DE806269C

DE806269C - Vorrichtung zur Erzeugung von Saegezahnspannungen und Radarapparatur mit einer solchen Vorrichtung

Info

Publication number: DE806269C
Application number: DEP37652A
Authority: DE
Inventors: Corstiaan Le Comte
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1948-04-06
Filing date: 1949-03-24
Publication date: 1951-06-14
Also published as: GB706313A; NL76817C; CH272093A; FR984189A; US2662197A; BE488279A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 14. JUNT 1951

P 37652 VIII el 21 g D

ist als Erfinder genannt worden

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung sägezahnförmiger Spannungen und auf Radarapparaturen mit einer solchen Vorrichtung zur Erzeugung einer für einen Polarlagenanzeiger erforderlichen Ablenkspannung.

Zur Erzeugung sägezahnförmiger Spannungen sind Vorrichtungen bekannt, die das Zeitintegral einer impulsförmigen Spannung liefern. Eine bekannte Vorrichtung dieser Art (s. z. B. »Wireless World«, Juni 1946, S. 176/177, »Linear sawtooth oscillator«) ist die, welche eine gittergesteuerte Elektronenröhre enthält, an deren Anodenspannungsquelle die Reihenschaltung eines Anodenwiderstands der Röhre, eines Kondensators und eines zweiten Widerstands angeschlossen ist, wobei das Steuergitter der Röhre nacheinander über den zweiten Widerstand und eine Hilfsspannungsquelle mit der Kathode der Röhre verbunden ist und der erwähnte Kondensator als Gegenkoppelkondensator zwischen der Anode und dem Steuergitter der Röhre eingeschaltet ist. Die zu integrierende, impulsförmige Spannung wird dabei von der Hilfsspannungsquelle geliefert, die im Rhythmus der zu erzeugenden sägezahnförmigen Schwingung wirksam gemacht wird.

Gemäß der Erfindung werden die praktischen An-Wendungsmöglichkeiten der vorstehend beschriebenen Vorrichtungen wesentlich vergrößert, indem die Speisespannungen der Röhre derart bemessen

werden, daß bei unwirksamer Hilfsspannungsquelle ein wesentlicher Anodenruhestrom auftritt, wodurch beim Wirksamwerden einer konstanten Hilfsspannung von negativer Polarität das Anodenpotential praktisch linear mit der Zeit zunimmt.

Bei den vorstehend als bekannt vorausgesetzten Vorrichtungen ist der Anodenruhestrom der üblicherweise als Schalter wirksamen Elektronenröhre Null oder besonders gering, und nur eine zeit-Hch lineare Abnahme des Anodenpotentials kann bewerkstelligt werden.

Indem die Röhre gemäß der weiteren Erfindung als Type-Α-Verstärker eingestellt wird, wird beim Wirksamwerden einer konstanten Hilfsspannung eine praktisch zeitlich lineare Änderung des Anodenpotentials in einer von der Polarität der Hilfsspannung abhängigen Richtung bewerkstelligt.

Die zuletzt erwähnteType-A-Verstärkereinstellung ist besonders vorteilhaft für Radarapparaturen, bei denen zur Abtastung des Bildschirms des Polarlagenanzeigers in Richtung eines umlaufenden Leitstrahls sägezahnförmige, durch um 90⁰ phasenverschobene, sinusförmige Wechselspannungen modulierte Ablenkspannungen verwendet werden. Die zu diesem Zweck erforderlichen Ablenkspannungen werden mittels zweier erfindungsgemäß ausgebildeter Vorrichtungen erzeugt, indem bei ihnen zwei um 90⁰ phasenverschobene, sinusförmige Wechselspannungen verwendet werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Figuren näher erläutert.

