DE830522C - Schaltung zur Erzeugung eines durch einen Steuerimpuls ausgeloesten Hochfrequenz-Leistungs-Impulses - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Erzeugung eines durch einen Steuerimpuls ausgelösten Hochfrequenz-Leistungs-Impulses, bei dem die erwünschten Impulse durch Laden und Entladen eines Energiespeichers erzeugt werden und der fähig ist, Impulse hoher Wiederholungsfrequenz zu erzeugen.

Bei einem bekannten Impulsgenerator dieser Art dient ein Leitungsabschnitt als Energiespeicher, und dieser wird über einen großen Widerstand geladen, während seine Entladung über eine gasgefüllte Entladungsröhre vor sich geht. Ein derartiger Generator liefert einen Impuls von annähernd rechteckiger Wellenform, und die Impulsdauer beträgt annähernd 2YLC, wobei L die Gesamtinduktivität und C die Gesamtkapazität des Leitungsabschnittes ist. Der erwähnte Generator hat den Vorteil, daß er auch bei Verwendung der üblichen niedrigen Betriebsspannungen für die Röhren eine hohe Ausgangsleistung hat, so daß zu seinem Betrieb keine Hochspannungsquelle erforderlich ist und der Generator infolgedessen billig hergestellt werden kann. Dieser Generator ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß er nur zur Erzeugung von Impulsen mit verhältnismäßig niedriger Wiederholungsfrequenz geeignet ist, weil der Ladewiderstand bei hoher Wiederholungsfrequenz die volle Aufladung des Leitungsabschnittes in den kurzen Zeiträumen zwischen den einzelnen Impulsen nicht zuläßt. Dieser Nachteil

kann auch durch Verminderung der Größe des Ladewiderstandes nicht beseitigt werden, weil der Ladewiderstand jedenfalls so groß sein muß, daß die Zeitkonstante der Ladung dazu ausreicht, die gasgefüllte Röhre zwischen den einzelnen Aufladungen des Leitungsabschnittes vollständig zu entionisieren.

Bei anderen bekannten Impulsgeneratoren erfolgt die Aufladung des Leitungsabschnittes aus

ίο einer Wechselstromquelle verhältnismäßig niedriger Frequenz über einen Halbwellengleichrichter. Der Leitungsabschnitt wird während der leitenden Perioden des Gleichrichters aufgeladen und entlädt sich während des ersten Teiles der nichtleitenden Perioden des Gleichrichters. Infolgedessen verzögert sich die Wiederaufladung des Leitungsabechnittes um die Zeitdauer des nichtleitenden Zustandes des Gleichrichters, welche erheblich größer ist als die Zeitdauer der Entionisierung der

ao gasgefüllten Röhre, über welche sich der Leitungsabschnitt entlädt. Aus diesem Grunde können derartige Generatoren nur Impulse erzeugen, deren W'iederholungsfrequenz gleich der Frequenz der Wechselstromquelle ist.

»5 Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Schaltung zur Erzeugung eines durch einen Steuerimpuls ausgelösten Hochfrequenz-Leistungs-Impulses mit aus einem, insbesondere künstlichen, Leitungsabschnitt bestehenden Energiespeicher, einer Entladungsröhre zum Laden des Energiespeichers aus einer Gleichstromquelle und einer gasgefüllten Entladungsröhre zur Erzeugung der gewünschten Impulse mittels Entladung des Energiespeichers, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß durch die Entladungen in der gasgefüllten Röhre das Wiederaufladen des Energiespeichers in der Weise von der Spannung eines Kondensators gesteuert wird, der mit dem Energiespeicher zusammen geladen und entladen wird, daß die Stärke des während des Wiederaufladens des Energiespeichers durch die gasgefüllte Röhre fließenden Stromes den zur Aufrechterhaltung der Ionisierung der Röhre erforderlichen Wert nicht erreicht.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. ι ist die Schaltskizze eines Ausführungsbeispiels der ertindungsgemäßen Schaltung;

Fig. 2 zeigt zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung gemäß Fig. 1 dienende Diagramme, und

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Impulsgeneratorschaltung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Impulsgeneratorschaltung besteht der Energiespeicher aus einem aus in Serie geschalteten Spulen 51 und parallel geschalteten Kondensatoren 52 zusammengesetzten künstlichen Leitungsabschnitt 50, dessen Kapazität durch die Gesamtkapazität der Kondensatoren 52 dargestellt wird.

