DE2241239B2 - Verfahren und Impulstransformator zum Erzeugen von Hochfrequenzimpulsen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Hochfrequenzimpulsen unter Speicherung von Energie an einer Mehrzahl von Speicherstellen und deren sequenzieller Entladung sowie für die Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Impulsgeneratoren.

Sowohl das erfindungsgemäß geführte Verfahren als auch die erfindungsgemäß ausgebildeten Impulsgeneratoren sind insbesondere für einen Betrieb in Verbindung mit gepulsten Hochleistungsübertragungssystemen bestimmt, die mit Antennensystemen hoher Güte gekoppelt sind. Von besonderem Interesse in Verbindung mit der

g 4. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch 40 vorliegenden Erfindung sind sequenziell betriebene

gekennzeichnet, daß die Koppeltransformatorschaltungen je einen Serienresonanzkreis enthalten. S. Impulsgenerator nach Anspruch 3, dadurch Hochfirequenzimpulsgeneratoren, wie sie in den USA.-Patentschriften 2786132 und 2243 728 beschrieben sind. Ein neuartiger Einsatz solcher als Sequenzinverter bezeichneter Geräte mit magneti-

gekennzeichnet, daß die Koppeltransformator- 45 sehen Impulskompressionsschaltungen ist Gegenstand schaltungen je einen Koppelpfad mit schwacher der älteren Patentanmeldung P 22 39 691.4 vom magnetischer Kopplung enthalten. 11. August 1972, in der Energiespeicher und Ent-

6. Impulsgenerator nach Anspruch 3, dadurch ladeschaltungen an einer Mehrzahl von Speicherstelgekennzeichnet, daß die Koppeltransformator- len angeordnet und für einen sequenziellen Betrieb schaltungen sowohl einen Serienresonanzkreis als 5» eingerichtet sind, wobei jede dieser Schaltungen unter

auch einen Koppelpfad mit schwacher magnetischer Kopplung sowie einen Schalter enthalten, der nach Erreichen angenähert gleicher Werte für die Impulsströme im Koppelpfad mit schwacher magnetischer Kopplung und im Serienresonanzkreis diesen aus dem Betrieb nimmt.

7. !Impulsgenerator nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Energiespeicher mit einer eigenen Speisespannungsquelle C₁-E_n verbunden ist.

8. Impulsgenerator nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Schaltungen für die Energiespeicherung und Energieentladung ein Paar von kaskadenartig zusammengeschalteten Ladestufen aufweist, die jeweils Serieninduktivitäten L₁₁, L₈₁, Thyristor-

j schalter

'21

TR_n, TR_n enthalten,

_{11 81}

und Parallelkondensatoren und daß jede zugehörige Steuerung durch thyristorisierte Triggerschaltungen mit einer entsprechenden magnetischen Impulskompressionsstufe verbunden ist und alle diese Schaltungen an eine gemeinsame Last angeschlossen sind. -Ein hauptsächliches Anwendungsgebiet für die vorliegende Erfindung liegt in der Erzeugung von Hochfrequenzimpulsen mit schnellem Anstieg in einer' Antenne hoher Güte, wobei von der Hochfrequenzspeisequelle eine sehr hohe Volt-Ampere-Belastung verlangt wird. In üblichen Systemen für die Erzeu-r gung von Hochfrequenzimpulsen, die mit Hochleistungselektronenröhren oder mit Festkörperleistungsverstärkern arbeiten, um die Hochfrequenzleistung' zu erzeugen und die Hüllkurve für die Hochfrequenz·» impulse zu bilden, müssen nun die Elektronenröhren oder die Festkörperbauteile leider eine Volt-Ampere-Belastung aufbringen, die in einer höheren Größenordnung liegt als die an den abstrahlenden Antennen-

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widerstand abgegebene Impulsleistung. Dies bedeutet naturgemäß entweder einen sehr hohen baulichen Aufwand für diese Elemente oder aber eine Beschränkung der abstrahlbaren Leistung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeit zur Erzeugung von breitbandigen Hochfrequenzimpulsen hoher Leistung in einer schmalbandigen oder abgestimmten Last mit Hilfe von Festkörperschaltungen zu erzeugen, deren Belastung weit unter der Volt-Ampere-Beanspruchung liegt, die von der abgestimmten Last verlangt wird.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß jede solcher Speipherentladung mit magnetischer Impulskompression unter Erzeugung entsprechender sequenzieller und komprimierter Ausgangsimpulse vorgenommen wird, daß die erzeugten Ausgangsimpulse in eine abgestimmte Last eingekoppelt werden und daß diese Kopplung bei sequenziellem Erreichen der Scheitel der Ausgangsimpulse überbrückt ao wird, worauf die abgestimmte Last ausschwingt.

Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß sich durch eine neuartige Verwendung der obenerwähnten magnetischen Impulskompressionsschaltungen mit Steuerung durch Festkörperthyristoren *5 oder ähnliche Steuerelemente die Volt-Ampere-Beanspriichnng der Festkörperschaltungen durch das Impulskompressionsverhältnis erheblich reduzieren läßt.

Bei einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Kopplung für niedrige Ausgangsimpulsströme in Serienresonanz gehalten und für hohe Ausgangsimpulsströme schwach gemacht.

Gegenstand der Erfindung ist weiter ein zum Durchführen eines Verfahrens der obenerwähnten Art geeigneter Impulsgenerator, der sich dadurch kennzeichnet, daß mit mehreren sequenziell betriebenen Schaltungen zur Energiespeicherung, Energieentladung und magnetischen Impulskompression für die Erzeugung aufeinanderfolgender Impulse mit 4» schnellem Anstieg eine gemeinsame abgestimmte Last gekoppelt ist, deren Impedanz während der Impulserzeugung mit der Impulsstromamplitude variiert, und daß als Verbindung zwischen dieser Last und jeder der Impulskompressionsschaltungeu je eine von mehreren Koppeltransformatorschaltungen eingefügt ist, die jeweils einen Schalter für die sequenzielle Entladung gespeicherter Energie und der Impulskompression und deren Einkopplung über die entsprechende Koppeltransformatorschaltung in die Last enthalten.

Bevorzugte Ausführungsformen für einen solchen Impulsgenerator sind in weiteren Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei den erfindungsgemäß ausgebildeten Impulsgeneratoren werden die magnetischen Impulskompressionsschaltungen über individuell angepaßte Transformatoren mit einer abgestimmten Hochfrequenzlast gekoppelt. Außerdem werden die Impulskompressionsschaltungen sequenziell betrieben, und jede davon ist an die abgestimmte Last angepaßt, deren Impedanz eine Funktion der Stromamplitude während der Erzeugung der Impulse mit schnellem Anstieg ist. Änderungen in der Amplitude, der Impulsbreite und der Lage jedes Halbzyklus für die ^e5 Impulsströme lassen sich durch Steuerung der entsprechenden magnetischen Impulskompressiönsschal-.tjingen erzielen.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele veranschaulicht; dabei zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild für einen erfindungsgemäß ausgebildeten Impulsgenerator als Ganzes,

F i g. 2 eine schematische Darstellung der zeitlichen Zusammenhänge zwischen Laststrom und Triggertakt,

F i g. 3 a ein Schaltbild für eine im Sinne der Erfindung bevorzugte Ausführungsform für eine Impulskompressionsschaltung,

Fig. 3b und 3c ein Ersatzschaltbild und ein WeI-lenformendiagramm für den Betrieb der Impulskompressionsschalturig von F i g. 3 a während der Erzeugung des ersten Halbzyklus,

Fig. 4a und 4b in Fig. 3b bzw. 3c entsprechender Darstellung die Verhältnisse während der Erzeugung des zweiten Halbzyklus,

F i g. 5 a und 5 b den Betrieb mit schwacher magnetischer Kopplung der zugehöligen Resonanzkreise an Hand eines ausschnittsweisen Schaltbildes bzw. eines Ersatzschaltbildes,

Fig. 6a bis 6c Hüllkurven füx die Ausgangsspannung an der Last und den übertragenen Strom für die drei Kopplungsfälle einer Serienresonanzkopplung, einer schwachen magnetischen Kopplung und piner gleichzeitigen Serienresonanzkopplung und magnetischen Kopplung und

F i g. 7 ein Schaltbild für eine abgewandelte Ausführungsform mit Serienresonanz und magnetischer Kopplung.

