DE2437156A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von subnanosekunden-impulsen - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE . . 1. AugUSt 197*

DIPL.-ΙΝΘ. CURT WALLACH β München 2,

DIPL.-ΙΝΘ. GÜNTHER KOCH ^ , ~^" kaufingerstrasse ₈

DR TINO HAIBACH 2437156 telefon 240275

MNU MAIUACH '^V TELEX 5-29513 wa

TELEX 5-29513 wakai d

UNSER ZEICHEN:

Sperry Rand Corporation New York /USA

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Subnanosekunden-

Xmpulsen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Subnanosekunden-Impulsen und insbesondere auf Schaltungen zur Erzeugung von Hochspannungsimpulsen mit einer im Subnsnosekunden-Bereioh liegenden Impulsbreite und relativ langen Zeitintervallen zwischen einzelnen Impulsen»

Die Verwendung eines Quecksilber-Relaissohalters als HaupteIemer.t bei der periodischen Entladung einer übertragungsleitung« die über eine lange Zeitkonstanta auf eine hohe Spannung aufgeladen wurde, ist bekannt., Diese Technik ergibt Subnanosekunden-Impulse mit Anstiegszeiten in der Größenordnung von 100 Pikosekunden und mit einer Impuls-Spitzenspannung von einigen 100 Volt. Auf αrund der mechanischen Beschränkungen der vibrierenden Sohaltzurige können diese Sohalter nicht mit sehr hohen Arbeitszyklen betrieben werden. Die mechanischen Kontakte neigen zu einer Verschlechterung und Abnutzung, wodurch sioh Impulse ergeben, die in ihrer Phasenlage nioht festliegen und die Störungen aufweisen ο Weil die Abnutzung der mechanischen Kontakte proportional zur Anzahl der Schließ- und öffnungsvorgänge der Kontakte ist, lsi; die Lebensdauer des Schalters umgekehrt proportional zu den

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/,37b'5;Lts2ykleno Weiterhin wird die Lebensdauer von Quecksilber» I;<ϊ1η,:!»Behältern weiter verkürzt» wenn diese Schalter bei höheren leferlebsspannungen betrieben werden.

Eins MögXiohkeit zur Beseitigung der meohanisohen Beschränkungen <ilri'2i3 Queoksilber-Relaisschalters besteht darin« diesen Schalter «uran ein Pestkörper element zu ersetzen ₀ das Ströme mit sehr hoher Cfesahwindigkeit schalten kann. Es ist gut bekannt« dsß eine Spei» ishersahaltdtode zur Erzeugung einer Reihe von Impulsfunktionen <!adu:roh verwendet werden kann,, daß die Diode mit Hilfe einer Pau3r»tr:loh«Hoohfrequenzquelle über einen induktiv-kapazitiven Resonanzkreis angesteuert wird₀ Bei einer derartigen Anordnung die Wiederholfrequenz der von der Speiohersohaltdioda ar-Impulse gleich der Ans teuer frequenz der Quelle sein ο

/iltimativ kann die Dauer s tr Ich-Quelle impulsförmig in Zeitintervalle! gesteuert werden,, die Im Vergleich zur Ans teuer frequenz der Quelle lang sind* so daß Gruppen von "Lattenzaun"-Impulsen η Saltintervallen erzeugt werden* die ebenfalls, verglichen JiLt d«r Ansteuerfrequenz lang sindo Bestimmte Anwendungen« wie :;s»B = ϊΐΛύοτι, erfordern Jedoch, daß lediglich ein einzelner Im = 3".ul3 !Qj.t steller Anstiegsflanke in festen relativ langen Zelt« :.nt3rval.".en erzeugt wird« Der Ausdruok "relativ lange Zeitin serial Le" 1st als ein Zeitintervall definiert, das eine wesentlich längere Dauuir aufweist als die Ziel-EohorÜoklaufzeit in einem Hau ^ system*

ΥΛη entsprechend einem Grundgedanken der Erfindung ausgebildetes VorTiEiU¹ an zur Erzeugung eines Subnanosekunden-Impulses umfaßt die Schritte der Zuführung einer Vielzahl von Triggerimpulsen ixLt festgelegter Impulswiederholfrequenz von einem Trigger-Impulsgenerator an «inen Impulsgenerator, der Erzeugung einer YleU,ahl von Impulsgenerator-Ausgangsimpulsen mit der gleichen U.le;l<3:?hoifrequenz wie die Triggerimpulse, der Zuführung der ümpilijgsnerator-Ausgangsimpulse an ein Filter mit einer Indukti-

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vltat L. der Erzeugung einer gedämpften Sinusschwingung mit einer vorgegebenen Winkelfrequenz CJ und einer vorgegebenen D&npfungskonstante 8, der Zuführung der gedämpften SinusSchwingung an eine Speiehersohaltdiode mit einer Sperrkapazität C^ und einen Durohlaßwideretand R_p derart, daß die DImpfungekonstante S eine Punktion der Sperrkapazität C_R und des Durohlaßwiderstandes R_p entsprechend der Gleichung £ ■ Rj/2L let, und der Erzeugung eines einzigen Subnanasekunden-Ausgangsimpulses mit einer Halbperiode t /fr m /^A* ^ Abhängigkeit von der zugefUhrten gedämpften Sinusschwingung c

Eine entsprechend einem weiteren Grundgedanken der Erfindung ausgebildete Impulsgeneratorsohaltungumfaßt eine Triggerimpulsquelle zur Erzeugung einer Vielzahl von Impulsen mit einer festgelegten Impulswiederholfrequenz» eine mit der Triggerimpulsquelle gekoppelte Impulsgeneratoreinriohtung zur Erzeugung von Ausgangsimpulsen mit der gleichen Impulswiederholfrequenz wie die Triggerimpulse, mit den Impulsgeneratoreinriohtungen gekoppelte Piltereinriohtungen mit einem Wert L der Induktivität zur Umwandlung jedes der Ausgangsimpulse In eine gedämpfte Sinusschwingung mit einer vorgegebenen Winkelfrequenz u) und einer vorgegebenen Dämpfungekonstante 8» eine Speiohersohaltdlode. mit einer Sperrkapazität C und einem derartigen Durohlaßwiderstand R„, daß 3- R-/2L ist, R FF

wobei die Diode mit den Piltereinriohtungen gekoppelt ist, und Vorspannung8-Steuereohaltung8einriohtungen, die mit der Speichersohaltdiode gekoppelt sind, um den Leitfähigkeitszustand der Spelohereohaltdiode zu steuern, so daß lediglich ein einzelner Subnanosekunden-Impuls mit einer Halbperlode tVTT - ^LC_R von dor Speiohersohaltdiode in Abhängigkeit von der gedämpften Sinusschwingung erzeugt wird«

Die erfindungsgemäfl ausgebildete Vorrichtung zur Erzeugung von Siibnanosekunden-Impulsen schließt daher eine optimal vorgespannte Speicherschaltdiode ein, die nicht die mechanischen Naohtelle

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der schwingenden Sohaltzunge bei einem Queoksilber-Relaissohalter aufweist* so dad sie mit hohen Arbeitszyklen zuverlässig arbeiten kann. Weiterhin wird duroh die Verwendung einer Filtersohaltung zur Erzeugung des gedämpften Sinussohwingungseinganges an die optimal vorgespannte Speiohersohaltdiode ein einzelner Impuls z« Zeitintervallen erzeugt, die verglichen mit der Ansteuerfrelang sind« so dafl die Notwendigkeit der Zuführung von Im=· isit einer Impulswiederholfrequenzx, die gleioh der Ansteuerfrequenz einer Dauereohwlngungsquelle 1st» vermieden wird.