Zur Aufladung des Leitungsabschnittes 50 dient eine gittergesteuerte, gasgefüllte Entladungsröhre

. 60, deren Kathode mit der Eingangsklemme 53 des Leitungsabschnittes verbunden ist. Den Kathodenkreis der Röhre vervollständigt die Primärwicklung des Ausgangstransformators 61. Die Anode der Röhre 60 ist über eine Spule 62 an eine ! Anodenspannungsquelle + B₁ angeschlossen. Der Anode-Kathoden-Kreis der Röhre 60 ist so bemessen, daß die Ladung des Leitungsabschnittes 50 rasch vor sich gehen kann. Zu diesem Zweck ist die Spule 62 so gewählt, daß sie mit der Kapazität des Leitungsabschnittes 50 einen Serienresonanzkreis bildet mit einer Resonanzfrequenz gleich der Hälfte der Wiederholungsfrequenz der erzeugten Impulse.

Der Leitungsabschnitt 50 entlädt sich über eine weitere gasgefüllte Röhre 70. deren Anode und Kathode über die Primärwicklung des Transformators 61 an die Ausgangsklemme 54, 55 des Leitungsabschnittes angeschlossen ist. Das Steuergitter der Röhre 70 ist über den Widerstand 71 mit dem negativen Pol einer Vorspannungsquelle E_c verbunden, welche diesem Gitter eine gegenüber der Kathode negative Vorspannung erteilt und die Röhre daher in ihrem nichtleitenden Zustand hält. Weiterhin ist das Steuergitter ül>er den Kondensator 73 ^{an e}ine Klemme ~2 angeschlossen, über welche der Röhre ein die Entladung steuerndes Synchronisierzeiclien zugeführt werden kann. Die Entladung in der Röhre 70 verursacht eine starke Ionisierung in der Röhre. Damit das Steuergitter die Entladungen des Ldtungsabschnittes steuern kann, muß das Gas zuvor so weil ein ionisiert worden sein, daß die Abschirmung des Steuergitters durch positive lonenschichten beseitigt wird.

Zur Sicherung der Entionisierung der Röhre 70 dient ein Steuerstromkreis, welcher einen Kondensator 80 von im Vergleich zur Kapazität des Leitungsabschnittes kleiner Kapazität enthält, der gleichzeitig mit dem Aufladen und Entladen des Leitungsabschnittes aufgeladen und entladen wird und beim Aufladen eine Steuerspannung erzeugt. Die eine Belegung des Kondensators ist mit der Eingangsklemme 53 des Leitungsabschnittes verbunden, während seine andere Belegung über einen Widerstand 81, eine Spannungsquelle ^Jr B₂ und die Primärwicklung des Transformators 61 an die Ausgangsklemme 55 des Leitungsabschnittes angeschlossen ist. Die Aufladung des Kondensators erfolgt in einem Ladestromkreis, welcher aus der Spannungsquelle -\-B_v der Spule 62. der Röhre 60. no dem Widerstand 81 und der Spannungsquelle + B., besteht. Der Entladestromkreis des Kondensators wird vom Widerstand 81. der Spannungsquelle + B₂ und der Primärwicklung des Transformators 61 gebildet. Die Spannung der Spannungsquelle + B₂ ist so gewählt, daß sie zwischen der Spannung des voll aufgeladenen Leitungsabschnittes 50 und dem sich an der in ihrem leitenden Zustand befindlichen Röhre 70 ergebenden Spannungsabfall gelegen ist. Bei der dargestellten Anordnung beträgt die Spannung der Spannungsquelle + B., etwa die Hälfte der Spannung der Spannungsquelle + B₁. Es ist zweckmäßig, den Widerstand 81 und den Kondensator 80 so zu bemessen, daß die Zeitkonstante des Ladekreises und des Entladekreises des Kondensators kleiner ist als der

kleinste Zeitabstand zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen und größer ist als die Entionisierungszeit der Röhre 70.

