DE69814723T2

DE69814723T2 - Verfahren und Einrichtung zur Kompensation von Schwankungen einer Versorgungsspannung

Info

Publication number: DE69814723T2
Application number: DE69814723T
Authority: DE
Inventors: Carl-Björn Alminger; Hakan Jisland
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1998-03-25
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2018-03-26
Also published as: DE69814723D1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, und zwar hauptsächlich zum Kompensieren von Variationen in einer Versorgungsspannung zu einem Mikrowellensender. Die Vorrichtung enthält einen ersten Kondensator und in Reihe geschaltet zu ihm einen zweiten Kondensator, verbunden mit einer Steuerschaltung.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Radarsender, der eine Regelungsvorrichtung enthält, die zur Regelung von Variationen beabsichtigt ist, die in der Versorgungsspannung zu der Mikrowellenverstärkereinheit im Radarsender auftreten können.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Innerhalb der Radartechnik werden verschiedene Typen von Mikrowellenverstärkerröhren zur Verstärkung eines Radarsignals verwendet, wie beispielsweise eine TWT (Wanderwellenröhre) oder eine Klystron-Röhre, welches gittergepulste Röhren sind. Eine TWT wird hauptsächlich innerhalb des Frequenzbereichs von 1 GHz – 40 GHz verwendet. Zum Betreiben einer TWT sind normalerweise Kathodenspannungen von –10 kV bis –35 kV erforderlich, wodurch die Strahlengeschwindigkeit hauptsächlich eine Funktion des Potenzials zwischen der Kathode und der Anode ist. Ein Problem besteht darin, dass der Amplituden- und der Phasenversatz des emittierten bzw. ausgesendeten Mikrowellensignals durch Variationen der Kathodenspannung moduliert werden. Wenn der Radarimpuls ausgesendet wird, wird der Kathodenstrom von einem Ausgangskondensator C_out ausgegeben, und die Spannung über ihn fällt ab, welche zwischen den Impulsen mit einem konstanten Strom neu geladen werden muss. Normalerweise begrenzen physikalische Dimensionen die Größe von C_out und einer maximalen zulässigen gespeicherten Energie.
"Schwankende" Übertragungsmuster werden bei bestimmten Radarinstallationen verwendet, und zwar vorzugsweise bei Installationen vom Impuls-Dopplerradar-Typ, was bedeutet, dass der Zwischenimpulsraum (Zeit zwischen den Impulsen) nicht konstant ist. Dies bedeutet, dass die Ladezeit für C_out zwischen unterschiedlichen Impulsen variiert, was in einer variierenden Kathodenspannung resultiert. Daher wird der Phasenversatz des gesendeten Radarsignals von Impuls zu Impuls variieren, was negative Folgen für die Fähigkeit des Systems haben kann, Echos von festen Zielen (so genannte Grund-Störflecke) zu unterdrücken, und in einer verschlechterten Leistungsfähigkeit resultiert.
US 4,682,369 offenbart eine Lösung, bei welcher ein Radarsender eine so genannte "Welligkeits- und Proportionalabweichungs"-Reduktionseinheit zum Erniedrigen der Welligkeit und der Proportionalabweichung der Versorgungsschaltung des Senders enthält. Ein Filterkondensator für eine Kathodenversorgung ist an der Spannungsversorgung angeschlossen, und ein Operationsverstärker (OP-Verstärker) hat seinen ausgeglichenen AC-Eingang über dem Ausgangskondensator angeschlossen. Eine Verstärkerstufe invertiert das Signal vom OP-Verstärker und verstärkt seinen Absolutwert auf denselben Wert, der über dem Filterkondensator auftritt. Eine Folgestufe, die an der Verstärkerstufe angeschlossen ist, empfängt das invertierende Signal und erzeugt ein Ausgangssignal in Reihe zu dem Filterkondensator zur Elimination der Welligkeit, welches Ausgangssignal zu einer TWT zugeführt wird, die an den Versorgungskondensator angeschlossen ist.
Bei dieser Anordnung wird die Welligkeit über dem Ausgangskondensator der Kathodenspannungsversorgung gemessen, und ein Spiegelbild der Welligkeitsspannung wird über einem Reihenwiderstand zur Kathodenspannung addiert. So wird die Welligkeitsspannung kompensiert. Ein größerer Nachteil bei dieser Lösung besteht aufgrund ihres Aufbaus im Verbrauch einer relativ großen Menge an Energie. Weiterhin ist die Hochspannung an die Erfassungsschaltung angeschlossen, was den Komponenten bzw. Bauteilen große Anforderungen auferlegt. Darüber hinaus fehlt der Schaltung eine geschlossene Regelschleife.
