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"Laufzeitkettenimpulsmodulator" Die Erfindung betrifft einen Laufzeitkettenimpulsmodulator,
der gemäß dem Resonanzladeprinzip betrieben wird, mit einer Ladediode am Eingang
der Laufzeitkette und mit einer Ladedrossel, die gegebenenfalls aus mehreren Drosseln
zusammengesetzt ist, zwischen der Ladediode und der Versorgungsgleichspannungsquelle.
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Derartige Modulatoren werden häufig z. B. in Nagnetron-Sendern von
Impulsradargeräten verwendet. Um von der gegebenonfalls auch nur kurzfristigen Änderung
der Eigenschaften der Bauelemente eines solchen Modulators und Schwankungen seiner
Versorgungsspannung unabhängig zu werden, ist es bekannt,
das Augenblickspotential
entweder zwischen der Ladedrossel und der Ladediode einerseits oder zwischen der
Ladediode und dem Eingang der Laufzeitkette andererseits während jedes Ladezyklus
mit einem Bezugspotential zu vergleichen und bei Erreichen des angestrebten Maximalwert
es dadurch zu atabilisieren, daß an den jeweiligen Verbindungspunkt im Ladekreis
ein Verbraucherwiderstand eingeschaltet wird, in dem die überschüssige Ladeenergie
in Wärme umgesetzt wird. Nachteilig an dieser Methode ist der sich ergebende schlechte
Gesamtwirkungsgrad des Modulators, da während jedes Ladezyklus die in dem genannten
Widerstand in Wärme umgesetzte Energie nutzlos für die zu erzeugende Impulsenergie
des Modulators ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, denMirkungsgrad eines Laufzeitkettenimpulsmodulators
der eingangs genannten Art bei Stabilisierung seiner Laufzeitketteneingangsspannung
(Ladespannung) gegenüber den bekannten Methoden zu verbessern.
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Die Erfindung besteht darin, daß in an sich bekannter Werte der Ladedrossel
eine Schaltvorrichtung parallel geschaltet ist und daß für die Schaltvorrichtung
eine Steuerschaltung vorgesehen ist, die die Schaltvorrichtung schließt, sobald
die
Laufzeitketteneingangsspannung (Ladesspannung) oder die Spannung am Ausgang der
Ladedrossel einen Wert erreicht, der - zwischen den die Größenordnung festlegenden
Grenzen der einfachen und der doppelten Höhe der Versorgungsgleich spannung - beliebig
vorgebbar ist.
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Anhand der Abbildungen werden im folgenden vorteilhatte Aus führungsbeispiele
der Erfindung zu deren näheren Erlduterung im einzelnen beschrieben.
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Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines Laufzeitkettenimpulsmodulators,
der die erfindungsgemäßen Merkmale aufweist, Nit 1 ist die Versorgungsgleichspannungsquelle
dieses Modulators bezeichnet, deren Spannungshöhe UB ist. Die Laufzeitkette dieses
Modulators ist durch ein gestricheltes Kastchen 2 dargestellt, in dem sich im gezeigten
Beispielsfall symbolisch eine unterteilte Induktivität 3 und drei Kapazitäten 4
bis 6 befinden. An den Fußpunkt dieser Laufzeitkette 2 ist der Verbraucher des gezeigten
Modulators angeschlossen, der beispielsweise aus einem durch einen Widerstand 7
symbolisierten Magnetron besteht, das an die Laufzeitkette ittels eines Impulstransformators
8 angekoppelt ist. Das Überseztzungsverhältnis dieses Transformators 8 ist üblicherweise
so gewählt, daß der Verbraucherwiderstand leicht unterangepaßt
an
den Wellenwiderstand der Laufzeitkette 2 ist. Die Laufzeitkette 2 wird aus der Versorgungs
spannungs quelle t über die Serienschaltung einer Ladedrossel 9 mit einer Ladediode
10 nach dem Resonanzladeprinzip aufgeladen; ihre Ladespannung kann deshalb maximal
die Spannung 2 UB erreichen, wobei die Spannungen über der Primärseite der Transformators
8, der Ladedrossel 9 und der Ladediode 10 wegen ihrer im Vergleich zur Ladespannung
zur Laufzeitkette sehr niedrigen Höhe vernachlässigt sind und von dieser Spannung
2 UB in der Praxis abgezogen werden müssen. Während des Ladevorganges ist die die
Ladedrossel 9 überbrückende Schaltvorrichtung 11 geöffnet. Diese Schaltvorrichtung
mit ihrer zugehörigen und nicht gezeigten Steuereinrichtung stellt das erfindungsgemäße
Merkmal des gezeigten Laufzeitkettenimpulsmodulators dar.
