DE1922690A1 - Triggerbarer Impulsgenerator - Google Patents

Description

The Marconi Conpany Limited English Electric House, Strand London, W, C. 2., England

Ulm (Doneu), 23. April I969 PT-UL«Schz/bn

"Triggerbarer Impulsgenerator"

Die Erfindung betrifft einen triggerbaren Impulsgenerator, der bein Pulsnodulieren der Schwingungen eines Hochfrequenzoszillators oder Hoehfrequenaverstärkers, beispielsweise eines Magnetron» oder Klystron-Ossillators oder -Verstärkers verwendbar ist. Hierbei sollen Ausgangeimpulse a in Abhängigkeit von Eingangs-Triggerimpulaen erzeugt werden. Vorzugsweise ist der erfindungsgenäße Impulsgenerator zur Verwendung als Laufzeitketten-Impulsnodulator in Sender eines Impulsradargerätes oder eines Mikrowellen-Nachrichtenübertragungsgerätes vorgesehen.

Fig. 1 zeigt das Schaltbild eines bekannten Irapulsgenerators der vorerwähnten Art. Im gezeigten Beispielsfall wird die

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Versorgung*spannung einein Dreiphasengenerator MS entnommen, der eine relativ geringe und niederfrequente Netzspannung abgibt und von dem nur seine drei Ausgangsleitungen gezeigt sind. Über einen dreipoligen Schalter gelangt diese Dreiphasenspannung su einem Transformator T_f der die Spannung in dem erforderlichen hohen Verhältnis herauftransformiert. Die Ausgangsspannung; dieses Trans» fornators wird über eine Gleichrichter- und gegebenenfalls Glättungsanordnung RU einer Ladeschaltung zugeführt, die vorzugsweise aus der Reihenschaltung einer Ladsdrossel Cl und einer Ladediode D besteht und die der Aufladung eines iapulsfornenden Netzwerkes PN dient. Dieses Netzwerk ist vorzugsweise eine Laufzeitkette mit einer Serieninduktivität und verteilten Shunt-Kapazitäten, die in Fig. 1 durch drei Kondensatoren zwischen verschiedenen Punkten längs der Induktivität einerseits und der anderen Ausgangsleitung der Anordnung RU andererseits symbolisiert sind. Die Diode D kann auch durch einen Thyristor oder eine sättigbare Induktivität ersetzt sein. Das ausgangsseitigo Enda der Induktivität dom impulsformenden Netzwerkes ist mit einer durch die Trigger impulse aea Iiapulsgenerators steuerbaraiSchaltvorrichtung verbunden, die in gezeigten Beispielsfall der hochspannungsfesten Ausführung des Impulsgenerators aus der Serienschaltung durch eine Spannung

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gleichzeitig triggerbarer Elektrononschalter, beispielsweise Thyristoren, SW2 ... SWn besteht.

nadelförmi^e
Der in Fig. 1 dargestellte/Impuls ist ein Triggerimpuls.

Der Lastwiderstand des gezeigten Inpulsgenerators ist beispielsweise die Kathoden- Kollektor- Spannungsversorgung!^ schaltung eines Klystronveretärkers oder die Kathoden-Anoden.-Spannimgsversorgungsechaltung eines Kagnetron-Cszillators. Dieser Lastwiderstanc! wird tait hochgespannten Impulsen aus der Sekundärwicklung PS eines Irapulstransforuators gespeist, dessen Primärwicklung PP, wie geaeigt, zwischen der Schaltvorrichtung und der Kapazität des impulsfornenden Netzwerkes liegt*

Dieser bekannte !»pulsgenerator nach Fig. 1 hat den schwerwiegenden praktischen Nachteil, daß der eingangeseitige Transformator T notwendigerweise schwer, voluminös und kostspielig ist und daß alle diesem Transformator im Impulsgenerator folgenden Bauelemente desselben hochspannungsfest isoliert sein müssen, was wiederum ein unerwünscht hohes Gewicht und entsprechendes Volumen sowie Kosten zur Folge hat.