Das Sowjetische Patentdokument SU 1112535 A beschreibt eine Regelanordnung zum Kompensieren der Variationen bei der Versorgungsspannung in einem Mikrowellensender. Der Aufbau bzw. die Anordnung enthält einen ersten Kondensator, einen zweiten Kondensator, der in Reihe zum ersten Kondensator angeordnet ist, und eine Steuerschaltung, die an den zweiten Kondensator angeschlossen ist. Die Steuerschaltung erfasst über einen Spannungsteiler (14) eine Versorgungsspannung zur Senderröhre, und durch den Kondensator wird kein Strom geführt. Dadurch erzeugt die Steuerschaltung in Zusammenarbeit mit einer Leistungseinheit (20) eine Spannung über dem zweiten Kondensator. Somit besteht die Versorgungsspannung zum Röhre aus der Summe von drei Spannungen, d. h. der Spannung über der Leistungseinheit (20), der Spannung über dem ersten Kondensator und der Spannung über dem zweiten Kondensator.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Schaffen einer Regelungsvorrichtung, und zwar vorzugsweise für einen Radarsender, der insbesondere eine TWT oder einr Klystron-Röhre enthält, welche Vorrichtung die Phasenübereinstimmung zwischen Impulsen verbessert, d. h. die Verstimmung kompensiert und eine bessere Möglichkeit zum Unterdrücken eines so genannten Grund-Störfleckens zulässt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Schaffen einer Regelungsvorrichtung, die die Kathodenspannung genau und schnell regelt und kompensiert sowie dem Potenzialabfall bei Lastvariationen entgegenwirkt, und zwar insbesondere für Startübergänge.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Erzeugen eines Regelungssystems mit hoher Bandbreite.
Darüber hinaus verbraucht die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weniger Energie als der Stand der Technik.
Diese Aufgaben sind dadurch gelöst worden, dass die Steuerschaltung der Regelungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff im Wesentlichen entgegengesetzt zu einem Strom, der Stromvariationen über den ersten Kondensator darstellt, einen Strom über den zweiten Kondensator leitet. Der Strom über den zweiten Kondensator erzeugt eine Kompensationsspannung, die zusammen mit der Kondensatorspannung über dem ersten Kondensator die Versorgungsspannung bildet.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die Regelungsvorrichtung eine Erfassungsschaltung zum Erzeugen eines Messwerts, der im Wesentlichen die Variationen bezüglich der Versorgungsspannung darstellt. Vorzugsweise enthält die Erfassungsschaltung bzw. Detektionsschaltung einen Stromtransformator, der an den ersten Kondensator angeschlossen ist, zum Erfassen bzw. Detektieren eines Stroms über dem Kondensator und einen Integrierer zur Integration eines Stroms über den Kondensator.
Bei einem Ausführungsbeispiel enthält die Erfassungsschaltung primär Integrierschaltungen und eine Verstärkerstufe. Die Erfassungsschaltung ist über Stromtransformatoren, die im Wesentlichen galvanisch isoliert sind, am ersten Kondensator und am zweiten Kondensator angeschlossen. Bei einem Ausführungsbeispiel enthält die Steuerschaltung primär wenigstens eine Versorgungsquelle, Schaltelemente, Induktanzelemente und den zweiten Kondensator, wobei die Schaltelemente im Wesentlichen entgegengesetzt arbeiten.
Bei einem Ausführungsbeispiel besteht die Versorgungsquelle der Steuereinheit aus einem Reservoirkondensator und eine Möglich-Sicherheitsschaltung.
Weiterhin ist die Regelungsvorrichtung bei einem Ausführungsbeispiel dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsschaltung eine erste Verstärkereinheit enthält, die an einem Ausgang der Erfassungsschaltung und an eine Referenzspannung angeschlossen ist, eine zweite Verstärkereinheit, die an einem Ausgang der ersten Verstärkereinheit angeschlossen ist und ein Eingangssignal hat, das die Spannung der Steuerschaltungs-Ausgabe darstellt, und eine dritte Verstärkereinheit mit einem Eingangssignal, das einen Strom in der Steuereinheit und das Ausgangssignal von der zweiten Verstärkereinheit darstellt.