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ist ZiEi7die in Fig. 1 gezeigte Schaltung eines Laufzeitkettenimpulsmodulators
an sich bekannt, nicht jedoch zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe,
sondern zum Verhindern von Überspannungen in einem Laufzeitkettenimpulsmodulator
bei einer Betriebsstörung desselben mit Kurzschlußcharakter. Infolge der Ausnutzung
des Resonanzladeprinzips ist nämlich in eine derartigen Modulator eine Erzeugung
von Uberspannungen unvermeidbar, deren Höhe-mit jeder erneuten Aufladung bei fortbestehendem
Fehler ansteigt und ein Vielfaches
der Höhe der Versorgungsgleichspannung
erreichen kann. Die Schaltvorrichtung 11 bei dieser an sich bekannten Schaltung
besteht beispielsweise aus einer Funkenatrecke oder einen Thyratron, die bzw. das
bei einer über der Ladedrossel 9 auftretenden Überspannung zündet und da.
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durch eine weitere Resonanzaufladung bis zu ihrem bzw. bei nem Erlöschen
verhindert. Somit hat die Schaltvorrichtung 11 bei dem bekannten Laufzeitkettenimpulsmodulator
lediglich eine Schutzfunktion gegenüber Zerstörungen des Modus lators durch unerwünschte
Überspannungen zu erfüllen.
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Wesentlich für die Erfindung ist die Erkenntnis der vorteilhaften
Verwendbarkeit und Ausgestaltungsmöglichkeit dieser bekannten Schaltung zur Lösung
der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe mit dem besonderen Vorteil, daß neben
der Stabilisierung der Ladespannung noch eine fast leistungslose Einstellbarkeit
der Laufzeitkettenspannung in weiten Grenzen ermöglicht wird. Von Impuls zu Impuls
kann nämlich bei der Erfindung die Laufzeitkettenspannung auf jedes Potential zwischen
UB und 2 UB exakt eingestellt werden, Außerdem sind beim erfindungsgemäßen Laufzeitkettenimpulsmodulator
Clipperkreise, die dem Abführen einer infolge der üblicherweise durchgeführten Unteranpassung
des Verbrauchers vermeidbaren negativen Restladung der Laufzeitkette
dienen,
nicht mehr erforderlich, da durch die Stabilisierung gemäß der Erfindung die Laufzeitkette
jeweils dann von ihrem Ladekreis abgeschaltet wird, wenn der Wert der Sta bilisierungsspannung
erreicht wird, wodurch in keinem Pall eine unerwünschte Spannungsüberhöhung an der
Laufzeitkette auftreten kann.
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Der vorgebbare Wert der Ladespannung am Eingang der Laufzeitkette
des erfindungsgemä.ßen Laufzeitkettenimpulsmodulators liegt * wie bereits erwähnt
- immer unter der doppelten Höhe der Versorgungsgleichspannung; sein unterer Grenzwert
liegt immer über der einfachen Höhe der Versorgungsgleich-Spannung, und zwar bei
(Un + Us>, wobei U5 die Kurzschlußspannung über der Schaltvorrichtung und damit
die Drosselspannung während ihres Kurzschlusses ist.
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Vorteilhafterweise ist die Kurzschluß-Schaltvorrichtung des erfindungsgemäßen
Laufzeitkettenimpulsmodulators transformatorisch, gegebenenfalls mittels eines Autotransformators,
an die Ladedrossel angekoppelt.
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Fig. 2 zeigt das Prinzipschaltbild eines Lufzeitkettenimpulsmodulator
gemäß dieser letzterwähneten Ausführungsvariante der Erfindung mit transformatorischer
Kopplung, bei
der die Ladedrossel aus einem Transformator 12 mit
zwei Wicklungen besteht, von denen eine zwischen die Versorgungsgleichspannungsquelle
1 und die Ladediode 10 geschaltet ist, während die andere Wicklung an der Kurz schluß-Schaltvorrichtung
liegt, die im gezeigten Beispielsfall als Thyristor 13 symbolisiert ist, dessen
Verwendung in Verbindung mit der Erfindung vielfach sorteilha£t ist. Als Schaltvorrichtung
kommen jedoch bei der Erfindung häufig auch Thyratrone, gelegentlich auch Vakuumröhren
oder Transistoren zur vorteilhaften Anwendung. Der Verbraucher ist in Fig. 2 und
den weiteren folgenden Figuren durch einen Widerstand 14 symbolisiert, der den transformierten
Ersatzwiderstand des Verbrauchers 7 darstellt.
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Fig, 3 zeigt eine Ausführungsform eines Laufzeitkettenimpulsmodulators
nach der Erfindung mit autotransformatorisch angekoppelter Schaltvorrichtung. Hierbei
weist die Ladedrossel eine Mittenanzapfung auf und ist sie mit 15 bezeichnet. Diese
Mittenanzapfung ist über die Kurzschluß-Schalt vorrichtung, die im gezeigten Beispielsfall
als Thyratron 16 dargestellt ist, mit einem der zwei elektrischen Enden der Ladedrossel
verbunden, und zwar im gezeigten Beispielsfall nicht mit dem Verbindungspunkt der
Ladedrossel 15 und der Ladediode 10, sondern mit dem Verbindungspunkt der Ladedrossel
15 und der Versorgungsspannungsquelle 1,
Das Ausführungsbeispiel
der Erfindung nach Fig. 4 besitzt eine Ladedrossel, die aus zwei in Serie liegenden
Teildrosseln 17 und 18 zusammengesetzt ist. Diese zwei Teildrosseln weisen je eine
Hittenanzapfung auf, zwischen die die Kurzschluß-Schaltvorrichtung' die wiederum
durch ein Thyratron 16 symbolisiert ist, geschaltet ist.
