-
Einrichtung zum Aussenden von kurzzeitigen Hochfrequenzimpulsen Es
ist bekannt, daß man zur Ortsbestimmung von Fahrzeugen Peilimpulssender benutzt,
die für kurze Zeiten von etwa io-3 Sekunden hochfrequente Wellenzüge in einem niederfrequenten
Rhythmus von z. B. 3oo Hertz aussenden. Es ist auch bekannt, die Impulse dadurch
zu erzeugen, daß man dem Sender bzw. seiner Endröhre im Impulsrhythmus für die Impulszeit
Anodenspannung zuführt und in den dazwischenliegenden Zeiten die Anodenspannung
abschaltet. Dieses Verfahren das sehr betriebssicher ist, hat den Nachteil, daß
der im allgemeinen aus Röhren bestehende Tastmechanismus für die gesamte Senderleistung
ausgelegt werden muß. Ein anderes Verfahren läßt die Schwingröhre des Senders tröpfeln,
d. h. das Schwingrohr lädt beim Schwingen durch seinen Gitterstrom einen Kondensator
auf, der im Gitterkreise liegt, bis die Kondensatorspannung so hoch wird, daß die-
Selbsterregungsbedingungen nicht mehr erfüllt sind und die Schwingungen abreißen.
Der Kondensator entlädt sich dann wieder über einen Parallelwiderstand, bis die
Schwingungen bei einer bestimmten kleinen Kondensatorspannung dann wieder einsetzen.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß der Tastrhythmus und die Form der Impulse
nicht genügend konstant und nur wenig beeinflußbar sind. Um diesen Nachteil zu verringern,
ist es bekannt, die Steuerimpulse von einem Niederfrequenzgenerator über Verzerrungsglieder
abzuleiten. Die dann aufzuwendende Tastleistung ist gering, doch bleibt der oben
festgestellte Nachteil, wenn auch in geringerem Maße, bestehen.
-
Es ist auch bereits bei fremdgesteuerten Röhrensendern bekannt, gleichzeitig
den Steuer- und den Hauptsender zu tasten, indem sowohl der Steuer- als auch der
Hauptsender in den Tastpausen gitterseitig durch eine negative Vorspannung gesperrt
und nur in den Tastzeiten geöffnet werden. Dadurch wird eine völlige Entlastung
der beiden Senderstufen in den Tastpausen erreicht.
-
Um bei gleichzeitiger gitterseitiger Tastung der Schwingröhre und
der Endröhre des Hochfrequenzsenders sehr schmale und in ihrei Zeitdauer regelbare
Hochfrequenzimpulse zu erzeugen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die zur
Eintastung des Senders verwendeten Steuerimpulse den beiden Senderstufen mit einer
regelbaren, die Hochfrequenzimpulsdauer bestimmenden gegenseitigen Phasenverschiebung
zuzuführen.
-
Im folgenden wird als Stand der Technik die Steuerung der Schwingfähigkeit
durch
Regelung der Steuergittervorspannung einer Drei-Ele'ktroden-Röhre
eingehender beschrieben (Abb. i). Der Niederfrequenzgenerator besteht aus einer
Röhre i, die durch den Rückkopplungstransformator z und den Kondensator 3 auf die
Frequenz des Tastrhythnius, z. B. 300 Hertz, abgestimmt ist. Der Kondensator
und die Spule können dabei, sofern mehrere Tastfrequenzen in Frage kommen, veränderlich,
z. B. umschaltbar sein. Eine R-C-Kombination .I im Gitterkreis dient zur Aufrechterhaltung
einer ausreichenden Gittervorspannung und durch Begrenzung des Gitterstromes zur
Erhöhung der Konstanz. Erforderlichenfalls kann eine ähnliche R-C-Kombination 3
im Anodenkreis eingeschaltet sein. Die Niederfrequenz gelangt dann durch den großen
Koppelkondensator6 auf das Gitter def Verstärkerröhre 8, die durch die Gitterbatterie
j so stark negativ vorgespannt ist, daß sie nur einseitige Spitzen der allgelieferten
Spannung gut verstärkt. Sie macht aus dem Sinuston (Abb. aa) eine Folge verhältnismäßig
kurzer verstärkter Impulse (Abb. 2a). Diese Impulse werden am Widerstand 9 abgegriffen.
