DK159337B - Modulatorkredsloeb til impulsafkortning og beskyttelse af inaktiv magnetron - Google Patents

Description

i

DK 159337 B

Opfindelsen angår et modulatorkredsløb af den i krav l's indledning angivne art.

Opfindelsen er egentlig en overspændingsbeskyttelse og et impulsforkortelseskredsløb til anvendelse med en impulsstyret oscillator, f. eks. en magnetron og en radarmodu-5 lator, og er nærmere bestemt et beskyttelseskredsløb, som fungerer som et impulskortelseskredsløb for magnetronen, og som også anvendes til at tilføre radar modul a tor en en beskyttelsesbelastning, når magnetronen er inaktiv.

^ Mange radarmodulatorkredsløb har en magnetron eller en anden oscillator til at frembringe en radarimpuls og anvender anordninger med gnistgab til at afkoble en spændingsstigning, som stammer fra en inaktiv magnetron.

Disse anordninger med gnistgab anvendes til at forhindre 15 modulatoren i at tilføre det dobbelte af driftsspændingen til den inaktive magnetron og det tilhørende kredsløb. Imidlertid er anordninger af denne type med gnistgab sædvanligvis upålidelige, har begrænset levetid og er relativt dyre at erstatte. Endvidere medfører radardrift 20 ved kortere afstande hyppigt afkobling af den bageste del af radarimpulsen til jord gennem et dyrt relæ, hvis kontakter har en begrænset levetid. Samtidig er disse komponenter i radarmodulatoren dyre at erstatte og skal fungere ved den relativt høje spænding, som tilføres til 25 magnetronen, hvilket fører til buedannelse og andre driftsforstyrrelser.

Fra USA patentskrift nr. 3 538 383 kendes et beskyttelseskredsløb til et modulatorkredsløb af den indled-30 ningsvis angivne art, men dette modulatorkredsløb fungerer ikke som impulsforkortelseskredsløb for magnetronen. I det herfra kendte modulatorkredsløb anvendes en yderligere uafhængig vikling i magnetrontransformatoren sammen med en dertil koblet kondensator, en modstand og 35 en diode til at detektere en kontinuerlig fejl i mag- 2

DK 159337 B

netronen, idet disse komponenter står i forbindelse med et termisk relæ, som - via et relativt stort kredsløb omfattende en yderligere transformator, en siliciumstyret ensretter, en transistor og diverse modstande og kon-5 takter - er indrettet til at afbryde effektforsyningen ved en sådan kontinuerlig fejl i magnetronen.

Fra USA patentskrift nr. 4 092 610 kendes et driv- forstærkerkredsløb omfattende en transformator med en 10 primærvikling og en sekundærvikling til tilførsel af impulser til en udgangsforstærker, hvor transformatoren har en uafhængig vikling koblet til et energilagrende kredsløb til oplagring og bortledning af overskydende impulsenergi, som er udviklet i den uafhængige vikling, 15 udover en på forhånd bestemt impulslængde. Kredsløbet, som er koblet til den uafhængige vikling, opretholder en stort set konstant belastning på drivforstærkeren for derved at forhindre, at en for stor spænding bliver påtrykt udgangsforstærkerens indgang.

20

Formålet med den foreliggende opfindelsen er imidlertid i første række at tilvejebringe et enklere og bedre kredsløb, som kan udnytte forholdsvis billige faststofkomponenter til lavspænding til opnåelse af den dobbelte 25 funktion, nemlig nøjagtig impulsafkortning og frembringelse af beskyttelsesbelastning i en radarmodulator. Desuden er opfindelsens formål at tilvejebringe et billigt beskyttelseskredsløb for en modulator, hvor en enkelt faststofkomponent og dens tilhørende kredsløb både tjener 30 som beskyttelsesbelastning ved inaktiv magnetron og som kredsløb til afkortning af impulser.

Disse formål opnås ifølge opfindelsen ved, at det ind ledningsvis angivne modulatorkredsløb er ejendommeligt 35 ved det i krav l's kendetegnende del angivne.

DK 159337 B

3

Der opnås således et forbedret kredsløb, som kombinerer et kredsløb, som beskytter en radarimpulsmodulator imod overspænding, som stammer fra en inaktiv magnetron, med et impulsforkortelseskredsløb til at afkorte korte radar-5 impulser, som sendes på den korte ende af radarområdet.

