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Laufzeitketten-Pulsmodulator Die Erfindung bezieht sich auf einen
Laufzeitketten-Pulsmodulator mit einer gittergesteuerten Hochfrequenzverstärkerröhre,
die im Entladekreis der Laufzeitkette als Lastwiderstand an die Sekundärseite eines
von der Pulsausgangsspannung gespeisten Pulstransformators angeschlossen ist, wobei
die Belastung von der Hochfrequenzaussteuerung der Röhre abhängig ist.
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Bei bekannten Laufzeitketten-Pulsmodulatoren wird die Laufzeitkette,
nachdem sie über eine Ladedrossel aus einer Gleichspannungsquelle auf die Ladespannung
aufgeladen wurde, durch Schließen eines Entladeschalters über den Pulstransformator
auf den Lastwiderstand entladen. Die Ladedrossel ist während der Entladung, die
in sehr viel kürzerer Zeit als die Aufladung vor sich geht, hochohmig. Nach der
Entladung der Laufzeitkette setzt dann wieder die Aufladung über die Ladedrossel
ein. Durch Resonanz der Ladedrossel mit den Kapazitäten der Laufzeitkette erfolgt
die Aufladung auf die doppelte Versorgungsspannung. Wird als Schalter ein Thyratron
verwendet, so muß dieses sofort nach der Entladung wieder löschen, damit der einsetzende
Ladestrom nicht über das Thyratron und den Lastwiderstand abfließen kann. Ist bei
den bekannten Laufzeitketten-Pulsmodulatoren der Lastwiderstand jedoch größer als
der Wellenwiderstand der Laufzeitkette, so bleibt das Thyratron länger leitend als
bei Abschluß mit einem Lastwiderstand, der gleich oder kleiner dem Wellenwiderstand
der Laufzeitkette ist, und der einsetzende Ladestrom kann dann über das Thyratron
und den Lastwiderstand abfließen. Somit wird die Laufzeitkette nicht mehr aufgeladen.
Außerdem ist bei Abschluß der Laufzeitkette mit einem Widerstand, der größer als
der Wellenwiderstand der Laufzeitkette ist, die entstehende Pulsform für den Anwendungsfall
nicht erwünscht. Wird der Lastwiderstand durch eine Röhre gebildet, deren Anodenstrom
von ihrer Hochfrequenzansteuerung abhängt, so kann dieser Lastwiderstand über den
Wert des Wellenwiderstandes anwachsen, und die Arbeitsbedingung für den Modulator
wird nicht mehr eingehalten.
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Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, die Gittervorspannung
der Hochfrequenzverstärkerröhre so zu steuern, daß diese Röhre auch bei fehlender
Hochfrequenzaussteuerung einen geeigneten Lastwiderstand für den Laufzeitketten-Pulsmodulator
der eingangs genannten Art darstellt. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe in
einfacher Weise so gelöst, daß der Pulstransformator eine zusätzliche, in den Kathodenkreis
der Röhre eingeschaltete Wicklung aufweist, an der eine der Pulsausgangsspannung
direkt proportionale Spannung abfällt, daß dieser zusätzlichen Wicklung ein vom
Anodenstrom der Röhre durchflossener Kathodenwiderstand in Serie geschaltet ist
und daß dieser Kathodenwiderstand so groß gewählt ist, daß bei übereinstimmung der
Werte des auf die Primärseite des Pulstransformaters übersetzten Lastwiderstandes
mit dem Wellenwiderstand der Laufzeitkette die am Kathodenwiderstand abfallende
Spannung gleich groß und entgegengesetzt gerichtet wie die an der zusätzlichen Wicklung
abfallende Spannung ist. Bei Abschluß der Laufzeitkette mit ihrem Wellenwiderstand
fließt durch die Verstärkerröhre während des Tastpulses mit der Amplitude der Pulsausgangsspannung