eine ν bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine riggwiapulsquelle» wie Z₉B. ein Triggergenerator mit dem Im=

oder einer Ser lens ohaltung eines Sprungfunktions= und einer Differenzierschaltung gekoppelte Die von Sinriohtungen erzeugten Auegangs impulse werden den Filter=

mit dem vorgegebenen Wert der Induktivität L zu» Bie Filt©r®torlohtungen erzeugen in Abhängigkeit von aführten Impuls die gedämpfte Sinusschwingung, die der Sp@i@h@rsohaltdiodenschaltung zugeführt wird» Die S pe ichers ohal tidied© kran von einer aktiven oder einer passiven Schaltung vorgespannt sein. Wenn eine passive Schaltung für die Vorspannung« Steuereohaltung verwendet wird, so wird das Verfahren der Erzeugung d@r Ausgangsinspulse von der Speiohersohaltdiode als das ^waweit© Sperrentladungs"-Verfahren bezeichnet, während bei Verwendung einer aktiven Vorspannungs-Steuersohaltung mit einer elektrischen Leistungsquelle das Verfahren, duroh das die Spelohersohaltdiode einen Auegangsimpuls erzeugt, als das "erste Sperren tladungs" -Verfahren bezeichnet wird»

Bezeichnungen ergeben sich aus der Tatsache, daß bei dem ersten Sperrentladungsverfahren die Speiohersohaltdiode einen einzigen Subnanosekunden~Impuls mit hoher Spannung während der zweiten Halbperiode des duroh die gedämpfte Sinusschwingung hervorgerufenen Stromes erzeugt, der der Speiohersohaltdiode züge» ffthrt wird ο

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BAD

!■ie Paramoter der unterschiedlichen Sohaltungselemente sind so ausgelegt, daß die Filtereinriohtung Jeden Impuls in eine gedämpfte Sinusschwingung mit der Winkelfrequenz O und der Dämpfungskonstante 6"* Rp/SL umwandelt« wobei Hp der Durchlasswiderstand der Speiohersohaltdiode und L der vorgegebene Wert der Induktivität iri der PiIt er schaltung ist»

Dj.e mit der Speiohersohaltdiode verbundene Vorspannungssohaltung isst so ausgelegt« daß sie entweder eine optimale oder eine im wesentlichen optimale Vorspannung für die Speiohersohaltdiode liefert» so daß die Speiehersohaltdiode einen einzigen Sutnanosekunden-Impuls mit hoher Spannung in Abhängigkeit von der ge= d&npften Sinusschwingung erzeugen kann, die von jedem Impuls hervorgerufen wird <> Die Halbperiode des resultierenden einzelnen Subnanosekunden-Impulses ist durch d;ie Induktivität L in der PiI-tersohaltung und die Sperrkap&zitttt C^ der Speicher3ohaltdiode derart bestimmt, dad der «ins®lne Subnenosekunden^Impuls eine Halbperiode t_/r - ^2% aufweist.

Duroh die vorstehend beschriebene Kombination der Elemente ergibt sich eine einfaohe und wirtschaftliche elektronische Schaltung mit einer Speiohereohaltdiode sur Erzeugung eines einseinen Subnanosekunden-Impulses mit hoher Spannung·

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Ez'findung ergeben sich aus den Unteransprtiohenv

Dj.e Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeisplelen noch näher erläutert₀

Jxi der Zeichnung zeigern

Figo 1 ein Blockschaltbild einer AusfUhrungsform der Impulsgene ratorsohaltung;

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Flg. 2 ein Schaltbild de· Impulsgeneratore naoh FIg₉ Ij Flg. 2a ein Schaltbild einer Vorspannungs-Steuerschaltung

zur Verwendung bei dem Impulsgenerator naoh den Figg, 1 und 2;

Figo 2b ein Schaltbild einer abgeänderten Ausführungsform der Vorspannungs-Steuersohaltungj

Flg. 2o ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Vorspannung·-Steuerschaltung;

Flg. 3 eine Darstellung einer Stromsolwingungsform, die in einem LCR-Kreis erzeugt wird, der zu einem eine Spei» ohersohaltdlode im leitenden Zustand enthaltenden Kreis Equivalent isti

Figo 3b eine Darstellung der Kondensatorspannung und der Induktivitäts-Spannung In dem äquivalenten LCR-Kreiss

Figg* *a und 4b Darstellungen von S tr ob- und Spannungsschwingungen während des Schaltern der Spelohersohaltdiode bei •iner Kondensatorspannung von Null;

Flgg. 4o und 4d Darstellungen von Stroe- und Spannungaeohwingungeformen während des Schaltens einer Speicherschaltdlode bei einer negativen Kcndeneatorspannung;

Flg. 4e und 4f Darstellungen von Strom- und Spannungssohwingungsformen während des Schaltens einer Speiohersohaltdlode bei einer positiven Kondensatorspannung;

B¹Ig. 5a, 5b und 5o Jeweilige Darstellungen der Kreisstrom-, der

Kondensatorspannungs- und der Ausgangsimpuls-Sohwingungs■-formen einer Impulsgeneratorsohaltung unter Verwendung des zweiten Sperrentladungsverfahrens mit mäßiger Vorspannung; _509808/0832

Γ:.go 6&, 6b und 6c Jeweilige Darstellungen der Kreisstrom-» &ond©ngatorspannungs- und Ausgangsimpuls-Sohwlngungsf©men einer impulegeneratorschaltung unter Verwandung des zweiten Sperrentladungsverfahrens mit im wesentlichen optimaler Vorspannung;

Figo Y&s 7b und 7a Jeweilige. Darstellungen, der Kreisstrom- _s Kond@ns&torapatmunga-. und Äusgangsimpuls-Sohwingungs= formen einer Impulsgensratorsohaltung unter Verwen» dung des ersten Sperrentladungsverfahrens mit optimal® r Vorspannung!

Figo 7d und 7® Au§gangs»Irapulss<jhwingunggformen einer Impuls*= generatorsohaltung unter Verwendung das ersten Sperren tladungsverf ahrens bei su niedriger bzw« zu hoher

F:lg_e. .8 ®in@. sohematisoh®'Zeichnung ©ines äquivalenten LCR=- Serienkreises unter. Elnsohluß eines Schalters ο

D:le in Fig* 1'dargestellte''*Schaltung 10 zav Erzeugung eines einzelnen ashmalen Impulses mit hoher Spannung schließt einen iü^euer-Triggergenerator 11 ©in* der eine Vielzahl von Triggerimpulsen mit ausreichender Amplitude liefert, um einen Impulsgenerator 12 gu aktivieren,, Die 'Srlggerlmpulse weisen eine Im-(jalsviiederhoXperiode T auf _o Dor Impulsgenerator 12 kann ein iüprungfunktionsgenerator'sein, der mit einer Dlfferenziersohal-Tti'ig oder mit einem Impulsfunktionsgenerator gekoppelt isto Τ·-λ& von dem Impulsgenerator 12 erzeugten Impulse weisen eine ::mpulswlederholperiode T auf _t die zu der Impulswiederholperiode 'C der Triggerimpulse von dem Steuer-Triggergenerator 11 identisoh :!.,3to Die Impulsbreite C der von dem Impulsgenerator 12 erzeugten Impulse ist gleich 1«'/u * Die. Größe der Impulsbreite C ist wesentlich kleiner als die Impulswiederholperiode To

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Eine mit dem Impulsgenerator 12 gekoppelte Filtersohaltung Ij5 wandelt die von dem Impulsgenerator 12 empfangenen Impulse in gedämpfte Sinusschwingungen mit einer Winkelfrequenz ώ> und einer Dämpfungskons tan te 5 um» Der Wirkungsgrad der Filtersohaltung ist durch die Fourier-Komponente der von dem Impulsgenerator 12 empfangenen Impulse bestimmt» Um einen guten Wirkungsgrad zu erzielen, müssen diese Impulse Fourier-Komponenten überwiegend im Bereioh der Winkelfrequenz <5J aufweisen» doh_o daß der reziproke Wert der Anstiegs« oder Abfallzeit der Impulse muß sehr nahe an der Winkelfrequenz 0 liegen ο

