DE900951C - Sender mit einer von einem synchronisierten Impulsgenerator erregten Magnetronroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sender mit einer von einem synchronisierten Impulsgenerator erregten Magnetronröhre und ist insbesondere vorteilhaft bei Impulsradarsendern verwendbar, deren Magnetronröhre von Impulsen z. B. von o,i bis 0,2 ,ms mit einer Impulswiederholungsfrequenz z. B. von 2000 Hz und einer Impulsleistung z. B. von 25 kW erregt wird.

Es ist bekannt, bei solchen Impulssendern eine als Impulsoszillator geschaltete Elektronenröhre mit Gittersteuerung zu verwenden, deren Anoden- und Gitterkreis durch einen Rückkopplungstransformator mit einer in der Anodenleitung enthaltenden Primärwicklung regenerativ gekoppelt sind, wobei dem Steuergitterkreis Synchronisierimpulse zugeführt werden und dieser Steuergitterkreis außerdem ein die Dauer der erzeugten Impulse bedingendes Verzögerungsnetzwerk, vorzugsweise mit einem Kunstkabel, enthält. Bei bekannten Sendern mit einem solchen Impulsoszillator steuern die ihm entnommenen Impulse, gegebenenfalls nach Verstärkung, eine als Schalter wirksame, üblicherweise gesperrte Elektronenröhre, die jedesmal beim Empfang eines Steuerimpulses leitend wird und das Auftreten eines in der Dauer mit dem Steuerimpuls übereinstimmenden Erregerimpulses an der Magnetronröhre herbeiführt.

Bei solchen Magnetronimpulssendern mit einem sogenannten »harten« Impulsmodulator stößt man auf große praktische Schwierigkeiten bei verhältnismäßig hoher Impulsleistung und geringer Impulsdauer z. B. von 0,4/^s oder weniger. Diese Schwierigkeiten sind auf die Streukapazitäten der verschiedenen verwendeten Röhren und die Bedrahtungskapazitäten zurückzuführen. In diesen bekannten Schaltungen soll weiter eine Dämpfungsdiode verwendet werden, um

das Auftreten oszillatorischer Ausgleichsvorgänge zu vermeiden, die ein Durchstoßen der Rückflanke eines Erregerimpulses herbeiführen.

Die Erfindung bezweckt, einen Impulssender der anfangs erwähnten Art mit einem Impulsgenerator zu verbessern und zu vereinfachen, der eine als Impulsoszillator geschaltete, gittergesteuerte Elektronenröhre enthält, deren Anoden- und Gitterkreis durch einen Rüekkopplungstransformator regenerativ gekoppelt sind, wobei der Steuergitterkreis mit einem Synchronisierimpulsgenerator gekoppelt ist und außerdem ein die Dauer der erzeugten Impulse bedingendes Verzögerungsnetzwerk enthält.

Gemäß der Erfindung ist bei einem Sender dieser Art die Magnetronröhre in Parallelschaltung mit der Primärwicklung des Rückkopplungstransformators verbunden und der Verbindungspunkt der Magnetronkathode und der Primärwicklung über einen Kopplungskondensator mit der Anode der Elektronenröhre gekoppelt, wobei diese Anode über eine in der Anodenleitung enthaltene Impedanz, vorzugsweise einen Anodenwiderstand, an die Anodenhochspannungsquelle angeschlossen ist. Bei der Schaltung nach der Erfindung sind auf diese Weise die Funktionen von Verstärker, Impulsbildner und Schaltröhre grundsätzlich in einer einzigen Röhrenstufe vereinigt..

Bei der Verwendung einer Magnetronröhre mit einem an eine Heizstromquelle angeschlossenen Kathodenheizfaden wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung auf im übrigen an sich bekannte Weise die Primärwicklung des Transformators doppeldrähtig (bifilar) ausgebildet und der Heizfaden der Magnetronkathode über diese Bifilarwicklung mit der Heizstromquelle verbunden.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, bei der Schaltung nach der Erfindung als Elektronenröhre eine Röhre mit einem Schirmgitter zu verwenden, das für den Elektronenstrom im Schatten des Steuergitters liegt. Beim Entsperren der Röhre nimmt das Schirmgitter dann nur einen verhältnismäßig geringen Strom auf, wodurch mit einfachen Mitteln eine hohe und konstante Schirmgitterspannung während der Impulse aufrechterhalten werden kann, und es möglich ist, die richtige Impulsform bei weiter Aussteuerung der Elektronenröhre zu erzielen.

An Hand der Zeichnung, die ein Einzelschaltbild einer vorteilhaften Ausführungsform eines Impulsradarsenders nach der Erfindung darstellt, werden die Erfindung und die durch ihre Anwendung erzielbaren besonderen Vorteile im folgenden beispielsweise näher erläutert.

