DE859033C - Circuit for generating periodic electrical energy pulses - Google Patents

Circuit for generating periodic electrical energy pulses

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DE859033C
DE859033C DEB11780A DEB0011780A DE859033C DE 859033 C DE859033 C DE 859033C DE B11780 A DEB11780 A DE B11780A DE B0011780 A DEB0011780 A DE B0011780A DE 859033 C DE859033 C DE 859033C
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William Simm Melville
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    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/45Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of non-linear magnetic or dielectric devices

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Description

„ (WiGBI. S. 175)"(WiGBI. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 11. DEZEMBER 1952ISSUED DECEMBER 11, 1952

B ii/SoVIIIa/sia1 B ii / SoVIIIa / sia 1

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

Die Erfindung betrifft elektrische Schaltungen für periodisch erzeugte Energieimpulse von steilem Anstieg bei Belastung.The invention relates to electrical circuits for periodically generated energy pulses from steep increase under load.

Der Erfmdungsvorschlag ist insbesondere für solche Fälle geeignet, wenn die Belastung etwa in solchen Apparaten, wie z. B. einem Magnetron oder einem Teil eines Kernteilchenbeschleunigers, besteht, für die ein hoher Energieimpuls von kurzer Dauer erforderlich ist.The proposed invention is particularly suitable for such cases when the load is about in devices such as B. a magnetron or part of a nuclear particle accelerator, exists, for which a high energy pulse of short duration is required.

Man hat bereits vorgeschlagen, zu diesem Zweck einen Stromkreis zu gebrauchen, in dem ein kapazitiver Widerstand von der Stromquelle aufgeladen wird und mit der Belastung über eine Sättigungsinduktanz verbunden ist.It has already been proposed to use a circuit for this purpose in which a capacitive resistor is charged from the power source and with the load via a Saturation inductance is connected.

Die ungesättigte Impedanz der Induktanz ist während des Ladungsvorgangs im Vergleich mit der Impedanz des kapazitiven Widerstandes genügend hoch, um zu verhindern, daß der kapazitive Widerstand sich über eine Belastung entlädt, ehe die Spannung des kapazitiven Widerstandes einen Wert erreicht, der einen ausreichenden Kraftlinienfluß' in dem magnetischen Kern hervorruft, um ihn zu sättigen.The unsaturated impedance of the inductance is compared with during the charging process the impedance of the capacitive resistor is high enough to prevent the capacitive Resistance discharges through a load before the voltage of the capacitive resistance reaches a value which creates a sufficient flux of lines of force in the magnetic core, to satiate him.

Wenn dies eintritt, so sinkt die Induktanz auf einen niedrigen Wert, und der kapazitive Widerstand entlädt sichr nachdem er eine genügend hohe Spannung bei Belastung erreicht hat. Jedoch ist im Stromkreis noch eine gewisse Induktanz; vorhanden. Die Ladespannung braucht bei Belastung für den Anstieg auf ihren Spitzenwert eine gewisse Zeit. Für einen gegebenen Kondensator ist die Zeit, die die Spannung benötigt, um ihrenWhen this occurs, the inductance drops to a low value, and the capacitive resistor discharges r after it has reached a sufficiently high voltage under load. However, there is still some inductance in the circuit; available. The charging voltage needs a certain time to rise to its peak value when under load. For a given capacitor, the time it takes for the voltage to reach their

Höchstwert zu erreichen, desto größer, je größer das Verhältnis der gesättigten Induktanz zu dem Belastungswiderstand im Stromkreis ist. Wenn das Verhältnis zu klein ist, so ist also der ungesättigte Wert der Induktanz ebenfalls klein, und das Laden des kapazitiven Widerstandes wird beeinflußt.To reach the maximum value, the greater the ratio of the saturated inductance to the load resistance in the circuit. If the ratio is too small , the unsaturated value of the inductance is also small and the charging of the capacitive resistor is affected.

Der Faktor, welcher den Anstieg bestimmt, der sich erreichen läßt, ohne daß die Minimalgrenze ίο des erwähnten Verhältnisses unterschritten wird, bestimmt den Wert der Permeabilität des Materials beim Übergang vom gesättigten zum ungesättigten Zustand.The factor that determines the increase that can be achieved without the minimum limit ίο the ratio is below the mentioned ratio, determines the value of the permeability of the material in the transition from saturated to unsaturated State.

