DE899365C

DE899365C - Impulsgenerator mit einem Kettenleiter und einem Impulstransformator

Info

Publication number: DE899365C
Application number: DEN4600A
Authority: DE
Inventors: Frank Krienen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1950-10-26
Filing date: 1951-10-24
Publication date: 1953-12-10
Also published as: GB704281A; NL156846C; US2719237A; FR1051380A; BE506639A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 10. DEZEMBER 1953

N 4600 VIII a j 2i ai

Die Erfindung bezieht sich auf einen Impulsgenerator mit einem mehrgliedrigen Kettenleiter, z. B. einer künstlichen Leitung, wobei der Verbraucher über einen Impulstransformator an den Kettenleiter angeschlossen ist. Solche Impulsgeneratoren können insbesondere zur Speisung von Magnetrons in Funkmeßgeräten, Fernmeldeanlagen mit Impulsmodulation, Höhenmessern od. dgl. verwendet werden.

Bei solchen Impulsgeneratoren mit einem Kettenleiter ist es bekannt, den Kettenleiter aus mehreren Gliedern zusammenzusetzen, die je eine Längsinduktivität und eine Querkapazität und/oder eine Längskapazität enthalten. Zur Impulserzeugung kann der Kettenleiter z. B. zunächst bis zu einer hohen Gleichspannung aufgeladen werden, wonach unter Zuhilfenahme eines von einer Elektronenröhre, einer gasgefüllten Röhre oder einer Funkenstrecke gebildeten Schalters ein Entladen des Kettenleiters über den Belastungs wider stand bewirkt wird. Der Kettenleiter liefert dabei einen Impuls von einer durch die Laufzeit des Kettenleiters bedingten Zeitdauer, z. B. von etwa 1 ms. Es ist Brauch, den Belastungswiderstand nicht unmittelbar, sondern durch Vermittlung eines Impulstransformators an den Kettenleiter anzuschließen, unter anderem um ein Herauftransformieren der Ausgangsspannung des Kettenleiters zu ermöglichen.

Solche Impulstransformatoren sollen die vom Kettenleiter gelieferten Impulse mit geringer Verzerrung undgeringen Verlusten übertragen, namentlich wenn die Impulsleistungen groß sind, wie es bei

neuzeitlichen Funkmeßgeräten zutrifft. Bei den üblichen Ausbildungen von Impulstransformatoren beträgt die Ausbeute etwa 95 °/o.

Bei den üblichen Ausbildungen von Impulstransformatoren gehen die Bestrebungen dahin, die Streuinduktivität soviel wie möglich herabzusetzen, um eine richtige Übertragung der hohen Frequenzen des Impulsfrequenzspektrums zu erzielen. Namentlich wenn die Impulsdauer kleiner als 1 ms ist, z. B. 0,1 bis 0,25 ms, stößt man beim Entwurf des Transformators auf Schwierigkeiten wegen des dann erforderlichen geringen Abstandes der Primär- von der Sekundärwicklung, wodurch an die Isolierung besonders hohe Anforderungen gestellt werden. Im allgemeinen ist man dann gezwungen, die Selbstinduktion der Primärwicklung verhältnismäßig niedrig zu wählen, dem aber die Forderung eines möglichst geringen Magnetisierungsstromes zur Erzielung einer richtigen Übertragung der Impulsspitzen entgegensteht.

Bei einem an einen Kettenleiter mit z. B. zehn Gliedern angeschlossenen Impulstransformator ist es weiter üblich, danach zu trachten, daß, in einem Ersatzschaltbild gesehen, bei dem jedes Glied des Kettenleiters eine Längsselbstinduktion und eine Querkapazität besitzt, das Produkt der Werte der Längsselbstinduktion und der Querkapazität je Glied gleich dem Produkt der Streuinduktivität des Impulstransformators und der wirksamen Kapazität zwischen den Primärklemmen des Impulstransformators ist; die letztgenannte Kapazität wird im wesentlichen durch die Kapazität zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung des Transformators bestimmt. In diesem Fall können die Streuinduktivität und die wirksame Kapazität zwischen den Primärklemmen des Transformators ale ein einem Kettenleiterglied gleichendes Gl'iedi betrachtet werden, wobei dann das Verhältnis zwischen der Streuinduktivität und der wirksamen Kapazität etwa gleich dem Verhältnis zwischen der Längsselbstinduktion und der Querkapazität je Kettenleiterglied ist. Diese Bemessung liefert nur dann zufriedenstellende Ergebnisse, wenn die Anzahl der Kettenleiterglieder verhältnismäßig groß ist, z. B. 9 bis 10, da sonst die von der Streuinduktivität des Transformators verursachten Verluste unzulässig hoch werden.