Die mit der Filtersohaltung 13 gekoppelte Speiohersohaltdiode 14 empfängt die von der Filtersohaltung IjJ erzeugten gedämpften < Sinus schwingungen Eine mit der Speiohersohaltdiode 14 gekoppelte Vorspannungs«Steuersohaltung 15 steuert die Betriebs= weise der Speiohersohaltdiode 14» Wenn die Vorepannungs^Steu^r= a-»haltung 15 so eingestellt ist*, daß sie einen Dauerstrioh-i·?4») Betrieb der Speiohersohaltdiode 14 tnoBglioht, so wird eine ^iha von Impulsen mit absinkender Amplitude als Antwort auf die gedämpften Sinusschwingungen erzeugt, die am Ausgang der Filtersohaltung I^ auftreten. Bei dem bevorzugten AusfUhrungsbeisp^el besteht Jedooh das Ziel darin« einen Einzelimpuls-Ausgang in Ab= hingigkeit von Jedem Trigger impuls zu erzielen f, der von dem Steuer* Triggergenerator 11 erzeugt wirde Daher muß die Vorspannungs= Steuereohaltung 15 so eingestellt werden, daß lediglich ein einzelner Auegangsimpuls für Jede von der Filtersohaltung 13 erzeugte gedämpfte Sinusschwingung erzeugt wird ο

Sin spezielles AusfUhrungsbeispiel ist in dem Schaltbild naoi Flg. 2 gezeigt„ wobei in den Figg_o 2a bis 2o eine Anzahl von ?crspannungs»Steuerechaltungen gezeigt ist« die mit dem Steuer-Triggergenerator 11, dem Impulsgenerator 12, der Filterschaltung Il und der Speioherschaltdiode l4 verwendet werden können, um einen Einzelimpulsausgang von der Speioherschaltdiode l4 für jede von der Filtersohaltung 13 erzeugte gedämpfte Sinussohwin»

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gung zu lieferno '

Alternativ kenn der Ausg&ngsimpuls lunge der Induktivität 31 statt längs der Diode 14 abgenommen werden« indem ein Kon» d ensat or 34 mit dem Verbindungspunkt eines Kondensators 32 und einer Induktivität 31 verbunden wird und indem der andere Aus» gangsanschluß mit dem Verbindungspunkt der Induktivität 31 und eines Kondensators 33 verbunden wird ₀ Pur die Impulsausgangs~ spannung ist die Üusgangsspannung längs der Induktivität 31 gleich und entgegengesetzt au der längs der Diode 14, weil der Spannungsabfall längs des Kondensators 32 vernaohlässigbar isto

In dem Schaltbild naoh FIg₀ 2 ist der Steuergenerator 11 mit der Anode eine? Eingangsdiode 20 verbunden, deren Kathode mit dem Verbindungspunkt eines Basiswiderstandes 21 und des Basis» Anschlusses 22 b eines Transistors 22 verbunden 1st« der in Emitterschaltung betrieben wird. Der andere Anschluß des Widerstandes 21 und der Imitteransohiue 22c des Translators 22 sind mit Erde verbundene' Der KollektoraneohluS 22a des Transistors 22 ist Über eine Serieneohaltung einer Induktivität 23 und eines Widerstandes 24 mit einer Hoohspannunge-Slelohepannungsbetriebe« laistungsVersorgung 50 verbunden. Ein Koppelkondensator 25 ist mit einem Ansohlul an den Verbindungspunkt des Kollektoren- * sohlusses 22a und der Induktivität 23 angeschaltet. Der andere Anschluß des Koppelkondensators 25 ist mit einem ersten Anschluß 26a eines einstellbaren Widerstandes verbunden, Der einstellbare Widerstand weist einen aweiten Anschluß 26b auf, der mit Erde verbunden ist und der Sohlelfer 26o ist mit der Filterschal tung 13 verbunden, die. zwei T-Halbglieder umfaßt„ Das erste T-Halbglied der Filtersohaltung 13 weist einen Konden« sator 30, der zwischen dem Schleifer 26o des einstellbaren Widerstandes 26 und Erde eingeschaltet ist, sowie eine induktivität 27 auf, deren einer Anschluß mit dem Verbindungspunkt des Sohleifers 2βο und des Kondensators 30 uriüdessen anderer

ο/ ο

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Anschluß mit dem Verbindungepunkt des Kondensators 32 und dem ersten Anschluß der Induktivität 31 In dem zweiten T-Halbglied verbunden 1st* Der andere Anschluß des Kondensators 32 ist mit Erde verbundena Der andere Anschluß der Induktivität 31 in dem T-Halbglied iat mit dem Koppelkondeneator 33 verbunden, dessen anderer Anaohluß mit der Anode der Spelohersohaltdiode 14 verbunden 1st. Der andere Anschluß des Kondensators 32 In dem zwei« ten T-Halbglied sowie die Kathode der Speiohersohaltdiode 14 , sind mit Erde verbundene Der Verbindungspunkt des Kondensators 33 und der Anode der Speiohersohaltdiode 14 ist außerdem mit dem Ausgangskoppelkondensator 34 und mit einer Induktivität 35 verbunden, deren anderer Anschluß mit der Vorspannungssteuer<= sohaltung 15 verbunden istο

In der Vorspannungs-Steuerschaltung 15 können verschiedene Korn« binationen von elektronischen Schaltungselementen verwendet wer= denο Wie dies in PIg₀ 2a gezeigt 1st, schließt eine erste Aus» ftthrungeform einen einstellbaren Wideretand 37 ein, dessen Sohlelfer 37ο mit dem zweiten Anschluß der Induktivität 35 verbunden ist während die anderen Anschlüsse 37a und 37b längs der Parallel= sohaltung einer Oleiohapennungequtlle 40 und eines zweiten Widerstandöl angeschaltet sind, der gegen Erde mittelangezapft ist.

Wie es in Fig. 2b gezeigt 1st, schließt eine zweite verwendbare Ausführungsform der Vorspannunge-Steuersohaltung 15 eine Induktivität 42 ein, die mit dem zweiten Anschluß der Induktivität 35 verbunden ist und deren zweiter Anschluß mit der Reihensohal= tung eines Widerstandes 43 und einer Gleichspannungsquelle 44 verbunden 1st.

Eine dritte Ausführungsform der Vorspannungs-Steuersohaltung ist in Fig. 2o gezeigt. Diese Vorapamungs-Steuerschaltung weist eine Induktivität 45 auf, deren einer Anschluß mit dem zweiten Anaohluß der Induktivität 35 verbunden ist, während ihr anderer

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Anschluß mit der Parallels^haltung eines Kondensators 46 eines Widerstandes 4?, verbunden ist, wobei der andere Anschluß der Parallelschaltung mit Erde verbunden ist.

Zur Erleichterung des Verständnissee der grundlegenden Betriebsweise der Schaltung sei zunächst die Betriebsweise einer bekannten Anordnung unter Verwendung einer Daueretrich^Quelle zur Ansteuerung einer Speichersohaltdlode über einen induktiv<=/kapaaktiven Resonanzkreis betrachtete Bei dieser Anordnung ist die ansteuernde Daueretriohquelle immer vorhanden« selbst naohdem der eingesohwungene Zustand erreicht ist._o. Diese Anordnung ist im wesentlichen eine mit erzwungener Ansteuerung arbeitende Schaltung und der eingeschwungene Zustand ist die Antwort der Speiohersohaltdiode auf die erzwingende Frequenz» die die Frequenz ist« auf die der induktive/kapazitive Resonanzkreis genau abgestimmt ist« Weiterhin 1st bei der bekannten Anordnung die freie Schwingung oder das Einsohwingverhalten beendet*, bevor der eingesohwungene Zustand erreicht wird _x '. „

