DE2738626C3

DE2738626C3 - Impulsmodulator

Info

Publication number: DE2738626C3
Application number: DE2738626A
Authority: DE
Inventors: Andre Chesnel; Lucien Colin
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1976-08-27
Filing date: 1977-08-26
Publication date: 1980-10-16
Also published as: DE2738626A1; GB1580063A; FR2363234A1; NL7709385A; FR2363234B1; US4160214A; DE2738626B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Impulsmocliilator mit einer Trennschaltung, deren Eingang mit einer Hoch-Spannungsquelle und deren Ausgang mit einem an eine Senderöhre angekoppelten Impulsgenerator verbunden ist, der mehrere einzeln schaltbare Verzögerungselemente mit bestimmter Verzögerung enthält, mit denen

s ein sich aus Elementarimpulsen bestimmter Dauer zusammensetzendes Ergebnissignal erzeugt wird.

Die derzeit bei Pulsradargeräten benutzter Modulatoren können in drei Hauptgruppen eingeteilt werden.
Modulatoren, die als Vakuumröhrenmodulatoren

ίο bekannt sind, benützen als Schaltelement eine Triode oder Tetrode. Mit diesen Modulatoren können Impulse mit kontinuierlich wählbarer Breite oder eine größere Anzahl von Impulsen unterschiedlicher Dauer erzeugt werden. Die geringe Eigenimpedanz derartiger Geräte

Ii gestattet ihre Anpassung an unterschiedliche Lasten. Derartige Modulatoren weisen den Nachteil eines relativ großen Gewichtes und Volumens und einer geringen Betriebszuverlässigkeit auf. Darüber hinaus erfordern diese Geräte wegen der Anwesenheit eines großen Speicherkondensators und der hohen Betriebsspannung Schutzvorrichtungen für das Material und das Bedienungspersonal.

Modulatoren mit Verzögerungsleitung sind dank der geringeren Betriebsspannung weniger aufwendig, leichter, kleiner und billiger. Jedoch ist die Anpassungsfähigkeit dieser Modulatoren an gewünschte Impulsbreiten und/oder an verschiedene Arbeitsimpedanzen wesentlich begrenzter. Darüber hinaus ist bei vertretbarem Aufwand für die Verzögerungsleitung die Impulsform

ίο wesentlich schlechter als die, die von Vakuumröhrenmodulatoren geliefert wird.

Magnetmodulatoren, bei denen die Energie in einer von einem starken Gleichstrom durchflossenen Induktionsspule gespeichert und dann durch Unterbrechung

i) des Stromes freigesetzt wird, liefern zeitlich instabile Impulse und haben einen geringen und lastabhängigen Wirkungsgrad.

Ein Modulator der eingangs genannten Art ist aus der CH-PS 4 23 903 bekannt. Dieser bekannte Modulator kann nicht Impulsfolgen erzeugen, bei denen die einzelnen Impulse einen variablen gegenseitigen zeitlichen Abstand aufweisen. Vielmehr kann durch den bekannten Modulator stets nur ein einziger Impuls mit variabler Dauer erzeugt werden, wobei die Impulsdauer

4ί durch ein erstes Verzögerungselement oder durch ein zusammengesetztes, aus dem ersten und einem zugeschalteten zweiten Verzögerungselement bestehenden Verzögerungselement bestimmt wird. Die Ladung und Entladung des zweiten Verzögerungselementes ist

ίο jedoch nicht von dem Zuschaltvorgang getrennt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Impulsmodulator zu schaffen, der sowohl geeignet ist, Impulsfolgen als auch Einzelinipulse mit variabler Dauer zu liefern und der sich somit durch eine Vielfalt

V) von Anwendungsmöglichkeiten auszeichnet.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß jedes Verzögerungselement mit dem Koppler der Senderöhre über mindestens einen Schalter verbunden ist, wobei jeder Schalter eine Aufladung und eine Entladung der

ιό vollständig getrennten Verzögerungselemente ermöglicht und die Verzögerungselemente durch ihre Entladung das Ergebnissignal erzeugen, und daß die Auslöseelektrode der Schalter mit einer Steuerschaltung verbunden ist, die eine Folge von Auslösesignalen

'■' zu verschiedenen, bestimmten Zeitpunkten liefert.