Die eine Belegung des Kondensators 80 ist über eine Leitung 82 an das Steuergitter der Laderöhre 60 angeschlossen, damit die sich am Kondensator ergebende Steuerspannung die Aufladung des Leitungsabschnittes 50 durch die Röhre 60 so steuert, daß der während des Wiederaufladens des LeitungsabschnitU's durch die Rohre 70 fließende Strom unterhalb desjenigen Wertes bleibt, welcher zur Aufrechterhaltung der Ionisierung der Röhre erforderlich wäre. Zu diesem Zweck ist der Kondensator so an das Steuergitter der Röhre 60 angeschlossen, daß die Steuerspannung dem Steuergittcr der Röhre mit negativer Polarität zugeführt wird und daher das Wiederaufladen des Leitungsabschnittes so lange verzögert, bis die Röhre 70 entionisiert ist.

Die erzeugten Impulse werden von der Sekundärwicklung des Transformators 61 abgenommen, wie dies durch den Pfeil 63 angedeutet ist. Der Belastungskreis des Transformators wird \Orteilhaft so bemessen, daß Anpassung an den Wellenwider-

»5 stand des Leitungsabschnittes während der Entladung vorliegt.

Zwecks Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung sei angenommen, daß der Leitungsabschnitt 50 voll aufgeladen ist. Dabei ist die Spannung zwischen den Ausgangsklemmen des Leitungsabschnittes etwa das Doppelte der Spannung der Spannungsquelle + B₁ der Röhre 60. Diese Spannung erhöht die Spannung der Kathode der Laderöhre 60 und der Anode der Entladeröhre 70 auf entsprechende Werte, wodurch die Röhre 60 gesperrt wird, während die Röhre 70 infolge der Wirkung der Y^rorspannungsquelle E_c in ihrem nichtleitenden Zustand verbleibt. Man kann den Leitungsabschnitt auch als Ladestromquelle des Konden- sators 80 betrachten, welche den Kondensator über den Widerstand 81 auf eine Spannung auflädt, die dem Spannungsunterschied zwischen den Ausgangsklemmen des Leitungsabschnittes und der Spannungsquelle + B₂ entspricht. Infolgedessen hat die durch die Aufladung des Kondensators 80 erzeugte Steuerspannung etwa den Wert 2B₁ —ß., und ist im Verhältnis zur Kathodenspannung der Röhre 60 negativ.

Diese Verhältnisse sind durch die Kurve in Fig. 2 veranschaulicht, flier stellt die Kurve B die Kathodeiispannung der Röhre 60 und die Anodenspannung der Röhre "o dar, während die Kurve C die Steuergitters]):mnung der Röhre (10 im Verhältnis zur Kathodenspannung dieser Röhre darstellt. Die Kurve.-/ zeigt den der Eingangsklemme ~2 des Generators mit positiver Polarität zugetüiirten Synchronisierimpuls. welcher zur Herbeiführung der Entladung in der Röhre'70 dient. Der Synchronisierimpuls wird im Verhältnis zum Aufladen des Leitungsabschnittes 50 zweckmäßig derart verzögert, daß es in demjenigen Zeitpunkt I₁ erscheint, in welchem die Röhre 60 nach dem erfolgten Aufladen des Leitungsabschnittes wjeder entionisiert ist. Infolge der Wirkung des Synchronisierimpulses entlädt sich der Leitungsabschnitt 50 schnell durch die Röhre 70 und liefert dabei über den Transformator 61 einen Impuls in wesentlich rechteckiger Wellenform, den die Kurve D veranschaulicht. Die Zeitdauer dieses Impulses beträgt annähernd 2 ] LC, wobei L und C die Gesamtinduktij vität und die Gesamtkapazität des Leitungsabschnittes bezeichnen.