Især opnås beskyttelse imod beskadigelse af en radar-modulator ved at tilføje en belastning for at opretholde en i det væsentlige konstant impedans på modulatoren, når magnetronen bliver inaktiv, idet den uafhængige vikling 10 er serieforbundet med en mættelig reaktor for ved undertrykkelsesvirkning at opretholde en forudbestemt ønsket impulsbredde, og idet et styret siliciumensretterkredsløb med en ensretter og kondensator til at oplagre uønsket impulsbreddeenergi i kondensatoren er indrettet til at 15 jordslutte den overstigende impulsbredde ved aktiveringen af den styrede siliciumensretter ved slutningen af den afkortede impuls' varighed. I et sådant impulsforkortelseskredsløb er desuden indeholdt en alternativ strømvej fra den uafhængige vikling gennem en spændingsdeler 20 og zenerdiode til den styrede siliciumensrettersluse som, som svar på en over spænding, er indrettet til at trigge den styrede siliciumensrettersluses kredsløb ved at lede og reflektere en beskyttelsesbelastning på primærsiden af modulationstransformatoren og modulatoren. På denne måde 25 arbejder kredsløbet ved en lav spænding i forhold til magnetronspændingen samt udnytter pålidelige faststof-komponenter, i hvilke en enkelt billig styret siliciumensretter udfører både impulsafkortelsesfunktionen og beskyttelsesfunktionen. Den yderligere udgangsvikling har 30 fortrinsvis et viklingsforhold på 2 til 1 i forhold til primærviklingen for at sænke lækinduktansen til den sekundære vikling.

Opfindelsen skal i det følgende nærmere beskrives med 35 henvisning til tegningen, hvorpå: 4

DK 159337 B

fig. 1 er et skematisk diagram af et velkendt radar-modulatorkredsløb, som indeholder kredsløb til impulsafkortelse og beskyttelse ved inaktiv magnetron; og 5 fig. 2 er et forenklet skematisk diagram af det kombinerede kredsløb til impulsafkortelse og beskyttelse ved inaktiv magnetron.

Fig. 1 viser et velkendt magnetronradarmodulationskreds-10 løb, som anvender en jævnspændingsenergikilde 11, (og som enten kan være en sinusbølge, firkantbølge eller anden vekselstrømsbølgeform). Energikilden er forbundet til primærviklingen i en konventionel modulationstransformator 12 ved hjælp af en konventionel ladespole 14, diode 15 16 og et afladningskredsløb, som omfatter en styret sili ciumensretters udladningssluse 18, som ved en passende tidsstyret triggerimpuls, sørger for udladning af et konventionelt impulsformekredsløb 20 for at frembringe en modulationsimpuls i modulationstransformatorens 12 pri-20 mærvikling og derved tilføre impulser til magnetronen 22 i et velkendt magnetron-sendekredsløb. Længden af mag-netronudgangsimpulsen bestemmes sædvanligvis delvis af impulsformekredsløbets jævnspændingskonstanter og udladningstiden for udladningsslusen 18 i den styrede sili-25 ciumensretter som svar på tidsstyreimpulser fra et konventionelt styreorgan 24, som frembringer en række trig-gerimpulser til at få den styrede siliciumensretter til at lede. Disse styresignaler udgår i en sædvanlig radar sædvanligvis fra et konventionelt afstandsvælgerkredsløb 30 25, som får den styrede siliciumensretter 18 til at be gynde at lede med kortere tidsmellemrum, som svarer til valget af en kortere radarafstand. En typisk radar-modulator og et afstandsvælgerkredsløb kendes fra USA patent nr. 4 171 514.