der Anodennennstrom. In diesem Fall ist die am Kathodenwiderstand abfallende Spannung
gleich groß wie die Spannung, die an der in den Kathodenkreis eingeschalteten zusätzlichen
Wicklung des Pulstransformators liegt, so daß sich diese beiden Spannungen auf Grund
ihrer entgegengesetzten Richtungen aufheben. Aus der Differenz dieser beiden Spannungen
wird daher in jedem Belastungsfall eine den Anodenstrom der Verstärkerröhre steuernde
Gittervorspannung gebildet. Wird z. B. durch Wegfall der Hochfrequenzansteuerung
an der Verstärkerröhre der Anodenstrom kleiner und hiermit der Lastwiderstand bei
gleichbleibender Amplitude der Pulsausgangsspannung größer, so verkleinert sich
die am Kathodenwiderstand abfallende Spannung. Dies bewirkt, daß die Gittervorspannung
der Verstärkerröhre positiver wird und der zunächst kleiner gewordene Anodenstrom
wieder gegen den Wert des Anodennennstromes ansteigt. Wird durch bestimmte Umstände
der Anodenstrom größer als der Wert des Anodennennstromes und somit der Lastwiderstand
kleiner, so hat das zur Folge, daß sich die Spannunz am Kathodenwiderstand ver=
größert.
Die Gittervorspannung der Verstärkerröhre wird somit negativer, was bewirkt, daß
der Anodenstrom wieder gegen den Wert des Anodennennstromes absinkt. Die Gittervorspannung
der Verstärkerröhre wird also stets so geregelt, daß letztere während des Tästpulses
- übersetzt auf die Primärseite des Pulstransformators - einen Lastwiderstand darstellt,
der annähernd gleich dem Wellenwiderstand der Laufzeitkette ist. Dabei fließt dann
stets annähernd der Anodennennstrom, so daß die Entladung der Laufzeitkette immer
so erfolgt, als ob sie mit einem Lastwiderstand, der annähernd gleich dem Wellenwiderstand
der Laufzeitkette ist, abgeschlossen wäre.
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In vorteilhafter Weise ist auf der Sekundärseite des Pulstransformators
ein Stromwandler vorgesehen, dessen Sekundärwicklung parallel zum Kathodenwiderstand
liegt und dessen Primärwicklung so angeordnet ist, daß durch sie der gesamte Anodenstrom
fließt. Das übersetzungsverhältnis der Primärwicklung zur Sekundärwicklung -des
Stromwandlers beträgt 1: n, wobei n zwischen 0 und 1 liegt. Durch das Einschalten
dieses Stromwandlers werden größere Verlustleistungen amKathodenwiderstand vermieden.
Je mehr sich n dem Wert 1 nähert, um so kleiner werden die Verluste.
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Die Erfindung und weitere Einzelheiten werden an Hand von sieben Figuren
näher erläutert: F i g.1 zeigt das Prinzipschaltbild eines Laufzeitketten-Pulsmodulators;
F i g. 2, 3 und 4 zeigen Impulsformen bei Entladung der Laufzeitkette mit verschiedenen
Lastwiderständen; F i g. 5 zeigt einen Laufzeitketten-Pulsmodulator mit einer Hochfrequenzverstärkerröhre
als Lastwiderstand, F i g. 6 eine Hochfrequenzverstärkerröhre mit Gittervorspannung
im Ausgangskreis des Laufzeitketten-Pulsmodulators zur Regelung des wirksamen Lastwiderstandes,
Fig.7 eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung der Gittervorspannung.
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In F i g. 1 ist die Plusklemme 1 einer Gleichspannungsquelle U1 an
eine .Ladedrossel D angeschaltet, die mit ihrem anderen Anschluß an die eingangsseitige
Induktivität einer Laufzeitkette L geführt ist, welche aus Induktivitäten im Längszweig
und Kapazitäten in den Querzweigen besteht. Die freien Enden der Kapazitäten der
Laufzeitkette L sind an die Minusklemme 2 der Gleichspannungsquelle U1 geführt.