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung,, bei der ein einzelner Impuls erzeugt werden soll« ist die Eingangs-Impulsfunktion verglichen mit der freien Schwingung kurz π Daher let die Impulsantwort im wesentlichen das Ergebnis der freien Schwingung oder das Einsohwingverhaltens der Schaltung in Antwort auf die Eingarigsimpulsfunktioru Das Ansprechen der FiItorschaltung IJ mit einer in Durohlafirichtung vorgespannten Speichersohaltdioda 14 auf die Impulsfunktion kann, als die klaeeisohe Analyse einte T-xduktivVKapazitiv-ZWiderstands-Serienkreises (LCR-Serierikreis) wie ZoB. der äquivalente Kreis nach Figo 8 betrachtet wer° den« jedoch mit der Ausnahme einiger Einzelheiten in dem tat» sachlichen Aufbau während der,ersten Halbperiode _B die von der Ansteuerfunktion abhängt. Bei dem LCR«Kreis wird der Kondensator anfänglich auf einen Wert Y₀ mit einer Ladung Q₀ "'V₀ ¹G₁ aufgeladen _r und 2.war als Ergebnis des Sohließene des Schalters SEWl TKch Figo 8. Die Ladung Q ist zu der Ladung äquivalent* die

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von einem Impulsgenerator geliefert wird, wie z.B, dem Impulsgenerator 12 naoh den Figgo 1 und 2,

Eine typische Darstellung des gedämpften Stromes I ist in Figo 3a gezeigt, währendjelne Darstellung der Spannung V_Q längs des Kon» densators In Figo 3b gezeigt 1st. Die Kondensatorspannung V_Q ist als (-fIUt)C₁ definiert; die Spannung längs der Induktivität 1st als L^dl/dt definiert und ist in Flg. Jb durch die strichpunktierte Kurvenlinie dargestellt» Der Unterschied zwlsohen der Spannung längs der Induktivität L₁ und der Spannung längs des Kondensators C₁ ist der Spannungsabfall längs des Widerstandes

Eine Zuführung einer Öle lohspannunge-Vorapannung an den Verbin» dungspunkt der Induktivität L. mit dem Widerstand R_? erzeugt eine exponentiell Vergrößerung des Stromes« die der gedämpften Sinusschwingung naoh Figo 4 überlagert wird« Weiterhin wird die Vorspannung außerdem zur Spannung V_Q längs des Kondensators addiert» Die Größe, Form und Anzahl der Impulse, die durch die Impuls=· generatorsohaltung erzeugt werden, 1st durch den Wert des Stromes und der Spannung zu der Zelt bestimmt» wenn die Spelohereohaltdiode 14 schaltete Weiterhin ergeben unterschiedliche Werte der Vorspannung unterschiedliche Kombinationen der Spannung, des Stromes und der gedämpften Frequenzen am Ausgang der Impuls= generatorsohaltung₉ Als Ergebnis ermöglicht eine Änderung des Vorspannungsstromes eine Steuerung der Größe, der Form und der Anzahl der erzeugten Impulse,

Für die Zwecke dieser Analyse sei angenommen, daß die Speicher« schaltdiode 14 so idealisiert werden kann, als ob sie als Schal= ter wirken würde. Wenn die Spelohersohaltdlode 14 eine ausreichen' de Ladung in dem I-Bereich der Diode gespeichert hat, wirkt εie als Kurzsohluß mit einem sehr niedrigen Widerstand« wie z_oB, dem

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m|§|i?ijptt 1ϋ§»||^ι|ρίβ^1?_? der für ftp; §η||βηο.ιπ|βχ| wurde* und der j η flg. § duroh den Widerstand Ep angedeutet ist_a der mit- gestriohelten Linien längs der Speioherschaltdiode 14 angeschaltet ig|«t ifnn fit LaJ^i|, zu |f|fMfi»em Zeitigt entfernt wird« wird die 3peioherschaitdiode plötzlioh zu einem Isolator ait ledigliah einer kleinen Kapazität O_{9 $} wie dies in Pig„ 8 duroh den Kondensator C_R angedeutet ist-, der mit strichpunktierten Linien längs der Speioherschaltdiode angeschaltet istο Naoh erfolgtem Sohaltvorgang wird der niedrige Widerstandswert R_p a'or oh die Kapazität Q^ ersetzt, parallel zu der ein Lastwider-β bend Z₀ angesohaltet- ist«. Der EinfluB des Lastwideretandes

weri3en_fi weil seine haupteäohllohe Wir=

tmng lediglich darin besteht» daß der erzeugte Ausgangsimpuls geringfügig modifiziert wird _a

Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Speiohersohaltdiode Ik von ihrem Kurzsohlußzustand in den isolierenden Zustand umschaltet«, muß cer Strom I in dem Sinne negativ eeinr, daß er Ladung von der Speiohersohaltriode ableitet; ee kann jedooh auch irgendeine Restepannung längs des Kondensators C₁ vorhanden sein» die weiter oben a3,a die Kondenaator-Kreißspannung V_Q bezeichnet wurde ο Diese Spannung V_Q kann unters ohied Ii ehe Vor ze lohen haben» je nachdem wie dies durch das Vorzeichen der auf dem Kondensator C₁ gespeicherten Ladung bestimmt 1st« Bei einem negativen Strom 1 in der Induktivität L₁ und einer Spannung von Null an der Speiahersohalt« iiodenrKapajitit C^ liefert die gespeicherte Ladung an dem Kondensator C₁ die Spaiinungen Y_q0 die die neuen Anfangs-=übergangsbedingungen

Werm dlf Kondönsatorkr^iespannung V_Q gleioh Null ist, so l;ann der ÜbsrgangsYorgang als der einfache Fall einer Entladung des negativen Ste-omos I In L^ durch einen Serienkreis analysiert werfen« Weil «3er Kondensator C₁ wesentlich größer ale die Kapa» si tit C^ ist« bsBtinast die Kapazität C„ die Prequens dee Stromes I als 1/2 tp. Der in Fig. 4a gezeigt© Strom X führt eine Kosinus

sohwlngung aus« bei der er das Vorzeiohen beim übergang von am negativen Spitzenwert zu einem positiven Spitzenwert wechselt-Es ist zu erkennen* daß die Größe des positiven Spitzenwertes kleiner als die Größe des negativen Spitzenwertes ist und dies ergibt sioh aus Verlusten in dem Kreis, Die Ausgangsspannung längs der Kapazität CU tritt als gedämpfte anfänglieh negativ verlaufende Sinusschwingung auf, von der lediglich die erste Halbperiode in FIg₀ 4b gezeigt ist«.

Wenn nunmehr eine negative Spannung an dem Kondensator C. banden ist* so wird diese Spannung ebenfalls durch die Induktivität L. und die Ausgangslast ZL entladen» Der auf Grund dieser Spannung erzeugte Strom erzeugt ebenfalls eine gedämpfte Sinusschwingung oder sogar eine exponentiell gedämpfte Sinusschwingung mit einer wesentlioh höheren Dämpfungekonstante als die in Fig. j5 gezeigte« well der Lastwiderstand Z₀ wesentlich größer ist als der Kurzschlußwiderstand Rp der Speloherschaltdiode 14, Diese? Strom muß zu dem Strom hinzuaddiert werden« der durch einfaches Entladen des Stromes In der Induktivität L₁ in dem Serienkreis bei einer Kondensatorspannung von 0 erzeugt wurde_α Der zusätzliche Strom und der resultierende Strom sind in Figo 4c gezeigt« Es 1st zu erkennen« daß der resultierende Strom negativer ist als im vorhergehenden Fall und daß zur gleichen Zelt die Ausgangsspannung nach Figo 4d ebenfalls negativer&st als im vorhergehenden Fall, Der Strom in der Induktivität L₁ wird durch die Differenz von zwei Spannungen erzeugt ο Die erste Spannung ist die Spannung längs des Kondensators C₁ und die zweite 1st die Spannung länge der Speiohersohaltdlodenkapazltät C_A« die sich auf Grund des Entladungsstromes allein ergibt* Weil diese Spannungen beide negativ sind« ist es die algebraische Differenz dieser beiden Spannungen« die die Xnderungsgeschwindigkeit des Stromes in der Induktivität L₁ bestimmt» Wenn die Spannung längs der Kapazität CU nach unten absinkt* wird der Unterschied dieser beiden Spannungen verringert, bis sie gleioh sind, wobei bei diesem Spannungswert der positive Strom ein Maximum ist, Über diesen Punkt hinaus

