DE924699C

DE924699C - Vorrichtung mit einem durch Impulse zu erregenden Magnetron

Info

Publication number: DE924699C
Application number: DEN7401A
Authority: DE
Inventors: Hugo George Bruijning
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1952-07-03
Filing date: 1953-07-02
Publication date: 1955-03-07
Also published as: NL87810C; FR1080269A; BE521129A; US2835811A; NL170812B; GB722694A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit einem 'durch Impulse zu erregenden Magnetron und einem Impulserzeuger mit einem Kunstkabel, das üben· einen Impulstransformator an das Magnetron angeschlossen ist, z. B. zur Verwendung bei Radaranlagen, Impulsübertragungsapparaturen u. dgl. Solche Vorrichtungen werden zur Übertragung von Trägerwellenimpulsen mit hoher Spitzenleistung, z. B. von einigen zehn oder hundert Kilowatt, und einer kurzen Impulsdauer, z. B. von weniger als ι μ-s, verwendet.

Um die Erregerimpulse für das Magnetron zu erzeugen, kann das Kunstkabel z. B. zunächst auf eine hohe Gleichspannung aufgeladen werden, worauf mit Hilfe eines von einer Elektronentröhre, einer gasgefüllten Röhre oder einer Funkenstrecke Sahalters eine Entladung des Kumst-

gebildeten

kabels über das Magnetron bewerkstelligt wird. Bei einem solchen Impulserzeuger ist es üblich, das Magnetron nicht unmittelbar an das Kunstkabel, sondern über einen Impulstransformator anzuschließen, unter anderem 'um eine Hochtransformierung der Ausgangs spannung und eine Anpassung der Belastung zu erzielen.

In der Praxis hat es sich ergeben, daß, um eine günstige Wirkung der Vorrichtung der anfangs erwähnten Art zu erzielen, die Steilheit der Vorderflanke der Erregenimpulse des Magnetrons einen von der verwendeten Magnetronröhire bedingten Grenzwert nicht überschreiten darf. Es ist z. B. für das Magnetron Typ 4 J 50 eine maximal zulässige Flankensteilheit von iiokV/^s angegeben.

Insbesondere beim Entwurf solcher Vorrichtungen für Impulse hoher Spitzenleistung und

kurzer Dauer von z. B. 0,10 bis 0,25 μ&, z.B. für. moderne Radarapparaturen zur Erzielung einer deutlichen Abstandsanzeige, muß diese Bedingung insbesondere berücksichtigt werden. Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung der anfangs erwähnten Art zu schaffen, die sich besonders für Impulse kurzer Dauer und hoher Leistung eignet, wobei die erwähnte Bedingung durch besonders einfache Mittel erfüllt wird. Bei der Vorrichtung nach der Erfindung werden zu diesem Zweck die von dem Impulserzeuger gelieferten Erregerimpulse dem Magnetron über die Parallelschaltung eines Widerstandes und einer Spule zugeführt, welche Spule mit einem ferromagnetischen Kern versehen ist, der von jedem Erregerimpuls gesättigt wird.

Es sei bemerkt, daß die Parallelschaltung des Widerstandes und der Spule mit ferromagnetischem Kern sowohl an die Primärseite als auch an die Sekundärsaite des Impulstransformatoirs angeschlossen werden kann.

Die Erfindung wird an Hand der Figuren näher erläutert.

Fig. ι zeigt eine Vorrichtung nach der Erfindung mit einem durch Impulse z,u erregenden Miagnetron;

Fig. 2 α und 2 b zeigen Zeitdiagramme, die den Verlauf der an der Sekundärseite des Impulstransfoirmators auftretenden Spannung bzw. des entsprechenden Stroms darstellen, und

Fig. 3 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform einer bei der Vorrichtung nach Fig. ι au verwendenden Spule mit ferroniagnetischem Kern.

Fig. ι stellt eine Vorrichtung mach der Erfindung dar, die mit einer Gleichstromquelle 1 versehen ist, die zum Aufladen eines mit 2 bezeichneten Kunstkabels über eine Drossel 3 und einen Widerstand 4 mit diesem Kabel verbunden ist. Zwischen dem Verbindungspunkt des Widerstand« 4 und des Kunstkabels 2 und dem geerdeten Ende der Gleichstromquelle ι ist eine normalerweise gesperrte, gittergesteuerte Gasentladungsröhres eingeschaltet, die mittels der ihrem Gitter zugefübrten Steuerimpulse entsperrt wird. An das Kunstkaibel 2 ist die Primärwicklung eines Impulstransformators 6 angeschlossen, zu dessen Sekundärwicklung ein die Belastung .darstellendes Magnetron 7 parallel gelegt äst. Jeweils beim Auftreten eines Steuerimpulses positiver Polarität am Steuergitter der Gasentladungsröhre 5 'entlädt sich das Kunstkabel und liefert dann den Erregerimpuls für das Magnetron, das infolgedessen einen Trägerwellenimpuls von z. B. etwa 0,1 με und hoher Leistung liefert. Wie üblich, kann die Sekundärwicklung des Transformators 6 mit Rücksicht auf die Heizstrom-Speisung der Magnetronkathoide bifilar sein.

