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Verfahren zur Erzeugung kurzzeitiger Ström- oder Spannungsimpulse
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Anordnungen zur Erzeugung kurzzeitiger
Spannungs- bzw. Stromimpulse, vorzugsweise unter Hergabe einer beträchtlichen Leistung.
Es sei dabei die besondere Aufgabe gestellt, daß die Impulse im Belastungskreis
möglichst genaue Rechteckform aufweisen. Hierbei treten jedoch bekanntlich Schwierigkeiten
auf, die darin begründet sind, daß die Energiequelle nicht beliebig ergiebig ist,
so daß: von Anfang der Impulsdauer gegen Ende der Impulsdauer hin der Strom bzw.
die Spannung gewöhnlich absinkt.
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In Abb. i ist ein Beispiel für eine solche Einrichtung dargestellt,
an dem das zu lösende Problem erläutert werden möge. Es sei eine Röhrenschaltung
i mit zwei Elektronenröhren 12 und 13 gegeben, die mit einem Schwingkreis zusammenarbeiten,
über einen Transformator i i gesteuert werden und ihre anodenseitige Energie aus
einem Gleichrichter 2 mit nachgeschaltetem Kondensator Cl. erhalten. Der Gitterkreis
enthalte außer der Wechselspannungsquelle noch eine Gleichspannungsquelle 121 und
einen Schalter 131. Der Schalter 131 sei zunächst geöffnet, so daß die volle negative
Spannung der Batterie 121 wirksam ist und keine Entladung in den beiden Röhren auftreten
kann. Der Kondensator C1 ist dann auf eine bestimmte Spannung % aufgeladen. Im Augenblick
to (vgl. Abb. 2) werde nun der Schalter 131 geschlossen und damit die Entladung
in den R'o'hren 12 und 13 freigegeben. Wenn voraussetzungsgemäß die entzogene Leistung
dabei verhältnismäßig'sehr groß ist, reicht die Nachladung des Kondensators Cl vom
Gleichrichter bzw. von dem verhältnismäßig schwach belastbaren Wechselstromnetz
nicht aus, um die Spannung auf konstanter Höhe zu halten. Die Spannung u" sinkt
daher mit wachsender Zeit t ab, bis im Augenblick t, der Impuls durch Öffnung
des Schalters 131 beendet wird, worauf der Kondensator Cl allmählich wieder auf
die gleiche Spannung aufgeladen wird, die er vor dem Impulsbeginn besaß.
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Soll der von der Röhrenschaltung abgegebene Impuls genaue Rechteckfo:rm
aufweisen, so muß dieses Absinken der Spannung ucl unterbunden werden. Schaltungen,
mit
denen das Absinken der gelieferten Spannung von vornherein verhindert
wird, wurden schon an anderer Stelle angegeben. Es läßt sich jedoch erfindungsgemäß
auch eine Kompensation dadurch durchführen, daß die Ein- und Ausschaltung der Anordnung
vom Gitterkreis her mit einer stetigen Änderung der Gitterspannung während der Impulsdauer
`verbunden wird.
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In Abb. 2 a ist an Hand der Anodenstrom-Gitterspannungskenulinie einer
Röhre dargestellt, wie diese Änderung der Gitterspannung ai-g verlaufen müßte. Voraussetzung
hierfür ist, daß die Röhren 12 und413 solche mit reiner Elektronenentladung sind.
In der Abbildung sind die beiden Kennlinien für die beiden aus Abb..2
zu entnehmenden Anodengleichspannungen it" (to) und it,i (t,-) im
Augenblick to bzw. rin Augenblick t@ eingezeichnet. Der Arbeitspunkt möge
sich beispielsweise am unteren Knick befinden. Es ist ersichtlich, daß, soll der
Arbeitspunkt und damit der jeweilige Wert des Anodenstromes a während der ganzen
Impulsdauer unverändert erhalten bleiben, die Gitterspannung vom Augenblick ta bis
zum Augenblick t, sich von großen negativen Werten nach kleinen negativen Werten
hin verändern muß.
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Da diese Änderung selbsttätig und womöglich auf Grund rein elektrischer
Vorgänge erfolgen muß, kommt nur etwa eine rein elektrische Schaltung nach Abb.3
in Betracht. Die Gitterspannung wird hierbei von einem Hilfsgleichrichter 4 mit
zugehörigem Kondensator 3 geliefert. Es zeigt sich jedoch, daß diese bekannte Schaltung
in der dargestellten Form den zu stellenden Forderungen nicht genügen kann. Denn
da im Gittertransformator i i Hochfrequenzwechselströme induziert werden, wird über
das Rohr 1z trotz der negativ en Vorspannung des Kondensators 3 ein Gitterstrom
fließen, dessen Richtung durch Pfeile in Abb.3 angedeutet ist. Dieser Gitterstrom
lädt also den Kondensator 3 noch: weiter auf. Es ergibt sich damit für den Verlauf
der Gittervorspannung bzw. der Koudensatorspannung a:.3 die aus Abb. 4. ersichtliche
Kurve. Vom Augenblick to bis zum Augenblick t, wird die negative Gitterspannung
- zag größer. Der Verlauf ist also gerade umgekehrt als er gewünscht wird.