Bei einem Ausführungsbeispiel enthält die Regelungsvorrichtung eine Spannungsteilerschaltung zum Erzeugen eines Messwerts, der hauptsächlich Variationen bezüglich der Leistung darstellt, die zum Mikrowellensender zugeführt ist.
Ein Radarsender gemäß der Erfindung enthält einen Mikrowellensender, eine Spannungsquelle zum Versorgen eines ersten Kondensators, der teilweise an die Spannungsquelle und teilweise an den Mikrowellensender angeschlossen ist, und eine Regelungsvorrichtung zum Kompensieren der Variationen bei einer Versorgungsspannung, die zum Mikrowellensender zugeführt wird. Die Regelungsvorrichtung besteht aus einem ersten Kondensator in Reihe zu einem zweiten Kondensator, der zu einer Steuerschaltung gehört, welche im Wesentlichen entgegengesetzt zu einem Strom, der Stromvariationen über den ersten Kondensator darstellt, den Strom über den zweiten Kondensator führt und eine Kompensationsspannung erzeugt, die zusammen mit einer Kondensatorspannung über den ersten Kondensator eine Versorgungsspannung zum Mikrowellensender bildet. Ein Verfahren gemäß der Erfindung enthält die Schritte zum Erfassen eines Stroms über einen ersten Kondensator, über welchen eine Kondensatorspannung erzeugt wird, und einen zweiten Kondensator, der in Reihe zu dem ersten Kondensator angeordnet ist und zu einer Steuerschaltung gehört, welche einen Strom über den zweiten Kondensator führt, was einen Messwert durch die Erfassung erzeugt, die Spannungsvariationen darstellt, was die Steuereinheit steuert, welche in Bezug auf die Darstellung der Spannungsvariationen einen Strom über den zweiten Kondensator führt, der geladen und entladen wird, wodurch eine Kompensationsspannung erzeugt wird, welche im Wesentlichen in Reihe zu der Kondensatorspannung addiert wird und zusammen mit dieser die Versorgungsspannung bildet, die zum Mikrowellensender zugeführt wird.
Gemäß der Erfindung enthält die Schaltung zum Erfassen von Spannungswelligkeiten von einer Versorgungseinheit, die an einen Ausgangskondensator angeschlossen ist, primär einen Stromtransformator, der an den Kondensator angeschlossen ist, zum Erfassen des Stroms über den Kondensator und einen Integrierer zur Integration des Stroms über den Kondensator, wobei das Integrierer-Ausgangssignal die Welligkeit darstellt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele beschrieben werden, die bei den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, wobei:
1 ein Blockdiagramm für einen Teil eines Mikrowellensenders ist, der eine Regelungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält.
2 ein Verdrahtungsdiagramm für die Komponenten in unterschiedlichen Blöcken gemäß 1 ist.
3 sehr schematisch einen Teil des in den 1 und 2 gezeigten Mikrowellensenders als ein Regelungssystem darstellt.
4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Teils der Regelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist.
5 die Kathodenspannung in Bezug auf den Radarimpuls mit einer variierenden Impulswiederholrate ohne Regelung ist.
6 die Kathodenspannung in Bezug auf den Radarimpuls mit variierender Impulswiederholrate mit Regulierung gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung mit einer modifizierten Steuerschaltung ist.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Das Blockdiagramm für einen Teil eines Mikrowellensenders, das in 1 gezeigt ist, enthält grundsätzlich eine Sendereinheit 10, einen Kathodenspannungs-Erzeugungsblock 20, einen Spannungs-Erfassungsblock 30, einen Umwandlungsblock 40, einen Impulsbreiten-Modulatorblock 50, einen Verstärker/Regelungs-Block 60 und einen Spannungsteilerblock 70.
2 ist ein detailliertes Verdrahtungsdiagramm eines Ausführungsbeispiels gemäß der 1. Die Blockgrenzen gemäß der 1 sind mit gestrichelten Linien markiert. Der Klarheit halber sind die Hauptteile des Regelungssystems der Vorrichtung gemäß der 2 in einem Regelungsblockdiagramm in 3 gezeigt, wobei relevante Regelungsfunktionen mit entsprechenden Komponenten- oder Einheitenbezugszeichen bezeichnet sind.