Die Erfindung bezweckt im allgemeinen, eine elektrische Schaltung zu schaffen, durch welche eine genügend große Induktanz erhalten bleibt, um einen kapazitiven Widerstand aufzuladen, andererseits aber die Entladung bei Belastung infolge eines verhältnismäßig kleinen Wertes der Induktanz so zu bestimmen, daß ein steiler Spannungsanstieg bei Belastung erfolgt. The invention generally aims to provide an electrical circuit through which a sufficiently large inductance is retained to charge a capacitive resistor, on the other hand, however, the discharge under load due to a relatively small value of the To determine inductance in such a way that there is a steep increase in voltage under load.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Stromkreis* zur Erzeugung von elektrischen Energieimpulsen bei Belastung angenommen, welcher parallel geschaltete Kapazitäten umfaßt, die zwischen Anschluß und Verbraucher geschaltet sind, wobei jedes benachbarte Paar von Kapazitäten induktiv miteinander verbunden ist, wodurch eine Sättigung der Kerninduktion eintritt. According to the present invention, a circuit * for generating electrical Assumed energy impulses under load, which includes capacitances connected in parallel, which are connected between connection and consumer, each adjacent pair of Capacities are inductively connected to each other, whereby a saturation of the core induction occurs.

Das Charakteristikum einer solchen Schaltung ist durch die Abstufung der Induktanzen. gekennzeichnet, derart, daß der zu sättigende Kreis wesentlich höhere und der gesättigte Kreis wesentlieh niedrigere Werte erhält als der ungesättigte Kreis jeder nächstfolgenden! Induktanz in Richtung auf den Verbraucher hin.. An dieser Resonanzbildung ist das letzte Paar von benachbarten Kapazitäten, die mit den Verbraucherklemmen gekuppelt sind, nicht beteiligt.The characteristic of such a circuit is the gradation of the inductances. marked, such that the circle to be saturated is much higher and the saturated circle is essential Each subsequent circle receives lower values than the unsaturated circle! Inductance towards towards the consumer .. At this resonance formation is the last pair of neighboring Capacities that are coupled to the consumer terminals are not involved.

Im Betrieb speichert der kapazitive Widerstand die Energie, die dazu dient, Impulse zu erzeugen und Verluste auszugleichen. Während der Ladung wird eine Spannung im ersten Induktanzkreis entwickelt, welcher dieselbe sättigt und die Ladung an die benachbarte Kapazität überträgt. In ähnlicher Weise wird eine höhere Spannung an dieser benachbarten Kapazität entwickelt. Der Kraftlinienfluß wächst im zweiten Induktanzkreis an, und durch Sättigung wird die Ladung von dieser Kapazität an die nächste übertragen und so weiter bis zum Ende der Resonanz reihe, wo die Spannung auf den Verbraucher übertragen wird. In jedem Kreis sinkt die Zeit für die Übertragung, da die Induktanz jedes Kreises geringer ist als die des vorhergehenden Kreises. Infolge des Abklingens des Spannungszeitintegrals der jedem Induktanzkreis zugeführten Wellenform werden die notwendigen Kraftlinienverkettungen im Kern der Induktanz verringert. Es sind eine genügende Anzahl von Stufen eingeschaltet, um den gesättigten Wert der Endinduktanz im Vergleich zum Verbraucher vernachlässigen zu können. Infolgedessen wächst die Spannung am Verbraucher mit einer relativ größeren Geschwindigkeit an als in einem einfachen, oben angegebenen Fall, wo ein Widerstand aiii die Stelle der durch die Sättigung der ersten Induktanz geladenen Kapazität tritt.During operation, the capacitive resistance stores the energy that is used to generate pulses and make up for losses. During charging, a voltage is created in the first inductance circuit developed, which saturates the same and transfers the charge to the neighboring capacitance. Similarly, a higher voltage is developed across this adjacent capacitance. Of the The flux of the lines of force increases in the second inductance circuit, and through saturation the charge of this capacity is transferred to the next and so on until the end of the resonance series, where the voltage is transferred to the consumer. In each circle the time for the transmission decreases, since the inductance of each circuit is less than that of the previous circuit. As a result the decay of the voltage-time integral of the waveform applied to each inductance circuit the necessary linkages of lines of force in the core of the inductance are reduced. They are one Sufficient number of stages switched on as compared to the saturated value of the end inductance to be able to neglect to the consumer. As a result, the voltage on the consumer grows at a relatively greater rate as in a simple case given above, where a resistance aiii the place of occurs through the saturation of the first inductance charged capacitance.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Verwendungsmöglichkeit eines mit einer frequenzmodulierten Stromquelle verbundenen kapazitiven Widerstandes, z. B. von einer Stromquelle mit sinusförmiger Spannungswelle, in Verbindung mit einer im wasentlichen in einer Richtung auftretenden Leistung. Die erste Induktanz erhält eine Hilfswicklung, die mit einer Gleichstromquelle derart verbunden ist, so daß ein daraus resultierender Kraftlinienfluß in dem Kern der Induktanz erzeugt wird. Dies hat zur Folge, daß jeder Anstieg der Spannung im Belastungswiderstand dieselbe Polarität besitzt, weil der Hilfskraftlinienfluß den durch eine der Polaritäten der Ladung des kapazitiven Widerstandes . erzeugten Kraftlinienfluß daran hindert, den Kern der Induktanz zu sättigen. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Gleichstrom in die Hauptwicklung des Blindwiderstandes mit Hilfe einer entsprechenden Entkupplungsschaltung eingeführt werden.Another feature of the invention is the ability to use one with a frequency modulated Power source connected capacitive resistance, e.g. B. from a power source with sinusoidal voltage wave, in connection with an essentially unidirectional one Power. The first inductance receives an auxiliary winding that connects to a DC power source is connected so that a resulting flux of force lines in the core of the inductance is produced. This has the consequence that every increase in the voltage in the load resistor has the same polarity, because the auxiliary force lines flow through one of the polarities of the charge of capacitive resistance. generated flux of force lines prevents the core of the inductance to satiate. In another embodiment, the direct current can flow into the main winding of the reactance introduced with the help of an appropriate decoupling circuit will.