Zwischen der ausgangsseitigen Induktivität der Laufzeitkette L und der Minusklemme
2 der Gleichspannungsquelle U1 sind ein Schalter S und ein Lastwiderstand R in Serie
dazu eingeschaltet. Die Laufzeitkette L mit einem Wellenwiderstand Z wird, nachdem
sie über die Ladedrossel D aus der Gleichspannungsquelle U1 auf eine Spannung
UN aufgeladen wurde; durch Schließen des Schalters S auf den Lastwiderstand
R entladen. Die an diesem Lastwiderstand R entstehenden Impulsformen der Impulsausgangsspannung
UP zeigen die F i g. 2, 3 und 4. In F i g. 2 ist angenommen, daß die Laufzeitkette
L mit einem Lastwiderstand R, der die Größe des Wellenwiderstandes Z der Laufzeitkette
L aufweist, abgeschlossen ist. Der Rechteckmpuls hat die Zeitdauer T und die Amplitude
der halben Ladespannung UN der Laufzeitkette L, wobei diese Ladespannung
UN
infolge Resonanzaufladung zwischen der Ladedrossel D und den Kapazitäten
der Laufzeitkette L
gleich der doppelten Gleichspannung U1 ist. Die Zeitdauer
T ist die doppelte Laufzeit der Laufzeitkette L. F i g. 3 zeigt den Fall, daß der
Lastwiderstand R größer als der Wellenwiderstand Z der Laufzeitkette L ist. Der
Schalter S bleibt länger durchgeschaltet als in dem Fall nach F i g. 1, so daß der
einsetzende Ladestrom über den Schalter S und den Lastwiderstand R abfließen kann
und die Laufzeitkette L nicht mehr vorschriftsmäßig aufgeladen wird. Die Impulsausgangsspannung
UP ist dabei größer als die halbe Ladespannung UN der Laufzeitkette
L. In F i g. 4 sei angenommen, daß der Lastwiderstand R kleiner ist als der
Wellenwiderstand Z der Laufzeitkette L. Die Amplitude der Impulsausgangsspannung
UP ist dabei kleiner als die halbe Ladespannung UN
der Laufzeitkette
L. Die Ladedrossel D in F i g.1 ist während der Entladung, die in sehr viel kürzerer
Zeit als die Aufladung vor sich geht, hochohmig. Nach der Entladung der Laufzeitkette
L setzt dann wieder die Aufladung über die Ladedrossel D ein.
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F i g. 5 zeigt einen Laufzeitketten-Pulsmodulator, der dem in F i
g. 1 dargestellten ähnelt. An Stelle des allgemeingültigen Schalters S ist ein Thyratron
A in den Entladekreis eingezeichnet, der über einen Pulstransformator Ü und eine
Hochfrequenzverstärkerröhre V in Gitterbasisschaltung abgeschlossen ist. Wird der
Lastwiderstand R aus F i g. 1 durch die Verstärkerröhre V gebildet, so stellt diese
für den Tastpuls des Pulsmodulators einen veränderlichen Lastwiderstand dar, da
sich deren Hochfrequenzansteuernng ändern kann. Der Pulstransformator V liegt aus
Anpassungsgründen zwischen der Verstärkerröhre V und dem Pulsmodulator.
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In der Schaltung nach F i g. 6 erhält die Verstärkerröhre V eine Gittervorspannung
UG, die so geregelt wird, daß die Verstärkerröhre V während des Tastpulses mit der
Spannung UP einen Lastwiderstand darstellt, der - übersetzt auf die Primärseite
des Pulstransformators U -stets annähernd gleich dem Wellenwiderstand Z der Laufzeitkette
L ist. Dabei fließt dann ein Anodenstrom IP.
