PL47418B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest generator do wytwarzania cechowanych (wlaczanych okreso¬ wo) drgan o wysokiej czestotliwosci, np. 1000 MHz których faza w odniesieniu do przedniej krawedzi impulsu cechujacego (wlaczajacego), jest stala.Znane dotychczas uklady generatorów nie odpowiadaly wyzej iwispomnianym warunkom.Stosowane bylo sprzezenie zwrotne o duzym wspólczynniku w celu osiagniecia predkiego narastania drgan. Energia drgan istnieje juz przed cechowaniem jako energia potencjalna.Przy wysokich czestotliwosciach zasada ta wy¬ maga bardzo duzych pradów ustalonych i dla¬ tego jest nieekonomiczna. Problem zamiany zmagazynowanej energii potencjalnej w energie drgan w momencie wystepowania przedniej krawedzi impulsu cechujacego oraz koniecznosc *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze twórca wynalazku jest Kurt Schóps. magazynowania energii przy uzyciu duzych pradów w przypadku wyzszych czestotliwosci oscylatora, ograniczaly mozliwosc stosowania dotychczas znanych ukladów.Inny znany uklad dziala wedlug zasady, ze dodatni impuls cechujacy, po uprzednim wzttioc- nieniu przez stopien wtórnika katodowego*, wzbudza oscylator do drgan i jednoczesnie wla¬ cza go. Poczatkowo opornosc katodowa stopnia wtórnika katodowego wystepuje jako dodatko-' wa opornosc tlumienia w obwodzie drgan oscy¬ latora wlaczona szeregowo do [pojemnosci ob¬ wodu, dzieki czemu obwód zostaje silnie stlu¬ miony i oscylator nie drga. Impuls prostokatny na opornosci katodowej tego stopnia wywoluje bodziec napieciowy, który z kolei dziala ni obwód tak, ze tlumienie tego obwodu zostaje silnie zmniejszone przez opornosc stopnia (nie uwidoczniona na fig. 1) wtórnika katodowego wlaczona równolegle do opornosci katodowej, wskutek czego oscylator drga. Ale uklad ma tewaide, ze przy wyzszych czestotliwosciach nie oscyluje Górna granica oscylacji sa drgania o czestotliwosci 20 MHz. Pojemnosc wtórnika katodowego wlaczona równolegle do opornosci katodowej wplywa powaznie na oscylacje przy wyzszych czestotliwosciach i nie tlumi obwodu oscylatora*. Obwód drga stale i tylko zmienia swoja czestotliwosc gdy otrzymuje impuls ce¬ chujacy.Te wady znanych generatorów zostaly usu¬ niete przez ito, ze wedlug wynalazku impulsy cechujace o stromej przedniej krawedzi wla¬ czaja laimpe oscylacyjna, która przenosi impul¬ sy do obwodu drgan o duzej dobroci i duzym stosunku L/C, który latwo daje sie wzbudzic.Generator wedlug wynalazku pozwala ina ce¬ chowanie oscylacji o naijwyzszych czestotliwos¬ ciach i ponadto ma zalety opisane ponizej.Wlaczanie oscylatora nastepuje za pomoca dodatniej krawedzi impulsu wlaczajacego, a wylaczanie za pomoca ujemnej krawedzi tegoz impulsu. Czas trwania oraz czestosc powtarzania impulsów wlaczajacych nie sa ograniczone przez uklad (polaczen wedlug wynalazku. Przejscie z jednej czestotliwosci oscylatora na inna nastepuje wedlug wynalaz¬ ku za pomoca prostego przelaczenia. Np. przy przelaczaniu czestotliwosci oscylatora z 100 Hz na 100 MHz jedynie obwód oscylatora zostaje odlaczony lub dodany do calego ukladu za po¬ moca dwóch zestyków przelaczajacych. Stalosc czestotliwosci jest bardzo duza, gdyz wedlug