Infolge der Entladung des Leitungsabschnittes 50 sinkt die Kathodenspannung der Laderöhre 60 schnell auf den Wert B₃, welcher gleich dem sich an der Entladeröhre 70 in ihrem leitenden Zustand ergebender Spannungsabfall ist. Die Steuergitterspannung der Röhre 60 sinkt wegen der durch den Widerstand 81 verursachten großen Zeitkonstante des Entladestromkreises des Kondensators 80 nicht so schnell wie die Kathodenspannung, so daß dieser Kondensator die Laderöhre 60 weiterhin in ihrem nichtleitenden Zustand hält. Dre Ladung des Kondensators 80 fließt über den Widerstand 81 ab, und dabei vermindert sich die Steuergitterspannung der Röhre 60 nach einer Exponentialkurve. LJnter der Einwirkung der positiven Spannung der Spannungsquelle + B, verliert der Kondensator 80 seine negative Ladung und erhält nach und nach eine positive Ladung, wie dies die Kurve C andeutet. Xach der Entladung des Leitungsabschnittes 50 verändert daher der Kondensator 80 die Steuergitterspannung der Röhre 60 von einem großen negativen Wert (2 B₁ —B₂) auf einen positiven Wert B₂. Bei einem kritischen Wert B_x der Steuergitterspannung wird jedoch die Röhre 60 inzwischen leitend und ladet den Leitungsabschnitt 50 wieder auf, unterbricht die Entladung des Kondensators 80 und ladet ihn ebenfalls wieder auf. wie dies die Kurve £. veranschaulicht. Falls die Zeitkonstante der Schaltelemente 80 und 81 in der oben angegebenen Weise bemessen ist, bleibt die Laderöhre 60 nach der Entladung der Röhre 70 für die Zeitdauer T in ihrem nichtleitenden Zustand. Diese Zeitdauer T ist kürzer als der kleinste Zeitabstand zwischen den aufeinanderfolgenden Impulsen, aber langer als die zur Entionisierung der Röhre 70 erforderliche Zeit, so daß also die durch den Kondensator 80 erzeugte Steuerspannung das Wiederaufladen des Leitungsabschnittes 50 so lange verzögert, bis die Röhre 70 entionisiert ist. Infolgedessen wird das Steuergitter der Röhre 70 nach der Erzeugung jedes einzelnen Impulses wieder wirksam und die Entladungen werden durch die Synchronisierzeichen gesteuert. Da die Ladezeit des Kondensators 80 kürzer ist als die Periodendauer der erzeugten Impulse, entsteht die Haltespannung für die Röhre 60 ehe die Röhre 70 gezündet wird und verhindert daher das Zustandekommen eines Stromkreises geringen Widerstandes für die Spannungsquelle + B₁, wie er sonst durch die Reihenschaltung der Röhre 60 und 70 entstehen könnte. Im übrigen gilt auch hier, was in Verbindung mit der Anordnung gemäß Fig. 1 hinsichtlich der Wiederaufladung des Leitungsabschnittes vor der Beendigung der Entionisierung j der Entladeröhre gesagt wurde.

Die in Fig. 3 dargestellte Generatorschaltung unterscheidet sich von der gemäß Fig. 1 insofern, als hier der Ladestromkreis des Leitungsabschnittes 50 nicht über die Primärwicklung des Transformators 61 verläuft, so daß die sich aus der Ladung des Leitungsabschnittes ergebenden Impulse nicht in den Verwertungskreis gelangen können. Weiterhin fehlt hier die Spannungsquelle + B₂, indem der Kondensator 80 über den Widerstand 81 und die Primärwicklung des Transformators 61 an den Leitungsabschnitt 50 angeschlossen ist. Die Wirkungsweise der Anordnung stimmt mit derjenigen der Anordnung gemäß Fig. 1 überein und wird daher ebenfalls durch die Kurven der Fig. 2 dargestellt, jedoch hat hier infolge des Wegfalles der Spannungsquelle + B₂ die Kurve C einen anderen Verlauf. Die vom Kondensator 80 dem Steuergitter der Röhre 60 zugeführte Steuerspannung entspricht nämlich anstatt des Wertes (2 B₁ —B₃) dem Wert 2 B₁ und die Spannung des Steuergitters nähert sich nach der Entladung des Leitungsabschnittes 50 asymptotisch einem Wert B₃, der dem sich an der Röhre 70 in ihrem leitenden Zustand ergebenden Spannungsabfall entspricht.