35

Som det også er vist i fig. 1, er modulationstransformatorens 12 sekundære vikling bifilare viklinger 13b og 5

DK 159337 B

13c, som er forbundet til magnetronens katode-glødetrådskredsløb. For at afskære enden af en magnetronimpuls findes der en mættelig reaktor 28, som forhindrer afkortning af impulser med den ønskede impulsbredde. Ved 5 afslutningen af den ønskede impulsbredde mættes den mættelige reaktor 28, og energi strømmer gennem et højspændingsrelæ 26, som, til drift med korte impulser, er blevet sluttet med et signal fra styreorganet 24 i relæets 26 spole. Dette relæ er sluttet under den korte 10 impuls’ varighed og forbliver sluttet for at udføre den ønskede mættelige reaktors 28 højspændingsimpulsafkortning i serie med en belastningsmodstand 31. Under en overspændingsspids, som stammer fra en fejl ved magnetronens glødetråd eller fejl ved rigtig aktivering, er 15 et gløderør 30 tilsluttet for at tænde og slutte den opbyggede spænding til jord gennem belastningsmodstanden 31. Dette konventionelle kredsløb danner således en negativ sikkerhedsspænding ved manglende antænding af magne-tronen. Af det ovennævnte bemærkes det, at højspændings-20 relæet 26 er udsat for mekanisk slid, er relativt dyrt at erstatte, og dets kontakter har en begrænsest levetid. Gløderøret 30 er desuden en velkendt anordning med gnistgab, som anvender argon og tritium, har en begrænset levetid og er dyrt at erstatte, men både relæet og glø-25 derøret er udsat for den høje spænding, som benyttes til at tilføre impulser til magnetronen, hvilket medfører en tilbøjelighed til buedannelse. 1 fig. 2 er vist en udførelsesform ifølge opfindelsen, i 30 hvilken et nyt kredsløb anvender samme styrede siliciumensretter til at udføre både funktionen med impulsafkortning og beskyttelse ved inaktiv magnetron. Fig. 2 viser en strøm, som forløber i en yderligere vikling 13 på en radarmodulationstransformator 12A, som benyttes på 35 en ny måde til ved lav spænding at afkorte bredden af den korte radarsenderimpuls og automatisk tilslutte en beskyttelsesbelastning til modulatoren, når magnetronen er 6

DK 159337 B

inaktiv. Modulatoren virker i det væsentlige ligesom den i fig. 1 viste, og tilsvarende dele i fig. 1 og 2 har samme henvisningsbetegnelser. Den ekstra vikling 13 på transformatoren 12A har fortrinsvis et større omsæt-5 ningsforhold end 2:1 til primærviklingen og omfatter f. eks. otte vindinger, tråd nr. 22, hvis ene ende er jordforbundet og anden ende er forbundet til en mættelig reaktor 28, som forhindrer kortslutning af den ønskede impulsbredde. Efter afslutning af den ønskede impuls-10 bredde mættes den mættelige reaktor 28. Uønsket impulsenergi ved impulsens bageste del strømmer så gennem de serieforbundne dioder 34, 35 ind i en kondensator 36, for så vidt som den styrede siliciumensretter 38 er indrettet til at forblive lukket i den korte impuls' varighed og er 15 åben under en typisk lang impuls' varighed, hvilke varigheder bestemmes på velkendt måde med en områdevæl-geromskifter 25, som er forbundet til styrekredsløbet 24. Kondensatoren 36 oplagrer således den med viklingen 13 frembragte spænding, og den opladede kondensator 36 til-20 lader den lange impuls at forblive "on". Det bør be mærkes, at efter afslutningen af den ønskede impulsbredde mættes den mættelige reaktor 28. Uønsket impulsenergi strømmer gennem diode 34, diode 35 og ind i lagerkondensatoren 36, som oplagrer denne uønskede impulsenergi.

25 Til afladning af denne oplagrede impulsenergi til jord aktiveres den styrede siliciumensretter 38, når der skiftes område med et velkendt tidsstyreorgan 24, som fødes med en konventionel områdeomskifter 25.

30 Når den styrede siliciumensretter 38 under drift ak tiveres, aflader den i interimpulsperioden den uønskede energi, som er oplagret i f. eks. en 0,5 microfarad kondensator 36, til jord gennem en serieforbundet 70 ohm modstand 37 og parallel forbundet modstand 39, som tids-35 styrer kondensatorens 36 afladning. Når den mættelige reaktor 28, dioderne 34 og 35, kondensatoren 36, modstandene 37, 39 og den styrede siliciumensretter 38 således 7

DK 159337 B

er aktiveret, danner de en form for impulsforkortelseskredsløb, som aflader den uønskede oplagrede energi i den korte interimpulsperiode. I en ny kombination med dette impulsforkortelseskredsløb findes et beskyttelses-5 kredsløb for inaktiv magnetron, i hvilket serieforbundne modstande 42, 44 danner et spændingsdelingskredsløb, som med en zenerdiode 46 tjener som et spændingsafladningskredsløb ved inaktiv magnetron. Modstandene 42 og 44 deler således den over transformatorens 12A vikling 13 10 frembragte spidsspænding, når magnetronen er i inaktiv tilstand. Belastningen over transformatorens 12A udgangsviklinger 13b, 13c er forbundet til at tilføje højspænding til magnetronen 22.