In der Figur ist eine Magnetronröhre mit einer mit einem Heizfaden versehenen Kathode 2 und einer Anode 3 mit 1 bezeichnet. Periodisch auftretende Erregerimpulse werden einer als Impulsoszillator geschalteten Elektronenröhre 4 entnommen, die mit einer geerdeten Kathode 5, einem Steuergitter 6, einem Schirmgitter 7 und einer Anode 8 versehen ist. Der erwähnte Impulsoszillator wird von einem Synchronisierimpulsgenerator 9 entnommenen Synchronisierimpulsen betätigt.

Die als Impulsoszillator verwendete Elektronenröhre 4 ist normalerweise gesperrt von einer an das Steuergitter 6 über einen Gitterwiderstand 10 angelegten negativen Gittervorspannung der Batterie 11. Das Schirmgitter ist durch einen Schirmgitterwiderstand 12 mit einer Schirrngitterspannungsquelle 13 verbunden, die einseitig geerdet ist. Zur ' Glättung der Schirmgitterspannung ist zwischen dem Schirmgitter und der geerdeten Kathode 5 der Röhre 4 ein Kondensator 14 angeordnet. Die Anode 8 der Röhre ist einerseits über einen in der Anodenleitung enthaltenen Anodenwiderstand 15 an eine geerdete Anodenhochspannungsquelle 16 angeschlossen und andererseits über einen Kopplungskondensator 17 mit der Kathode 2 der Magnetronröhre verbunden. Die Magnetronröhre 1 ist in Parallelschaltung mit der Primärwicklung 18 eines Rückkopplungstransformators 19 verbunden, dessen Sekundärwicklung 20 in den Steuergitterkreis der Elektronenröhre 4 eingefügt ist. Die Primärwicklung ist bifilar ausgeführt, wie durch die Wicklungen 18 und 18' angedeutet ist, um die der Heizstromquelle 21 entnommene Heizspannung an einer Seite dem mit der Kathode 2 der Magnetronröhre verbundenen Heizfaden 22 zuzuführen. Die Wicklungen 18 und 18' sind an den Enden hochfrequenzmäßig durch Kondensatoren 27 und 28 verbunden.

Der Steuergitterkreis der Elektronenröhre enthält außer der vorerwähnten Sekundärwicklung 20 des Rückkopplungstransformators ein aus verschiedenen Abschnitten bestehendes Verzögerungsnetzwerk in an sich bekannter Ausführung mit Längsinduktivitäten 23 und Querkapazitäten 24. Dieses Verzögerungsnetzwerk ist an eine der Ausgangsleitungen des Synchronisierimpulsgenerators 9 angeschlossen, dessen andere Ausgangsleitung geerdet ist. Zwischen die Ausgangsklemmen des Synchronisierimpulsgenerators 9 ist ein Eingangswiderstand 25 des Steuergitterkreises der Elektronenröhre 4 geschaltet.

Die Wirkungsweise der oben geschilderten Schaltung ist folgende: Im Intervall zwischen zwei Synchronisierimpulsen, die z. B. eine Dauer von 0,2 μ& und eine Wiederholungsfrequenz von 2000 Hz haben, wird der Kopplungskondensator 17 zwischen der Magnetronkathode 2 und der Anode 8 der Elektronenröhre 4 über die als Aufladedrossel des Kopplungskondensators 17 wirksame Primärwicklung 18 des Rückkopplungstransformatorsund den Anodenwiderstand 15 bis zur vollen, der Anodenhochspannungsquelle 16 no entnommenen Spannung z. B. von 5 kV aufgeladen. Beim Auftreten eines Synchronisierimpulses über dem Eingangswiderstand 25 des Steuergitterkreises der Elektronenröhre 4 wild dieser Synchronisierimpuls praktisch ohne Verzögerung über den Eingangskondensator des Verzögerungsnetzwerkes 23, 24 und die Sekundärwicklung 20 des Rückkopplungstransformators auf das Steuergitter 6 der Elektronenröhre 4 übertragen. Die anfängliche Sperrung der Elektronenröhre 4 infolge der über den Gitterwider- iao stand 10 angelegten Gittervorspannung wird vom Synchronisierimpuls aufgehoben, und die Röhre 4 nimmt Anodenstrom auf, wodurch das Potential der Anode 8 fällt. Dabei tritt ein Entladestrom des Kopplungskondensators 17 über die Primärwicklung 18 des Rückkopplungstransformators auf, wodurch das