Um zu vermeiden, daß die Steilheit der Vorderflanke der Erregerimpulse für das Magnetron 7 einen gewissen Grenzwert überschreitet, ist zwischen dem Kunistkabel 2 und der Primärwicklung des Impulstransformators 6 die Parallelschaltung eines Widerstandes 8 und einer Spule 9 mit ferromagnetisehem Kern angebracht, welcher Kern von jedem Erregerimpuls gesättigt wird.

Die Wirkungsweise der dargestellten Vorrichtung .wird nachstehend an Hand der in Fig. 2 dargestellten Zeitdiagramme näher .erläutert, wobei Fig. 2 a die Spannung an den Sekundärklemmen des Impulstransformators 6 und Fig. 2 b den entsprechenden Strom angeben.

Es wird angenommen, daß im Zeitpunkt T₀ die als -Schalter wirksame Röhre 5 mittels eines positiven Steuerimpulses am Gitter entsperrt wird, wO'durdh das auf eine hohe Gleichspannung aufgeladene Kunstkabel 2 sich über die Reihenschaltungen des Netzwerkes 8, 9 des Impulstransfoirmators 6 und der Röhre 5 entladen kann. Beim Entsperren der Röhre 5 hat die Selbstinduktion der in Reihe mit dem Kunstkabel 2 liegenden Spule 9 einen wesentlichen Wert, da der ferromagnetische Spulenkern noch nicht gesättigt ist, und die Impedanz des Netzwerkes 8, 9 wird im wesentlichen von der Größe des Widerstandes 8 bedingt. Die Belastung des Impulsgenerators 1, 6, 8, 9 wind dann im wesentlichen von der in Fdg. 1 gestrichelt angegebenen Magnetrodkapazität 10 gebildet,. die parallel zum Magnetron 7 liegt.

In diesem Zustand lädt sich die Kapazität 10 allmählich mit einem Aufladestrom (s. Fig. 2 a) auf, dessen Wert mittels des Widerstandes 8 auf einen geeigneten, geringen Wert, z. B. 2 bis 3 A, eingestellt werden kann. Infolgedessen nimmt die Spannung des Magnetronis «allmählich mit der Zeit zu, was in Fig. 2 a angedeutet ist. Auf diese Weise kann durch passende Wahl des Wertes des Widerstandes 8 in bezug auf die Magnetronkapazität 10 die Steilheit der Vorderflan'ke der impulisförmigen ErregerspanTLUng des Magnetrons beliebig eingestellt werden.

Bei der dargestellten Vorrichtung ist die Parallelschaltung des Widerstandes 8 und der Spule 9 mit feriromagnetischem Kern derart bemessen, daß der ferromagnetische Kern annähernd im Zeitpunkt T₁ gesättigt wird, in dem die normale Ercegerspannung des Magnetrons erreicht wird. In diesem in den Fig. 2 a und 2 b durch T₁' angegebenen Augenblick nimmt die Selbstinduktion der Spude 9 bis zu einem Mindestwert ab, wodurch das Kunstkabel 2 sich mit großer Stromstärke, z. B. mit einem Scheitelwert von 25 A, über das Magnetron entladen kann (s. Fig. 2 b). Die ausgesandten Trägerwellenimpulse haben z. B. eine Dauer von 0,1 ^s. Es hat sich ergeben, daß bei der angedeuteten Bemessung des Netzwerkes 8, 9 unerwünschte Einschwingvorgänge beim Erregen des Magnetrons praktisch vermieden werden..

Am Ende der Erregung des Magnetrons 7 im Zeitpunkt T₂ 'entlädt sich die Magnetronkapazität 10 über d-ie Sekundärwicklung 'das Impulstransformators 6, und die Spannung des Magnetrons sinkt auf Null herab. Das Kunstkabel 2 wird von der Gleichstromquelcle 1 aufgeladen, worauf beim Auftreten eines nächstfolgenden Steuerimpulses am Steuergitter der als Schalter wirksamen Röhre 5 der beschriebene Vorgang sich \viederholt,

Es wird bemerkt, daß die vom Netzwerk 8, 9 herbeigeführte Abflachung der Flanke praktisch unabhängig von der Dauer der Erregerimpulse ist, d. h., anstatt des Kunstkabels 2 kann ein Kunstkabel mit einer anderen Verzögerungszeit verwendet werden.