Derartige Modulatoren sind insbesondere bei Impulsradarsendern, bei Linearbeschleuniger!! oder bei l.aserslrahlsendern verwendbar.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert

Es zeigt:

F i g. 1: Ein Übersichtsbiockschaltbild des Modulators gemäß der Erfindung.

F i g. 2,3+4: Weitere Ausführungsformen des Modulators.

F i g. 5: Ein Detail des Modulators.

Wie aus F i g. 1 erkennbar, besitzt der Modulator eine Hochspannungsquelle 1, die mit einem Impulsgenerator 3 über eine Trennschaltung 2 verbunden ist. Die Trennschaltung 2 besteht beispielsweise aus einer Induktionsspule, die mit einer Diode in Serie geschaltet ist; diese Trennschaltung schützt die Spannungsquelle bei der Impulserzeugung durch den Impulsgenerator 3. Der Impulsgenerator 3 ist an eine Höchstfrequenzsenderöhre 5 angekoppelt, im Falle des Radars beispielsweise über einen Koppler 4, der aus einem Transformator besieht.

Der Impulsgenerator besteht gemäß der Erfindung aus einer Mehrzahl von schaltbaren Verzögerungselementen 6|— 6n, die zur Erzeugung eines Signals aus Elementarimpulsen der Dauer τι bis r„ beitragen, wobei die Dauer der Elementarimpulse jeweils der Verzögerung eines Verzögerungselements entspricht. Die einzeln schaltbaren Verzögerungselemente, die in Kaskade oder parallel geschaltet sind, sind mit dem Koppler 4 über mindestens einen Schalter 7| bis 7„ verbunden.

Die Auslöseelektrode der Schalter 7i bis 7„ ist mit einem Ausgang 8ι bis 8„ einer Steuerschaltung 8 verbunden.

Die Steuerschaltung 8 enthält ein Auswahlregister nicht dargestellt), mit dem die Auslösezeitpunkte der Schalter 7i bis 7„ in bezug auf das Signal der Radarwiederholperiode festgelegt werden können. Die Steuerschaltung 8 liefert an ihren Ausgängen 8| bis 8„ jeweils ein Auslösesignal zu bestimmten Zeitpunkten der Radarwiederholperiode, welche Auslöseimpulse durch das Auswahlregister festgelegt werden. Durch das Auslösen der Schalter zu den bestimmten Zeitpunkten der Radarwiederholperiode wird eine Folge von Elementarimpulsen der Breite Ti bis τ_π erzeugt oder aber es entsteht ein einzelner Impuls, mit einer Breite, die gleich der Summe der Breiten der gewählten Elementarimpulse ist, sofern die Auslösezeitpunkte der aufeinanderfolgenden Elementarimpulse jeweils mit dem Ende des vorangehenden Impulses zusammenfallen.

Gemäß dem in Fig.2 dargestellten Ausfühmngsbeispiel der Erfindung enthält der Modulator drei Verzögerungselemente 61, 62, 63. Diese drei Verzögerungselemente sind parallel zwischen die Trennschaltung und den Koppler 4 geschaltet. Jedes der Verzögerungselemente besteht aus Konstantgliedern, deren Wert in bekannter Weise die Erzeugung von entsprechenden Elementarimpulsen der Dauer τι, Γ2 und Vi ermöglicht, jedes der Verzögerungselemente ist mit einem seiner Anschlüsse mit der Trennschaltung 2 verbunden. Diese steht wiederum mit dem Koppler 4 über die Schalter 71, 72 und 73 in Verbindung. Der Koppler 4 besteht aus einem Transformator. Jedes Verzögerungseiement besitzt einen ersten Anschluß, der mit der Trennschaltung 2 sowie über die Schalter 71, 72, 73 mit dem ersten Anschluß der Primärwicklung des Transformators 4 verbunden ist, sowie einen zweiten Anschluß, der mit dnm zweiten Anschluß der Primärwicklung desselben Transformators in Verbindung steht. Die Schalter 71, 72 und 73 bestehen aus Thyristoren, deren Steuerelektroden direkt an die entsprechenden Ausgänge 81 bis 83 der Steuerschaltung 8 gelegt sind. Die Schalter 71 bis 73 und die Verzögerungseiemente 61 bis 63 erzeugen durch Entladung der Verzögerungselemente einen Impuls der Dauer τι bis n, der eine Leistung aufweist, die zur Auslösung der Senderöhre 5 ausreicht. Das Auslösen