In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgegenstand.es beispielsweise und schematisch dargestellt.In the drawings, various embodiments of the subject matter of the invention are for example and shown schematically.

Fig. ι zeigt ein Sclhaltscähema einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes;Fig. Ι shows a Schaltscähema an embodiment the subject of the invention;

Fig. 2 zeigt die charakteristischen Spannungen in verschiedenen Teilen des Stromkreises von Fig. ι ;FIG. 2 shows the characteristic voltages in various parts of the circuit of FIG Fig. Ι;

Fig. 3 a veranschaulicht ein Beispiel eines Ladestromkreises zur Verwendung bei der Erfindung; Fig. 3a illustrates an example of a charging circuit for use in the invention;

Fig. 3 b und 3 c zeigen die Wellenform der Spannung in dem Ladestromkreis von Fig. 3 a ohne und mit den Hilfswindungen, die punktiert gezeichnet sind;FIGS. 3 b and 3 c show the waveform of the voltage in the charging circuit of FIG. 3 a without and with the auxiliary windings, which are drawn in dotted lines;

Fig. 4 zeigt ein Schaltschema einer zweiten Ausführungsform;4 shows a circuit diagram of a second embodiment;

Fig. 5 zeigt ein Netzschaltschema gemäß der Erfindung mit η in Reihe geschalteten Induktanzen; 5 shows a network switching scheme according to the invention with η inductances connected in series;

Fig. 6 ist ein Schaltschema für ein vierstufiges Netz, das als Radarmodulator benutzt wird;Fig. 6 is a circuit diagram for a four stage network used as a radar modulator;

Fig. 7 zeigt Spanniungscharakteristiken verschiedener Teile des Netzes nach Fig. 6.Fig. 7 shows voltage characteristics of various Parts of the network according to FIG. 6.

Gemäß Fig. 1 sind mit zu sättigenden magnetisehen Kernen versehene Induktanzen L1, L2, L3 in Reihe zwischen eine Klemme eines kapazitiven Widerstandes C1 und eine Klemme der Belastung geschaltet. According to FIG. 1, inductances L 1 , L 2 , L 3 provided with magnetic cores to be saturated are connected in series between a terminal of a capacitive resistor C 1 and a terminal of the load.

Eine Kapazität C2 ist zwischen die Verbindung der Induktanzen L1 und L2 und die Rückleitung von der Belastung zum kapazitiven Widerstand C1 geschaltet. Das impulsgebende Netz, das z. B. als Übertragungshilfsleitung mit in Reihe liegenden Induktanzen und einer im Nebenschluß liegenden Kapazität geschaltet ist, ist zwischen die Ver-A capacitance C 2 is connected between the connection of the inductances L 1 and L 2 and the return line from the load to the capacitive resistance C 1 . The stimulating network that z. B. is connected as an auxiliary transmission line with series inductances and a shunted capacitance, is connected between the

bindung der Induktanzen L2 und L3 und die Rückleitung geschaltet. Das Netz ist also aus in Reihe geschalteten Induktanzen und im Nebenschluß liegenden Kapazitäten gebildet. Der Kern der Induktanzen L1, L2, L3 besteht aus einem Material, das eine scharfe Magnetisierungscharakteristik besitzt, z. B. aus 50/50 kalt gewalztem Nickeleisen, das einen Magnetisierungskoeffizienten folgenden Wertes ergibt:connection of the inductances L 2 and L 3 and the return line switched. The network is thus made up of series-connected inductances and shunted capacitances. The core of the inductances L 1 , L 2 , L 3 consists of a material that has a sharp magnetization characteristic, e.g. B. from 50/50 cold-rolled nickel iron, which gives a magnetization coefficient of the following value:

Tjr L ungesättigt Tjr L unsaturated

K = —=— r-5— = 1000 oder großer. K = - = - r- 5 - = 1000 or greater.