Fig. ι stellt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung in ihrer einfachsten Ausgestaltung dar;

Fig. 2, 3 und 4 sind dazugehörige Diagramme zur Erläuterung der Einstellung und der Wirkungsweise;

Fig. 5 stellt eine in der Praxis vorteilhaft bewährte Vorrichtung gemäß der Erfindung dar, und Fig. 6 und 7 sind Diagramme zur Erläuterung der Fig. 5.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 ist eine in-Form einer Penthode ausgebildete Elektronenröhre 1 an eine Anodenspannungsquelle 2 angeschlossen. Die Anodenleitung der Röhre enthält einen Anodenwiderstand 3, der mit einem zwischen Anode und Steuergitter der Röhre eingeschalteten Gegenkoppelkondensator 4, einem Gitterwiderstand 5 und einer Hilfsspannungsquelle 6 in Reihe liegt. Die Reihenschaltung des Gitterwiderstands 5 und der Hilfsspannungsquelle 6 ist von einem Kurzschlußschalter 7 überbrückt, der in der Ruhelage der Vorrichtung geschlossen ist. Der Steuergitterkreis der Elektronenröhre enthält weiter eine Gittervor-Spannungsquelle 8, die zur Einstellung des Arbeitspunkts der Röhre 1 in der Ruhelage dient.

Fig. 2 stellt die Abhängigkeit des Anodenstroms (»„) der Röhre von der Gitterspannung (V _g) dar. Gemäß der Erfindung ist die von der Batterie 8 gelieferte Steuergittervorspannung derart bemessen, daß bei geschlossenem Kurzschlußschalter 7 in der Ruhelage ein wesentlicher Anodenruhestrom in der Röhre 1 auftritt. Der Anodenruhestrom kann z. B.

] dem in Fig. 2 mit 9 bezeichneten Arbeitspunkt entj sprechen, wenn nur in positiver Richtung verlau- ! fende Sägezahnspannungen erzeugt werden sollen, oder aber der Arbeitspunkt kann dem in Fig. 2 mit j ,10 bezeichneten Punkt entsprechen, soweit die Polarität der zu erzeugenden Sägezahnspannung wechselnd ist.

Von der Ruhelage und einem dabei eingestellten j Arbeitspunkt 10 ausgehend, kann die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 1 folgendermaßen angegeben werden. Wenn die Hilfsspannung negative Polarität aufweist und von der Zeit unabhängig ist, wird beim Öffnen des Kurzschlußschalters 7 das Potential des Steuergitters infolge des Wirksamwerdens der Hilfsspannungsquelle 6 abnehmen. Diese Abnahme des Steuergitterpotentials veranlaßt eine Verringerung des Anoden-Stroms der Röhre 1 und somit einen Anstieg des Anodenpotentials! Dieser Anstieg des Anodenpotentials wird vom Gegenkoppelkondensator 4 auf das Steuergitter der Röhre übertragen und wirkt der ursprünglichen Änderung des Steuergitterpotentials derart entgegen, daß letzteres nur in besonders geringem Maße wechselt und das Anodenpotential sich direkt proportional mit der Zeit ändert. Die Änderungsgeschwindigkeit des Anoden- und des Steuergitterpotentials ist durch die Zeitkonstante des Kreises des Kondensators 4 bedingt, die im wesentlichen durch die Größe des Kondensators 4 und diejenige des Widerstands 5 bedingt ist, sofern der Verstärkungsfaktor der Röhre 1 hinreichend groß ist. Besonders wenn die Hilfsspannung die Änderung des Gitterpotentials wesentlich übersteigt, gilt für die Änderung des Anodenpotentials in Abhängigkeit von der Zeit nachfolgenden Beziehung:

Λ V a Vr

dt

RC

wobei V_a, wie in Fig. 1 angegeben, den Potentialunterschied zwischen Anode und Kathode der Röhre 1 bezeichnet, V_T die Größe der Hilfsspannung und R und C die Größen des Widerstands 5 bzw. des Kondensators 4.