Die Erfindung' schafft eine neue Ausbildung von Impulsgeneratoren der geschilderten Art, die insbesonidere zur Erzeugung von Impulsen sehr kurzer Dauer, z. B. 0,1 ms, und großer Leistung geeignet ist, namentlich bei Verwendung eines nur aus wenigen' (zwei bis vier) Gliedern bestehenden Kettenleiter s.

Nach der Erfindung wird das Verhältnis zwischen der Streuinduktivität des Impulstransformators und der wirksamen Kapazität zwischen.den Primärklemmen des Impulstransformators groß in bezug auf das Quadrat des Wellenwiderstandes des Kettenleiters gewählt, wobei die Streuinduktivität des Impulstransformators wenigstens gleich der Längsselbstinduktion je (Glied gewählt wird und die Längsselbstinduktion des letzten Gliedes bildet.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Impulsgenerators nach der Erfindung hat der Kettenleiter insgesamt nur zwei bis vier Glieder, so daß die Streuinduktivität des Transformators, unter Berücksichtigung der abweichenden Bemessung der Endglieder wegen der geringen Anzahl von Gliedern, etwa V2 bis ¹U der Gesamtselbstinduktion des Kettenleiters beträgt.

An Hand einer Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fig. ι zeigt schematisch einen bekannten Impulsgenerator der oben geschilderten Art, und

Fig. 2 das Ersatzschaltbild eines Impulsgenerators nach der Erfindung mit einem aus insgesamt drei Gliedern bestehenden Kettenleiter.

In Fig. ^:ii ist mit 1 eine Gleichstromquelle bezeichnet, die zum Aufladen eines Kettenleiters in Gestalt einer mit AL bezeichneten künstlichen Leitung über einen hohen Widerstand R₁ mit dieser verbunden ist. An die künstliche Leitung AL ist über einen Schalter 5" die Primärwicklung eines Impulstransformators TR angeschlossen, an dessen Sekundärwicklung ein die Belastung" bildendes Magnetron M liegt. Jeweils beim Schließen des Schalters 5* entlädt sich die künstliche Leitung AL und liefert dabei dem Magnetron M einen Impuls mit einer durch ihre Laufzeit bestimmten Dauer. Die Sekundärwicklung des Transformators TR kann wie üblich im Zusammenhang mit der Heizstromspeisung der Magnetronkathode zweidrähtig ausgebildet sein.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung kann durch "95 ein Ersatzsahaltbild der in Fig. 2 abgebildeten Art dargestellt werden, bei dem aber vorausgesetzt ist, daß die Schaltung nach Fig. 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet wurde.

Im Ersatzschaltbild nach Fig. 2 ist mit 1 wieder eine Gleichstromquelle bezeichnet, die über einen hohen Widerstand R₁ mit idem Anfang eines Kettenleiters AL verbunden ist. Der Kettenleiter besitzt insgesamt nur drei Glieder, die je aus einer Längsselbstinduktion und einer Querkapazität bestehen. Die Längsselbstinduktionen des ersten und zweiten Gliedes sind mit L_s, die Querkapazitäten mit C_s bezeichnet. Das dritte Glied besteht aus einem Querkondensator C_s und einer Längsselbstinduktion Li) letztere wird durch die Streuinduktivität des in Fig. 1 mit TR bezeichneten Impulstransformators gebildet. Die Eingangsklemmen des Impulstransformators sind, abgesehen von dem beim Betrieb periodisch zu schließenden Schalter S, unmittelbar mit den Ausgangsklemmen des zweiten Kettenleitergliedes und des dazwischengeschalteten Querkondensators des dritten Kettenleitergliedes verbunden. Im Ersatzschaltbild des Transformators TR ist weiter wie üblich eine Querinduktivität L₉ und eine diese überbrückende wirksame Transfermatorkapazität C_P vorgesehen. An den Transformator ist die von einem Widerstand R_M dargestellte und durch das Magnetron gebildete Belastung angeschlossen.