L gesattigtL saturated

Die Induktanzen L1, L2, L3 sind gemäß dem folgenden Gesetz abgestuft:The inductances L 1 , L 2 , L 3 are graded according to the following law:

-^- = ~ = k (ungesättigte Werte),
L2 Ls
- ^ - = ~ = k (unsaturated values),
L 2 L s

wobei z. B. k wenigstens 10, jedoch nicht größer als 100 für K = 1000 ist.where z. B. k is at least 10, but not greater than 100 for K = 1000.

Der kapazitive Widerstand C1 kann in verschiedener, an sich bekannter Weise geladen werden, Fig. 3 a zeigt einen typischen Ladestromkreis, in welchem die Kapazität C1 aus einer Quelle sinusförmiger Spannung durch die Iruduktanz L geladen wird, welch letztere so gewählt wird, daßIs the capacitance C 1 can in different, known manner to be loaded, Fig. 3 a shows a typical charging circuit in which the capacitance C 1 from a source of sinusoidal voltage charged by the Iruduktanz L, the latter is selected such that

w LC1 w LC 1

ist, wobei ω2 = 2 nf und f die Spantiungsfrequenz in Hz ist oder genauerwhere ω 2 = 2 nf and f is the voltage frequency in Hz or more precisely

ωΛ =ω Λ =

LULU L+L'L + L '

wobei '. T, die effektive Induktanz der Induk-where '. T , the effective inductance of the inductive

tanzreihen und die ungesättigte Induktanz der parallel geschalteten Blindwiderstände ist. Fig. 3 b und 3 c zeigen die resultierende Form der Ladungsweäle an dem kapazitiven Widerstand C1. dance series and is the unsaturated inductance of the reactances connected in parallel. 3 b and 3 c show the resulting shape of the charge waves on the capacitive resistor C 1 .

Da die Induktanz L1 groß im Vergleidh mit denSince the inductance L 1 is large in comparison with the

Induktanzen: L2 und L3 ist, geht im wesentHohen dieInductances: L 2 and L 3 , the goes substantially

gesamte Spannung an dem kapazitiven Widerstand C1 durch die Induktanz L1.total voltage across the capacitive resistor C 1 through the inductance L 1 .

Die Induktanz L1 ist so ausgebildet, daß, wenn sie der Wellenform der Ladungsspannung unterworfen wird, der Kern bei einer Spannung gesättigt wird, welche der erforderlichen Spitzen- spannung am kapazitiven Widerstand C1 entspricht. Wenn die Spannung diesen Wert erreicht, so fällt die Induktanz von L1 auf einen niedrigen Wert, und der kapazitive Widerstand C1 entlädt sich durch diese Induktanz, soThe inductance L 1 is designed so that, when subjected to the waveform of the charge voltage, the core is saturated at a voltage which corresponds to the required peak voltage across the capacitive resistor C 1. When the voltage reaches this value, the inductance of L 1 drops to a low value, and the capacitive resistor C 1 discharges through this inductance, see above