Fig. 2 seigt einen triggerbaren Impulsgenerator, bei dem

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da· angesprochene Kochspannungs-Ieolationsproblem vermindert ist* In diesem in Fig. 2 gezeigten Impulsgenerator befindet sich kein Transformator T trie bein Impulsgenerator nach Fig. l; statt dessen ist ein Hochfrequenz« Transformator TT mit hohem Aufvrärtsübersetzungsverhältnis vorgesehen. Ein zusätzlicher Kondensator CR ist an die Ausgangsseite der Ladedrossel Cl angeschlossen* Außerdem befindet sich auf der Primärseite des Transformator* TT ein schnell arbeitender Ladeschalter SW₁ beispielsweise ein triggerbarer Thyristor« Die Sekundärwicklung öea Transformators TT ist an das eingangsseitige Ende des impulsformenden Netzwerkes PN über einen Isolator angeschlossen, uor beispielsweise wiederum eine Diode D ist· In den übrigen Teilen stimmt der Impulsgenerator nach Fig« 2 nit denjenigen nach Fig. 1 identisch überein.

Der Impulsgenerator nach Fig. 2 hat gegenüber denjenigen nach Fig. l den Vorteil, daß anstelle eines Niederfrequenztransformators T ein Hochfrequenztransformator TT vorgesehen ist und daß die einzigen Elemente, die hoch* spannungsfest isoliert werden müssen« die Sekundärwicklung des Transformators TT und die Elemente sind, die dieser Sekundärwicklung in gezeigten Impulsgenerator folgen* Außerdem sind im Impulsgenerator nach Fig. 2 zwei Speichervorrich-

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tungen anstelle einer einzigen vorgesehen, und zwar der Kondensator CR und die Kapazität des impulsformenden Netzwerkes FN*

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den - im Vergleich zuu Transformator T - trotz seiner geringeren bauliehen Größe und seines geringeren Preises unerwünschten Transformator TT bei einen Impulsgenerator der bisher beschriebenen Art zu vermeiden.

Die Erfindung geht sonit aus von einen triggerbaren Impulsgenerator, der bein Pulsmodulieren der Schwingungen eines Hochfrequenzoszillators oder Hochfrequenzverstärkers verwendbar ist, mit einen aus seiner Versorgungsgieiehspannungsquelle, beispielsweise einer Wechselspannung©quelle nit nachgeschalteter Gleichrichter- und gegebenenfalls Glättungsanordnungjüber eine Ladeschaltung, vorzugsweise die Reihenschaltung einer Ladedrossel mit einer Ladediode, aufladbaren und über die Reihenschaltung einer durch die Triggerimpulse steuerbaren Schaltvorrichtung nit der Primäre eite eines Aussangs-Impulstransformators entladbaren impulsformenden Netzwerk, das vorzugsweise eine Laufzeitkette ist.

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Die Erfindung besteht bei diesem Impulsgenerator darin, daß die Sekundärwicklung dee Ausgangs-Impulstransforiaators elektrostatisch von dessen Prinärwicklung durch geerdete Abschirmmittel abgeschirmt ist, daß die Primärwicklung und die gesamte derselben vorangehende Schaltung des Impulsgeneratore (Schaltvorrichtung, iapulsfor-α end es Netzwerk, Ladeschaltung, gegebenenfalls Gleichricfc=· ter- und Glättungeanordnung) auf gegenüber dem Erdpotentlal schwingenden Potential gehalten ist und daß der Ausgangs-Impulstransformator als einziger Transformator des Inpulsgenerators vorgesehen ist.

In erfindungsgemäßen Impulsgenerator ist somit kein den Transformator T (Fig. l) und auch kein den Transformator TT (?ig. 2) vergleichbarer Transformator vorgesehen; der einzige Transformator in erfirdungsgemäSen Impulsgenerator ist der Ausgangs-Impulstransfornator. Kein einziges der Bauelemente des erfindungsgemäßen Impulsgenerator*, das sich - elektrisch gesehen - vor dem Ausgangs-Impulstransformator befindet, operiert bei Hochspannung, so daft die Hochspannungs-Isolationsprobleme zu einem Minimum reduziert sind· Vorteilhaft ist weiterhin, daß nur eine einzige Speieherstufe im erfindungsgenäßen Impulsgenerator vorgesehen ist,

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nämlich das impulsformende Netzwerk·