wynalazku zastosowane sa obwody o duzej do¬ broci, a wspólczynnik sprzezenia zwrotnego moze byc niewiele wiekszy od jednosci. Uklad tak jest wykonany, ze amplituda oscylacji osia¬ ga swoja pelna wairtosc juz podczas pierwszej pólfali, przy czym podczas calego czasu zala¬ czania pozostaje stala, a nastepnie spontanicz¬ nie sie wylacza tzn. w ulamku okresu oscylacji osiaga wartosc zero. Opóznienia wystepujace przy -mniej stromych krawedziach impulsów cechujacych sa stale. Opóznienie pierwszej pól^ fali wytworzonych drgan oscylatora, wzgledem krawedzi impulsu cechujacego, moze byc do¬ wolnie male.Generator wedlug wynalazku pozwala na ce¬ chowanie bardzo wielkich czestotliwosci oscy¬ latora, np. 1000 MHz. Przy impulsie prosto¬ katnym na wejsciu, pozbawionym przerostu w amplitudzie, uklad polaczen dostarcza podobny impuls na wyjsciu równiez .bez przerostu w amplitudzie, na który naklada sie drgania oscylatora o stalej amplitudzie.Zestawienie tych bardzo korzystnych wlasci¬ wosci pozwala wnioskowac, ze uklad polaczen wedlug wynalazku znajduje swe glówne za¬ stosowanie w nanosekundowej technice pomia¬ rowej.Przyklad wykonania wynalazku jest uwido¬ czniony na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia uklad generatora do wytwarzania drgan cechowanych, który pracuje w oscylografie ka¬ todowym jako generator impulsów znaczniko¬ wych, na fig. 2a impuls cechujacy na wejsciu ukladu, fig. 2b — impuls na anodzie lampy 4 bez uwzglednienia czynnego oscylatora, fig. 2c — przebieg impulsu na anodzie lampy 6, przy czynnym oscylatorze, fig. 2d — przebieg impul¬ su na anodzie lampy 13 przy czynnym oscyla¬ torze.Jak zostalo uwidocznione na fig. 1 z genera¬ tora relaksacyjnego dodatni impuls prostokatny wedlug fig. 2a zostaje dostarczony jako impuls cechujacy. Czas trwania impulsu odpowiada czasowi narastania napiecia odchylajacego. We¬ dlug fig. 1 impuls cechujacy przechodzi poprzez zbocznikowany pojemnosciowo dzielnik napie¬ cia, skladajacy sie z oporników 1 i 3, konden¬ satora 2 oraz o pojemnosci wyjsciowej lampy 4, nieoznaczonej na rysunku. Azeby uzyskac maiy czas opóznienia pomiedzy rozpoczeciem odchy¬ lania a uiruchornieriiem znakowania czasu, wej¬ sciowy impuls cechujacy musi byc dostatecznie duzy, a napiecie polaryzujace lampy wlaczaja¬ cej 4 imusl byc tak nastawione, ze u podstawy wejsciowego impulsu cechujacego lampa 4 jest zablokowana i tylko czesc krawedzi impulsu musi przebiec, az Zadziala ograniczenie pradu siatki.Lampa wlaczajaca 4 w ukladzie wedlug wy¬ nalazku ma do spelnienia jednoczesnie dwa za¬ dania: po pierwsze musi powiekszyc stro- mosc krawedzi wejsciowego impulsu cechuja¬ cego, a po drugie zalaczyc za pomoca tej kra^ wedzi cechowany oscylator. Powiekszenie stro- mosci krawedzi impulsu w lampie 4 nastepuje wedlug znanej zasady. Podczas przerwy miedzy impulsami lampa wlaczajaca 4 jest zablokowa¬ na. Jej nieoznaczona na rysunku pojemnosc wyjsciowa Ga, która nalezy uwzglednic pomie¬ dzy anoda a masa, jest pojemnoscia wyjsciowa lampy 4 i zostaje naladowana poprzez opornik 5 napieciem +U2. Wraz z dodatma krawedzia wlaczajacego impulsu plynie prad anodowy la przez lampe 4, który rozladowuje pojemnosc Ca, dzieki