Die Streuinduktivität L_L ist nach der Erfindung ein wenig größer gewählt, im vorliegenden Fall

um ίο bis 30%, als die Längsselbstinduktion L₅ je Kettenleiterglied. Da somit diese Streuinduktivität L_L gut ein Drittel der Gesamtlängsinduktion des Kettenleiters beträgt, soll bei der Bemessung des Impulstransformators Ti? dem abnorm großen Wert der Streuinduktivität Rechnung getragen werden, sogar wenn die Dauer der zu erzeugenden Impulse verhältnismäßig klein, z. B. o,i ms, und also die Gesamtlängsinduktion des Kettenleiters gering ist.

Die so geschaffene Möglichkeit, die Streuinduktivität des Transformators abnorm hoch zu wählen, wird nach der Erfahrung ausgenutzt. So kann nunmehr die \Kapazität zwischen der Primär- und Sekundärwicklung des Transformators durch einen verhältnismäßig großen Abstand der Wicklungen auf einen solchen Wert beschränkt werden, daß die Ersatzkapazität C_P im Schaltbild nach Fig. 2 klein im Vergleich zur Querkapazität C_s je Kettenleiterglied wird. Bei einer praktischen Ausführungsform hat es sich als möglich erwiesen, die Querkapazität Cp kleiner als ein Drittel der Querkapazität je Kettenleiterglied zu machen. Die abnorm hohe Streuinduktivität des Impulstransformators gestattet also, zwischen der Primär- und Sekundärwicklung des Transformators eine verhältnismäßig dicke Isolierstoffschicht anzuordnen, was die Übertragung besonders hoher Spannungen erlaubt. Außerdem gestattet die Zulässigkeit einer großen Streuinduktivität die Transformatorinduktion hoch zu wählen, was bei der bekannten Bauart Schwierigkeiten bereitete. Weiter kann die Zulässigkeit einer großen Streuinduktivität dazu benutzt werden, die Baulänge des Transformators zu beschränken, wobei besondere Maßnahmen in bezug auf gegenseitige Anordnung der Primär- und Sekundärwicklung überflüssig sind, was bei den üblichen Ausführungsformen zum Erreichen eines hohen Kopplungsgrades erforderlich war.

Bei einer praktisch durchgeführten Ausbildung, bei der die Primär- und Sekundärwicklungen als konzentrische zylindrische und vollkommen getrennte Spulen, ausgebildet waren, zeigte es sich, daß die Kapazität C_P einen niedrigen Wert hatte, daß sie beim Entwurf des letzten Kettenleitergliedes gar nicht berücksichtigt zu werden brauchte, sogar nicht bei einer Impulsdauer von 0,1 ms.

Nach dem oben Geschilderten wird es klar sein, daß, im Gegensatz zu den üblichen Ausbildungen, bei der besagten Bemessung des Kettenleiters und des Impulstransformators das Verhältnis der Streuinduktivität des Transformators zur wirksamen Kapazität zwischen den Primärwicklungsklemmen groß gegenüber dem Quadrat des Wellenwiderstandes eines jeden Gliedes des Kettenleiters ist und dem Verhältnis L_s : C_s entspricht. Bei der erwähnten praktischen Ausbildung ergab das genannte Verhältnis den Wert 3,5.

Es wird einleuchten, daß die Erfindung nicht nur bei Kettenleitern, die aus mit Querkapazitäten versehenen Gliedern zusammengesetzt sind, sondern auch bei Verwendung von Gliedern mit Längskapazitäten Anwendung finden kann. Auch im letztgenannten Fall kann ein Ersatzschild ähnlich Fig. 2 gezeichnet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Impulsgenerator mit einem Kettenleiter, der aus-mehreren Gliedern mit je einer Längs-Selbstinduktion besteht, wobei der Verbraucher,

z. B. ein Magnetron, über einen Impulstransformator an -den Kettenleiter angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Streuinduktivität des Impulstransformators und der wirksamen Kapazität zwischen den Primärklemmen, des Impulstransformators groß ist gegenüber dem Quadrat des Wellenwiderstandes des Kettenleiters, wobei die Streuinduktivität des Impulstransformators wenigstens gleich der Längsselbstinduktion je Kettenleiterglied ist und die Längsselbstinduktion des letzten Gliedes bildet.

2. Impulsgenerator nach Anspruch 1, mit insgesamt höchstens vier Kettenleitergliedern, dadurch gekennzeichnet, daß die Streuinduktivität des Transformators wenigstens ein Viertel der Gesamtlängsindiuktion des Kettenleiters ist.

3. Impulsgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Streuinduktivität des Transformators zur wirksamen Kapazität zwischen den Primärklemmen des Impulstransformators wenigstens das Dreifache des Quadrats des Kettenleiter-Wellenwiderstandes ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

5637 ll. SJ