Die Sendereinheit 10 gemäß 2 enthält hauptsächlich eine Wanderwellenröhre 11 (TWT) oder eine Klystronröhre, von welcher die Kathode mit 12 bezeichnet ist. Die Energie zu der Kathode 12 wird von dem Kathodenspannungs-Erzeugungsblock 20 zugeführt.
Der Kathodenspannungs-Erzeugungsblock 20 enthält primär eine Spannungsquelle 21, einen Widerstand 22, einen Ausgangskondensator 23, C_out , und einen Stromtransformator 24.
Der Kathode 12 wird ein Strom vom Ausgangskondensator C_out zugeführt. Der Ausgangskondensator wird zuerst durch die Spannungsquelle 21 geladen, welche eine externe oder interne, direkte oder transformierte Spannungsquelle sein kann, welche die Spannung U₁ liefert. Eine Spannung U_cut wird über dem Ausgangskondensator C_out erzeugt.
Der Erfassungsblock 30 zum Erfassen der Spannungsänderungen und einer Welligkeit enthält einen ersten und einen zweiten Integrierer 31 und 32 und auch eine Verstärkerstufe 33, die aus einer Operationsverstärkerstufe von einem bekannten Typ besteht. Die Erfassung wird indirekt durch ein Integrieren des Stroms I₁ im C_out durchgeführt, welcher mittels des Stromtransformators 24 des ersten Integrierers 31 transformiert wird, durch Summieren bzw. Addieren von ihm mit Ergebnissen vom Integrierer 32, was die Regelungsabweichung e (3) ist, und durch Verstärken in der Verstärkerstufe 33. Auf diese Weise wird ein Messwert, der im Wesentlichen die Kathodenspannungsvariation darstellt, im Wesentlichen ohne die Gleichstromkomponente bzw. DC-Komponente (welche in der Größenordnung von –10 kV bis –35 kV sein kann) mit einer guten Auflösung und einer hohen Bandbreite erzeugt. Die Funktion des zweiten Integrierers 32 wird nachfolgend in Zusammenhang mit der Beschreibung des Umwandlungsblocks 40 beschrieben.
Der Umwandlungsblock 40 kann mit einer steuerbaren Stromquelle charakterisiert sein, die einen Einstellwandler enthält, der aus einer Spannungsquelle 41, zwei Schaltelementen S₁ bzw. S₂ , einer Induktanz L, einem Kompensationskondensator C_comp , einem Stromtransformator 42 und einem Stromdetektor 43 besteht. Der Kompensationskondensator C_comp ist zwischen dem Rückanschluss der Kathodenspannungs-Versorgungseinheit und der Erdung in Reihe zu dem Ausgangskondensator C_out angeschlossen. Der Wert des Kompensationskondensators ist im Wesentlichen spürbar größer als der Wert des Ausgangskondensators C_out der Kathodenspannungsversorgungseinheit ( C_comp ≈ 10 C_out ) . Dies ist zum Reduzieren des Einflusses auf den Kathodenspannungsabfall während der Pulsierung so.
Im Blockdiagramm gemäß der 3 sind C_comp und der Stromtransformator 42 sehr schematisch als gemeinsamer Block und nur mit Anschlüssen, die für den Regelungsblock wesentlich sind, gezeigt.
Der Wandler S₁ leitet dann, wenn S₂ offen ist bzw. im Leerlauf ist, und umgekehrt. Da die Beziehung, d. h. die Arbeitsphase zwischen S₁ und S₂ eingestellt werden kann, kann das Laden von C_comp und dadurch die Spannung über C_comp gesteuert bzw. geregelt werden. Die Schaltelemente arbeiten im Wesentlichen entgegengesetzt, und der mittlere Strom durch den Ausgang des Wandlers ist beispielsweise etwa Null bei einer Arbeitsphase von 50% für die Schalter S₁ und S₂ . Die Schaltelemente können aus Transistoren bestehen, wie beispielsweise MOS-FETs, Bipolartransistoren oder ähnlichen. Die Schaltelemente S₁ und S₂ sind vorzugsweise an einen Impulsbreitenmodulator 50 angeschlossen und werden durch diesen gesteuert. Der Anschluss an die zwei Schaltelemente S₁ und S₂ ermöglicht dem Wandler in einem ersten Zustand, C_comp zu laden, und in einem zweiten Zustand, einen Strom von C_comp zu erhalten und die Spannung U_comp zu reduzieren. Der Wandler erhält durch seinen Aufbau eine interne Stromerfassungs-Regelungsschleife, die ihm ermöglicht, einen Ladestrom auf eine genaue Weise zu C_comp zu führen .