czemu powstaje na anodzie lampy 4 - 2 -ujemna krawedz impulsu. Prad anodowy, a tym samym i istromosc krawedzi, sa wtedy najwiek¬ sze, gdy dziala wlasnie w lampie 4 ograniczenie pradu siatki, w zalozeniu, ze napiecie anodo¬ we na pojemnosci Ca nie opadnie ponizej na¬ piecia zakrzywienia charakterystyki lampy 4.Za pomoca lampy wlaczajacej 4, pracujacej jednoczesnie jako lampa powiekszajaca stro- mosc krawedzi impulsu, mozna wedlug wyna¬ lazku osiagnac tak duze nachylenie krawedzi, ze np. czestotliwosc oscylatora powyzej 100 MHz moga ibyc wlaczone bez trudu. Dla jesz¬ cze wyzszych czestotliwosci np. 1000 MHz zaoho- dizi potrzeba wlaczenia równolegle do lampy 4 dodatkowej lampy powiekszajacej stromosc kra¬ wedzi, która sterowana jest zrózniczkowanym impulsem wlaczajacym. Impuls szpilkowy wy¬ tworzony przez te lampe zostaje nalozony na krawedz impulsu o znaku ujemnym tak, ze powstaje wyjatkowo stroma krawedz. Za po¬ moca takiego wytworzonego stromego, ujemne¬ go impulsu (fig. 2b) napiecia anodowego lampy 4 zostaje wlaczona lampa oscylatora 6, albo jest tym impulseim cechowana. Potencjal na kato¬ dzie tej lampy, który podczas przerwy miedzy impulsami mial napiecie t)-U2, zostaje przez podwyzszona krawedz impulsu doprowadzony do bardziej ujemnej wartosci i csiaga poten¬ cjal siatki wyregulowany za pomoca dzielnika napiecia .skladajacego sie z oporników 12, 8 i 7.Ten potencjal siatki zostal ustalony taik, ze wlaczanie lampy oscylatora 6 nastepuje przy naijwiejkszej stromosci krawedzi ujemnego im¬ pulsu pochodzacego z lampy 4. Lampa oscyla* tora 6 ma za zadania te najbardziej stroma czesc impulsu przeniesc poprzez styki przela¬ czajace 24 i 25 w celu pobudzenia obwodu drgan, utrzymujac te drgania w ciagu czasu trwania impulsu cechujacego i gaszac je za pomoca po¬ dwójnej diody 10 w chwila gdy implus zanikl.Dzialanie laimpy oscylatora 6 zostaje opisane ponizej.Azeby w jakims obwodzie drgajacym wzbu¬ dzac aiibo zgasic duze amplitudy drgan przy uzyciu niewielkiej energii, stosunek L/C musi byc odpowiednio duzy. Dlatego tez na obwód oscylatora zostal wybrany obwód typu jt, gdyz w takim obwodzie mozna korzystac z najmniej¬ szych pojemnosci. Do wytworzenia bardzo wiel¬ kich czestotliwosci zbedna jest dodatkowa po¬ jemnosc 21 wlaczona równolegle do mdukcyj- nosci 26 i jako pojemnosc obwodu drgan dzia¬ laja nie dajace sie pominac pojemnosci rozpro¬ szone ukladu oraz pojemnosci miedzyelektrodo- we lampy 6, które wlaczaja sie po czesci w obwód szeregowo. Do utrzymania stalosci cze¬ stotliwosci oscylatora wymagana jest cuza do¬ broc obwodu oraz maly wspólczynnik sprzeze¬ nia zwrotnego. W tym celu dobrano tak duze wartosci opornosci 7, 8, 11, 14 i 16 oraz wlaczo¬ no opornosc 12 do odczepu cewki 26, ze tlu- mienmosc obwodu oscylatora jest mala. Zwrotne sprzezenie powstaje wskutek miedzyelektrodo- wych pojemnosci lampy 6 (pojemaosc „anoda- katoda" i „siatka^katoda") oraz w razie po¬ trzeby przez wlaczenie dodatkowej po¬ jemnosci zewnetrznej. Dzielnik napiecia, skladajacy sie z opornosci 12, 8 i 7, po¬ trzebny do regulacji potencjalu siatki lam¬ py 6, ma równolegle do opornosci 8 pojem¬ nosc 9, której wielkosc jest dobrana tak, ze ga¬ laz sprzezenia zwrotnego obwodu oscylatora w kierunku siatki sterujacej nie ma wplywu na czestotliwosc i nie wymaga zadnej zmiany w razie przejscia na inna czestotliwosc oscylacji.Podczas przerwy miedzy impulsami plynie prad z +173 poprzez opornosc 11 i obie diody lampy 10 do +U2. Wskiuitek przewodzenia diod obwód drgan bedzie aperiodycznie thitmio*- ny. Dostarczony z laimpy 4 prostokatny impuls cechujacy o stromej ujemnej krawedzi przed¬ niej czesciowo odprowadzony z laimpy 4 uja¬ wnia sie na opornosci 12 jako impuls ujemny, który wywoluje natychmiastowa blokade obu diod lampy 10 tak, ze stale tlumienie obwodu drgan, spowodowane przez te diody, wylacza sie podczas przerwy miedzy impulsami. Jedno*- czasniie stroma krawedz impulsu wlacza obwód drgan tak, ze drganie oecylatorai na anodzie lampy 6 ma ksztalt póLfali ujemnej, a na siatce sterujacej tej lampy ksztalt pólfali dodatniej zgodnie z warunkiem sprzezenia zwrotnego.W ukladzie generatora wedlug wynalazku juz pierwsza pólfala drgLn osiaga maksymalna war¬ tosc amplitudy, przy czym wszystkie drgania sa ograniczane przez lampe 10 (fig. 2c). Wartosc ograniczonej amplitudy zalezy od pradu anodo¬ wego laimpy 6, który wywoluje spadek napiecia na opornosci 12 a tym samym — ujemny poten¬ cjal na diodach lampy 10. Z chwila kiedy kon¬ czy sie impuls cechujacy, lampa 6 zostaje za¬ blokowana. Wstepny ujemny potencja! zanika na diodach lacznie z pradem anodowym lampy 6. Prad prynacy z +U3 poprzez opornosc 11 i diody do +U2 czyni diody znowu przewodza¬ ce. Obwód drgan jest i^umdony tak, ze drgania sa zdlawione w ulamku okresu, a nie zanikaja - 3 -powoli jak w drganiach tlumionych (fig. 2c).State tlumienie, wywolane przez diody, wylacza sie za pomoca praciu anodowego lampy 6 auto¬ matycznie w czasie trwania impulsu cechuja¬ cego a gdy konczy sie ten dimpuls wlacza sie ono z powrotem w obwód dirgan. Przez ogranicze¬ nie amplitudy za pomoca diod otrzymuje sie drgania o stalej wartosci aimpliltudy przez co nie dopuszcza sie do stopniowych przerostów ampli¬ tud.Przez ograniczenie diodowe powstaje prze¬ ksztalcenie krzywych, które dla generatora ce¬ chujacego czas jest bardzo korzystne. W celu otrzymania jednakowych znaczników czasu lam¬ pa oscylograficzna 20 musi byc sterowana w siatce 1 jednostronnie splaszczona krzywa sinu¬ soidalna. Takakrzywa dostarcza lampa koncowa 13 (fig. 2d) pracujaca w ukladzie klasy C. Na jej siatke sterujaca dostaja sie prostokatne im¬ pulsy ujemne z anody lampy 6 poprzez dzielnik napiecia, skladajacy sie z oporników 14 i 16, zbocznifcowany pojemnoscia 15 i nieoznaczona na rysunku pojemnoscia wejsciowa lampy 13, przy czym na te impulsy nakladane sa drgania oscylatora (fig. 2c). Wartosc pojemnosci 15 jest tak dobrana, ze dzielnik napiecia nie reaguje na zmiane czestotliwosci i impulsy prostokatne o mniejszej czestotliwosci oraz o duzym czasie trwania przedostaja sie bez znieksztalcen do siatki sterujacej lampy koncowej 13. Tak samo nie reaguje na zmiany czestotliwosci dzielnik napiecia wlaczony pomiedzy lampe 13 i 20, skla¬ dajacy sie z oporników 17 i 19, pojemnosci 18 oraz nieoznaczonej na rysunku pojemnosci wej¬ sciowej lampy 20. Azeby w lampie 13 utrzymac