Eine bevorzugt© Ausführungsforci der Erfindung enthält einen bezüglich seines Potentials gegen Erde schwimmenden Schaltkreis aus einer Gleichrichter- und Glättungsanordnung, einer hiervon gespeisten Ladedrossel und einen daran anschließenden impuls formenden Netzwerk, an άειΒ eine Schaltvorrichtung alt mindestens einen triggerbaren Thyristor sowie ein Ausgangs-Inpulstransfornator angeschlossen ist, dessen Sekundärwicklung elektrostatisch von seiner Primärwicklung durch geerdete Abschirmmittel abgeschirmt ist«

Die praktischen Vorteile des erfindungsgemäßen Xnpulagenerators werden bei Betrachtung des Beispielsfalls besonders klar ersichtlich, inldern die Ξ ing angespannung, die der Gleichrichteranordnung zugeführt .wird, beispielsweise 400 V beträgt. In diesem Beispielsfall sind nur etwa 1100 V über der Schaltvorrichtung anstehend und etwa die Hälfte dieser Spannung aher der Primärwicklung des Ausgangs-Icspulstransformators, dessen sekundärseitige Ausgangsspannung 30 bis 50 kV sein kann.

In vielen Fällen ist es wünschenswert, die an verschiedenen

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Schaltungepunkten dee erfindungsgenäßen Inipulegenerator· erzeugten Spannungen zu überwachen. Da beim erfindungsger.iäßen Impulsgenerator alle Schaltungspunkte vor und einschließlich der Primär s ei te des Ausgangs«"Ir.ipulstransf orciators gegenüber den Erdpotential potentialnäßig schwimmen, orgeben sich bei Anwendung üblicher Überwachungsinethoden Schwierigkeiten. Diese Schwierigkeiten sind bei einer Wei·» terbildung der Erfindung vermieden. Hierbei wird die zu überwachende Spannung zerhackt und einem zusätzlichen Transformator zugeführt, dessen Sekundärwicklung von der Primärwicklung durch zwei elektrostatische Schirme abgeschirmt sind, von. denen einer geerdet und Cer andere gleichfalls gegenüber den Erdpotential potentialnäßig schwimmt. Der Sekundäreeite dieses zusätzlichen Transformators 1st dann, die Überwachungsspannung entnehnbar. Die Mittel zum Zerhacken der Spannung enthalten vorzugsweise exsn Schalttransistor, öer von einer örtlich erzeugten Schaltwellenform gesteuert wird. Außerdem ist zweckmäßigerweise eine Bezugsspannungsquelle vorgesehen, die durch eine Kenerdiode realisiert sein kann.

In Verbindung mit dem erfindungsgetaa'ßen Impulsgenerator werden zwecknäßigerweise an sich bekannte Mittel zur Amplitudenstabilisierung der erzeugten Ausgangsimpulse benutzt. Beispielsweise kann eine Spule nit aer Ladedrossel gekoppelt

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und in Serie mit einem zusätzlichen durch eine Spannung steuerbaren Schalter geschaltet werden, beispielsweise in Serie mit einem Thyristor. Dann, werden weiterhin Mittel zum automatischen Triggern dieses zusätzlichen Schalters in den leitenden Zustand vorgesehen, sobald die Spannung in dem impulsformenden Netswerk über einen vorgegebenen Wert ansteigt. Derartige stabilisierende Kittel nüssen dann selbstverständlich auch gegenüber dem Erdpotential potentialmKßig schwiianend gehalten werden.

Fig. 3 dient der Erläuterung einer Ausfuhrungsform der Erfindung, die zzätsüch ein Realisierungsbeispiel der Weiterbildung der Erfindung bezüglich der Spannungeüberwachung enthält.

Die Gleichrichter· und gegebenenfalls Glättungsanordnung RU liegt beim Impulsgenerator nach Fig. 3 wiederum an der Eingangsseite einer Ladeschaltung, die aus der Reihenschaltung einer Ladedrossel Cl mit einer Ladediode D besteht. Am Ausgang dieser Ladeschaltung befindet sich wiederum ein impulsformendes Netzwerk PM mit nachfolgender Schaltvorrichtung. Diese besteht wiederum vorzugsweise aus mindestens eineis Thyristor SWl bis SWn. Im Ausgangskreis ist

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auAerdein vriedervua dit Printärwicklung ?P des Auegnngs-Iapuletrarfformators vorgeeehen, Vor der Primärwicklung PP befindet sich beim Ausführungsbeispiel aev Erfindung nach Pig, 3 kein Transformator. Auch ist aus Fig. 3 ersichtlich, daß die gesamte Schaltung, soweit sie bisher anhand der Fig. 3 beschrieben ist, an keinen Punkt geerdet ist«, Die verschiedenen Elemente und Anordnungen innerhalb des gezeigten Inpulsgenerators, soweit sie bisher beschrieben sind, sind in Abschirmgehäusen FS vorgesehen, die durch strichpunktierte Kästchen angedeutet und die miteinander elektrisch verbunden, aber nicht geerdet sind.