in der Schalter während einer Radarwiederholperiode zu bestimmten verschiedenen Zeitpunkten, ermöglicht eine Kombination der Elementarimpulse der Dauer Γι, τι und Γ) nach einem bestimmten Kode oder das Senden eines Impulses mit der Gesamtdauer ti+tj + tj. Die

ι ι Dauer zwischen dem ersten erzeugten Impuls oder dem Ende des Gesamtsignals und dem Ende der Radarwiederholperiode ist größer oder gleich der Ladedauer der Verzögerungsleitung. Aus diesem Grunde ist in dtv Trennschaltung ein Schalter, wir .. B. ein Thyristor 21

si vorgesehen, der das Aufladen der Verzögerungsleitungen nur nach einer bestimmten Verzögerungszeit ermöglicht, die von dem Ende des Gesamtsignals gerechnet wird, wodurch das Löschen der Schaltthyristoren erleichtert wird.

:") Gemäß dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Modulator drei Verzögerungselemente 61, 62 und 63 auf, die jeweils einer bestimmten Verzögerungszeit entsprechen und die Erzeugung eines Gesamtsignals ermöglichen, das sich aus Elementarim-

M) pulsen der Dauer τι, τι und τ-ι zusammensetzt. Die Verzögerungselemente 61, 61, 63 sind in Kaskade geschaltet und gegenseitig durch Schalter 72 und 73 getrennt. Jedes Verzögerungselement ist mit dem aus einem Transformator bestehenden Koppler über

ü mindestens einen Schalter 71,72, 73 verbunden, dessen Auslöseelektrode mit einem Ausgang 8I₁ 82, 83 der Steuerschaltung 8 in Verbindung steht. Die Schalter bestehen vorteilhafterweise aus Thyristoren. Gegensinnig zu den Thyristoren 72,73 geschaltete Dioden 92 und

-to 93 ermöglichen das Schließen des Aufladekreises für die Kondensatoren der Verzögerungselemente. Das Auslösen der Schalter oder Thyristoren 71, oder 71 und 72, oder 71 und 72 und 73 führt zur Erzeugung von Gesamtsignalen der Breite Τι,Γι-t-r₂,τ,+ τι + τ,. Diese Impulse sind durch die Dauer einer Radarwiederholperiode getrennt, woraus sich eine geringe Abweichung von ihrem Mittelwert ergibt.

Wenn nur ein einziges Verzögerungselement in Betrieb ist, erfährt der benachbart anliegende Schalter

")() aufgrund der Auslösung seines Nachbarschalters eine erhebliche Spannungsänderung. Durch einen Kondensator an den Anschlüssen der Schalter kann diese Spannungsänderung verringert werden.
Gemäß Fig. ν sind die Thyristoren, die die entspre-

v, chend F i g. 3 in Kaskade geschalteten Verzögerungselemente verbinden, durch eine auf einem Sättigungsmagnetkern ingeordnete Sptilenwicklung 472 und »73 ersetzt. Die Steuerungswicklungen dieser Magnetkerne sind jeweils mit den Ausgängen 82,83 der Steuerscha!-

w) tung 8 verbunden.

Im Sättigungszustand besitzt dieses Element eine Induktion, die etwa gleich der Induktion eine: Abschnittes der Verzögerungsleitung ist. Im nicht gesättigten Zustand ist die Induktion dieses Elements

i>"> sehr groß, nämlich mehrere hundertmal großer als im gesättigten Zustand, wodurch die Abschnitte el<_r Verzögerungsleitung gegenseitig isoliert werden. Die Arbeitsweise des Modulators der Fig. 4 isi analog

derjenigen des in F i g. 3 dargestellten Modulators.