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1st die Spannung längs der Kapazität O_n kleiner als di© Spannung längs des Kondensators C₁ so daS der positive Strom auf Null ab« sinktο Gleichzeitig nähert sich dl® Spannung längs der Kapazität C_R asymptotisch der Spannung längs der Kapazität C₁ und sinkt mit dieser ab« (Die Spannung en einer Speiohersohaltdiode bleibt negativ und nicht leitend)_β So lange wie die Speicher» schaltdiode SRD negativ vorgespannt bleibt» doho so lange wie eine negative Ladung auf der Kapazität C_R liegt« kann die Speicher« schaltdiode lediglich einen positiven Strom ziehen« wie dies der Fall war, nachdem der Kondensator C₁ zu Anfang durch den umgekehrten negativen Strom aufgeladen wurde* Sobald die gespeicherte negative Ladung verbraucht ist<, wird der positive Strom beendet* was die Tatsache erklärte warum der. integrierte Bereich unter der positiven Stromkurve in FIg₀ 4c angenähert gleich dem unter der Kurve für den negativen Strom Isto

Wenn eine negative Spannung längs des Kondensators C. zu dem Zeitpunkt vorhanden ist» zu dem der Sohaltvorgang in der Speicher« schaltdiode erfolgt, besteht das Endergebnis darin, daß der in Figo 4d gezeigte und von der Speiohersohaltdiode erzeugte Impuls» ausgang weniger als ein vollständiger Impuls ist ο Mit anderer; Worten« die nach unten gerichtete Schwingung des Impulses geht nicht bis.Null sondern sinkt langsam &b_s d_oh_o sie nähert sloh asymptotisoh der Basis-Nullinie <, Die Ünvollständigkeit des Impulses hängt von der relativen Größe der negativen Spannung fi.br, die längs des Kondensators CV zum Zeltpunkt des S ehalt Vorganges der Speioherschaltdiode 14 vorhanden ist» Weiterhin ist« nachdem der Sohaltvorgang der Speichereohaltdiode bei einer negativen Spannung längs des Kondensators C, erfolgt ist« der erzeugte Impuls der letzte Impuls der gedämpften Sinusschwingung» Darauffolgend wird die Speiohersohaltdiode l4 nioht erneut auf» geladen, bevor das Ende der Impulsfolge erreicht ist, weil die Speiohersohaltdiode In einem Zustand mit negativer Vorspannung verbleibt _e

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Wenn die Spannung lKngs des Kondensators C₁ während des Schaltans der Spelohersohaltdiode positiv 1st» ergibt sich das entgegengesetzte Ergebnis. Der resultierende Strom naoh Fig. 4e_fl der in dem Kreis erzeugt wird« ist durch die Hinzufügung der positiven Vorspannung in dem Serienkreis mehr positiv. Die In Figo 4f gezeigte Ausgangsspannung weist als Ergebnis der posi tiven Vorspannung In dem Serienkreis einen stelleren Abfall auf» In manchen fällen kann der naoh unten gerichtete Verlauf der Auegangsspannung auf einen etwas negativen Wert überschwingen Die Speicherschaltdiode klemmt die positive Spannung jedoch auf einen niedrigen Wert sobald diese Speioherschaltdiode zu leiten beginnto Der positive Strom beginnt dann einen weiteren Zyklus der Ladung und Entladung und ein weiterer Impuls kann wiederum in der folgenden Periode erzeugt werden„

Wenn- die Speiohersohaltdiode nioht vorgespannt 1st und eine gedämpfte Folge von Sinusschwingungen wie In den Figg, ?a und 3ö angelegt wird» so wird kein scharfer Ausgangsimpuls erzeugt» Die Speicherschaltdiode erzeugt nur dann einen Impuls_p wenn die gespeicherte Ladung längs der Kapazität Cj₁ in der Durohlaßrioh» tung vollständig von dem Sperrstrom abgeleitet wird * Bei dem gedämpften Sinusschwingungestrom» der der Speioherschaltdiode zugeführt wird» sinken die aufeinanderfolgenden integrierten Bereiche der positiven und negativen Hälften des Sinussohwingungs= atroms stetig ab₀ Als Ergebnis lädt die erste Hälfte die Speioherschaltdiode auf den Bereioh der Fläche unter dieser Hälfte auf Während der negativen zweiten HäEte des gedämpften Sinusschwingungen Stroms wird die Spelohersohaltdiode nloht vollständig entladen» so daß die Diode während der negativen Hälfte des gedämpften Sinusaohwingungsströmes auf Orund dieser Tatsache leiten kann. Wenn die dritte positive Hälfte die Speiohersohaltdiode zu laden beginnt, so kann die Spelohersohaltdiode ohne weiteres leiten und leitet tatsächlich so lange wie die gedämpfte Sohwingungs folge andauert» Daher durchläuft die gedämpfte Sohwingungsföl ge nach den Flgg» 3a und 5b die Speiohersohaltdiode so, als ob an-

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stelle der Speiohersohaltdiode, ein DürchlaßwMerstand Rp eingesetzt wäre«.

(Jm soharfe Impulse duroh das obengenannte als "zweites Sperr= entladungs"-Verfahren bezeichnete Verfahren zu erzeugen« wird ^ die Reihe von gedämpften Sinusschwingungen mit der ersten IeI= tenden Halbperiode naoh Figo 5a der Speiohersohaltdiode gleich= zeitig mit einer negativen Vorspannung zugeführt» Die anfängliche Stromsohwingung wird auf Grund dea fast linearen durch die Olelohspannungsvorspannung hervorgerufenen Stromanstiegs naoh unten geneigte wie dies in Figo 5a gezeigt

In den Figg„ 5a„ 5b und 5o 1st zum Zeitpunkt t_g die Ladungsab= fuhr auf Grund des negativen Stromes während des Intervalls t^ bis tg gleioh der auf der Kapazität C_R auf Grund des positiven Stromes während des Zeitintervalls t_Q bis t- gespeicherten Ladung, wie dies duroh einen Verglaioh der schraffierten Bereiche unter-= halb dieser Kurven feststellbar isto Die Speiohersohaltdiode führt den Stromsehaltvorgang zum Zeitpunkt tg ausο Die Spannung lSngs des Kondensators C. 1st zu diesem Zeitpunkt trotz des Vorhanden« seine der negativen Vorspannung nooh positiv« Unter diesen Bedingungen wechselt der Strom fast abrupt auf einen positiven Wert.wie dies in Figo 5a gezeigt isto Auf Grund der oben beschriebenen Verlust® in dem Kreis während des Fließens eines positiven Stromes in dem Kreis ist die Grude des positiven Stromes etwas kleiner als die des negativen Stromes_o

Die gestrichelten Kurven in den *iggo 5a und 5b stellen eine Darstellung der Strom" und Spannungsformen dar, wenn die Speicher= schaltdiode nicht schalten würde«. Die Spannung längs des Kondensators C₁ ist zum Zeitpunkt t_g nicht diskontinuierlich,, sondern die Ableitung dieses Stromverlaufs ist diskontinuierliche Zum Zeitpunkt tg beginnt die Spannung längs des Kondensators C₁ In Richtung auf negative Werte abzusinken anstatt anzusteigen_s wie dies vor lern Schalten der Speiohersohaltdiode der Fall warο Nach

