre 60 zugeführte Steuerspannung entspricht nämlich anstatt des Wertes (2 Bi-Bz) dem Wert 2 B, und die Spannung des Steuergitters nähert sich nach der Entladung des Leitungsabschnittes50 asymptotisch einem Wert B3, der dem sich an der Röhre 70 in ihrem leitenden Zustand ergebenden Spannungsabfall entspricht.
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quelle + irgendeinen beliebigen, zwischen dem sich an der Röhre 70 in ihrem leitenden Zustande ergebenden Spannungsabfall und der Ladespannung des Leitungsabschnittes liegenden Wert haben. Der erfindungsgemässe Impulsgenerator kann mannigfache Verwendung finden. Ausser auf dem Gebiet der elektrischen Nachrichtentechnik kann er beispielsweise auch in Verbindung mit elektrischen Schweissanl : gen verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE : l. Hochfrequenz-Impulsgenerator mit einem zweckmässig aus einem künstlichen Leitungs-
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speichers und einer gasgefüllten Entladungsröhre (70) zur Erzeugung der gewünschten Impulse mittels Entladung des Energiespeichers (50), dadurch gekennzeichnet, dass durch die Entladungen in der gasgefüllten Röhre das Wiederaufladen des Energiespeichers in der Weise von der Spannung eines Kondensators (80) gesteuert wird, der mit dem Energiespeicher zusammen geladen und entladen wird, dass die Stärke des
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der Ionisierung der Röhre erforderlichen Wert nicht erreicht.