Durch die Verwendung eines Amplitudenbegrenzers mit Widerstand und Kondensator können die Impulse geformt und Instabilitätswellungen des Ergebnissignals, die durch das Aufsummieren der Elemcntarimpulse entstehen, vermieden werden. Der Amplitudenbegrenzer garantiert folglich eine große Stabilität der Eigenschaften des Ergebnissignals. Der in F i g. 5 dargestellte Amplitudenbegrenzer enthält eine Diode 5t, die mit einem Kondensator 52 in Serie und mit einem Widerstand 53 parallel geschaltet ist. Der Amplitudenbegrenzer ist vorzugsweise parallel zwischen die Ausgangsanschlüsse des Kopplers 4, d. h. /wischen die Anschlüsse der Sekundärwicklung des Transformators 4 geschaltet.

Durch die vorstehend beschriebenen Schaltungen kann die Zahl der notwendigen Schaltkreise sowie deren gerätemäßiger Aufwand für eine gegebene begrenzte Emissionsleistung optimiert werden. Beispielsweise bestehe die Emission aus einem Bereich 1 mit einer Impulsbreite r und einer Wiederholfrequenz IR während einer Wiedcrholperiode. einem Bereich 2 mit einer Impulsbreite 3 r und einer Wiederholfreqiienz

^ sowie aus einem Bereich 3 mit einer Impulsbreite von h r und einer Widcrholfrcqucn/ .

Eine erste !lösung gemäß dem Blockschaltbild der I i g. 2 besteht darin, drei parallel geschaltete Modulatoren zu verwenden, die jeweils einen Impuls der Breite r, ir.hr liefern.

Wenn die begrenzte Eniissionslcistung derart ist. daß leder Modulator die Verwendung /V parallel gcschaltelcr Modulen erfordert, gilt für die Zahl der Thyristoren Th. für die Zahl der Ver/ögerungselemcntc 7~und für die notwendige Zahl der Modulen M für eine Lösung gemäß dem Blockschaltbild der Fig. 4: Th=JN. 7= 10/V. Λ/ = 3Λ/.

Eine andere Lösung besteht darin. N parallel geschaltete Modulatoren zu verwenden, die in Kaskade geschaltete Verzögerungselemenie enthalten, deren

VCI/XgXlllllgS/.Cli IiII|Iu!m.'II UtI DclUl.1 I, 2l", ZT

entspricht, derart, daß die drei gewünschten Impulsbreiten r. 3 r, 6 r erzeugt werden können. Für die drei vorgenannten Parameter gilt dann: Th=3N. T=bN.

M=N. woraus eine erhebliche Verbesserung in bezug auf den notwendigen Materialaufwand und Plalzbedarf ersichtlich ist.

Eine dritte Lösung entsprechend dem Blockschaltbild . der F i g. 2 besteht darin, wie bei der ersten Lösung drei Modulatoren parallel zu schalten, die aufeinanderfol gend oder getrennt ausgelöst werden, bei welchen Modulatoren die Verzögerungszeit der Vcrzögerungselemente jeweils Impulsen der Dauer r. 2 r und 3 r

κι entspricht. Die drei Parameter werden folglich: Th = JN, T=6N und M=3N. Der Aufwand für diese Lösung ist vergleichbar mit demjenigen der zweiten Lösung. Diese Lösung weist jedoch den großen Vorteil einer gesteigerten Anpassungsfähigkeit auf. da die Impuls-

ι . breiten 4 r und 'i r zusätzlich zu den Impulsbreiten r. 3 r und 6 r erzeugt werden können. Durch entsprechende Kodierung der Steuerschaltung 8 können in Intervallen,

;;-. ⁰CtTCnP? slⁿd. ^f\^tr Inltrpn· τ

.'Μ 3 r; 2 r. 3 r; 3 r. 3 r; 4 r, 2r; 5 r, r und alle inversen Kombinationen erzeugt werden.

Im Rahmen der Erfindung ist es ebenfalls möglich, die

Schaltungen der F i g. 2 und der F i g. 3 zu kombinieren So kann z. B. eine Schallung hergestellt weiden.die zwc

:"· parallel geschaltete Modulatoren enthält, von denen dei erste zwei in Kaskade geschaltete Vcr/ögcrungselemente aufweist, die Impulsen der Breite r und 2 r entsprechen, und von denen der /weite zwei in Kaskade geschaltete Verzögerungsclcmente aufweist, die idcnti

in sehen Impulsbreiten von 4 r entsprechen.