Wird eine abgestimmte Last durch einen hochfrequenten Spannungssprung der gleichen Frequenz erregt, auf welche die Last abgestimmt ist, so entstehen zwei Stromkomponenten. Die eine davon ist eine exponentiell abfallende Komponente, deren Nulldurchgänge in den Zeitpunkten 0, ^, — , ....in Entsprechung zu denen einer Sinuswelle auftreten. Die andere Komponente ist ein ansteigender Strom, dessen Hochfrequenzphase die gleiche ist wie die der anliegenden Hochfrequenzspannung. Anfänglich gibt es eine Kombination dieser beiden Komponenten", und der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen variiert zeitlich, bis die abklingende^ exponentielle Komponente verschwunden ist. Bei manchen Anwendungsfällen, wie beispielsweise in Navigationssystemen nach Loran-C und Loran-D ist es jedoch wünschenswert, unabhängig von der Phase" der Erregungsspannung einen gleichförmigen Abstand zwischen den Nulldurchgängen zu haben. Zur Kompensation dieser offensichtlichen Phasenmodulation ist es bisher jedoch erforderlich gewesen, spezielle Techniken, wie beispielsweise eine rasches Änderung der Aeteimenabstirnmung oder ein Ein- und Ausschalten von Drosselelementen, zu verwenden. Vorschläge dieser Art sind auf den S. 110 bis 115 der IEEE Transactions, Technical Group ort Communications Systems, Bd. CS-12, Nr. 1 vom März 1964, beschrieben. Diese Techniken sind jedoch mit hohem Kostenaufwand und großem Raumbedarf verbunden. Diese Nachteile lassen sich mit der vorliegenden Erfindung vermeiden, da die darin angewandte magnetische Impulskompressionstechnik eine unabhängige Steuerung jedes Halbzyklus des Stroms und außerdem eine unabhängige Steuerung der Breite jedes Halbzyklus gestattet. Die Erfindung führt also weiterhin zu einem einfachen und preisgünstigen Ge-