Sie gelangen über einen großen Koppelkondensator an einen nichtlinearen Spannungsteiler,
der aus einem Gleichrichter io mit gekrümmter Charakteristik und einem linearen
Widerstand 12 besteht. Erst von genügender Höhe der Spannung an wird der Gleichrichter
io so gut stromdurchlässig, daß an i? etwa derselbe Spannungsabfall auftritt wie
an 9. Damit «-erden die Impulse von :ebb. 2 1) weiter, etwa auf die
in Abb. z c dargestellte Form, verändert. 'Dieses Verfahren kann nötigenfalls mittels
des durch ii und 13 bzw. 13' gebildeten Spannungsteilers fortgesetzt werden. Dabei
kann 13 bzw. 13' etwa in der dargestellten Art so ausgebildet werden,
daß die Verbreiterungen am Fuß der Impulse voll Abb. 2 c unterdrückt werden, so
dall die Impulse der in Abb. 2 d dargestellten Form entstehen. Selbstverständlich
'brauchen nicht immer alle Arten der Impulsformung benutzt zu werden. Es werden
häufig eine oder zwei davon eine befriedigende Impulsforen ergeben. Auch kann der
Kondensator 6 an einen anderen Punkt angeschlossen werden. So ist z. B. häufig sein
Anschluß an das Gitter der Röhre i zweckmäßig. Die von 13 bzw. 13'
abgegriffenen
Impulse steuern jetzt den normalerweise nicht schwingfähigen Hochfrequenzgeneratorij
in den Schwingungsbereich hinein. In der Abb. i ist er dagegen mit seinem Rückkopplungstransformator
14 so dargestellt, daß er die Verriegelungsspannung mittels der Kombination 16 selbst
erzeugt, z. B. mit einer tiefen, nicht störenden Tröpfelfrequenz, die durch die
ankommenden Impulse lediglich gesteuert wird. Doch kann die notwendige negative
Gittervorspannung auch auf andere Weise an das Gitter gelegt %\-erden.
-
Die Endröhre des Hochfreqtienzseiders ist nun im Ruhezustand so vorgespannt.
dala sie durch die Gleichstromentladung-nicht voll belastet ist. Der Impulsgenerator
versetzt erfindungsgemäß während der Impulszeit nicht nur die Schwingröhre in den
Schwingzustand, sondern ändert auch die Vorspannung der Endröhre bzw. der Endröhren
während der Impulszeit in regelbaren zeitlichem Verhältnis zur Eintastung der Schwingstufe.
Auf diese Weise können sehr kurze Impulse mit einstellbarer Impulsdauer mit einer
Leistung gesendet werden, die ein -Mehrfaches der normalen Telephoniemittelstrichleistung
und gegebenenfalls auch der normalen Telegraphieoberstrichleistung beträgt. Zu diesem
Zweck wird z. B. die an der Kombination 13
der Abb. i liegende impulsförmige
Spannung über ein Laufzeitglied dem Gitter der Endröhre zugeführt. Doch bedarf die
Endröhre im allgemeinen einer wesentlich höheren Impulssteuerleistung als die Schwingröhre.
Daher wird sich im allgemeinen empfehlen, die Schaltung so zu treffen, dal.l der
Endstufe größere Steuerimpulse zugeführt werden, wie dies z. I>. bei der Schaltung
nach _Xbb. 3 möglich ist. hier ist die Anodenkreisschaltung der Röhre 8 in Abb.
i mit einigen -\bänderungen wiederholt. =@n Stelle der Widerstandsschaltung ist
in Abb.3 ein Transformator 17 gewählt, der zwei Sel;uild'iii-wicklungen besitzt.
Die eine ist mit der aus den Elementen 1o bis 13' bestehenden Verzerrerschaltung
belastet, die der in Anschluß an Abb. i beschriebenen entspricht. Die zweite Selcuiidärwiclclung,
die eine wesentlich größere Windungszahl besitzt, ist mit einer ähnlichen Verzerrerschaltung
belastet, die stärkere Impulse über den krummlinigen Gleichrichter 18 auf den Widerstand
i9 gibt. an dein eine zusätzliche Vorspannung für die Gitter der Endröhre(n) abgegriffen
wird. Dieses Beispiel stellt natürlich im Rahmen des Bekannten nicht die einzige
-Möglichkeit zur Erzeugung der beiden Steuerimpulse dar.