Die Eingänge der Schaltelemente S₁ und S₂ können auch an Treiberschaltungen und Steuerschaltungen angeschlossen werden, um zu verhindern, dass die Schaltelemente gleichzeitig leitend sind.
Der zweite Integrierer 32 im Erfassungsblock 30 erfasst die Spannung über C_comp . Der Strom I₂ in C_comp wird durch den Stromtransformator 42 transformiert und durch den zweiten Integrierer 32 integriert. Diese Erfassung, die im Wesentlichen identisch zu der Erfassung von I₁ ist, erzeugt einen Messwert, der im Wesentlichen die Spannung über C_comp darstellt. Die Erfassungen über C_out und C_comp werden addiert und in der Verstärkerstufe 33 verstärkt und werden als tatsächlicher Wert im Regelungsblock 60 verwendet.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann ein Reservoirkondensator (nicht gezeigt) parallel zur Spannungsquelle 41 angeordnet sein, die die Wandlerschaltung mit einer Spannung U₂ , wie beispielsweise 400 V, versorgt, und eine Anzahl von Widerständen kann über den Kondensatoren angeordnet sein, um einen richtigen Spannungsteiler zu erhalten. Weiterhin kann die Schaltung mit einem möglichen Übergangsschutzaufbau versehen sein, wie beispielsweise einem Entladespalt.
Der Verstärker oder der Regelungsblock 60 enthält eine Anzahl von Verstärkereinheiten 61–63. Der Block 60 ist primär angeordnet, um das Signal zum Impulsbreitenmodulator 50 einzustellen, welcher die Arbeitsphase des Umwandlungsblocks einstellt. Zum invertierenden Ausgang der Verstärkereinheit 61 wird das Signal vom Erfassungsblock 30 addiert, d. h. die Regelungsabweichung e, und der DC-Pegel bzw. Gleichstrompegel V_ref , d. h. der Arbeitspunkt (Ruhespannungspegel) für C_comp . Die Verstärkereinheit 62 enthält einen Differentialverstärker mit einem Eingangssignal V₁ von der Verstärkereinheit 61 und den vom Spannungsteilerblock 70 empfangenen Wandler-Arbeitspunkt V₂ . Das Ausgangssignal von der Verstärkereinheit 62 ist V_out = V₂– V₁. die Verstärkereinheit 63 regelt im Wesentlichen das Signal zum Impulsbreitenmodulator 50. Das Eingangssignal zur Verstärkereinheit 63 ist V_out von der Verstärkereinheit 62 sowie der Strom I_L durch die Induktanz L im Umwandlungsblock 40. Der Strom I_L kann beispielsweise mittels eines so genannten Hall-Elements erfasst werden, für welches angenommen ist, dass es einem Fachmann auf dem Gebiet bekannt ist, und nicht näher beschrieben wird. Die Differenz zwischen Vout und der Spannung, die I_L darstellt, wird verstärkt und zum Impulsbreitenmodulatorblock 50 zugeführt.
Der Impulsbreiten-Modulatorblock 50 besteht aus einem Komparator 51 mit Eingangssignalen von einem Impulsgenerator 52, wie beispielsweise einem Sägezahn-Impulsgenerator, und einem Signal, das den Stromfehler von der Verstärkereinheit 63 darstellt. Der Impulsbreitenmodulator, die Verstärkungsstufe 63, der Stromdetektor 43 und der Umwandlungsblock 40 enthalten eine Stromschleife im Regelungssystem.
Der Spannungsteilerblock 70, der schematisch in 2 gezeigt ist, besteht aus seriellen Widerständen 71 und 72, die für eine erwünschte Spannungsteilung für die Spannung über C_comp dimensioniert sind, was die Wandlerspannung (den tatsächlichen Wert) ergibt.
4 ist ein sehr schematisches zweites Ausführungsbeispiel, bei welchem der Spannungs-Erfassungsblock 30 durch einen Spannungsteilerblock 30' ersetzt ist. Der Spannungsteilerblock 30' enthält im Wesentlichen eine Reihe von Widerständen R₁ , R₂ parallel zu Kondensatoren C₁ , C₂ . Der Spannungswert von diesem Block wird dann direkt oder indirekt, beispielsweise über eine Verstärkerstufe (nicht gezeigt) zum Verstärkungs/Regelungsblock 60 gekoppelt.