Der Ausganga-Intpulstrensformator hat zwischen seiner Primär- und Sekundärwicklung geerdete Abschirmmittel ES, die durch unterbrochene Linien ES angedeutet und mit ein arc geerdeten und durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten Abschirugehäuse C2S elektrisch verbunden sind. Dieses Abschirmgehäuse OSS enthält alle Taile des bisher erläuterten Impulsgenerators nach Fig. 3 außer der Sekundärwiclclung PS seines Ausgangs-Inpulstransforxators.

Nunmehr v/erden die Spannungs-Überwachungstnaßnahiaen genäU der oben erwähnten Weiterbildung der Erfindung anhand

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eines Ausführungcbeispiels beschrieben, das gleichfalls der Fig, 3 entnehnbar ist. Ein Verteilerschalter DSW ist nit einen seiner Kontakte mit einer Bezugsspannungsquelle verbunden^ die nicht getrennt gezeigt ist und die in einem ungeerdeten Abschir»gehäuse FSMl vorgesehen ist. Dieses Absclii«r,_fc.ehäuse FSHl ist axt den ungeerdeten Abschinagehäusen FS verbunden und innerhalb des geerdeten Abschirugehäuses OES angeordnet. Die anderen Kontakte des Schalters DSU sind nit Leitungen L verbunden, die nur nit ihrem Ende gezeigt sind, um die Zeichnung übersichtlich zu halten, aber die zu den verschiedenen Schaltungspunkten innerhalb des Inpulsgenerators führen, an u-anen Spannungen überwacht werden sollen. Die Ana gangs <apanmw.g des Schalters DSW wird einen Zerhacker zugeführt, der aus einen Schalttransistor ST und einen Generator WS für die Schaltwellenforn, nit dor der Schalttransistor gesteuert wird, besteht. Dieser Zerhacker ist innerhalb eines Abschirngehäusss FSM2 angeordnet, das mit dem ungeerdeten Abschirmgehäuse FS verbunden und selbst nicht geerdet ist. Die Ausgangsspannung dee Zerhackers wird der Prinärseite MTP eines Transfornators zugeführt, dessen Sekundärseite MTS von der Primärseite durch zwei elektrostatische Schirne abgeschirmt ist. Einer dieser Schirne, nänlich der Schirm FSl, ist nit den ungeerdeten Abschirngehäusen verbunden,

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während der andere dieser Schirme, nämlich der Schirm BSI, geerdet ist. Die Ausgangespannungen über der Sekundärwicklung MTS werden zur Überwachung benutzt. Hierzu werden sie im gezeigten Beispielsfall mittels eines Gleichrichters R gleichgerichtet, anschließend geglättet und einer Übervrachungs- bzw. Meßanordnung MD, beispielsweise einem Oszillographen, zugeführt. Die letzterwähnte Glättungsanordnung ist nicht getrennt gezeigt^ es wird angenommen, daß sie sich innerhalb der Einheit MD befindet. Wie ersichtlich, kann mit der beschriebenen Überwachungseinrichtung jeder Schaltungspunltt spannungsmäßig in Vergleich zu der Bezugsspannung gesetzt werden, obwohl die Überirachungspunkte potentialnäßig gegenüber den Erdpotenti&l schwimmen.

