DE4328557C1 - Verfahren zur Kompensation von Alterungserscheinungen einer Röhre sowie Anordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung hat ein Verfahren zur Kompensation von Alterungserscheinungen einer Röhre zum Gegenstand, sowie eine Anordnung hierzu.

Aus Conference Proceedings, 18th IECEC (Intersociety Energy Conversion Engineering Conference), Orlando, Florida, 21-26 August 1983, Seiten 1118-1124, "Electronic Power Conditioner for a 12 GHz/260 W TWT for DBS" ist es bekannt, den Heizfaden einer Wanderfeldröhre über einen Wechselrichter zu speisen. Die FR-A- 2 579 822 offenbart die Speisung eines Röhrenheizfadens mit Wechselstrom, wobei in diesem Wechselstromkreis ein Schalter vorgesehen ist, der in Abhängigkeit eines Regelsignals Halbwellen zur Leistungsregelung unterdrückt. Aus der DE 41 36 879 A1 ist eine Strombegrenzung des Heizstromes einer Wanderfeldröhre bekannt. Während der Anheizzeit der Röhre wird die Frequenz unter Verwendung eines Gegentakt-Wechselrichters von einem hohen Anfangswert auf einen Nominalwert reduziert.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Kompensation von Alterungserscheinungen einer Röhre anzugeben. Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 7 gelöst. Die weiteren Ansprüche zeigen Ausgestaltungen des Verfahrens bzw. der Anordnung auf.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Spannung am Heizfaden abhängig ist von der Lückzeit zwischen den Steuerpulsen des Wechselrichters und daß aufgrund dieser Abhängigkeit Alterungserscheinungen einer Röhre kompensiert werden können, indem die Lückzeit in Abhängigkeit der Zunahme der Betriebszeit der Röhre verkürzt wird.

Ist der Wechselrichter als Gegentakt-Wechselrichter ausgebildet, wird die Lückzeit zwischen den Gegentaktpulsen mit Zunahme der Betriebszeit der Röhre verkürzt. Bei Ausbildung als Eintakt- Wechselrichter ändert sich durch die Verkürzung der Lückzeit zwischen zwei Einschaltpulsen - bei gleicher Länge der Einschaltpulse - die Frequenz. Eine Zunahme der Spannung am Heizfaden ist geeignet, Alterungserscheinungen der Röhre zu kompensieren.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Anordnung zur Kompensation von Alterungserscheinungen einer Röhre mit einem Gegentakt- Wechselrichter,

Fig. 2 eine Anordnung zur Kompensation von Alterungserscheinungen einer Röhre mit einem Eintakt- Wechselrichter,

Fig. 3 Details der Steuerpulsaufbereitung des Wechselrichters,

Fig. 4 die Abhängigkeit der Heizspannung von der Lückzeit und

Fig. 5 Gegentaktpulse des Wechselrichters mit Lückzeit.

Wie Fig. 1 zeigt, erfolgt die Aufbereitung der Heizspannung UF einer Röhre, hier beispielsweise einer Wanderfeldröhre WFR, aus einer Gleichspannung UG mit nachgeschaltetem Wechselrichter WR, dessen Transformator die aus der Gleichspannung gewonnene Wechselspannung auf einen geeigneten Spannungswert für den Heizfaden/die Heizfäden der Röhre transformiert. Damit der Wechselrichter WR eine möglichst konstante Gleichspannung zur Verfügung hat, wird die Gleichspannung UG gegebenenfalls über einen Vorregler VR, z. B. ein Schaltregler des Buck-Typs, stabilisiert. Der Wechselrichter WR gemäß Fig. 1 ist ein Gegentaktwechselrichter mit den Gegentaktschaltern S1 und S2, die jeweils zwischen einem Primärwicklungsende und gemeinsamer Masseleitung angeordnet sind. Die Mittenanzapfung der Primärwicklung ist unmittelbar oder über den Vorregler VR mit der Gleichspannung UG beaufschlagt. Die Gegentaktsteuerpulse für die beiden Schalter S1 und S2 werden von einer Steuerpulsaufbereitungsstufe ST zur Verfügung gestellt. Der zeitliche Verlauf der Gegentaktsteuerpulse S1 und S2 ist aus Fig. 5 ersichtlich. Die Aufbereitung der Lückzeit TL, während der beide Schalter S1 und S2 stromlos sind, kann beispielsweise gemäß EP 77 958 B1 erfolgen. Um eine ausreichende Reserve zur Verkürzung der Lückzeit TL in Abhängigkeit der Zunahme der Betriebszeit der Röhre zu haben, sollte der Anfangswert der Lückzeit TL ausreichend groß, z. B. 10 µsec oder 20 µsec, sein. Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit der Heizspannung UF von der Lückzeit TL für drei verschiedene Primärspannungen. Es wurden drei verschiedene Heizkreistransformatoren mit drei verschiedenen Primärwicklungszahlen für die Darstellung in Fig. 4 verwendet.

Alterungserscheinungen der Röhre machen sich insbesondere durch eine Verschlechterung der Emissionsfähigkeit des Heizfadens bemerkbar. Eine Erhöhung der Heizspannung UF durch Verkürzen der Lückzeit TL kann diesen Alterungseffekt zumindest teilweise kompensieren.