Wie aus der dargestellten Beziehung erhellt, ist die auftretende Änderung des Anodenpotentials gerade proportional mit der Größe der Hilfsspannung und weist eine ihr entgegengesetzte Polarität auf. Letzteres wird erfindungsgemäß dazu benutzt, eine in positiver oder negativer Richtung wechselnde Sägezahnspannung durch Wahl der Polarität der absatzweise wirksam gemachten Hilfsspannung zu erzeugen.

In Fig. ι tritt die Sägezahnspannung an den mit einem Ausgangswiderstand 11 verbundenen Ausgangsklemmen 12 auf, deren eine geerdet und die andere über einen Koppelkondensator 13 mit der Anode der Röhre 1 verbunden ist.

Wenn sich, wie dies in Fig. 3 a in einem Zeitdiagramm dargestellt ist, der Kurzschlußschalter 7 während einer Zeit I₁-I₂ öffnet, ändert sich das Anodenpotential V_a gemäß dem Zeitdiagramm der Fig. 3I) während des erwähnten Zeitraums linear

Claims

mit der Zeit, und zwar nimmt das Anodenpotential zu, wenn die Hilfsspannung negativ ist. Nach der Schließstellung des Schalters J in der Zeit t, nimmt das Anodenpotential schnell bis zum ursprünglichen Wert ab. Die maximale Amplitude der auftretenden Sägezahnspannung ist proportional mit der Größe der angelegten Hilfsspannung. In Fig. 3 b ist mit einer ausgezogenen Linie α der Verlauf der Sägezahnspannung mit annähernd maximal ztilässiger Amplitude dargestellt, die z. B. erreicht wird, wenn die Hilfsspannung —200 Y beträgt, während eine gestrichelte Linie b die Sägezahnspannung bei der Anwendung einer Hilfsspannung von —80 V zeigt. In beiden Fällen kann die Anodenspannungsquelle eine Spannung von + 250 V liefern. In der Ruhelage entspricht der Arbeitspunkt dem Punkt 9 der Fig. 2.

Fig. 4 stellt Zeitdiagramme dar, bei denen in der Ruhelage der Arbeitspunkt der Röhre 1 dem Punkt 10 aus Fig. 2 entspricht. Wenn sich gemäß Fig. 4a der Kurzschlußschalter 7 während eines Zeitraums t^t., öffnet, ändert sich das Anodenpotential der Röhre gemäß der ausgezogenen Linie c aus dem Diagramm 4'' bei der Verwendung einer Hilfsspannung von z. Ji. — 100 V und gemäß der gestrichelten Linie d bei der Verwendung einer Hilfsspannung von + 100 V.

In Fig. 5 ist eine in der Praxis vorteilhaft bewährte Schaltung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zur Erzeugung einer durch eine sinusförmige Wechselspannung modulierten Sägezahnwechselspannung dargestellt. Wieder ist an die Anodenspannungsquelle 2 die Reihenschaltung eines Anodenwiderstands 3, eines Gegenkoppelkondensators 4, eines Gitterwiderstands 5 und einer eine sinusförmige Wechselspannung liefernden Hilfsspannungsquelle 6' angeschlossen. Die Gittervorspannungsbatterie 8 aus Fig. ι ist durch einen in die Kathodenleitung der Röhre 1 eingefügten Kathodenwiderstand 8' ersetzt, der von einem Glättungskondensator 8" überbrückt ist. Die Ausgangsspannung wird über einen Koppelkondensator 11 der Anode der Röhre 1 entnommen j und dem Ausgangswiderstand 11 mit Ausgangs- \ klemmen 12 zugeführt.

Parallel zum Gitterwiderstand 5 und zur Hilfsspannungsquelle 6' sind zwei Dioden 14, 15 mit Reihenwiderständen 16, 17 gelegt, welche die Funktion des Kurzschlußschalters 7 aus Fig. 1 erfüllen.