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dem Zeitpunkt t_g beginnt die Kapazität C_R erneut* sich während des Zeitintervalls zwischen t« und t, aufzuladenο Danach entlädt sich die Kapazität CL während des Zeitintervalls t und tu ausreichend« um ein Schalten der Speichersohaltdiode hervorzurufen-, Zu diesem Zeitpunkt ist jedooh die Spannung längs des Kondensators J₁ zum Zeitpunkt t^ negativ« so daß der positive Strom in dem Kreis naoh dem Schalten der Spelchersohaltdiode zum Zeitpunkt t^ wesentlich niedriger ist und exponentiell abfällt» Der zum Zeitpunkt tj^ erzeugte Impuls ist» wie dies in Pig. 5o gezeigt ist,, wesentlich kleiner als der zum Zeitpunkt t« erzeugte Impuls.; Nach dem Zeitpunkt t^ kann die Speiohersohaltdiode keine Ausgangs·= impulse mehr erzeugen₀

Die Figgo 6a« 6b und 6o zeigen die in dem Kreis erzeugten Spannungs und Strom-Sohwingungsformen, wenn die negative Vorspannung welter vergrößert wirdο Der erste in Fig. 6o erzeugte Impuls wird bei einem Zustand erzeugt» bei dem die Spannung längs des Kondensators C₁ negativ ist«. Ee ist zu erkennen« dad unter diesen Bedingungen lediglich ein einziger Impuls erzeugt wird. Es be» steht ein ziemlich weiter Bereich von negativen Vorspannungsbe= dingungen» bei denen ein einzelner Impuls erzielt werden kann., Üblicherweise gibt es eine optimale Vorspannung» die eine maximale Spannung des Einzelimpulses hervorrufen kann. Eine Vorspannung» die zu hoch ist» ruft jedooh nicht nur eine Verringerung der Amplitude der Impulsspannung hervor» sondern ergibt außerdem einen Impuls mit einer ungünstigen Form auf Grund der langen Hinterflanke» die in diesem Fall erzeugt wird, Der Bereich der Vorspannungen ist relativ breite soweit die Spitzenspannung des Impulses betrachtet wird«, Um die beste Impulsform zu erzielen. 1st es jedooh wünschenswert« die Vorspannung so einzustellen« JaB sie etwas kleiner als die Vorspannung ist» die für die größte Spitzenimpulsspannung benötigt wird. Wie es In den Figg> 3a und 5b gezeigt ist,, ergibt sich eine mit der Schwingungsfenn • srbundene Oleichstromkomponente auf Grund des LadungsVerlustes furoh eine Rekombination in der Speicherschaltdiode Der Gleich-

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itvom ist klein* insbesondere Asxm_B wenn die Diode mit; einer

iedrigen Impulswiederholfrequenz Impulsförmig gesteuert wlrcJo teil dieser Strom positiv ist und die Gleichspannung negativ ^Btß ist lediglich ein passiver Vorspannungswiderstand erforder= . ich., Weil der Vorspannungs-Oleiohstrom von der Impulswieder" hoiftssquenz abhängte wird der Widerstand entsprechend der Impuls= v*. ederholfrequenz bestimmte um eine optimale Vorspannung zu «p» ;· ^eI en ο _:

Bei dem "ersten Sperrentladungs"»Verfahren wird der Speicher^ schaltdiode ein stetiger Durohlaß-Vorspannungsstrom zugeführt .nd die gedämpfte Sinussohwingungsfolge wird so der Speicher= schaltdiode zugeführt,, daß die erste Halbperiode zur Entladung der Speioherschaltdiode verwendet wird₀ Die Größe der auf der Kapazität C^ in dem langen Intervall zwischen Impulsen gespeicherten Ladung hängt von der Lebensdauer der Ladungsträger der Speichersahaltdiode ab<> Wenn beispielsweise die Lebensdauer der Ladungsträger verglichen mit der Halbperiode der gedämpften Sinusschwingung relativ lang ist, so ist der erforderliche Gleich» strom verglichen mit der Stromamplitude der Impulsfolge vernaoh« lässigbar„ Wie es in den Figg. 7a und 7b gezeigt ist, kann erreicht werden, daß die Speiohersohaltdiode an irgendeinem Punkt während der ersten Halbperiode schaltet» indem die Gleichspannungs-Vorspannung auf einen geeigneten Wert eingestellt wird„ Durch Schalten der Speiaharsohaltdiode an dem Punkt, an dem der Strom nahezu seinen negativen Spitzenwert erreicht hat, wie dies In Pig, 7a gezeigt ist» kann ein optimaler Einzelimpuls wie z,B der Impuls nach Figo 7ο erzeugt werden. Der umgekehrte positive Strom bei der Kondensatorspannung sinkt einfach ab« ohne daß er eine ausreichende Möglichkeit hat, für einen zweiten Impuls zu entladen, E'r.e unzureichende Vorspannung kann bewirken _s daß die ?■ pe ichers cha,¹ tdiode zu früh sohaltet, so daß ein Impuls mit einer niedrigen Amplitude und einer langen Hinterflanke erzeugt wird/ •'i-3 dies in Pig₀ 7d gezeigt ist=. Bei Verwendung einer zu hohen

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Vorspannung kann sich ein zu spätes Sohalten der Speiohersohaltdiode ergeben_s so daß ein Impuls mit niedriger Amplitude erzeugt wird und möglicherweise werden mehrfache Impulse erzeugt« wie dies in Fig» 7e gezeigt isto

Die Betriebswelse der Impulsgeneratorsohaltung naoh Fig. 2 wird im folgenden zunächst unter Verwendung des "ersten Sperren tladungs¹' Verfahrens beschriebene Die Vorspannungssteuerschaltung 15 kann eine der in Figo 2a oder 2b gezeigten Formen aufweisen oder es kann eine äquivalente Vorspannungssohaltung unter Verwendung einer Oleiohspannungsquelle verwendet werden»

Ein von dem Steuer-Triggergenerator 11 erzeugter Triggerimpuls wird über die Diode 20 dem Basisansohluß 22b des Transistors 22 zugeführt« Der Transistor 22 ist in Emitterschaltung geschaltet und wird im Lawlnendurohbruohsbereich betrieben« so daß er als Impulsgenerator arbeitet· Der Transistor sollte eine relativ steile Durohbruohsoharakterlstik haben, so daß die Stromanstiegszeit bei der Durohbruohsspannung V^₀ relativ kurz ist» Der Widerstandswert des mit dem Verbindungepunkt der Diode 20 mit dem An» sohluß 22b des Transistors 22 verbundenen Baeiewiderstandes 21 sollte so gewählt werden« daß der Haltestrom des Kollektors so eingestellt 1st« daß er auf einem Pegel gerade unterhalb des Sohwellwertes für eine maximale Kollektorspannung Vq an dem Transistor 22 stabil ist. Als Ergebnis kann die Triggerspannung von dem Steuer-Triggergenerator 11 relativ niedrig sein» muß jedooh eine ausreichende Amplitude aufweisen, um den Transistor 22 in den leitfähigen Zustand zu bringen« wodurch der Kondensator 25 entladen wird« der über die Serlensohaltung der Induktivität 22 und des Widerstandes 24 aus der Gleichspannungslei" stungsVersorgung 50 geladen wurde ₀ Der Entladungsweg für den Kondensator 25 verläuft durch den Transistor gegen Erde« Die Dauer des Ausgangeimpulses längs des einstellbaren Widerstandes 26 ist durch den Wert der Kapazität des Kondensators 25 und den

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Wert des Widerstandes In dem Rest der Schaltung bestimmt^ der im wesentlichen aus dem Transistor 22_s dem Kondensator 25 und dem veränderlichen Widerstand 26 besteht» Der Wert des Widerstandes 24 und der Widerstand der Induktivität 23 in Kombination mit der Kapazität des. Kondensators 25 ist so gewählt, daß die resultierende RC-Zeitkonstante in der Größenordnung der Impulswiederholperiode T liegte dohe verglichen mit der Impulsperiode C *V/fP lang isto ■ ^! ■ .