Steuergitterpotential der Röhre 4 weiter erhöht wird. Infolge der geschilderten regenerativen Rückkopplung zwischen dem Anoden- und dem Steuergitterkreis wird die Elektronenröhre 4, sobald ein Synchronisierimpuls auftritt, sehr schnell entsperrt, und es wird das Steuergitter, unabhängig vom weiteren Verlauf des Synchronisierimpulses, stark in den Gitterstiombereich gesteuert infolge der dem Anodenkreis der Röhre über den Rückkopplungstransformator entnommenen Energie, was erforderlich ist, um einen sehr geringen inneren Widerstand der Röhre 4 zu erzielen. Sobald Gitterstrom auftritt, fängt das Verzögerungsnetzwerk 23, 24 an, sich zu laden, dessen Kondensatoren 24 anfänglich durch die Steuergitter-Vorspannungsquelle 11 aufgeladen waren. Dieser Ladestrom ruft eine sich im Verzögerungsnetzwerk fortpflanzende Spannungswelle hervor, die an dem von dem Synchronisierimpulsgenerator 9 abgewendeten offenen Ende ohne Umkehrung des Vorzeichens zur ao Eingangsseite reflektiert wird und beim Eintreffen an der Eingangsseite eine sprungweise Steigerung der negativen Spannung am Eingangskondensator des Verzögerungsnetzwerkes bewirkt. Diese plötzliche Kondensatorspannungssteigerung wird duic.h die Sekundärwicklung 20 auf das Steuergitter 6 der Elektronenröhre 4 übertragen und bewirkt einen Potentialabfall des Steuergitters, der infolge der regenerativen Kopplung des Anodenkreises und des Steuergitterkreises ein plötzliches Sperren der Röhre 4 bewirkt. Die Dauer der Entsperrung der Elektronenröhre 4 wird infolgedessen genau durch die Verzögerungszeit des Verzögerungsnetzwerkes 23, 24 bestimmt.

Während der Entsperrung der Elektronenröhre 4 wird der Kopplungskondensator 17 über die Röhre 4 und die zur Primärtransformatorwicklung 18 parallel geschaltete Magnetronröhre entladen. Die der Magnetronröhre zugeführte Leistung ist um so größer, je niedriger der innere Widerstand der Elektronenröhre 4 während der Entsperrung ist, wobei es vorteilhaft ist, in der Elektronenröhre 4 ein Schirmgitter zu verwenden, das für den Elektronenstrom im Schatten des Steuergitters 6 liegt. Ein solches Schirmgitter nimmt beim Entsperren der Röhre einen ♦5 verhältnismäßig geringen Strom auf, wodurch es möglich ist, mit einfachen Mitteln, in diesem Fall mit einem verhältnismäßig klein bemessenen Glättungskondensator 14, die während eines Impulses bestehende Schirmgitterspannung nahezu konstant zu halten. Dies begünstigt eine geeignete Impulsform und ermöglicht es, die Elektronenröhre 4 so weit auszusteuern, daß während eines Impulses das Anodenpotential wesentlich niedriger als das Schirmgitterpotential wird.

Außer der Aufrechterhaltung einer geeigneten Schirmgitterspannung während der Impulse ist es zum Erzielen eines geringen inneren Widerstandes der Elektronenröhre beim Entsperren erforderlich, daß das Steuergitterpotential während eines Impulses wesentlich höher, z. B. um 30 bis 50 V höher als das Kathodenpotential ist. Die für eine solche starke Anodenstromsteuerung erforderliche Energie wird bei der geschilderten Schaltung dem Anodenkreis und nicht dem Synchronisierimpulsgenerator 9 entnommen, wodurch letzterer nur schwach belastet wird.

Wie vorerwähnt, wird infolge der regenerativen Rückkopplung die Elektronenröhre 4 am Ende eines Erregerimpulses sehr schnell gesperrt. Da beim Auftreten der Rückfront eines Erregerimpulses sowohl die Röhre 4 als auch die Magnetronröhre 1 gesperrt werden, wird die dann noch im Kreis vorhandene magnetische Energie das Auftreten oszillatorischer Ausgleichs vorgänge hervorrufen.

Diese Erscheinungen können zum Verschärfen der Rückfront des Erregerimpulses benutzt werden, indem dafür gesorgt wird, daß die Primärwicklung 18 mit ihrer Streuparallelkapazität einen Schwingungskreis mit einer Abstimmfrequenz bildet, die gleich dem Reziprokwert von etwa dem Zweifachen der vom Verzögerungsnetzwerk 23, 24 bedingten Impulsdauer ist. Außerdem führen die oszillatorischen Ausgleichs vorgänge ein Durchstoßen der Rückflanke der Erregerimpulse herbei, was nur in beschränktem Maße zulässig ist. Es hat sich ergeben, daß bei der dargestellten Schaltung ein störendes Durchstoßen der Rückflanken vermieden werden kann durch die Parallelschaltung eines Dämpfungswiderstandes 26 zur Sekundärwicklung 20 des Rückkopplungstransformators. Die Verwendung einer Dämpfungsdiode, die naturgemäß kostspieliger ist, stellte sich als überflüssig heraus.