Die Dioden 14, 15 sind antiparallel geschaltet und | legen in der Ruhelage der Vorrichtung den Arbeitspunkt der Röhre entsprechend der vom Kathodenwiderstand 8' gelieferten Gittervorspannung auf solche Weise fest, daß die Röhre 1 als Type-A-Yerstärker eingestellt ist. Die beiden Dioden 14, 15 werden absatzweise gleichzeitig durch über Abschlußklemmen 18, 19 ihnen zugeführte, impulsförmige Spannungen entgegengesetzter Polarität gesperrt, wie dies in der Figur dargestellt ist. Sodann ändert sich das Anodenporential der Röhre 1 absatzweise, sägczahnförmig, in ähnlicher Weise, wie dies an Hand der vorangehenden Figuren erläutert worden ist. wobei jedoch, da sich die Hilfsspannung sinusförmig mit der Zeit ändert, sich die maximale Amplitude der erzeugten Sägezahnschwingungen gemäß der Änderung der sinusförmigen Hilfsspannung in der in Fig. 6 angegebenen Weise ändert. Wie aus ihr und beim Vergleich mit Fig. 4 ersichtlich, nimmt die sägezahnförmige Spannung jeweils linear mit der Zeit zu während der einen Halbwelle der sinusförmigen Hilfsspannung und jeweils linear mit der Zeit ab während der nächstfolgenden Halbwelle der sinusförmigen Hilfsspannung.

Hei der Verwendung zweier Vorrichtungen von der in Fig. 5 dargestellten Art werden bei der Anwendung um 90" phasenverschollener, sinusförmiger Spannungen als Hilfsspanuungen für die beiden Vorrichtungen sägezahnförmige Spannungen erzeugt, die durch die erwähnten Hilfsspannungen moduliert und somit besonders gut geeignet sind als Ablenkspannungen für die Abtastung des Bildschirms eines Polarlagenanzeigers bei einer Radarapparatur in Richtung eines umlaufenden Leitstrahls.

Wenn die sägezahnförmige Ausgangsspannung über einen Koppelkondensator der Anode der Rohre 1 entnommen wird, muß die Lage der Nullachse der Ausgangswechselspannung gegenüber den Anfangspunkten der sich linear erstreckenden Flanken der Sägezahnspannung berücksichtigt werden. Zur Verwendung in Radarapparaturen ist es häufig erwünscht, Sorge zu tragen, daß die erwähnten Anfangspunkte auf dieser Nullachse liegen. Die mit Rücksicht darauf der Ausgangsspannung zuzusetzende, von der Größe der Hilfsspannung abhängige Gleichstromkomponente kann bei der erfindungsgemäßeu Vorrichtung auf besonders einfache Weise erzeugt werden, indem in Reihe mit dem Gegenkoppelkondensator zwischen der Anode und dem Steuergitter der Röhre 1 ein Hilfswiderstand 20 von gegenüber dem Gitterwiderstand 5 [lassend gewählter Größe eingeschaltet wird. Dieser Widerstand hat zur Folge, daß während der sich linear mit der Zeit verändernden Flanken der erzeugten Sägezahnspannung der Ausgangsspannung eine zusätzliche Spannung konstanter Größe zugesetzt wird, die einen durch das Verhältnis zwischen dem Widerstand 20 und dem Gitterwiderstand 5 bedingten Bruchteil der Hilfsspannung 6' bildet. Wenn bei einer konstanten, jedoch an sich beliebigen Größe der Hilfsspannung 6' die Größe des Widerstands 20 einmal derart eingeregelt worden ist, daß sich die erwünschte Lage der Xullachse der Ausgangsspannung ergibt, wird diese vorteilhafte Lage der Xullachse der Ausgangsspannung auch bei anderen Größen der Hilfsspannung selbsttätig auftreten, wie dies in Fig. 7 durch eine ausgezogene und gestrichelte Linie (e bzw. /) für Ausgangsspannungen von wesentlich verschiedener Größe bei gleichbleibender Größe des Widerstands 20 dargestellt ist.