daß die Kapazität C2 geladen wird, wobei die Induktanz L2 genügt, um einen kleinen Strom während der Ladungszeit fließen zu lassen. Wenn der kapazitive Widerstand C1 nahezu gleich der Kapazität C2 ist, so wird bei Maximalspanoung an der Kapazität C2 die gesamte Energie von dem kapazitiven Widerstand C1 auf die Kapazität C2 übertragen, und die Spannung am kapazitiven Widerstand C1 wird Null. Dieser Wechsel erfordert eine Zeit, welche von dem gesättigten Wert der Induktanz L1 und der effektiven Kapazitat des kapazitiven Widerstandes C1 und der in Reihe mit ihr liegenden Kapazität C2 abhängt. Der Spannungsanstieg an der Kapazität C2 bringt eine genügende Änderung des Kraftlinienflusses im Kern der Induktanz L2 hervor, um ihn zu sättigen, und die Induktanz fällt wie bei Induktanz L1 derart, daß die Ladung auf den nächsten Kondensator übergeht, der in diesem Fall das den Impuls gebende Netz (Kapazität C3) ist, wobei während dieser Zeit durch die Induktanz. L3 ein Strom fließt, der vernachlässigt werden kann. Die Zeit für den Spannungsanstieg an der Kapazität C3 ist wesentlich kürzer als die Zeit für die Spannungserhöhung an der Kapazität C2, da die Induktanz L2 im gesättigten Zustand eine kleinere Induktanz als die Induktanz L1 im gesättigten Zustand darstellt. Die Spannungsänderungen sind in Fig. 2 dargestellt. Eine mit" F bezeichnete Kurve mit Index zeigt die Spannungsvariation in dem durch den Index bezeichneten Element an. Wenn die Kapazität C3 geändert wird, so wird die Induktanz L3 gesättigt, und die Spannung steigt im Belastungswiderstand mit relativ noch größerer Geschwindigkeit, da die gesättigte Induktanz L3 eine kleinere Induktanz als die gesättigte Induktanz-L2 ist.that the capacitance C 2 is charged, the inductance L 2 being sufficient to allow a small current to flow during the charging time. If the capacitance C 1 is almost equal to the capacitance C 2 is, as in Maximalspanoung at capacitor C 2, the total energy of the capacitance C 1 of the capacitor C 2 is transferred, and the voltage at the capacitance C 1 becomes zero. This change requires a time which depends on the saturated value of the inductance L 1 and the effective capacitance of the capacitive resistor C 1 and the capacitance C 2 lying in series with it. The increase in voltage across the capacitance C 2 brings about a sufficient change in the flux of force lines in the core of the inductance L 2 to saturate it, and the inductance falls, as with inductance L 1, in such a way that the charge transfers to the next capacitor, which in this case which is the impulse generating network (capacitance C 3 ), during which time through the inductance. L 3 flows a current that can be neglected. The time for the voltage increase at the capacitance C 3 is significantly shorter than the time for the voltage increase at the capacitance C 2 , since the inductance L 2 in the saturated state is a smaller inductance than the inductance L 1 in the saturated state. The voltage changes are shown in FIG. An indexed curve labeled "F" indicates the voltage variation in the element identified by the index. When the capacitance C 3 is changed, the inductance L 3 becomes saturated and the voltage increases in the load resistor at a relatively faster rate as the saturated inductance L 3 is a smaller inductance than the saturated inductance L 2 .

Die Belastung kann z. B. der Zündkreis einer Ignitronentladungsröhre sein, in welchem Fall der Zündkreis die Belastung ersetzen oder auf die Sekundärwicklung eines Transformators geschaltet sein kann, dessen Primärkreis an Stelle der Belastung in Fig. 1 tritt. In diesem Fall würde die Kapazität C3 ein einfacher Kondensator 'sein.The load can e.g. B. be the ignition circuit of an ignitron discharge tube, in which case the ignition circuit can replace the load or be connected to the secondary winding of a transformer whose primary circuit takes the place of the load in FIG. In this case the capacitance C 3 would be a simple capacitor '.

Im beschriebenen Fall wird die Spannungsübertragung dreimal ausgeführt. Indes könnten die Induktanzen- und Kondensatorstufen L1, L2 ... Ln und C1, C2.. .Cn benutzt werden, wenn ein schnelleres Schalten, als in Fig. 5 dargestellt, erforderlich ist.In the case described, the voltage transfer is carried out three times. However, the inductance and capacitor stages L 1 , L 2 ... L n and C 1 , C 2 .. .C n could be used if faster switching than shown in FIG. 5 is required.

Die letzte Induktanz ist so geschaltet, daß ihre gesättigte Induktanz derjenigen einer einzigen Induktanzstufe in der Kabeleinheit entspricht oder kleiner als diese ist. Daher wirkt sie als ein Schalter, der eine Impedanz genügend niedrigen Wertes besitzt, so daß die Frequenz durch die Entladung des den Impuls gebenden Netzes erzeugte Spannung erhalten bleibt.The last inductance is connected so that its saturated inductance is that of a single one Inductance level in the cable unit corresponds to or less than this. Hence it acts as a Switch which has an impedance of sufficiently low value so that the frequency through the Discharge of the network generating the pulse is maintained.

Wenn der kapazitive Widerstand C1, wie in der beschriebenen Ausführungsform, von einer Wechselstromquelle gespeist wird, so besitzen die aufgebrachte Ladung des kapazitiven Widerstandes C1 und infolgedessen die Spitzenspannungen abwechselnd entgegengesetzte Polaritäten. Eine besondere Wicklung kann auf dem Kern der Induktanz L1 (in Fig. 1 in punktierten Linien gezeigt) angebracht und mit Gleichstrom gespeist werden, um einen resultierenden Kraftlinienfluß in dem Kern hervorzurufen. Wenn dieser Kraftlinienfluß einen genügend hohen Wert besitzt, der verhindert, daß die Spannung von entsprechender Polarität einen genügenden Kraftlinienfluß er-If the capacitive resistor C 1 , as in the embodiment described, is fed by an alternating current source, the charge applied to the capacitive resistor C 1 and, as a result, the peak voltages alternately have opposite polarities. A special winding can be placed on the core of the inductance L 1 (shown in dotted lines in Fig. 1) and fed with direct current to produce a resultant flux of lines of force in the core. If this flux of force lines has a sufficiently high value that prevents the voltage of the corresponding polarity from generating a sufficient flux of force lines.