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rät für die Steuerung der Nulldurchgänge einer deren Gegenstück E_n usw. und den oberen Anschluß-Hochfrequenzwelle, klemmen der jeweiligen Kondensatoren C^₁ und C₂₁ Die in Verbindung mit der abgestimmten Hoch- bzw. C_1n und C_2n usw. eingefügt, wobei die Verbinfrequenzlast L_A-C_A-R_A in Fig. 1 verwendeten ma- dung zu diesen letztgenannten Klemmen über Seriengnetischen Impulskompressionsschaltungen /-/' und 5 drosseln L₄₁ und L₃₁ sowie Dioden C₂₁ und D₁₁ bzw. l_n.l_n' gleichen in ihrem grundsätzlichen Aufbau Seriendrosseln L_4n und L_sn und die Dioden D_2n und ■ denen in der obenerwähnten älteren Patentanmel- D_1n usw. läuft. Die für dieses Ausführungsbeispiel dung P 22 39 691.4, sie sind jedoch insoweit abge- einschlägigen Hochfrequenzimpulse haben insbesonwandelt, als sie eine unabhängige Amplitudeneinstel- dere die in Fig. 2a veranschaulichte Form mk einer lung ermöglichen, indem jede der magnetischen Im- io im Vergleich zur Abfallzeit kurzen Anstiegszeit — für pulskompressionsschaltungen an eine eigene Gleich- Anwendung bei Loran-C-Navigation beispielsweise spannungsspeisequelle E₁ bis E_n angeschlossen ist. zwischen fünf und sieben Perioden der Hochfrequenz. Die thyristorisierten Ladeschaltungen an den auf- Wie Fig. 2a zeigt, liegt die Impulsanstiegszeit in der einanderfoigenden Speicherstellen /.../„ sind mit Größenordnung von 2,5 Perioden — bei einer Träähnlichem Aufbau dargestellt, wobei jede eingangs- 15 gerfrequenz von 100 kHz — mit einer Abfallzeit von seitige Serieninduktivitäten L_n und L₁ „ sowie trigger- etwa 7,5 Perioden. Das sequenzielle Zeitdiagramm bare Thyristoren SCR₁₁ ""d ^CA_1n aufweist, die mit für die Veranschaulichung des Auftretens der einzel-■der positiven Klemme der entsprechenden Gleich- nen Triggersignale für die Thyristoren ist in Fig. 2b '- spannungsspeisequelle E₁ und E_n verbunden sind. wiedergegeben. Die durch die magnetische Impuls-Erste Ladeschaltungen für die Energiespeicherung 20 kompressionsstufe /'- oder /„'-erzeugte Verzögerung bilden die Bauelemente L₁₁-SCR₁₁ und L_1n-SCR_1n in ist in der Zeichnung mit T₀ angegeben, wobei der Verbindung mit zugehörigen Kondensatoren C₁₁ und spezielle eingetragene Wert von T₀ *= 15 usec in die-C_1n, wobei jeweils-eine Rückführung zur negativen sem Ausführungsbeispiel einer Impulskompression Klemme der entsprechenden Gleichspannungsspeise- von drei entspricht. Auf diese Weise müssen die Trigquelle E₁-E_n vorhanden ist. Zweite Ladeschaltungen as gersignale für etwa fünf Kompressionsschaltungen sind in Kaskade angefügt und enthalten im Anschluß 15 μί&ο zuvor auftreten, um die 15 psec Verzögerung an die ersten Ladeschaltungen entsprechende Thyri- bei der Impulskompression zu gestatten. Angemerkt stören SCR₁₁ und SGR₄₁₁, Serieninduktivitäten L₂₁ sei dazu, daß die oben angegebenen speziellen Werte und L_8n sowie Kondensatoren C₂₁ und C_4n. Entspre- lediglich zur Veranschaulichung der Erfindung diechende Impulskompressionsdrosseln SA₁₁ und SR_1n, 30 nen sollen, daß aber auch andere Werte für die Imdie jeweils mit Dioden D₃₁ und D_8n ausgestattet sind, pulskompression und die Triggerfrequenz im Sinne sind an die zweiten Ladeschaltungen der Speicher- der Erfindung brauchbar sind, stellen /.../„ angeschlossen und speisen eine ge- Die Betriebssequenz ist die folgende: Zu irgendmeinsame Hochfrequenzlast in Form eines Resonanz- einem Zeitpunkt in dem Zeitintervall zwischen den kreises L_A-C_K-R_A über entsprechende ausgabeseitige 35 Impulsen, beispielsweise im Zeitpunkt TR_3n in Koppeltransformatoren T₁₁... T₁ „, die jeweils mit Fig. 2b, werden die Kondensatoren C_1n und C_2n abgestimmten Ausgangsinduktivitäten L_V1...L_VB (wobei η irgendeine der Impulskompressionsschalgekoppelt sind. tungen bezeichnet) negativ auf die Spannung E_n aufin der in Fig. 1 dargestellten Schaltung werden geladen. Einige Zeit später, ebenfalls in dem Inter,all die beiden Kondensatoren C₁₁ und C₁₁ der Schaltung 40 zwischen den Impulsen, wird dem Thyristor SCR_1n Ι-Γ beispielsweise aus der entsprechenden Speise- ein Triggersignal zugeführt, und die Spannung am Spannungsquelle E₁ negativ aufgeladen. Im Sinne der Kondensator C₁ „ kehrt ihre Polarität um, wobei der Erfindung sind aber auch andere Verfahren zur Auf- Ladezustand des Kondensators C_1n sich vom Zuladung dieser beiden Kondensatoren verwendbar, wie stand φ zum Zustand φ verändert. Diese Zustände beispielsweise das in der Patentanmeldung 45 sind in F i g. 1 unterhalb der betreffenden Kondensa-P 22 39 691.4 beschriebenen Serienverfahren, bei toren C_1n und C_2n mit Angabe der entsprechenden dem anfänglich nur der Kondensator C₁₁ aufgeladen positiven und negativen Ladungen jeweils vertikal wird. Ganz allgemein kann entweder einer oder beide über den Kondensatoren veranschaulicht. Die Spandieser Kondensatoren aufgeladen werden, wobei das nungen an den Kondensatoren C_1n und C_2n addieren jeweils optimale Ladeverfahren von dem speziellen 50 sich nun in Serien, und die Anlage eines Trigger-Anwendungsfall abhängt. Wenn eine gute Stabilität signals an den Thyristor SCR_in im Zeitpunkt T_Rz„ des Impulstaktes verlangt wird, muß jedoch die Auf- (F i g. 1) kehrt die Spannung an beiden Kondensatoladung für beide Kondensatoren genau gesteuert ren C_1n und C_2n um, und es kommt zu einem Überwerden. * gang vom Zustand φ zum Zustand (§). Wieder sind Durch Einstellung der Ausgangsspannung der 55 die Polaritäten während des Zustandes φ vertikal Speisespannungsquelle E₁, wie dies in der Zeichnung über den entsprechenden Kondensatoren in Fig. 1 durch einen Pfeil quer durch die Speisespanmmgs- angedeutet. Während dieses Überganges bringt die quelle E₁ schematisch angedeutet ist, läßt sich die positive Spannung am Kondensator C₁. die sättigbare Größe der Ladung für die Kondensatoren C₁₁ und Drossel SR_1n der magnetischen Impulskompressions-C₂₁ variieren, und dies führt zu einer entsprechenden 60 schaltung /„', die durch eben Vorstrom I_B? zn nega-Variation für die Größe der Ausgangsimpulse. Die tiver Sättigung vorgespannt ist, zu positiver Sätbeiden Kondensatoren C_n und C₂, werden während tigung, wobei dies in dem. Zeitpunkt geschieht, des Zeitintervalls zwischen den Hochfrequenzaus- in dem die Spannungsumkehr im Zustand ® gangsimpulsen aufgeladen, wobei dieses Zeitintervall vollständig ist. Das Zeitintervall, das für den Überdurch einen Schaltthyristor SCR,, bestimmt wird. 65 gang der sättigbaren Drossel SR_1n von der negativen Dieser Schaltthyristor SCR₃₁ und sein Gegenstück zur positiven Sättigung erforderlich ist, ist in Fig. 2b SCR_3n in der Schaltung J_n ist zwischen der negativen mit T₀ bezeichnet. Damit kommt die sättigbare Dros-' Klemme der Speisespannungsquelle E₁ bzw. von sei SR_1n um T_D Sekunden nach der Anlage des Trig-