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In F i g. 7 ist eine Schaltung zur Erzeugung der Gittervorspannung
UG dargestellt. Die Anode der Verstärkerröhre Y ist an eine Klemme 3 der Sekundärwicklung
W 2 des an seiner Primärwicklung W 1
angesteuerten Pulstransformators
U angeschlossen. Die Kathode ist über eine zusätzliche Wicklung W 3 des Pulstransformators
U und einen zu dieser in Serie geschalteten Kathodenwiderstand RN an Masse geführt.
Die Röhre V wird in Gitterbasisschaltung betrieben, so daß deren Gitter an Masse
liegt. Die zweite Klemme 4 der Sekundärwicklung W 2 des Pulstransformators U ist
über die Primärwicklung eines Stromwandlers A, dessen Sekundärwicklung parallel
zum Kathodenwiderstand RN liegt, an Masse angeschlossen. An der Sekundärwicklung
W 2 des Pulstransformators ff fällt die Pulsausgangsspannung UP, an der zusätzlichen
Wicklung W 3 eine zu dieser direkt proportionale Spannung UR, an der Primärseite
des Stromwandlers eine Spannung U 1 und am Kathodenwiderstand RN eine dem Anodenstrom
IP proportionale Spannung UV ab. Die Spannungen UA, UR, UV und UG
sind sehr viel kleiner als die Pulsausgangsspannung UP und gegen diese zu
vernachlässigen. Außerdem haben alle Strom- und Spannungswerte den gleichen zeitlichen
Verlauf wie die Pulsausgangsspannung UP. Die Gittervorspannung
UG
der Verstärkerröhre V wird gebildet aus der Differenz der beiden Spannungen
UV und UR UG = UV - UR .
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Das Übersetzungsverhältnis des Stromwandlers A ist 1: n; wobei n zwischen
0 und 1 liegt.
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Die Spannung UV am Kathodenwiderstand RN errechnet sich somit
folgendermaßen: UV = IN - RN = (IP-IV) - RN = (IP-n
- 1P) - RN ;
= 1P - (1-n) - RN. IN ist
dabei der Strom, der durch den Kathodenwiderstand RN und IV der Strom, welcher
durch die Sekundärwicklung des Stromwandlers A fließt. Der Kathodenwiderstand RN
wird so bemessen, daß bei Abschluß der Laufzeitkette L mit ihrem Wellenwiderstand
Z die Spannungen UR und UV gleich groß werden und sich gegenseitig aufheben. In
diesem Fall fließt durch die Röhre V ein Anodenstrom 1P, der gleich dem Anodennennstrom
10 ist. Wird z. B. durch Wegfall der Hochfrequenzansteuerung an der Röhre
V der Anodenstrom 1P kleiner und somit der Lastwiderstand größer, so hat
dies zur Folge, daß sich die Spannung UV am Kathodenwiderstand verkleinert und die
Differenz UV-UR negativ wird. Die Gittervorspannung UG der Verstärkerröhre V wird
somit positiver. Das bewirkt, daß der Anodenstrom 1P wieder gegen den Wert des Anodennennstromes
10 ansteigt. Der Stromwandler A
kann entfallen, wenn an dem Kathodenwiderstand
RN größere Verlustleistungen in Kauf genommen werden. Die Schaltungsanordnung zur
Erzeugung der Gittervorspannung UG bildet einen geschlossenen Regelkreis.
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Durch geeignete Beschaltung des Kathodenkreises der Verstärkerröhre
V mit nichtlinearen Richtleitern kann die Charakteristik der Regelung noch beeinflußt
werden, so daß z. B. eine Nachregelung des Anodenstromes 1P nur für den Fall erfolgt,
daß der Lastwiderstand R größer als der Wellenwiderstand Z der Laufzeitkette L wird.
Die an der zusätzlichen Wicklung W 3 des Pulstransformators V abfallende Spannung
UR und/oder die am Kathodenwiderstand RN abfallende Spannung UV können jeweils
einem verstärkenden Element zugeführt werden. Es kann durch Einfügen eines oder
mehrerer Verstärker in die Regelschleife die Genauigkeit der Regelung noch erhöht
werden.