Zur Gewinnung der vorgegebenen Lückzeit TL kann die Taktversorgung CL der Wechselrichter-Gegentaktschalter S1 und S2 herangezogen werden (Fig. 3). So können z. B. zwei Monoflops MF1 und MF2 mit verschiedenen Pulslängen verwendet werden, die jeweils durch Taktpulse der Taktversorgung CL getriggert werden. Zur Variation der Lückzeit kann zumindest eines dieser Monoflops mit umschaltbarer Schaltzeit ausgelegt sein, z. B. durch ein Timer IC 555 mit externem RC-Glied, welches mehrere Teilwiderstände zur Einstellung unterschiedlicher Zeitkonstanten aufweist. Welche dieser Teilwiderstände R1, R2 . . . Rn zur Verkürzung der Lückzeit TL im zeitbestimmenden Kreis des Monoflops MF2 zugeschaltet bzw. abgeschaltet sind, kann durch ein Schaltwerk SW festgelegt werden, das z. B. Telecommandpulse TC, die eine Information über die Betriebszeit der Röhre liefern, mittels eines Zählers Z zählt und nach jedem neuen Telecommandsignal einen Teilwiderstand zu- bzw. abschaltet.

Alternativ zur gezeigten Lösung können auch die Taktpulse der Taktversorgung CL gezählt werden. Der Zählerstand kann in einem logischen Schaltwerk direkt in Steuerpulse für die Schalter S1 und S2 umgesetzt werden. Über einen zusätzlichen Eingang kann dieses Schaltwerk SW ein Telecommandsignal TC über bekannte logische Gatter direkt mit dem Zählergebnis logisch verknüpfen und je nach Informationsgehalt des Telecommandsignals TC die Steuerpulse für die Schalter S1 und S2 mit der gewünschten Lückzeit TL ausgeben. Anstelle der Aufbereitung unterschiedlicher Lückzeiten durch Auswertung eines Telecommandsignals TC kann die Betriebszeit der Röhre direkt erfaßt werden und in deren Abhängigkeit ein Schaltwerk oder Monoflops angesteuert werden. Diese Methode empfiehlt sich insbesondere dann, wenn z. B. in einem Raumflugkörper für andere Zwecke sowieso die Betriebszeit erfaßt wird.

Die vorgegebene Lückzeit kann zusätzlich auch noch in Abhängigkeit der gemessenen Ausgangsleistung der Röhre und/oder der von der Last, z. B. Antenne, reflektierten Leistung variiert werden. Auf diese Weise lassen sich betriebsbedingte Änderungen der Röhre mitberücksichtigen.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 zeigt eine Realisierung mit einem Eintakt-Wechselrichter. Bei Einschaltpulsen gleicher Länge führt eine Verkürzung der Lückzeit zwischen jeweils zwei Einschaltpulsen in Abhängigkeit der Zunahme der Betriebszeit der Röhre zu einer Zunahme der Frequenz des Heizstromes der Röhre WFR. Die Ausführungen über die Steuerpulsaufbereitung können natürlich auch für diese Realisierung entsprechend übernommen werden. Es ist hier nur ein Monoflop mit entsprechend schaltbarer Verzögerungszeit notwendig.

Claims (10)

1. Verfahren zur Kompensation von Alterungserscheinungen einer Röhre, deren Heizfaden/Heizfäden über einen Wechselrichter (WR) gespeist wird/werden, insbesondere einer Wanderfeldröhre (WFR), mit folgender Maßnahme:

• - eine zwischen den Steuerpulsen des Wechselrichters (WR) vorgegebene Lückzeit wird in Abhängigkeit der Zunahme der Betriebszeit der Röhre (WFR) verkürzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Wechselrichter Gegentaktsteuerpulse verwendet werden und daß jeweils die Lückzeit zwischen den Gegentaktpulsen in Abhängigkeit der Zunahme der Betriebszeit der Röhre (WFR) verkürzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerimpulse für den Wechselrichter (WR) zusammen mit der Lückzeit so gewählt werden, daß sich die Frequenz des Heizstromes der Röhre (WFR) in Abhängigkeit der Zunahme der Betriebszeit der Röhre (WFR) erhöht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Lückzeit aus der Taktversorgung (CL) des Wechselrichters (WR) abgeleitet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Lückzeit über ein Telecommandsignal, insbesondere ein Satellitentelecommandsignal , mit Zunahme der Betriebszeit der Röhre (WFR) verkürzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lückzeit zusätzlich in Abhängigkeit von der gemessenen Ausgangsleistung und/oder der von der Last reflektierten Leistung variiert wird.

7. Anordnung zur Kompensation von Alterungserscheinungen einer Röhre, deren Heizfaden/Heizfäden über einen Wechselrichter (WR) gespeist wird, insbesondere einer Wanderfeldröhre (WFR), mit folgenden Merkmalen:

• - einer Steuerpulsaufbereitungsstufe (ST) für den Wechselrichter (WR),
• - Mitteln zur Bildung einer Lückzeit zwischen den Steuerpulsen,
• - Mitteln zur Verkürzung der Lückzeit in Abhängigkeit der Zunahme der Betriebszeit der Röhre (WFR).

8. Anordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Ausbildung des Wechselrichters (WR) als Gegentaktwechselrichter.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerpulsaufbereitungsstufe (ST) eine Taktversorgung (CL) enthält, und daß diese Taktversorgung (CL) mit einem Schaltwerk (SW) zur Abgabe der Steuerpulse verbunden ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltwerk (SW) einen zusätzlichen Steuereingang für ein Telecommandsignal (TC) aufweist.