In diesem Fall können folgende Kombinationer erhalten werden:

r, 4 r; r, 8 r: 3 r, 4 r; 3 r, 8 r bei Kodierung und r 3 r, 4 r, 5 r, 7 r, 8 r, 9 r, Mr bei normalci '' Wiederholung.

Die den gerätemäßigen Aufwand beschreibender

Parameter sind die folgenden: Th=AN 7 = 4/V unc M= 2N. Die große Anpassungsfähigkeit einer Schaltung

■ι» gemäß der Erfindung ist ersichtlich. Der Modulatoi gemäß der Erfindung zeichnet sich durch leichte

' ■"■ *™ ■ ■** ~* ■ · *^ *· ■ · *^ ^^-* *» ■ ■ ·*^-* r\ ft t% ϊ·■ f^ /γfi η ΐγc% ι* ο 1 f^ ΤΤΐ O I \ 1 iS f^ ΐ\ ί\ ItI \\ ■' ΐΐ η { UtUIVllUllfc U..W ~~. ~·. _e ..._e j--. ^

sowie Platzbedarf aus, welche Eigenschaften nach den Stand der Technik nur mit teuren, schweren und wcnif ■! · zuverlässigen Geräten erzielt werden konnten.

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2 Blatt

Claims

Patentansprüche:

1. Impulsmodulator mit einer Trennschaltung, deren Eingang mit einer Hochspannungsquelle und deren Ausgang mit einem an einer Senderöhre angekoppelten Impulsgenerator verbunden ist, der mehrere einzeln schaltbare Verzögerungselemente mit bestimmter Verzögerung enthält, mit denen ein sich aus Elementarimpulsen bestimmter Dauer zusammensetzendes Ergebnissignal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Verzögerungselement mit dem Koppler der Senderöhre über mindestens einen Schalter verbunden ist, wobei jeder Schalter eine Aufladung und eine Entladung der vollständig getrennten Verzögerungselemente ermöglicht und die Verzögerungselemente durch ihre Entladung das Ergebnissignal erzeugen, und daß die AuslöEeelektrode der Schalter mit einer Steuerschaltung verbunden ist, die eine Folge von Auslösesignalen zu verschiedenen, bestimmten Zeitpunkten liefert.

2. Modulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungselemente (61,62,63) zwischen die Trennschaltung (2) und den aus einem Transformator (4) bestehenden Koppler parallel geschaltet sind, daß die Verzögerungselemente (61, 62, 63) einen einerseits mit der Trennschaltung (2) und andererseits mit einem Anschluß der Primärwicklung dts Transformators (4) über Schalter (71, 72, 73) verbundenen ersten A jschluß aufweisen, daß die Steuerungselektroden der Schalter (71, 72, 73) mit den Ausgängen der Steue· ^haltung (8) verbunden sind und daß der zweite Anschluß jedes Verzögerungselements mit dem zweiten Anschluß der Primärwicklung des Transformators (4) verbunden ist.

3. Modulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er einen parallel zu den Anschlüssen des Kopplers (4) geschalteten Amplitudenbegrenzer aufweist, der aus einer mit eintm Kondensator (52) in Serie geschalteten Diode (51) und aus einem parallel geschalteten Widerstand (53) besteht.

4. Modulator nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter aus Thyristoren bestehen.

5. Modulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungselemente in Kaskade geschaltet und gegenseitig durch Schalter (72, 73), die jeweils aus einem Thyristor und einer gegensinnig geschalteten Diode bestehen, getrennt sind und daß die Verzögerungselemente mit einem aus einem Tranformator (4) bestehenden Koppler über mindestens einen Schalter (71, 72, 73) verbunden sind, dessen Auslöseelektrode mit einem Ausgang (81,82, 83) der Steuerungsschaltung (8) verbunden ist.

6. Modulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die in Kaskade geschalteten Verzögerungselementc trennenden Schalter aus einer Spiilcnwicklung mit einem Sättigungsmagnetkern bestehen.