zeugt, um den Kern zu sättigen, so. wird die resultierende Spitzenspannung am Belastungswiderstand in ein und derselben Richtung liegen. Gemäß Fig. 4 ist die abgeänderte Anordnung dargestellt, in welcher ein kapazitiver Widerstand C1 durch eine zu sättigende Induktanz L1 und die Primärwicklung eines Transformators mit Sättigungskern geladen wird, wobei im Sekundärkreis eine Kapazität C2 und die Primärwicklung eines zweiten Transformators T2 mit Sättigungskern liegen. Im Sekundärkreis des Transformators T2 liegen: die Hilfskabel C3 und eine Belastung, die z. B. als ein Magnetron M veranschaulicht ist, das von einem Transformator T3 normaler Bauart gespeist wird.begets to saturate the core so. the resulting peak voltage across the load resistor will be in one and the same direction. According to Fig. 4, the modified arrangement is shown in which a capacitive resistor C 1 is charged by an inductance L 1 to be saturable and the primary winding of a transformer with a saturation core, with a capacitance C 2 and the primary winding of a second transformer T 2 in the secondary circuit Saturation core. In the secondary circuit of the transformer T 2 are: the auxiliary cables C 3 and a load that z. B. illustrated as a magnetron M fed by a transformer T 3 of normal type.

Die ungesättigte primäre Induktanz des Transformators T1 ist gering im Vergleich zu der ungesättigten Induktanz L1, jedoch hoch, verglichen mit deren Sättigungswert. In ähnlicher Weise ist zo der ungesättigte Wert der primären Induktanz des Transformators T2 gering im Vergleich mit der ungesättigten sekundären Induktanz des Transformators T1, jedoch hoch im Vergleich mit deren Sättigungswert. Die Transformatoren T1 und T2 können so ausgebildet sein, daß sie stufenweise zu- und abgeschaltet werden können in Abhängigkeit von den Anforderungen des Leistungssystems. So . könnte z. B. in dem dargestellten Radarsender die zugeführte Spannung vergleichsweise niedrig sein, z. B. mehrere 100 V betragen, und bei stufenweiser Erhöhung können die dem Magnetron mitgeteilten Spannungsimpulse auf mehrere 10 000 V ansteigen.The unsaturated primary inductance of the transformer T 1 is low compared to the unsaturated inductance L 1 , but high compared to its saturation value. Similarly, the unsaturated value of the primary inductance of the transformer T 2 is low compared to the unsaturated secondary inductance of the transformer T 1 , but high compared to its saturation value. The transformers T 1 and T 2 can be designed so that they can be switched on and off in stages, depending on the requirements of the power system. So could e.g. B. in the illustrated radar transmitter, the supplied voltage can be comparatively low, z. B. be several 100 V, and with a gradual increase the voltage pulses communicated to the magnetron can rise to several 10,000 V.

Beim Betrieb wird der kapazitive Widerstand C1 von der Stromquelle durch die Induktanz L1 geladen, die zweckmäßig bei der zugeführten Frequenz in Resonanz mit dem kapazitiven Widerstand C1 steht. Während der Ladung ist die Spannung, solange die Induktanz L1 ungesättigt ist, an der Primärwicklung des Transformators T1 klein. Bei der Maximalspannung mit kapazitivem Widerstand C1 wird die Induktanz L1 gesättigt, und der kapazitive Widerstand C1 entlädt sich durch die gesättigte Induktanz L1 zusammen mit der Erdschlußinduktamz des Transformators T1 und der primären Induktanz des Transformators T2, so daß die Kapazität C2 geladen wird.During operation, the capacitive resistor C 1 is charged by the current source through the inductance L 1 , which is expediently in resonance with the capacitive resistor C 1 at the frequency supplied. During charging, as long as the inductance L 1 is unsaturated, the voltage across the primary winding of the transformer T 1 is low. At the maximum voltage with capacitive resistance C 1 , the inductance L 1 is saturated, and the capacitive resistance C 1 discharges through the saturated inductance L 1 together with the earth fault inductance of the transformer T 1 and the primary inductance of the transformer T 2 , so that the capacitance C 2 is loaded.