Für ein besseres Verstehen des Regelungsprinzips gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Kathodenspannung U_cat in einer verstimmten, aber nicht regulierten Radarinstallation in 5 gezeigt. Die Kurve B ist die nicht geregelte Kathodenspannung U_cat durch eine Variante zwischen Impulsbeabstandung in Bezug auf die in der Kurve A gezeigten Radarimpulse. In der Periode zwischen den Impulsen wird der Kondensator U_out auf einen Pegel geladen, der vom Impulsverhältnis abhängt. Wie es aus der Kurve B erscheint, wird die Spannung U_cat2 wenn der Impuls p2 innerhalb der Zeit tp erzeugt wird, den Startwert U_cats nicht erreichen, und bei p2 wird die Spannung einen anderen Startwert, d. h. U_cats2 , haben.
Die Funktion der Regelungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist wie folgt. Wenn die TWT 11 nicht pulsiert, hält die Regelungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Spannung über dem Kompensationskompensator C_comp auf dem Wert, der durch das Eingangssignal zur Verstärkereinheit 61 bestimmt ist, nämlich V_ref . Der Kathodenspannungsblock 20 wird in diesem Zustand nicht geladen werden, und das Signal vom Erfassungsblock 30 ist Null. Wenn die Pulsierung startet, wird der Strom zu der TWT vom Ausgangskondensator C_out der Kathodenspannungsversorgungseinheit 20 genommen werden, wodurch die Spannung U_cout über dem Kondensator C_out kleiner wird. Nun erfasst der Erfassungsblock 30 die Abweichung der Kathodenspannung vom unbelasteten und ungeladenen Zustand. Der steuerbare Stromwandler im Block 40 wird dann so geregelt, dass die Ladung des Kompensationskondensators C_comp bezüglich der Kathodenspannungsabweichung gegenüber dem nicht geladenen Zustand vor dem nächsten Impuls kompensiert wird. Die über C_comp erzeugte Spannung wird in Reihe zu der Spannung U_cout über C_out addiert, und zusammen bilden sie die Versorgungsspannung U_cat zu der Kathode. Auf diese Weise wird die Phasen- und die Amplitudenmodulation des gesendeten Radarimpulses, die durch die Kathodenleistungsversorgungseinheit verursacht wird, reduziert.
Die Kurve C in 6 ist die Kathodenspannung U_cat , die gemäß der vorliegenden Erfindung kompensiert ist. Hier entspricht die Spannung U_cat2 am Anfang des Impulses p2 der Kathodenspannung U_cats , d. h. demselben Wert wie dem Anfang des vorangehenden Impulses p1.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann eine Überwachungsschaltung angeordnet sein, die den Pegel der Ausgangsspannung misst und einen Alarm oder ein Fehleranzeigesignal erzeugt, wenn die Spannung/der Strom bestimmte Grenzen überschreitet/unterschreitet.
Die Ausgabe des Umwandlungsblocks kann aufgrund einer Ausgabe des Senders und einer Arbeitsphase der Schaltelemente variieren. Zum Stabilisieren der Versorgung des Umwandlungsblocks kann er mit einer Regelungsvorrichtung ausgestattet sein, die vorzugsweise ein serieller Regler bei der Spannungsversorgung ist.
Durch Verwendung von Stromtransformatoren wird die Regelungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung von der Hochspannungsversorgung galvanisch isoliert.
Bei einem Ausführungsbeispiel, das in 7 gezeigt ist, ist die Spannungsquelle 41 durch wenigstens einen Reservoirkondensator C_R ersetzt. Wenn der Mikrowellensender 10 pulsiert, wird ein mit einem Pfeil gezeigter Strom I_w von der Kathode 12 zur Erdung geführt. Wie es aus 7 erscheint, läuft der Strom I_w primär durch C_comp , was in diesem Fall C_comp positiv lädt. Dann erfasst die Regelungsschaltung 60 diese Spannungserhöhung und steuert die Steuereinheit 40 so, dass die Leitungszeit für S₁ größer wird. Während der Leitungszeit von S₁ wird die in Ccomp erzeugte exzessive Ladung über die Induktanz L zum Reservoirkondensator C_R transportiert, was in einer Spannungserhöhung über dem Reservoirkondensator C_R resultiert. Zum Begrenzen der Gesamtspannung über dem Reservoirkondensator C_R kann eine Sicherheitsschaltung angeordnet werden, die in diesem Fall aus einer Zener-Diode D_Z besteht.