Eine erprobte Schaltung war folgendermaßen ausgebildet :

Röhre 4: zwei Röhren »Philips« QQE 06/40 in Parallelschaltung.

Magnetron 1: ersetzt durch einen Belastungswiderstand von 1200 Ohm.

Verzögerungskabel 23, 24: ersetzt durch einen Kondensator von 66 pF.

R 10 = 68 000 Ohm, C 14 = 0,47 μΈ,

R 12 = ίο ooo 0hm, C 17 = 4700 pF,

R 15 = 27 000 0hm, C 27 = 100 pF,

R 25 = ι 000 0hm, C 28 = 100 pF.

R 26 = 2 200 Ohm.

Speisegleichspannungen: Fn = —100 V,

y 13 = + 500 v,

V 16 = + 5500 V.

Transformator 19: versehen mit E-Kern.

£18 = 1,18': 45 Windungen, 1300 μΗ. no

L 20: 10 Windungen, 68 μϋ.

Synchronisierimpulse: 0,2 /is, 150 V, 2000 Hz.

Ausgangsimpulse: 0,1 ßs, 2000 Hz.

Maximalleistung: 25 kW.

Wie es sich ergeben hat, wird durch die dargestellte Schaltung bei Verwendung einer im Vergleich zu bekannten Schaltungen minimalen Anzahl Einzelteile eine gute Wirkung erzielt. Die Form der der Magnetronröhre zugeführten Eiregerimpulse erwies sich als vorzüglich für praktische Anwendung, und die erforderliche Synchronisierenergie ist gering. Ein weiterer Vorteil der angegebenen Schaltung ist der, daß das Intervall zwischen der Vorderflanke der Synchronisierimpulse und der Vorderflanke der Erregerimpulse an der Magnetronröhre sehr gering ist, d.h. etwa 0,03,ws; im übrigen stellte sich diese Zeit-

verzögerung als sehr konstant heraus, wodurch ein störender sogenannter Impuls nicht auftritt.

Weiter tritt nur während eines Ausgangsimpulses eine hohe Spannung am Rückkopplungstransformator 19 auf, wodurch dieser mit Rücksicht auf die üblichen Isolieranforderungen besonders klein bemessen werden kann.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Sender mit einer von einem synchronisierten Impulsgenerator erregten Magnetronröhre, insbesondere Impulsradarsender, bei dem der Impulsgenerator eine als Impulsoszillator geschaltete, gittergesteuerte Elektronenröhre enthält, von der der Anoden- und Steueigitterkreis regenerativ durch einen Rückkopplungstransformator gekoppelt sind und der Steuergitterkreis mit einem Synchronisierimpulsgenerator gekoppelt ist und außerdem ein die Dauer der erzeugten Impulse bedingendes Verzögerungsnetzwerk enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetronröhre in Parallelschaltung mit der Primärwicklung des Rückkopplungstransformators verbunden und der Verbindungspunkt der Magnetronkathode und der Primärwicklung über einen Kopplungskondensator mit der Anode der Elektronenröhre gekoppelt ist, welche Anode über eine in der Anodenleitung enthaltene Impedanz (Anodenwiderstand) an die Anodenhochspannungsquelle angeschlossen ist.
2. 2. Sender nach Anspruch 1 mit einer Magnetronröhre, deren Heizfaden an eine Heizstromquelle angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung des Rückkopplungstransformators bifilar ausgebildet und der Heizfaden der Magnetronkathode über diese Doppelwicklung an die Heizstromquelle angeschlossen ist.
3. 3. Sender nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode der Elektronenröhre und der Verbindungspunkt der Primärtransformatorwicklung mit der Anode der Magnetronröhre geerdet sind.
4. 4. Sender nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenröhre mit einem für den Elektronenstrom in der Röhre im Schatten des Steuergitters liegenden Schirmgitter versehen ist, das über' einen Schirmgitterwiderstand an eine Schirmgitterspannungsquelle angeschlossen ist.
5. 5. Sender nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschärfung der Rückfront der Erregerimpulse der Magnetronröhre die Primärtransformatorwicklung mit ihrer Parallelstreukapazität einen Schwingungskreis mit einer Abstimmfrequenz gleich dem Reziprokwert von etwa dem Zweifachen der vom Verzögerungsnetzwerk im Steuergitterkreis bedingten Impulsdauer bildet.
6. 6. Sender nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sekundärwicklung des Rückkopplungstransformators zur Vermeidung von ein Durchstoßen der Impulsrückfront herbeiführenden oszillatorischen Ausgleichsvorgängen ein Dämpfungswiderstand parallel geschaltet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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