Der Wert der Kapazität C2 ist derart, daß, wenn er auf die Primärseite des Transformators T1 bezogen wird, seine Kapazität nahezu gleich der des kapazitiven Widerstandes C1 ist. Der Kern und - die Wicklungen des Transformators T1 sind so angeordnet, daß, wenn die Spannung an der Kapazität C2 im Maximum ist, der Kern des Transformators T1 gesättigt wird und die sekundäre Induktanz auf einen Wert absinkt, der niedrig ist im Vergleich mit der primären Induktanz des Transformators T2, so daß die Kapazität C3 durch die Entladung der Kapazität C2 vermittels dieser In^ duktanz, der Erdschlußinduktanz des Transformators T2 und der primären Induktanz des Transformators T3 geladen wird. Wie oben wird bei maximaler Spannung an der Kapazität C3 die Sekundärwicklung des Transformators T2 gesättigt, so daß ihr gesättigter Wert die Größe eines einzelnen Induktanzkreises der Kabeleinheit hat. Die kapazitiven Widerstände der Kabeleinheit entladen sich alsdann durch diese Induktanz und. die Blindinduktanz des Transformators T3 in die Belastung, die in diesem Fall als ein Magnetron dargestellt ist.The value of the capacitance C 2 is such that, when it is related to the primary side of the transformer T 1 , its capacitance is almost equal to that of the capacitive resistance C 1 . The core and the windings of the transformer T 1 are arranged so that when the voltage across the capacitance C 2 is at its maximum, the core of the transformer T 1 is saturated and the secondary inductance drops to a value which is low in comparison with the primary inductance of the transformer T 2 , so that the capacitance C 3 is charged by the discharge of the capacitance C 2 by means of this inductance, the earth fault inductance of the transformer T 2 and the primary inductance of the transformer T 3 . As above, at maximum voltage across the capacitance C 3, the secondary winding of the transformer T 2 is saturated, so that its saturated value has the size of a single inductance circuit of the cable unit. The capacitive resistances of the cable unit then discharge through this inductance and. the reactive inductance of the transformer T 3 into the load, which in this case is represented as a magnetron.

1 η Fig. 6 ist ein erfindungsgemäß ausgebildeter Stromkreis mit vier Induktanzstufen dargestellt, der als Radarmodulator verwandt wird. Die Belastung bildet hier die Primärwicklung· eines Transformators T, dessen Sekundärwicklung so geschaltet ist, daß sie einen Magnetron M erregt. Entsprechende Elemente sind durch gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 bis 5 bezeichnet. Zwischen die Induktanz L und den kapazitiven Widerstand C1 ist ein Stufentransformator N geschaltet, um die erforderliche hohe Spannung zu erzielen.1 η Fig. 6 shows a circuit designed according to the invention with four inductance stages, which is used as a radar modulator. The load here is formed by the primary winding of a transformer T, the secondary winding of which is connected in such a way that it excites a magnetron M. Corresponding elements are denoted by the same reference numerals as in FIGS. 1 to 5. A step transformer N is connected between the inductance L and the capacitive resistor C 1 in order to achieve the required high voltage.

C4 ist ein impulsgebendes Netz von Indiuktanzen und Kapazitäten. Die Verteilung der Spannung über die vier Kapazitäten während einer Periode ist in Fig. 7 veranschaulicht. Die Kurve V01 zeigt die Spannung an der Kapazität C1 usw.C 4 is a stimulating network of inductances and capacities. The distribution of the voltage over the four capacitances during one period is illustrated in FIG. The curve V 01 shows the voltage across the capacitance C 1 , etc.

Typische Werte für einen Stromkreis dieser Art sind die folgenden: Aufgenommene Spannung 80 V, 1500 Perioden pro Sekunde; abgegebene Spannung, Spitzenspannung = 4 kV, Dauer des Impulses = 0,25 ^s.Typical values for a circuit of this type are the following: absorbed voltage 80 V, 1500 periods per second; output voltage, Peak voltage = 4 kV, duration of the pulse = 0.25 ^ s.

In einigen Anwendungen, bei denen Impulse in einer einzigen Richtung erzeugt werden und bei denen gewisse Kernmaterialien für die zu sättigenden Stoßtransformatoren und Drosselspulen benutzt werden, ist es manchmal vorteilhaft, die Eigenschaften und den Betrieb des Transformators und der Drosselspulen durch Zuführung eines Gleichstromes zu verbessern, der so auf die Kerne wirkt, daß die Wirkungen der großen, in ein und derselben Richtung erfolgenden Energiestöße, welche während der Entladung in den Wicklungen auftreten, in gewissem Grade ausgeglichen werden. Ein in diesem Sinn wirkender Gleichstromkreis ist bei B in Fig. 3 a, 4 und 6 dargestellt.In some applications where pulses are generated in a single direction and where certain core materials are used for the surge transformers and reactors to be saturated, it is sometimes advantageous to improve the properties and operation of the transformer and reactors by applying a direct current to it, which acts on the cores in such a way that the effects of the large bursts of energy occurring in one and the same direction which occur in the windings during the discharge are to a certain extent compensated for. A direct current circuit acting in this sense is shown at B in FIGS. 3 a, 4 and 6.