Patent α ν s ρ r ü c h ε ·.

ι. Vorrichtung zur Erzeugung sägezahnförmiger Spannungen, besonders Radarapparatur

mit einer solchen Vorrichtung zur Erzeugung für einen Polarlagenanzeiger erforderlicher Ablenkspannungen, mit einer gittergesteuerten Entladungsröhre, an deren Anodenspannungsquelle die Reihenschaltung eines Anodenwiderstands der Röhre, eines Kondensators und eines zweiten Widerstands angeschlossen ist, wobei das Steuergitter der Röhre nacheinander über den zweiten Widerstand und eine Hilfs-Spannungsquelle mit der Kathode der Röhre verbunden ist, während der erwähnte Kondensator als Gegenkoppelkondensator zwischen Anode und Steuergitter der Röhre eingeschaltet ist und Mittel vorgesehen sind zum Wirksammachen der Hilfsspannungsquelle im Rhythmus der zu erzeugenden Sägezahnspannung, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannungen der Röhre derart bemessen sind, daß bei unwirksamer Hilfsspannungsquelle ein wesentlicher

ao Anodenruhestrom auftritt, so daß beim

Wirksamwerden einer konstanten Hilfsspannung negativer Polarität das Anodenpotential praktisch linear mit der Zeit zunimmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- »5 kennzeichnet, daß die Speisespannungen der Röhre derart bemessen sind, daß bei unwirksamer Hilfsspannungsquelle die Röhre als Type-A-Verstärker eingestellt ist, so daß beim Wirksamwerden einer konstanten Hilfsspannung das Anodenpotential sich praktisch linear mit der Zeit in einer von der Polarität der Hilfsspannung abhängigen Richtung ändert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannung von einer Wechselspannung gebildet wird, deren Frequenz klein gegenüber der Grundfrequenz der zu erzeugenden Sägezahnspannungen ist.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode der Röhre über einen von einem Kondensator überbrückten Kathodenwiderstand mit dem Minuspol der Anodenspannungsquelle und der vom Steuergitter abgewendeten Anschlußklemme der Hilfsspannungsquelle verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung des zweiten Widerstands und der Hilfsspannungsquelle von einer das Anodenpotential gegenüber der Kathode begrenzenden Diode überbrückt ist und dieser Diode eine sie im Rhythmus der zu erzeugenden Sägezahnspannung sperrende, impulsförmige Spannung zugeführt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung des zweiten Widerstands und der Hilfsspannungsquelle von zwei entgegengesetzt geschalteten, das Gitterpotential in verschiedenen Richtungen begrenzenden Dioden überbrückt ist, denen impulsförmige Sperrspannungen entgegengesetzter Polarität zugeführt werden.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die sägezahnförmige Spannung über einen Gegenkoppelkondensator der Anode der Röhre entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung der Gleich-Stromkomponente der Ausgangsspannung zwischen Anode und Steuergitter der Röhre in Reihe mit dem Gegenkoppelkondensator ein vorzugsweise regelbarer Hilfswiderstand eingeschaltet ist, und zwar zum Zwecke einer solchen Regelung der Nullachse der über den Koppelkondensator entnommenen sägezahnförmigen Ausgangsspannung, daß die Anfangspunkte der sich linear mit der Zeit ändernden Flanken der Ausgangsspannung auf der Nullachse liegen.
8. Radarapparatur mit einem Polarlagenanzeiger, wobei die in zueinander senkrechten Richtungen wirksamen Ablenkspannungen je einem Sägezahngenerator gemäß einem der vorangehenden Patentansprüche entnommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannungen der beiden Generatoren von zwei um 90⁰ phasenverschobenen, sinusförmigen Wechselspannungen gebildet werden, deren Frequenz der erwünschten Umlaufgeschwindigkeit des Abtastleitstrahls des Polarlagenanzeigers entspricht.

Hierzu r Blatt Zeichnungen