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gersignals im Zeitpunkt TR_2n zur Sättigung, und der der Kondensator C_A anfänglich Ladung führt. Das

Kondensator C_n entlädt sich über den angepaßten Vorhandensein einer Ladung am Kondensator C_A ist

Transformator T_1n in die Last und läßt so die n-te insofern von Bedeutung, als es zur Erzeugung der

Halbperiode des Laststroms entstehen. rückwärts gerichteten Sperrspannung am Kondensa-

Der Vorgang für die Erzeugung des Laststroms ist 5 tor C₂₂ beiträgt. Eine detaillierte Untersuchung der

im einzelnen in F i g. 3 und 4 veranschaulicht. Dabei Schaltung zeigt, daß der Kondensator vergrößert wer-

betrifft F i g. 3 die Erzeugung der ersten Halbperiode den kann und den gleichen oder gar einen größeren

des Hochi'requenzimpulses. Im Zeitpunkt 0 kommt Wert annehmen kann als der Kondensator C_A. Das

die sättigbare DrOSSeISA_n zur Sättigung, und unter Kriterium besteht wieder darin, daß die Rückwärts-

der Annahme einer idealen Anpassung des Transfor- io spannung gleich oder größer sein muß als die Klem-

mators T₁₁ läßt sich dann die Schaltung von Fig. 3a menspannung e_T, die während der Impulserzeugung

zum Zwecke der Demonstration der Arbeitsweise vorhanden ist.

durch das Ersatzschaltbild von F i g. 3 b wiedergeben, Während der Erzeugung des vorderen Teils des

wobei unter Bezeichnung des Windungsverhältnisses Impulses nimmt die Ladung am Kondensator C_A zu,

für den Transformator J₁₁ mit N₁ die äquivalente 15 und der erforderliche Wert für die reflektierte Kapa-

Induktivität N₁ ²L₅H₁₁ und die äquivalente Kapazität zität (1/W₇₁ ²) C_2n steigt ebenfalls. Der Wert für diese

1 ,. j ~ .. ,.,, ,. , . . _c. t . _ Kapazität läßt sich entweder durch Einstellen des

_w C₂₁ werden. Damit bilden die letzte Stufe der _Windungsverhältnisses N_n für den Koppeltransforma-