Durch diesen Aufbau kann die überschüssige Energie nun beispielsweise zum Betreiben der Steuereinheit 40 oder einer anderen Elektronik verwendet werden, und die Leistungsdissipation, die normalerweise durch den Strom I_w verursacht wird, wird auf eine sehr effiziente Weise ausgenutzt.
Es ist offensichtlich angenommen, dass der Strom I_w durch C_comp aus der Pulsierung des Senders 10 entsteht. Die Schaltung 40 muss daher anfangs mit Energie versorgt werden bzw. angeregt werden, was mit einem Vorteil durch beispielsweise eine Transformation und einen Anschluss einer Spannung von z. B. der Spannungsquelle 21 durchgeführt werden kann.
Während wir bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und beschrieben haben, ist es offensichtlich, dass mehrere Variationen und Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche auftreten können.
BEZUGSZEICHEN

10: Sender
11: Verstärkerröhre
12: Kathode
20: Der Spannungseinheitsblock
21: Spannungsquelle
22: Widerstand
23: Kondensator
24: Stromtransformator
30: Spannungserfassungsblock
31,32: Integrierer
33: OP-Verstärker
30': Spannungsteilerblock
40: Umwandlungsblock
41: Spannungsquelle
42: Stromtransformator
43: Stromdetektor
50: Impulsbreitenmodulatorblock
51: Komparator
52: Impulsgenerator
60: Verstärkerblock
61: Verstärkereinheit
70: Spannungsteilerblock
71,72: Widerstand
C_out: Ausgangskondensator
C_comp: Kompensationskondensator
L: Induktanz
C_R: Reservoirkondensator
D_Z: Zenerdiode

Claims

Regulierungseinrichtung, hauptsächlich zum Kompensieren von Variationen in einer Versorgungsspannung (U_cat ) zu einem Mikrowellensender (10), wobei die Einrichtung einen ersten Kondensator (C_out ) und in Serie zu dem ersten Kondensator einen zweiten Kondensator (C_comp ) enthält, verbunden mit einer Steuerschaltung (40), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (40), im wesentlichen entgegengesetzt zu einem Strom, der Stromvariationen über den ersten Kondensator (C_out ) darstellt, einen Strom über den zweiten Kondensator (C_comp ) leitet, und dass der Strom über den zweiten Kondensator eine Kompensierungsspannung (U_comp ) generiert, die zusammen mit einer Kapazitätsspannung (U_cout ) Parallel zu dem ersten Kondensator (C_out ) die Versorgungsspannung (U_out ) bildet.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Detektionsschaltung (30) zum Erzeugen eines Messwerts ausgebildet ist, im wesentlichen zum Darstellen der Variationen der Versorgungsspannung (U_cat )
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsschaltung im wesentlichen einen Stromtransformator (24) enthält, verbunden mit dem ersten Kondensator (C_out ) zum Detektieren eines Stroms über den Kondensator (C_out ), und einen Integrierer zum Integrieren des Stroms über den Kondensator.
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Integriererausgangssignal die Spannungsvariation darstellt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regulierschaltung (60) mit der Detektionsschaltung (30) und der Steuereinheit (40) verbunden ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass die Detektionsschaltung (30) primär Integriererschaltungen (31, 32) und eine Verstärkerstufe (33) enthält.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsschaltung (30) über Stromtransformatoren (24, 42) mit dem ersten Kondensator (C_out ) und dem zweiten Kondensator (C_comp ) verbunden ist, im wesentlichen mit galvanischer Insolierung.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (40) primär zumindest eine Versorgungsquelle (41), Schaltelemente (S₁ , S₂ ), ein Induktanzelement (L) und einen zweiten Kondensator (C_comp ) enthält.
Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (S₁ , S₂ ) im wesentlichen entgegengesetzt arbeiten.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsquelle (41) einen Reservoirkondensator (C_R ) und eine Möglich-Sicherheitsschaltung enthält.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierschaltung (60) eine erste Verstärkereinheit (61) enthält, verbunden mit einem Ausgang der Detektionsschaltung (30) und mit einer Referenzspannung (V_ref ) eine zweite Verstärkereinheit (62), verbunden mit einem Ausgang der ersten Verstärkereinheit (61) und mit einem Eingangssignal zum Darstellen einer Spannung einer Ausgangsgröße (U_comp ) der Steuerschaltung, und eine dritte Verstärkereinheit (63) mit einem Eingangssignal zum Darstellen eines Stroms (I_L ) in der Steuereinheit (40) und dem Ausgangssignal von der zweiten Verstärkereinheit (62).