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Gemäß der Erfindung läßt sich jedoch eine Schaltung nach Abb. 3 für
die Lieferung der gewünschten, stetig im gewünschten Sinne veränderbaren Gitterspannung
dadurch ausbilden, daß in die Gitterzuleitung vorn Kondensator 3 ein Widerstand
eingefügt wird, an welchem ein Spannungsabfall erzeugt wird, der sich im entgegengesetzten
Sinne ändert wie die in Reihe hierzu im Gitterkreis liegende Spannung des Kondensators
3. Durch entsprechende Bemessung dieses Widerstandes sowie der Änderungsgeschwindigkeit
des durch diesen Widerstand fliehenden Zusatzstroines kann jeder beliebige Grad
der Gitters Spannungsänderung erzielt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Abb. 5 in Anlehnung an
die Schaltungen der Abb. i und 3 dargestellt. Die Gittervorspannung des Rohres 12
setzt sich aus der Spannung des Kondensators 3 und dein Spannungsabfall am Widerstand
6 zusammen. In Reihe zum Kondensator 3 ist ein weiterer Hilfskondensator 5 geschaltet.
Beide Kondensatoren werden mittels eines Spannungsteilers vom Hilfsgleichrichter
4 aufgeladen. An dem Kondensator 5 ist die Reihenschaltung des Widerstandes 6 eines
Schalters oder eines Relais 7 und eines weiteren Widerstandes 8 angeschlossen. Die
Gitterzuleitung des gesteuerten Rohres ist zwisehen Schalter 7 und Widerstand 8
mit den Gitterspannungsquellen verbunden.
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Die Anordnung arbeitet folgendermaßen: In der Pause zwischen den Impulsen
ist der Schalter 7 geöffnet, und das Rohr 12 erhält beispielsweise die Summenspannung
der beiden Kondensatoren 3 und 5 als sperrende negative Vorspannung. Im Augenblick
to
(vgl. Abb. 6) wird der Schalter 7 geschlossen. Die Kondensatorspannung
7s3 erhöht sich, wie besprochen, stetig unter dem Einfluß des Gitterstromes. Gleichzeitig
setzt jedoch ein Entladungsvorgang des Kondensators 5 über die Widerstände 6 und
8 ein. Am Widerstand 6 tritt dabei ein Spannungsabfall auf, der im wesentlichen
vom Entladungsstrom des Kondensators 5 herrührt. Dieser Entladungsstrom durchfließt
den Widerstand 6 in Pfeilrichtung und nimmt während i der Impulsdauer ab. Die Spannung
am Widerstand 6 ist in Abb. 6 durch die Kurve rrs dargestellt. Die Spannung 7r3
und die Spannung 14 addieren sich im Gitterkreis, so daß sich in der Zeit
zwischen to und t, beispielsweise die resultierende Spannung trg ergibt.
Man erhält also für die Gitterspannung den gewünschten Verlauf. In Abb.6 ist lediglich
der Fall dargestellt, daß die Gitterspannung rechteckig verlaufen soll. Es ist jedoch
ohne weiteres möglich, den Abfall des Entladungsstromes durch den Widerstand 6 stärker
zu bemessen als den Anstieg der Kondensatorspannung u3 unter dem Einfluh des Gitterstromes.
In diesem Falle würde die Gitterspannung trg während der Impulsdauer sogar stetig
ansteigen.
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Die Erfindung erlaubt die Anwendung beliebig stark ansteigender Gitterspannungen
während der Impulsdauer. Es kann dadurch ein vom Anodenkreis der gesteuerten Röhrenschaltung
herrührender Spannungsabfall ganz
oder teilweise kompensiert werden.
Es ist aber, insbesondere bei mehrstufigen Röhrenschaltungen, auch möglich, durch
Anwendung der Erfindung einen Gitterspannungsanstieg zu erreichen, der zu einem
Anstieg auch der Ausgangsamplitude der betreffenden Stufe führt. Es kann dann mit
diesem zusätzlichen Anstieg auch noch eine Kompensation von Spannungsabfällen .der
Energiequellen in den nachfolgenden Stufen bewirkt werden. Umgekehrt ist es auch
möglich; durch stärkeren Gitterspannungsanstieg in einer Stufe einen von den vorhergehenden
Stufen herrührenden Abfall zu kompensieren. Auf diese Weise kann die Gesamtschaltung
vereinfacht werden, indem etwa die ersten Vorstufen ohne besondere Einrichtungen
in den Energielieferungskreisen ausgeführt und lediglich für die Zeit, der,Impulsdauer
durch einfache Relais ein- und ausgeschaltet werden. Die gesamte Kompensation und
Umbildung in wirklich rechteckige Ausgangsimpulse kann in solchen Anlagen bei Anwendung
des Erfindungsgedankens in der letzten oder in den beiden letzten Endstufen vor
sich gehen, wobei zweckmäßig zur Lieferung der anodenseitigen Energien in diesen
Stufen außerdem auch Mittel vbrgesehen sind, um diese Spannungen an sich dem Rechteckverlauf
bereits anzunähern, wie sie an anderer Stelle schon vorgeschlagen worden sind.