Impulskompressionsschaltung und die abgestimmte tor T_1n oder der Kapazität C_2n verändern. Dank der

Last einen Serienresonanzkreis, dessen Eigenschwin- 20 unabhängigen Erzeugung jeder Halbperiode des

gungsfrequenz von der Induktivität der Drossel 5R₁₁, Stroms läßt sich eine optimale Anpassung während

der Induktivität der Drossel L_{v v} der Induktivität L_A des Impulsanstiegs erzielen.

und in der Kapazität C_A der Last und der Kapazität Ist der Scheitelwert für den Impuls erreicht, so bedes Kondensators C₂₁ abhängt. Der Wert dieser Reso- darf es keiner Energiezufuhr zum Hochfrequenzgenenanzfrequenz läßt sich mit Hilfe der variablen lnduk- 35 rator mehr, und die beiden Schaltthyristoren SCR_Al tivität L₁, j verändern. Die Wellenformen für die Span- und SCR_{A 2} (F i g. 1) für die Überbrückung der Transnung und den Strom während der Erzeugung des formatoren T₁₁-T_1n werden eingeschaltet, worauf der Laststroms sind in Fig. 3c veranschaulicht. Da es Serienresonanzkreis L_A-C_A-R_A über den Dämpfungssich dort um die erste Halbperiode des Hochfrequenz- widerstand R_D ausschwingt. Das Triggersignal für die impulses handelt, ist die Ladung für den Konucisa- 30 Thyristoren SCR_Al und SCR_A2 ist in seiner zeitlichen tor C_A in der Last gleich O, während die Spannung Lage in Fig. 2b mit TR_A angedeutet.
e_cA (F i g. 3 c) am Kondensator C_A von 0 bis zu einem Bei dem obenerwähnten Loran-C-Navigations-Endwert ansteigt, der von den Schaltungsparametern system und anderen Systemen ist eine Phasenumkehr abhängt. Da die Spannung am Kondensator C₂₁ ihre um 180° für die Trägerphase (Phasencodierung) erPolarität umkehren muß, um die Sperrspannung für 35 forderlich. Diese Phasenumkehr kann dadurch erzielt die Diode D₃₁ zu liefern, muß die Kapazität werden, daß mit der Impulserzeugung in einer zwei- (!/N₁ ²) C₁ des Kondensators C₂₁ im Ersatzschaltbild ten magnetischen Kompressionsschaltung begonnen von Fig."3b kleiner sein als die Kapazität C_A des und eine weitere Schaltung für die Aufrechterhaltung Kondensators C_A in der Last. Der genaue Wert der der gleichen Scheitelleistung hinzugefügt wird. Dabei Kapazität des Kondensators C₂₁ wird so durch die er- 40 ergibt sich zwar eine leichte Veränderung in der Hüllforderliche Sperrspannung für die Diode D₃₁ be- kurvenform, jedoch bleibt für einen vorgegebenen stimmt, die ihrerseits gleich oder größer als die Phasencode die Impulsform über der Impulsgruppe Klemmenspannung e_T sein muß, die während der Er- im Schnitt konstant und läßt sich jeder gewünschten zeugung des Hochfrequenzimpulses vorhanden ist. Form anpassen. Zur Kompensation der aus der zeit-Die Klemmenspannung e_T liegt an einer thyristori- 45 liehen Einstellung der Hüllkurve resultierenden Phasierten Schaltstufe SCR _A J-SCR^₂-R₀ für die Polari- senmodulation kann die zweite Impulskompressionstätsumkehr für die Last L_A-C_A-R_A an. schaltung so aufgebaut werden, daß sie Impulse He-

Anschließend an die Erzeugung der ersten Halb- fert, die in ihrer Breite von 2,5 μεεο bis 7,5 \xse,c einwelle des Stroms bleibt die Spannung am Kondensa- stellbar sind, wobei diese Zahlenwerte den Anfordetor C₇₁ auf ihrem minimalen Sperrwert, bis dem Thy- 50 rangen für die Einstellung des Hüllkurventaktes bei ristor" SCR₃₁ ein Triggersignal TR₃₁ zugeführt wird, Loran-C-Navigationssystemen entsprechen. Die was die Sperrspannung durch negative Aufladung des zweite Halbperiode des Stroms wird für diese EinKondensators C_n auf die Spannung der Speisespan- stellung gewählt, um eine Phasencodierung zuzulassen nungsquelle E₁ weiter vergrößert. Die serielle Ankopplung der magnetischen Impuls-