-
Gemäß der Erfindung wird nun die Regelung der Impulsdauer derart vorgenommen.
daß die Steuerimpulse im Schwingrohr und im Endrohr zu etwas verschiedenen Zeiten
auftreten, so daß nur in der regelbaren L'l)erlappungszeit beider Impulse ein Hochfrequenzimpuls
überhaupt , bzw. mit voller Leistung ausgesandt wird. Zu diesem Zweck kann man z.
B. an die beiden Sekundärwicklungen des Transformators 17 von Abb. 3 an sich bekannte
Pliasenschieberschaltungen anschließen, die dafür sorgen, daß die beiden
Impulse
in einer dem einstellbaren Phasenmaß entsprechenden Zeitdifferenz auf die beiden
Gitter der gesteuerten Röhren gelangen. Dieses einfache Verfahren gestattet in der
Regel keine weitgehende Ausnutzung der in der Röhre 8 bereits bewirkten Verzerrungen
der sinusförniigen Wechselspannung im Sinne der Impulsbildung, da hierbei Grund-und
Oberschwingungen der erhaltenen Impulsreihe nicht um denselben Zeitabstand versetzt
werden. Man wird daher vorteilhaft denjenigen Impuls, der später eintreffen soll,
über eine Drosselkette schicken, da diese die Eigenschaft hat, alle Wechselströme
ihres Durchlaßbereiches um die Zeit
(ia = Gliederzahl, f@ = Obere Grenzfrequenz des Durchlaß-Bereiches) zu verzögern.
Diese Laufzeitkette wird zweckmäßig nicht an das Ende der Verzerretkette gelegt,
da sie auch kleinere unbeabsichtigte Ausgleichverzerrungen hervorruft, sondern in
Abb. 3 vor den Gleichrichter zo und den Widerstand 12 geschaltet. Man kann sich
dann. mit einer oberen Grenzfrequenz von 1 ooo bis 2ooo Hertz begnügen und erreicht
so alle in Frage kommenden Verzögerungszeiten mit verhältnismäßig kurzen Ketten
von etwa drei Gliedern.
-
Im allgemeinen ist es zweckmäßig, den Steuerimpuls für die Schwingröhre
zu verzögern, da auch bei gesperrter Endröhre stets etwas . Energie zur Antenne
gelangt, wenn die Schwingröhre schwingt. Würde man also die Endröhre verzögern,
so würde der Impulseinsatz etwas verwaschen, während im umgekehrten Falle der aussetzende
Impuls etwas verwaschen wird. Sollte in einem besonderen Falle der aussetzende Impuls
zur Beobachtung benutzt werden, so empfiehlt sich die Verzögerung des Endröhrenimpulses.
-
Insbesondere, wenn die erforderlichen Impulssteuerleistungen wesentlich
verschieden sind, kann auch die Schaltung nach Abb. ,4 angewendet werden. Die Steuerspannungen
für die Schwingröhre und für die Endröhre werden hier am Kopplungskondensator 6
abgenommen und getrennt verstärkt. Die Schaltelemente 18 und 21 sind bekannte Anordnungen
zur Phasenverschiebung sinusförmiger Spannungen, von denen die eine z. B. einen
regelbaren Voreilwinkel, die andere einen regelbaren 1Tacheilwinkel einzustellen
gestattet. Eines der Schaltelemente i8 und 21 kann gegebenenfalls auch fortfallen.
An die Stelle der Röhre 8 und des Transformators 17 von Abb. 3 treten hier die Röhren
19, 22 und die Transformatoren :o, 23. 'Von 'Vorteil ist bei dieser Anordnung, daß
die Phasenwinkel sinusförmiger Spannungen verändert werden und der Aufwand für die
dazu erforderlichen Schaltmittel klein ist. Die Mittel zur Beeinflussung der Kurvenform
sind die gleichen und in demselben Umfange anwendbar wie bei der Schaltung-nach
Abb. 3.