Der am Schleiferanschluß 2βο des einstellbaren Widerstandes 26 gelieferte !Impulsausgang wird den in Kaskade geschalteten T-Halbglledern der FiItorschaltung 13 zugeführt, die im wesent= Hohen die niedrige Eingangsimpedanz des Speiohersohaltdlodenkreises an die hohe Ausgangsimpedanz der Impulsgeneratorsohaltung anpaßtο Die LC-Konstante der die Induktivitäten 37, 31 und die Kondensatoren 30« 32 umfassenden Filtersohaltung 13 muß so weit wie möglich der gevfünsohten Sinussohwingungafrequenz C) des gedämpften Slnusschwingungsausganges von der Filtersohal= tung 13 angenähert sein« Dies kann mathematisch wie folgt ausgedrückt werdens

^L1^C1 " ^L2°2'" ¹Su*²»

wobei L >L und C.<C_O let, oder genauer ausgedruckt} ² 1 *■*■'■:

wobei L₁ der Induktivitätswert der Induktivität 31 _p C₁ die Kapazität des Kondensators 32» L₂ der Induktivitätswert der Induktivität 37» C^ die Kapazität des Kondensators 30 1st und wobei Rp irgendeinen Widerstand Jn den Induktivitäten 27 und 31 zusammen mit dem DurchlaSwideretand der Speioherechaltdiode i4 einschließt,,

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Die Filtersohaltung 13 erzeugt eine gedämpfte Sinusschwingungen Auegangsspannung mit einer Dämpfungskonstante (£« Rp/2L. .·>

Der Induktivitätswert L₁ der Induktivität 21 muß so gewählt werden« daß wenn sie mit der Sperrkapazität C^ der Speichersohalt« diode l4 kombiniert ist, sioh ein Ausgangs-Subnanosekundenimpuls mit einer Halbperiode von t_A) » V^T⁰P ergibt»

»eil die beschriebene Sohaltung das "erste Sperr en tladungs=" Verfahren verwendet» wird der Speioherschaltdiode l4 ein stetiger Durohlaö-Vorspannungsglelohstrom von der Vorspannungs=Steuersohaltung 15 zugeführt, wie dies In Figo 7a duroh den sohraf*!arten Bereich links von der Amplitudenordinate dargestellt ist. Der von der ersten Halbperiode des Slnussohwingungsausgangs von der Filtersohaltung IjS erzeugte Strom ist duroh den schraffierter Bereioh rechts von der Amplitudenordinate in Figo 7 a dargestellt, Wenn die längs der Speiohersohaltdiode 14 angelegte Sinussohwiiv gungsspannung gleich der positiven Vorspannung wird, wie dies in Flg. 7b dargestellt ist» entlädt sich die Diode Über den Kondensator j54 und erzeugt einen Subnanosekunden-Ausganssimpixls_s wie dies in FIg₀ 7ο gezeigt ist* Wie dies oben erwähnt wurde_f kann der optimale Einzelimpuls dadurch erzeugt werden daß die Speiohersohaltdiode 14 an einem Punkt zum Schalten gebracht wira, an dem der Strom nahezu seinen negativen Spitzenwert erreioht hat. Der umgekehrte positive Strom und dl« Kondensatorspannung sinken lediglich ab« ohne daß ausreichende Zeit zur Verfügung steht, damit diese eine Entladung und einen zweiten Impuls her« vorrufen können,,

Die Betriebsweise der Schaltung naoh FIg₀ 2 für das "zweite 3perrentladungs"-Verfahren entspricht im wesentlichen der vorstehend beschriebenen Betriebsweise bei Verwendung des "ersten Sperrentladungs"-Verfahrens» Weil die Speiohersohaltdiode durch die zugefUhrte Sinusschwingungsspannung geladen werden soll und nicht duroh einen stetigen Durohlaß-Vorspannungsstrom von der

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Spannungsquelle In der Vorspannungs«Steuersohaltung die Vorspannungssohaltung naoh PIg₀ 2o oder eine äquivalente Schaltung anstelle der Vorspannungs-steuereohaltung naoh den Plggö 2a,und 2b verwendete

Ein von dem Steuer-Triggergenerator 11 erzeugter Triggerimpuls wird Über die Diode 20 der Basis des Transistors 22 zugeführt« wodurch der Kondensator 25 duroh den Transistor 22 gegen Erde entladen und ein Ausgangsimpuls längs des einstellbaren Wider= Standes 26 erzeugt wird» Der Ausgangsimpuls wird in die Filter« sohaltung 13 eingekoppelt» die ihrerseits eine gedämpfte Sinus« schwingung erzeugt, die der Speiqhersohaltdiode 14 zugeführt wird ο ·

Wie es in Figo 6a gezeigt ist«, lädt der von der zugeftthrten Sinussohwingungsspannung-erzeugte Strom X die Spei eher schalt·= diode 14 während der ersten positiven Halbperlode und des Teils der negativen Periode vor dem Schalten der Speicherschaltdiode 14ο Während der zweiten Halbperiode des Stromes I naoh Fig.- 6a führt die Speichersohaltdiode 14 zu dem Zeitpunkt« zu dem die Ladungsabfuhr auf Grund des negativen Stromes gleich der auf dem Kondensator C^ der Spelohersohaltdiode 14 gespeicherten Ladung ist_fl den StromsehaltVorgang aus« wodurch der Ausgangs= impuls nach FIg₀ 6o erzeugt wlrdo Dies wird« wie es in Figo 6 gezeigt ist« zu dem Zeitpunkt erfolgen, zu dem die positiv ver° laufende negative Halbperiode der Kondensatorspannung V_Q gleioh der von der ^orspannungssohaltung 1$ erzeugten negativen Vor= spannung an der Speiohersohaltdiode 14 istο

Das ⁿerste Sperrentladungs" "Verfahren ergibt folgende Vorteile gegenüber dem "zweiten Sperren1;ladungs"-Verfahren: Die Vorspannungseinstellung für: eine optimale Betriebswelse ist weniger kritisch; es ist eine geringere Impulsansteuerung für einen vorgegebenen Ausgangsimpuls erforderlich und die Wahrscheinlichkeit

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der Erzeugung von Mehrfaohimpulsen 1st geringer» Andererseits erfordert das "erste Sperrentladungs*-Verfahren zusätzlich eine aktive Oleiohspannungsversorgung, eine Spelohersohaltdiode, bei der die Lebensdauer der Ladungsträger relativ hooh sein mxß_D und die Spelohersohaltdlode muß eine größere Qesaratverlustlei= stung aufweisen.

Bei einem praktisch ausgeführten Beispiel des Ausführungsbei" spiele naoh den Figgo 1 und 2 bestand die FiItorschaltung 13 aus einer TBM-Strelfentlbertragungsleltungo Entsprechend bestehen die Induktivitäten 27 und 31 aus kurzen Abschnitten der Streifenleitung „ Die Induktivität pro Längeneinheit eines derartigen Streifens ist Z^/C, weil Zq die CharakterIstische Impedanz der Leitung und C die Lichtgeschwindigkeit In der Leitung ist» Die Kondensatoren 30 und 31 weisen Werte im Bereich von 30 bis 200 pF auf und sind aus keramischen Kondensatoren hoher Qualität mit Bandelektroden hergestellt» Diese Kondensatoren können verschiebbar auf der übertragungsleitung befestigt werden* so daß die Induktivitäten 27 und 31 experimentell verändert werden können* Us optimale Werte erzielt werden_o Typischerwelse liegt die Länge der für die Induktivitäten 27 und 31 erforderlichen Übertragungen leitung im Bereich von 3#175 bis 19*05 mm bei einer 30 Ohm~Streifen· übertragungsleitung auf einem Kunststoffdielektrikum« Hit der beschriebenen Schaltung unter Verwendung von Elementen in den vorstehend genannten Bereichen erzeugte Impulse weisen typischer» weise Spitzenamplituden von ΙβΟ Volt bei einer Breite von l80 bis 200 Pikosekunden an den Punkten halber Spannung und Spitzen« amplituden von 50 Volt bei Impulsbreiten von 80 bis 100 Piko Sekunden an den Punkten halber Spannung auf₀