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine eine Spannungsteilerschaltung (30') enthält, zum Erzeugen eines gemessenen Werts, der im wesentlichen die Variationen der Versorgungsspannung (U_cat ) zu dem Mikrowellensender (10) darstellt.
Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überwachungseinheit zum Überwachen der oberen und unteren Spannung/Stromgrenzwerte ausgebildet ist.
Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiezufuhr von der Steuerschaltung (40) eine Regulierschaltung (40) enthält, bevorzugt einen Serienregulator.
Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom (I_L ) mit Hall-Element (43) detektiert wird.
Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert von dem Kompensationskondensator (C_comp ) im wesentlichen spürbar größer als der Wert des Ausgangskondensators (C_out ) ist, z. B. C_comp ≈ l0C_out
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrowellensender eine gitterpulsierte Wanderwellenröhre (11) enthält.
Radarsender mit einem Mikrowellensender (10), einer Spannungsquelle (21) zum Versorgen eines ersten Kondensators (C_out ) der teilweise mit der Spannungsquelle verbunden ist, und teilweise mit dem Mikrowellensender (10) und einer Reguliereinrichtung bzw. Regeleinrichtung zum Kompensieren der Variationen in der Versorgungsspannung (U_cat ), zugeführt zu dem Mikrowellensender (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Reguliereinheit, in Serie zu dem ersten Kondensator (C_out ) einen zweiten Kondensator (C_comp ) enthält, zugehörig zu einer Steuerschaltung (40), die im wesentlichen entgegengesetzt zu einem Strom zum Darstellen der Variationen über den ersten Kondensator (C_out ) einen Strom über den zweiten Kondensator (C_comp ) führt, und bei ihm eine Kompensationsspannung (U_comp ) generiert, die zusammen mit einer Kondensatorspannung (U_cut ) parallel zu dem ersten Kondensator (C_out ) die Versorgungsspannung (U_out ) bildet.
Radarsender nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Reguliereinrichtung primär eine Detektionsschaltung (30) enthält, zum Erzeugen eines Messwerts, im wesentlichen zum Darstellen von Variationen der Versorgungsspannung (U_cat ) zu dem Mikrowellensender (10), wobei die Steuereinheit (40) hauptsächlich einen Strom über den zweiten Kondensator (C_comp ) leitet, und eine Regulierschaltung (60), verbunden mit der Detektionsschaltung (30) und der Steuereinheit (40).
Radarsender nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsschaltung hauptsächlich einen Stromtransformator (24) enthält, verbunden mit dem ersten Kondensator (C_out ) zum Detektieren eines Stroms über den ersten Kondensator (C_out ) und einem Integrator zum Integrieren eines Stroms über den Kondensator, derart, dass das Integratorausgangssignal die Spannungsvariationen darstellt.
Radarsender nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrowellensender (10) einen gittergepulste Wanderwellenröhre (11) oder eine Klystron-Röhre enthält.
Verfahren zum Kompensieren der Variationen einer Versorgungsspannung (U_cat ) zu einem Mikrowellensender (10), der primär eine gittergepulste Wanderwellenröhre (11) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte enthält: Detektieren eines Stroms über einen ersten Kondensator (C_out ) und einem zweiten Kondensator (C_comp ), ferner einer Kondensatorspannung (U_cout ) die parallel zu dem ersten Kondensator und dem zweiten Kondensator erzeugt wird, wobei der zweite Kondensator (C_comp ) in Serie zu dem ersten Kondensator (C_out ) ausgebilet ist, und mit einer Steuerschaltung (40) zum Steuern eines Stroms über den zweiten Kondensator (C_comp ) verbunden ist, Erzeugen eines Messwerts zum Darstellen der Spannungsvariationen über der Detektion, und Steuern der Steuereinheit (40), die im Hinblick auf die Darstellung der Spannungsvariationen einen Strom über den zweiten Kondensator (C_comp ) führt, der geladen und entladen wird, wodurch eine Kompensationsspannung erzeugt wird, die primär in Serie zu der Kondensatorspannung (U_cout ) addiert wird, und zusammen mit ihr die Versorgungsspannung (U_cat ) zu dem Mikrowellensender bildet.