Claims (11)

Patentansprüche:Patent claims: i. Schaltung zur Erzeugung periodischer elektrischer Energieimpulse, welche eine Anzahl von parallel geschalteten Kapazitäten umfaßt, die zwischen Stromzuführungs- und Belastungsklemmen geschaltet sind, wobei je zwei benachbarte Kapazitäten induktiv vermittels einer zu sättigenden Eisenkernspule verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß mit Ausnahme derjenigen Spulen, die das letzte Paar von benachbarten Kapazitäten nächst den Belastungsklemmen, verbindet, der Sättigungswert aller Induktanzen stufenweise abnimmt, und zwar so, daß der gesättigte Wert der vorhergehenden wesentlich niedriger ist als der ungesättigte Wert der darauffolgenden Induktanz, während die ungesättigten Werte in Richtung auf die Ausgangsklemmen entsprechend stufenweise zunehmen.i. Circuit for generating periodic electrical energy pulses, which a number comprised of capacitances connected in parallel between the power supply and load terminals are connected, with two adjacent capacitances inductively mediated are connected to a saturable iron core coil, characterized in that with the exception those coils that have the last pair of adjacent capacitors next to the load terminals, connects, the saturation value of all inductances gradually decreases, in such a way that the saturated value of the preceding one is considerably lower than that unsaturated value of the subsequent inductance, while the unsaturated values in Gradually increase the direction towards the output terminals. 2. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitäten und Induktanzen in 'der Form eines mehrfachen T-Netzes angeordnet sind, wobei die Induktanizen in Reihe, die Kapazitäten im Nebenschluß liegen.2. Circuit according to claim i, characterized in that that the capacitances and inductances in 'the form of a multiple T-network are arranged, the inductors in series, the capacitances in the shunt. 3. Schaltung nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorhanden ist, um einen durch Gleichstrom erzeugten, auf den Kern stets in. derselben3. Circuit according to claims ι and 2, characterized in that means are provided for generating a by direct current generated, on the core always in the same ίο Richtung wirkenden Kraftlinienfluß hervorzurufen. ίο in the direction of the force flow. 4. Schaltung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine zusätzliche Wicklung auf dem Kern umfaßt, die mit Gleichstrom versorgt wird.4. Circuit according to claims 2 and 3, characterized in that the device comprises an additional winding on the core which is supplied with direct current. 5. Schaltung nach den Ansprüchen 2 und; 3, dadurch gekennzeichnet daß die Einrichtung einen Gleichstromkreis besitzt, der in Reihe mit der erwähnten Induktanzwicklung geschaltet wird.5. Circuit according to claims 2 and; 3, characterized in that the device has a direct current circuit which is in series is switched with the inductance winding mentioned. 6. Schaltung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nächst den Stromzuführungsklemmen liegende Kapazität so ausgebildet ist, daß sie durch eine Drosselspule mit Sättigungskern geladen werden kann, wobei die Einrichtung eine zusätzliche Wicklung an der Drosselspule umfaßt, die mit Gleichstrom gespeist wird.6. Circuit according to claims 1 and 3, characterized in that the capacitance closest to the power supply terminals is designed so that it can be charged by a choke coil with a saturable core, wherein the device comprises an additional winding on the choke coil connected to Direct current is fed. 7. Schaltung nach den Ansprüchen. 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne aus einem Material gestaltet sind, das eine rechtwinklige Hysteresischarakteristik besitzt, z. B. aus 50/50 kaltgewalztem Niokeleisen.7. Circuit according to the claims. 1 to 6, characterized in that the cores are formed from a material which is rectangular Has hysteresis characteristics, e.g. B. from 50/50 cold-rolled nioke iron. 8. Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zunächst den Klemmen der Belastung liegende Kapazität die Kapazität eines impulsformenden Netzes ist.8. Circuit according to claims 1 to 7, characterized in that the first the Clamping the load lying capacitance is the capacitance of a pulse-forming network. 9. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das impulsformende Netz eine Übertragungshilfsleitung oder ein Kabel ist, dessen Induktanz in Reihenschaltung und dessen Kapazität im Nebenschluß liegt.9. A circuit according to claim 7, characterized in that the pulse-shaping network is an auxiliary transmission line or cable whose inductance is in series and whose capacity is shunted. ιό. Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung den Zündkreis einer Ignitronröhre einschließt.ιό. Circuit according to claims 1 to 9, characterized in that the load includes the ignition circuit of an ignitron tube. 11. Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung den Erregerkreis einer Magnetronröhre einschließt.11. Circuit according to claims 1 to 9, characterized in that the load includes the excitation circuit of a magnetron tube. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 5551 12.52© 5551 12.52
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