In der Schaltung gemäß Fig. 1 beträgt die Spannung der Spannungsquelle + B₂ etwa die Hälfte derjenigen der Spannungsquelle + ZJ₁. Im allgemeinen kann die Spannung der Spannungsquelle + B₂ irgendeinen beliebigen, zwischen dem sich an der Röhre 70 in ihrem leitenden Zustand ergebenden Spannungsabfall und der Ladespannung des Leitungsabschnittes liegenden Wert haben. Die erfindungsgemäße Impulsgeneratorschaltung kann mannigfache Verwendung finden. Außer auf dem Gebiet der elektrischen Nachrichtentechnik kann sie beispielsweise auch in Verbindung mit elektrischen Schweißanlagen verwendet werden.

Claims (11)

1. PATENTANSPRÜCHE: 40

   i. Schaltung zur Erzeugung eines durch einen Steuerimpuls ausgelösten Hochfrequenz-Leistungs-Impulses mit einem insbesondere aus einem künstlichen Leitungsabschnitt bestehenden Energiespeicher (50), einer Entladungsröhre

   (60) zum Laden des Energiespeichers aus einer Gleichstromquelle und einer gasgefüllten Entladungsröhre (70) zur Erzeugung der gewünschten Impulse mittels Entladung des Energiespeichers (50), dadurch gekennzeichnet, daß durch die Entladungen in der gasgefüllten Röhre das Wiederaufladen des Energiespeichers in der Weise von der Spannung eines Kondensators (80) gesteuert wird, der mit dem Energiespeicher zusammen geladen und entladen wird, dat.! die Stärke des während des Wiederaufladens des F.nergiespeichers (50) durch die gasgefüllte Röhre (70) fließenden Stromes den zur Aufrechterhaltung der Ionisierung der Röhre erforderliehen Wert nicht erreicht.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Aufladen des Energiespeichers (50) dienende Röhre (60) eine Steuerelektrode aufweist, an die die Spannung des Kondensators geführt wird.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen in den Ladestromkreis des Kondensators eingeschalteten Widerstand (81) solcher Größe, daß die Zeitkonstante des Ladestromkreises nur einen Bruchteil der der größten Wiederholungsfrequenz der erzeugten Impulse entsprechenden Periodendauer ist.
4. 4. Schaltung nach Anspruch 3. gekennzeichnet . durch einen in den Entladestromkreis des Kondensators eingeschalteten Widerstand (81) solcher Größe, daß die Zeitkonstante des Entladestromkreises ein Mehrfaches der Entionisierungszeit der zur Entladung des Energiespeichers (50) dienenden Röhre (70) beträgt.
5. 5. Schaltung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerelektrode in der zum Laden des Energiespeichers (50) dienenden Röhre (60) vorgesehen ist und die sich am Kondensator ergebende Steuerspannung mit negativer Polarität der genannten Steuerelektrode zugeführt wird.
6. 6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher (50) einen Teil des Kathodenkreises der zum Laden des Energiespeichers dienenden Röhre (60) bildet.
7. 7. Schaltung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Spannungsquelle (+ B₀), welche in den den Kondensator (80) und den Energiespeicher (50) in Reihenschaltung enthaltenden Steuerstromkreis eingeschaltet ist und dem Kondensator eine positive Spannung liefert, welche den Spannungsabfall an der zum Entladen des Energiespeichers dienenden Röhre (70) in ihrem leitenden Zustand übersteigt-.
8. 8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Spannung der genannten Spannungsquelle (+ B₉) kleiner ist, als diejenige Spannung, auf welche der Energiespeicher (50) aufgeladen wird.
9. 9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Ladestromkreis des Kondensators eingeschaltete Widerstand (81) mit dem Energiespeicher in Reihe geschaltet ist.
10. to. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Aufladen des Energie- no Speichers dienende Röhre aus einer mit einem Steuergitter versehenen gasgefüllten Entladungsröhre besteht.
11. 11. Schaltung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wiederaufladen des Energiespeichers nach seinem Entladen um eine der Entionisierungszeit der zum Entladen des Energiespeichers dienenden Röhre zumindest gleiche Zeit verzögert wird.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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