Die Erzeugung der zweiten Halbperiode des Stroms 55 kompressionsschaltungen an die abgestimmte Last

in der in F i g. 1 nicht mehr dargestellten, aber der wie sie oben beschrieben ist, kann in manchen An·

Impulskompressionsschaltung I₁-I₁ von Fig. 1 ahn- wendungsfällen nachteilig sein; dies liegt daran, dal

liehen nächsten Impulskompressionsschaltung Z₂-Z₂' die im Resonanzkreis gespeicherte induktive Leistunj

des Sequenzinverters ist in F i g. 4 veranschaulicht. in die Impulskompressionsschaltung eingekoppel Im Zeitpunkt T₁ (Fig. 4b) addieren sich die Span- 60 wird. Bei höheren Leistungspegeln in der Nähe dei

nungen an den Kondensatoren C₁ und C_A für die Scheitels der Hochfrequenzimpulse kann diese Kopp

Impulskompressionsschaltung I₂-K'-, und sie bringen lung einen hohen Leistungsverbrauch und eine hohl

die sättigbare Drossel SZi₁₂ zur Sättigung. Die so ent- Volt-Ampere-Beanspruchung für die Impulsschaltun

stehende Halbperiode /₄₂ des Stroms ist in Fig. 4b gen hervorrufen. Dieser Nachteil läßt sich durch di dargestellt. Die einzigen Unterschiede zwischen der 65 Verwendung einer Kombination aus Serienresonanz

Erzeugung der ersten und der zweiten Halbperiode und schwacher magnetischer Kopplung ausschalten

für den Strom liegen darin, daß die Polarität der Eine schwache magnetische Kopplung der Impuls

Kondensatorspannung e_c22 umgekehrt ist und daß kompressionsschaltungen mit der Resonanzlast ist ii

F i g. 5 a veranschaulicht. Dabei ist zwar zur Vereinfachung der Darstellung nur eine einzige Impulskompressionsschaltung/n' gezeigt, jedoch kann zwischen den Klemmen © und © in F i g. 5 a jede gewünschte Anzahl von solchen Impulskompressionsschaltungen eingefügt werden. Das entsprechende Ersatzschaltbild ist in F i g. 5 b wiedergegeben und zeigt eine schwache magnetische Kopplung zwischen zwei Resonanzkreisen.

In F i g. 6 sind die Koppelmethoden mit Serienresonanz und mit schwacher magnetischer Kopplung für typische Werte der Hochfrequenzhüllkurven für die Klemmenspannung e_T und den Strom /₃ in der Impulskompressionsschaltung miteinander verglichen. Für den gleichen Laststrom wird die Klemmenspannung in beiden Fällen gleich groß. Für Serienresonanzkopplung (Fig. 6a) hat der Impulskompressionsstrom i₃, abgesehen von der Transformation durch den Ausgangstransformator, die gleiche Größe wie der Laststrom, und er beginnt bei einem niedrigen Wert und steigt auf einen hohen Wert am Scheitel des Impulses an. Angemerkt sei dazu, daß das Produkt aus (e_r)_mflV und (/₃)_m(lx den Maximalwert für die Volt-Ampere-Beanspruchung für die Hochfrequenzspeisequelle darstellt.

Für eine schwache magnetische Kopplung (Fig. 6b) dagegen beginnt der Impulskompressionsstrom Z₃ mit einem hohen Wert und sinkt dann etwa auf dem Scheitel des Laststroms auf den Wert 0 ab. Durch Kombination der beiden Kopplui.gsmethoden entsprechend F i g. 6 c läßt sich ein Minimum für die Volt-Ampere-Beanspruchung der Impulskompressionsschaltung erhalten. Diese optimale Kopplung kann durch die in F i g. 7 dargestellte Modifikation der Schaltung erreicht werden. Auch hier sei angemerkt, daß zwischen den Klemmen ® und © statt einer einzigen η Impulskompressionsschaltungen und zwischen den Klemmen (S) und @ statt einer einzigen r Stufen eingeschaltet werden können. Der optimale Umschaltzeitpunkt für den Übergang von der einen Kopplungsmethode auf die andere ist dann gegeben, wenn der Strom t'₃ für die beiden Kopplungs-