Bei der dargestellten Schaltung besteht der Spulenkern aus ferromagnetischem Material mit geringen Hochfrequenzverlusten und großer Permeabilität, z. B. aus hoehpermeablem, nahezu nichtleitendem Ferrit. Bei Verwendung solchen magnetischen Materials kann das Verhältnis zwischen der Selbstinduktion der Spule 9 im ■ungesättigten Zustand und der im gesättigten Zustand des Kernes sehr hodh werden oder mit anderen Worten, die Selbstinduktion der Spule 9 kann bei gesättigtem Kern auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden. Insbesondere bei Übertragung kurzer Erregerimpulse ist dies ein wesentlicher Vorteil.

Bei der dargestellten Vorrichtung hat es sich ergeben, daß die Sättigung des Spulenkernes nach einer Zeitdauer (Verzögerungszeit) auftritt, die von der Anzahl von Windungen der Spule abhängig ist, und zwar nimmt die Verzögerungszeit mit der Windungszahl zu, aber dies bedeutet, daß bei größter Verzögerungszeit die Selbstinduktion der Spule im gesättigten Zustand des Kernes auch zunimmt. Eine große Verzögerungszeit bei verhältnismäßig geringer Windungszahl kann sich durch Vormagnetisierung des Spulenkernes in einer dem Felde der Wicklung entgegengesetzten Richtung ergeben, da das Kernmaterial dann vor dem Erreichen der Sättigung einen größeren Teil der Magnetisierungskurve durchlaufen muß.

Eine in der Praxis eingehend erprobte Spulenkonstruktian ist in Fig. 3 dargestellt. Die Wicklungen 11 der Spule 9 sind auf einem U-förmigen Kern 12, 12', 12" aus hochpermeablem, nahezu nichtleitendem Ferrit angebracht, auf dessen freie Enden einander zugewendete, durch einen Luftspalt 14 getrennte Polschulhe 13 geschoben sind, deren Querschnitt größer ist als der des abgebogenen Kernes 12, 12', 12". In dem Luftspalt zwischen den Polschuhen ist ein in der Sitärkenrichtung magnetisierter, scheibenförmiger Dauermagnet 15, z. B. aus Ferroxdur, angebracht, der im wesentlichen aus nichtkubischen Kristallen von Polyoxyden von Eisen und mindestens einem der Metalle Barium, Strontium, Blei und gegebenenfalls Calcium aus ammengesetzt ist. Dieses dauermagnetische Material hat eine große Koerzivität, und der Magnetkreis kann derart bemessen werden, daß Entmagnetisierung des Dauermagnets 15 infolge des jeweils seine Richtung ändernden magnetischen Flusses verhütet wird.

Die wichtigsten Daten dieser in der Praxis eingehend erprobten Spulenkonistruktion sind folgende:

Anzahl von Spulen windungen: 13,

Länge des Schenkels 12: 7 cm,

Querschnitt des Schenkels 12: 2 cm², Querschnitt der Schenkel 12': 4 cm²,

Querschnitt der Polschuhei3: 200m²,

Breite des Luftspalts: 2 mm,

Querschnitt des Dauermagnets 15: 10 cm².

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung mit einem durch Impulse zu erregenden Magnetron, welche Vorrichtung einen Impulsgenerator mit einem Kunstkabel enthält, die über einen Impulstransformator an das Magnetron angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Impulsgenerator erzeugten Erregerimpulse dem Magnetron über die Parallelschaltung eines Widerstandes und einer Spule zugeführt werden, welche Spule mit einem ferromagnetischen Kern versehen ist, der von jedem Erregerimpuls gesättigt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelschaltung des Widerstandes und der Spule mit ferromagnetischem Kern derart bemessen ist, daß der ferromagnetische Kern nahezu in dem Augenblick gesättigt wird, in dem die normale Erregerspannung des Magnetrons erreicht wird.

3. Vorrichtung nacih Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkern vormagnetiisiert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenwicklung auf einem Kern aus hochpermeablem, nahezu nichtleitendem Ferrit angebracht ist, welcher Kern von einem Luftspalt unterbrochen ist und wobei am Kern an der Stelle des Luftspaltes einander zugewandte Polschuhe angebracht sind, deren Querschnitt größer ist als der des ferromagnetischen Kernes, und in dem Luftspalt zwischen den Polschuhen ein in der Stärkenrichtung magnetisierter, scheibenförmiger Dauermagnet angebracht ist, der im wesentlichen aus nichtkubischen Kristallen von Polyoxyden von Eisen und mindestens eimern der Metalle Barium, Strontium, Blei und gegebenenfalls Calcium besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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