15 Når magnetronen bliver inaktiv, overstiger spændingen ved forbindelsen mellem modstandene 42 og 44 zenerspændingen over zenerdioden 46, og zenerdioden fører strøm og aktiverer den styrede siliciumensretter 38. Når den styrede siliciumensretter 38 leder strøm, opnås en belastning mod 20 jord af primærviklingen 13, hvilken belastning svarer til belastningen, som frembringes med den normalt virkende magnetron 22. Dette beskytter den styrede siliciumensretter 18 imod at låse sig fast og lede under en positiv impedansmistilpasning, som opstår i en ubelastet situa-25 tion, som i tilfældet med en inaktiv magnetron. Dette åbne magnetron beskyttelseskredsløb opretholder således en i det væsentlige konstant impedans overfor transformatorens primærvikling, hvilket forhindrer modulatoren 10 i at tilføre over det dobbelte af den normale drifts-30 spænding til magnetronen 22 og tilhørende kredsløb. Ved således at kombinere impulsforkortelses- og beskyttelseskredsløbet i et enkelt lavspændingsfaststof styret siliciumensretterorgan, elimineres gnistgab og andre komponenter med begrænset levetid, og ved at arbejde ved 35 en lavere spænding i forhold til magnetronspændingen giver det lavspændte beskyttelseskredsløb næsten ubegrænset levetid til modulatorens øvrige kredsløb.

Claims (3)

1. Modulatorkredsløb til impulsafkortning og beskyttelse 5 af inaktiv magnetron (22) til anvendelse i en radar indeholdende en transformator med en primærvikling og en sekundærvikling, som er tilsluttet til at tilføre modulationsimpulser til magnetronen (22), og hvor transformatoren (12A) har en uafhængig vikling (13), som magne-10 tisk er koblet til den primære og den sekundære vikling (13b, 13c) og indrettet til at reflektere en lavere læk-reaktans til transformatorens sekundærvikling (13b, 13c) end til pr imærvikl ingen, kendetegnet ved, at den ene ende af den uafhængige vikling (13) er jordfor-15 bundet, at en impulsafkortningskreds omfattende en mættelig reaktor (28), som er forbundet til den anden ende af den uafhængige vikling (13) og til en styret siliciumensretter (38), er indrettet til at opretholde en forudbestemt impulsbredde indtil mætning af reaktoren og 20 til at oplagre overskydende impulsenergi i en kondensator (36) efter mætning af den mættelige reaktor (28), idet organer (37, 39) inklusive nævnte styrede siliciumensretter (38), er parallelforbundet med kondensatoren (36) og indrettet til at aflade den overskydende impuls-25 energi under radarmodulatorens interimpulsperiode, og at en beskyttelseskreds (42, 44) inklusiv en zenerdiode (46), som er forbundet med den uafhængige viklings (13) udgangsende og styreindgangen til den styrede siliciumensretter (38) via zenerdioden (46), er indrettet til 30 at trigge den styrede siliciumensretter (38) for at indkoble en beskyttelsesbelastning (37) på primærviklingen som svar på overskydende spænding som følge af, at magnetronen (22) ved en fejl ikke tænder, hvilken belastede primærvikling derved forhindrer modulatoren i at tilføre 35 overskydende driftsspænding til magnetronen (22) og tilhørende kredsløb under fejltænding eller inaktiv tilstand. 9 DK 159337 B

2. Modulatorkredsløb ifølge krav 1, kendetegnet ved, at organerne (37, 39) til at aflade kondensatoren (36) omfatter en afladningsmodstand (39), som er parallelforbundet med kondensatoren (36). 5

3. Modulatorkredsløb ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den uafhængige vikling (13) er serieforbundet med indbyrdes serieforbundne isoleringsdioder (34, 35). 10 15 20 25 30 35