methoden gleich groß wird, wie dies im Zeitpunkt T_A in F i g. 6 c dargestellt ist. In diesem Zeitpunkt T_A werden den zwischen den Klemmen (a) und © eingefügten Thyristorschaltern Triggersignale zugeführt, welche die Serienverbindung ausschalten und damit effektiv unwirksam machen. In dem Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt 0 und dem Zeitpunkt T_A wird daher eine Serienverbindung verwendet, während in dem Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten T_A und T_p die schwache magnetische Kopplung zum Einsatz kommt. Angemerkt sei, daß auch jede der beiden Kopplungsmethoden allein Verwendung finden kann. Wenn nur die Kopplungsmethode mit schwacher magnetischer Kopplung nach F i g. 5 verwendet wird, kann der ausgangsseitige Thyristorschalter weggelassen werden. Zur Erzielung einer optimalen Anpassung kann für jeden Ausgangstransformator T_1n in Fig. 5 ein unterschiedliches Windungsverhältnis verwendet werden. Eine andere Möglichkeit zur Erzielung einer optimalen Anpassung besteht in der Verwendung unterschiedlicher Werte für die wechselseitigen Kopplungsinduktivitäten L_M für jeden Impulsgenerator oder auch in einer Kombination dieser beiden Verfahren.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. »5

   Patentansprüche:

   1. Verfahren zum Erzeugen von Hochfrequenzimpulsen unter Speicherung von Energie an einer Mehrzahl von Speicherstellen und deren sequenzieller Entladung, dadurch gekennzeichnet, daß jede solche Energieentladung mit magnetischer Impulskompression unter Erzeugung entsprechender sequenzieller und komprimierter Ausgangsimpulse vorgenommen wird, daß die erzeugten Ausgangsimpulse in eine abgestimmte Last eingekoppelt werden und daß diese Kopplung bei sequenziellem Erreichen der Scheitel der Ausgangsimpulse überbrückt wird, worauf die abgestimmte Last ausschwingt.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung für niedrige Ausgangsimpulsströme in Serienresonanz gehalten und für hohe Ausgangsimpulsströme schwach ge- ac macht wird.

   3. Impulsgenerator zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit mehreren sequenziell betriebenen Schaltungen /-/„, /'-/„' zur Energie- »5 speicherung. Energieentladung und magnetischen Impulskompression für die Erzeugung aufeinanderfolgender Impulse mit schnellem Anstieg eine gemeinsame abgestimmte Last C_A, L_A, R_A gekoppelt ist, deren Impedanz während der Impulserzeugung mit der Impulsstromamplitude variiert, und daß als Verbindung zwischen dieser Last und jeder der Impulskompressionsschaltungen je eine von mehreren Koppeltransformatcrschaltungen T₁₁, T_1n eingefügt ist, die jeweils einen Schalter für die sequenzielle Entladung ge- -speicherter Energie unter Impulskompression und deren Einkopplung über die entsprechende Koppeltransformatorschaltung in die Last enthalten.

   Schaltung zur magnetischen Impulskompression eine sättigbare Drossel SA₁₁ enthält, die in Serie zwischen die Ladestufen und die zugehörige Koppeltransfonnatorschaltung T₁₁ eingefügt ist.

   9. Impulsgenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch Thyristorschalter SCA_n, SCR_n jeweils eine Einrichtung triggerbar ist, welche die entsprechende sättigbare Drossel SA₁₁ zur Sättigung bringt und daraufhin die in die Ladestufen eingeladene Energie über die entsprechende Koppeltransformatorschaltuhg T₁₁ in die abgestimmte Last L_A, C_A, R_A hinein entlädt.

   10. Impulsgenerator nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Schalter SCR_Av SCR_Ai für die Überbrükkung der Koppeltransformatorschaltung T₁₁ vorgesehen sind, die bei sequenziellem Erreichen der Scheitel der Impulse in Funktion treten und darauf ein Ausschwingen der abgestimmten Last L_A, C_A, R_A herbeiführen.