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Die Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 5 besitzt zwei in Serie
liegende und als Teildrosseln fungierende Transtormatoren 19 und 20, deren Anzahl
prinzipiell nicht begrenzt ist. Eine ähnliche Ausführungsform zu Fig. 5 zeigt die
Fig. 6 mit drei tn Serie liegenden Transformatoren, von denen der dritte mit 21
bezeichnet ist. Die Transformatoren des LaufneitZettenimpulamodulators nach Fig.
5 und 6 sind ein- und auagangsseitig getrennt in Serie geschaltet; die eine dieser
Serienschaltungen liegt zwischen der Ladediode 10 und der Versorgungsspannungsquelle1
während die andere dieser Serienschaltungen an die Kurzschluß-Schaltvorrichtung
angeschlossen ist, Fig. 7 zeigt einen Laufzeitkettenimpulsmodulator nach der Erfindung,
der eine Ladedrossel besitzt, die aus parallel geschalteten Teildrosseln 22 und
23 zusammengesetzt ist.
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Die eine dieser zwei Teildrosseln, nämlich die Teildroasel 22, besitzt
eine 4ittenauzapfung, während die andere dieser zwei Teildrosseln, im gezeigten
Beispielsfall die Teildrossel 23, entweder auch eine Mittenanzapfung oder eine Transformatorwicklung
mit der halben Windungszahl der Teildrossel besitzt. Die Kurzschluß-Schaltvorrichtung
zwischen diesen zwei Mittenanzapfungen bzw, zwischen der einen Mittenanzapfung und
dem einen Wicklungsende der Transformator wicklung ist wiederum durch ein Thyratron
16 symbolisiert.
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Das andere Ende der Transformatorwicklung liegt an einem der zwei
Verbindungspunkte der zwei Teildrosseln, im gezeigten Beispielsfall am Verbindungspunkt
der Drosseln mit der Versorgungsspannungsquelle 1.
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Die Fig, 8 und 9 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung,
die aufgrund der bisherigen Ausführungen offensichtlich keiner weiteren Erläuterung
bedürfen, da die gezeigten Schaltbilder für sich selbst sprechen, Häufig ist es
beim erfindungsgemäßen Laufzeitkettenimpulsmodulator vorteilhaft, in Serie zu der
Kurzschluß-Schaltvorrichtung einen niederohmigen Begrenzungswiderstand 94 zu schalten,
wozu die Fig 10 ein Ausführungsbeispiel zeigt.
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Die in Fig. 10 weiterhin gezeigte Diode 25 ist in Verbindung
mit
der Erfindung auch bei fehlendem Begrenzungswiderstand 24 zweckmäßig zum Verhindern
einer inversen Spannungsüberlattung des Thyratrons 16 oder einer dem Thyratron äquivalenten
Anordnung. Die Größe des Widerstandes 24 ist vorteilhafterweise so gering wie möglich
zu halten.
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Fig. lt zeigt das Schaltbild einer in der Praxis besonders bewährten
Ausführungsform der Erfindung, wobei die Bauelemente teilweise mit Dimensionierungshinweisen
bzw. Typenangaben versehen sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird
die Spannung am Ausgang der Ladedrossel 9 mit einer Bezugsepannung aus einer Bezugsspannungsquelle
26 verglichen, wozu ein Differenzverstärker 27 mit einem Eingang an die Bezugsspannungsquelle
26 und mit seinem anderen Eingang an einen Spannungsteiler aus zwei Widerständen
28 und 29 angeschlossen iat. Der Wideratand 29 ist zweckmäßigerweise einstellbar,
wodurch der vorgegebene Wert, bei dessen Erreichen die Schaltvorrichtung 11 schließen
soll, vorgebbar ist. Zweckmäßigerweise ist @n Widerständen 28 und 29 ein kapazitiver
Spannungsteiler aus den Kondensatoren 30 und 31 parallel geschaltet, dessen Kondensator
31 vorteil hafterweise einstellbar ist. Ein mit 32 bezeichnetes Thyratron symbolisiert
in Fig. 11 die Schaltvorrichtung, die grundsätzlich selbstverständlich auch in dLaufzeitkettenimpulsmodulatoren
nach
Fig. 1 bis 10 erforderlich ist und die Entladung der Laufzeitkette 2 steuert. Beim
Laufse4tkettenimpulsmodulator nach Fig. 11 ist an den Ausgang des Differenzverstärkers
27 ein Steuerimpulsverstärker 33 angeschlossen, der das Zündsignal des Differenzverstärkers
27 verstarkt auf das Thyratron 34 abgibt, sobald die Laufzeitkettenausgangsspannungs
den vorgegebenen Wert erreicht. Der weitere Aufbau des Laufzeitkettenimpulsmodulators
nach Fig.
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11 ist der Abbildung direkt entnehmbar; eine weitere Funktionsbeschreibung
dürfte überflüssig sein.