-
Ein weiteres einfaches und betriebssicheres Verfahren zur Erzeugung
der Steuerimpulse im Rahmen der Erfindung besteht in der Verwendung eines unterangepaßten
1Iodulationstransformators im Anschluß an eine übersteuerte Verstärkerröhre (Abb.5),
das im folgenden näher beschrieben wird. Der Niederfrequenzgenerator besteht aus
der Röhre i, dem.Rückkopplungstransformator 2, dem Kondensator 3 und dem R-C-Glied
4. Die Ausgangsspannung wird über einen großen Kopplungskondensator 6 auf einen
großen Widerstand 25 geschaltet. Dieser liegt parallel zur Gitter-Kathoden-Strecke
der Verstärkerröhre 2.4. Durch den hohen Widerstand 25 erhält die Anodenstrom-Gitterspannungscharakteristik
der Röhre 2q. bei einsetzendem Gitterstrom einen Sättigungswert des Anodenstromes,
und die vom Niederfrequeii7generator i her übertragenen Sinusspannungen (Abb. 5a)
werden bei Erreichung des Gitterstromeinsatzes einseitig trapezförmig verformt,
so daß der Anodenstrom der Röhre 24 den in Abb. 5 b dargestellten Verlauf annimmt.
Der Transformator -26 ist nun unterangepaßt, d. h. sein Primärscheinwiderstand coo
Zn genügt der Bedingung coo L" < Rt 2q., wobei Ri 24. der Innenwiderstand der
Röhre 2:a. ist. Dann ist die Sekundärspannung des Transformators 26 gleich der Ableitung
der Stromkurve von Abb. 5 b, d. h. sie entspricht der Kurve 5,. Ist co, die Kreisfrequenz
des Niederfrequenzgenerators und besteht z. B. die Bedingung, daß die Breite der
Zacken in 1/s ihrer Höhe nur 1/1o der Periodendauer betragen darf, so ist
Dabei ist angenommen, daß das Gitter der Senderschwingröhre 27 für den Niederfrequenzteil
keine Belastung darstellt. Dieses ist auch tatsächlich der Fall, solange der Sender
nicht schwingt. Sind aber die Spannungsspitzen der Kurve 5, hoch genug, um den Sender
vom nichtsch@vin-,fähigen in den schwingfähigen. Zustand zu versetzen, so
setzt
plötzlich der Gitterstrom ein, und man erhält als Gitterstromkurve den in Abb. 5
d dargestellten Verlauf, der gleichzeitig die Umrandungskurve der ausgesandten Höchfrequenzimpulse
darstellt. Der Kondensator 28
in Abb. 5 ist klein und lediglich zur Ableitung
der Hochfrequenz von der Sekundärseite des Transformators 26 bestimmt.
-
Versuche haben ergeben, daß der Einschwingvorgang um so schneller
ausläuft, je härter, d. h. je kürzer und höher, der Einschaltstoß des Impulses sich
im Anodenstrom bemerkbar macht. Die Röhre wird dann nicht nur ruckartig vom nichtschwingfähigen
in den gut schwingfähigen Zustand versetzt, sondern erhält gleichzeitig einen kräftigen
Stoß, der die Schwingrängen um so kräftiger anregt, je kürzer er ist. Man erhält
auf diese Weise eine wesentliche Verkürzung, häufig sogar ein Verschwinden des Anschwingvorganges.
Zweckmäßig wird die Front des Einschaltstoßes so steil gemacht, daß ein wesentlicher
Teil, wenigstens etwa 1/1o bis 1/s, des Gesamtanstieges in einer Zeit von i/f stattfindet,
wobei f die Frequenz der erzeugten Schwingung ist. Es hat keinen Sinn, den Anstieg
länger auszudehnen, da, wie sich zeigen läßt, die Anregung dadurch nicht verstärkt
wird. Das Maximum der möglichen Anregung erhält man, wenn der Gesamtanstieg etwa
in der Zeit
stattfindet, doch steigt der Gewinn an Anregungsenergie nicht proportional mit der
Zeitverkürzung, so daß die oben angegebenen Werte praktisch ausreichen, die Schwingungen
zum augenblicklichen Einsatz zu bringen. Will man z. B. mit 1/3 Megahertz senden,
so ist
# 10--s Sekunden, d. h. etwa 00 der üblichen Impulszeit von 3 # 1o--4 Sekunden.
In dieser Zeit muß ein wesentlicher Teil des Einschaltstoßes abgelaufen sein.