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Patentansprüche s

Claims (2)

P a t βη t a η β ρ r ü ο he t

1. Verfahren zur Erzeugung von Subnanosekunden-Impulsen duröh Zuführung einer Anzahl von Triggerimpulsen mit einer bestimmten Impulswiederholfrequenz von einem Triggerimpulsgenerator an einen Impulsgenerator und durch Erzeugen einer Anzahl von Impulsgeneratur-Ausgangsimpulsen mit der gleiohen Impulswiederholfrequenz wie die Triggerimpulse, g e k e η η ζ ei ο h -net duroh die Schritte der Zuführung der Impulsgenerator-Ausgangsimpulse an ein Filter mit einer Induktivität (L), der Erzeugung einer gedämpften Sinusschwingung mit einer vorgegebenen Winkelfrequenz (ά)) und einer vorgegebenen Dämpfungskonstante (S) , der Zuführung der gedämpften Sinuseohwingung an eine Speiehersohaltdiode (14) mit einer Sperrkapazität (Cj₁) und einem Durohlaßwideratand (R_p) derart, daß die Dämpfungskonstante (ώ) eine Funktion der Sperrkapazität (C^) und des DurohlaJwidezBbandes (RF) entsprechend der Beziehung* ω» Rp/2L ist, und der Erzeugung eines einzelnen Subnanosekunden-Ausgangsimpulses mit einer Halbperiode von t_/TT - /lc_r in Abhängigkeit von der zugeführten gedämpften Sinussohwingungo

2. Verfahren nach Anspruch 1, g β k e η η ζ e 1 ο h η e t duroh den Schritt der Zuführung eines Ladestromes an die Spelonersohaltdlode (14) vor der Zuführung der gedämpftenSinusschwingung·

j5o Verfahren nach Anspruch 2, g e k en η ζ ei ο h η e t duroh den Schritt der Steuerung des Leitfähigkeitszustandes der Speiehersohaltdiode (1*1) derart, daß der einzelne Subnanosekunden-Impuls während des leitfähigen Zustandes bei der ersten Halbperiode der gedämpften Sinuseohwingung erzeugt wird·

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Verfahren naoh Anspruoh 1, gekennzeichnet duroh den Schritt der Steuerung der Speiohersohaltdiode (14) derart» daß der einzelne Subnanosekunden-Impuls von der Speicher· eohaltdiode (14) während des leitfähigen Zustandes bei der zweiten Halbperiode der gedämpften Sinusschwingung erzeugt wird.

5a Impulsgeneratorschaltung mit einer Triggerimpulsquelle zur Erzeugung einer Anzahl von Impulsen mit einer festgelegten Impulswiederholfrequenz» gekennzeichnet duroh mit der Triggerimpulsquelle (11) gekoppelte Impulsgenerator» einrichtungen (12) zur Erzeugung von Ausgangeimpulsen mit der gleichen Impulswiederholfrequenz wie die Triggerimpulse, mit den Impulsgeneratoreinrichtungen gekoppelte Filtereinriohtungen (IJ) mit einem Induktivitätswert der Induktivität (L) zur Umwandlung jedes der Ausgangsimpulse in eine gedämpfte Sinusschwingung mit einer vorgegebenen Winkelfrequenz (6)) und einer vorgegebenen Dämpfungskonstante (3), eine Speiohersohaltdiode (14) mit einer Sperrkapazität (C^) und einem DurohleJ-widerstand (Rp) derart, dafi S « Rp/2L 1st» wobei die Diode (14) mit den Filtereinriohtungen (12) gekoppelt ist« und mit der Speiohersohaltdiode (14) gekoppelte Vorspannungs-Steuersohaltungseinriohtungen (15) zur Steuerung des Leitfähigkeltszustandes der Speiohersohaltdiode (14) derart» dad lediglich ein einzelner Subnanosekunden-Impuls mit einer Halbperiode tpAr- ^LC_R von der Speiohersohaltdiode (14) in Abhängigkeit von der gedämpften Sinusschwingung erzeugt wird.

ο Impulsgenerators ohaltung naoh Anspruoh 5» daduroh gekennzeichnet» daß die Impulsgeneratoreinrichtungen (12) einen Sprungfunktionegenerator einschließen» der In Reihe mit einer Differenzierschaltung geschaltet 1st» um Ausgangsimpulse mit einer Impulsbreite von ο «'//Vco zu erzeugen<,

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Irapulsgeneratorschaltung naoh Anspruch 5# daduroh ge -kennzeichne t > daß die impulegeneratoreinrichtungen (12) einen in Emitterschaltung'betriebenen Transistor (22) einsahließen, der im Lawinendurohbruohsbereloh der Transistorkennlinie arbeitete

ο Impulsgeneratorschaltung naoh einem der Ansprttohe 5 bis 7» daduroh g e k β η η ζ · i ο h η β t , daß die Impulsgeneratoreinriohtungen (12) einen Widerstands-Kondensator-Kreis (24_p 25) zur Erzielung einer Ladezeitkonstante (R, C) einschließen, die gegenüber der Zeitperiode (T) zwisohen den Ausgangsimpulsen lang ist ο . ■_■-'■■

ο Impulsgeneratorschaltung naoh einem der Ansprüche 5 bis 8, daduroh g e k e η η ζ ei ο h η et, daß die Filtereinriohtungen (13) zwei in Kaskade geschaltete T-Halbglieder (27» JOp 31, 32) einschließen, wobei Jedes Halbglied die Kombination einer Induktivität und eines Kondensators einschließtο

10, Impulsgener&torsohaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 9« daduroh gekehnzelo h η β t ,. daß die Vorspannungs-Steuersohaltungseinriohtungen (15) eine passive Schaltung (45, 46, 47) zur Steuerung des Leitfähigkeitszustandes derSpeicherschal tdiode (lh·) einschließen, um den einzelnen Subnanosekunden° Impuls während der zweiten Halbperiode der gedämpften Sinusschwingung zu erzeugen»

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Ho Impulsgeneratorsohaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, daduroh g e k en η ζ el ο hn e t , daß die Vorspannüngs-Steuersohaltungeeihriohtungeri (15) eine induktivität (45) in Reihe mit der Paralleisohaltung eines Kondensators (46) und eines Widerstandes (47)^ einsohlteßeri.

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12o Impulsgeneratorsohaltung naoh einem der Ansprüche 5 bis 9_S, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungs-Steuersohaltungseinriohtungen (15) eine elektrische Betriebsleistungsquelle (40, 44) zur Zuführung eines Ladestromes an die Speiohereohaltdiode (14) vor der Zuführung der gedämpften Sinusschwingung einschließen,,

13ο Impulsgeneratorsohaltung naoh Anspruch 12« dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Vorspannungs-Steuersohaltungseinriohtungen (15) weiterhin Einrichtungen (37* 40, 41, 42, 43* 44) zur Steuerung des Leitfähigkeitszustandes der Speicherschaltdiode zur Erzeugung eines einzelnen Subnanosekunden-Impulses während des leitfähigen Zustande« bei der ersten Halbperiode der gedämpften Sinusschwingung einschließen₀

l4o Impulsgeneratorsohaltung naoh Anspruch 13, dadurch g e k e η η ζ ffl lohnet, daß die Vorspannungs-Steuersohaltungseln« richtungen (15) eine Parallelschaltung eines einstellbaren Widerstandes (37)$ eines festen Widerstandes (41) und einer Oleichspannungs-Betriebeleistungsqutlle (40) einschließen.,

ο Impulsgenera torschaltung naoh Anspruch 13, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Vorspannungs-Steuersohaltungsein= richtungen (15) eine Serienkombination einer Induktivität (42), eines Widerstandes (43) und einer Oleiohspannungs~Betriebe» leistungsquelle (44) einschließen«

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