Die Ausgangsimpulse über der Sekundärwicklung PS des Ausgangs-Irapulstransformators werden einen nicht gezeigten Hochfrequenzoszillator oder Hochfrequenzverstärker zur !«pulsmodulation zugeführt, beispielsweise einem Magnetronoszillator, in welchem Fall die Ausgangeimpulse dee Impulsgenerators als Kathoden- Anodenspannung des Magnetrons benutzt werden. Um einen weiteren Beispielsfall für vorteilhafte Anwendungsinöglichkeiten des erfindungsgemäßen Impuls-

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generators anzugeben, sei auf einen Hochfrequenz-Klystron· verstärker verwiesen, in welchem Fall die Ausgangsinipulse des Impulsgenerators als Kathoden-Kollektor-Spannung des Klystrone verwendet werden.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   IJ Triggerbarer Impulsgenerator, der beim Pulemodulieren der Schwingungen eines Hochfrequenzoszillators oder Hochfrequenzverstärkers verwendbar ist, mit einem aus seiner Versorgungsgleichspannungsquelle, beispielsweise einer Wechaelspenmmgs quelle mit nachgeschaltetor Gleichrichter- und gegebenenfalls Glättungsanordnung,über eine Ladeschaltung, vorzugsweise die Reihenschaltung einer Ladedrossel mit einer Ladediode, aufladbaren und über die Reihenschaltung einer durch die Trigger impulse steuex-baren Schaltvorrichtung rait der Primärseite eines Ausgangs-Iiupulstransforraators entladbaren inipulsfornienden Netzwerk, das Vorzugspreise eine Laufzeitkette ist, insbesondere Laufzeitketten-Inipulsuodulator im Sender eines Iinpulsradargerätes, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundäruicklung des Ausgangs-Impulstransformators elektrostatisch von dessen Primärv.'iclclung durch geerdete Abscliirmai ttel abgeschirmt ist, daß die Primärwicklung und dia gesamte derselben vorangehende Schaltung des Impulsgenerators (Schaltvorrichtung, impulsf orraendes Netzwerk, Ladesctialtung, gegebenenfalls Gleichrichter- und Glättungsanorclnung) auf gegenüber ^om

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   Erdpotential schwimmend ec: Potential gehalten ist und daß der Ausgangs-Impulstransformator als einziger Transformator des Icrmlegenerators vorgesehen ist.

   ?■. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gleichrichter- und Glättungsanordmmg, eine von letzterer gespeiste Ladedrossel und ein an die Ladedrossel angeschlossenes impulsforia^ndes Netzwerk vorgesehen sind, daß aa das inpulεformende Netzwerk eine Schaltvorrichtung angeschlossen ist, die mindestens einen Thyristor enthält, daß zwischen der Schaltvorrichtung und dem impulsformenden Netzwerk die Primärwicklung ein.es Ausgangs-Impulstransfornators vorgesehen ist und daß die Selnmdärwicklung des Transformators von seiner Primärwicklung durch geerdete Abschirmmittel elektx-ostatisch abgeschirmt ist.

   3. Impulsgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur wahlweisen Entnahme von Probespannungen von vorgegebenen Schaltungspunkten des Impulsgenerators oder einer Bezugsspannungsquelle vorgesehen sind, daß ein Zerhacker für die entnommene Spannung und ein zusätzlicher Ti~ansformator vorgesehen sind, dessen Primärseite an den Zerhacker angeschlossen ist und dessen Sekundärseite von seiner Primärseite durch zwei elektrostatische

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   Schirme abgeschirmt ist, von denen der eine geerdet ist und der andere potentialmäßig gegenüber den Erdpotential schwimmt, und daß an die Sekundärseite des zusätzlichen TransformatozB an sich bekannte Spannungs-Übervj-achungsmit» tel, beispielsweise ein Oszillograph mit vorgeschaltetem Gleichrichter, angeschlossen sind.

   k. Impulsgenerator nach' Ansps.*uch 3t dadurch gekennzeichnet, daß der Zerhacker einen Schalttransfornator und einen Generator für die Schaltwellenform enthält.

   5. Impulsgenerator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die 3ezugsspannungsquelle eine Senerdioda enthält.

   6, Impulsgenerator nach einem der Ansprüche 2 bis 5 s da«» durch gekennzeichnet, daß eine Spule mit der Ladedrossal gekoppelt und in Serie mit einem zusätzlichen Schalter geschaltet ist und daß Mittel zum automatischen Triggern des zusätzlichen Schalters in den leitenden Zustand vorgesehen sind, sobald die Spannung über dera impulsformenden Netswerk einen vorgegebenen Wert überschreitet.

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