osiagniete przeksztalcenie krzywych wskazane jest aby opornosc opornika 21 byla wystarcza¬ jaco mala z uwagi na szkodliwe pojemnosci. Dla przenoszenia najwyzszych czestotliwosci na siat¬ ke sterujaca lampy oscylograficznej 20 jako opornosc sluzy obwód typu jt skladajacy sie z aindukcyjnosci 22, pojemnosci wyjsciowej lam¬ py 13 oraz pojemnosci wejsciowej lampy 20, nie oznaczonych na rysunku. Jako opornosc dla mniejszej czestotliwosci dirgan sluzy silnie tlu¬ miony przez opornosc opornika 21 równolegly obwód rezonansowy, skladajacy sie z indukcyj- nosci 23, pojemnosci wejsciowej lampy 13 i po¬ jemnosci wejsciowej lampy 20. Obydwa obwody rezonansowe sa nastrojone na druga harmonicz¬ na czestotliwosci drgan oscylatora, w celu utrzy¬ mania osiagnietych przeksztalcen krzywych obu najwyzszych czestotliwosci drgan oscylato¬ ra. Nadmienia sie, ze miedzy stykami przela¬ czajacymi 24 i 25 mozna wlaczyc, zamiast obwo¬ du oscylacyjnego, kombinacje opornosciy jezeli lampa oscylograficzna 20 ma pracowac bez ce¬ chowania czasu. PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Generator do wytwarzania oscylacyjnych drgan cechowanych o wysokiej czestotliwosci i duzej stalosci, których faza w stosunku do krawedzi przedniej impulsu cechujacego jest stala, znamienny rym, ze zawiera znana lam¬ pe oscylacyjna i jeden albo kilka oddziel- nycji znanych obwodów dirgan do wlaczania, przy czym te elementy sa tak polaczone, ze ujemne impulsy cechujace ze stroma przed¬ nia krawedzia sa doprowadzane do katody lampy oscylacyjnej, a potencjal siatki ste¬ rujacej poprzez dzielnik napiecia zostaje za¬ blokowany albo tez dodatni impuls cechu¬ jacy ze stroma przednia krawedzia zostaje doprowadzony do siatki sterujacej lampy oscylacyjnej, podczas gdy potencjal katody jest zablokowany, przy czym impulsy cechu¬ jace ze stroma krawedzia zostaja przenie¬ sione z lampy oscylacyjnej do obwodu drgan zalaczonego do anody i za pomoca przed¬ niej tarawedzi imipulsu pobudzaja do drgan obwód lampy oscylacyjnej z sprzezeniem i zwrotnym.

2. Generator wedlug zastrz. 1, znamienny tym, j ze zawiera dodatkowa lampe wzmacniajaca i przy czym ta lampa jest tak polaczona, ze | do siatki sterujacej jest doprowadzony do- J datni impuls cechujacy a z jej anody wzmóc- J niony ujemny impuls z podniesiona przednia jj krawedzia dochodzi do katody lampy oscyla- [' cyjnej.

3. Generator wedlug zastrz. 2, znamienny tym, j ze do lampy wzmacniajacej, która wzmacnia ! impulsy cechujace i podnosi przednia kra- ! wedz, w celu uzyskania bardzo podniesionej stromej krawedzi wlacza sie równolegle do¬ datkowa lampe w^zmacnriajaca w taki spo¬ sób, ze do jej siatki sterujacej doprowadza sie zrózniczkowany dodatni impuls cechuja¬ cy a powstaly na jej anodzie ujemny stro¬ my impuls ospilkowy naklada sie na ujemny impuls cechujacy, który doprowadza sie na¬ stepnie do katody lampy oscylacyjnej.

4. Generator wedlug zastrz. 1 — 3, znamienny tym, ze zawiera dwie diody tak sterowane impulsami cechujacymi przenoszonymi przez lampe oscylacyjna, ze; w czasie przerwy im¬ pulsów diody te tlumia obwód oscylacyjny - 4 -^periodycznie a w czasie trwania impulsów ograniczaja amplitude drgan oscylacyjnych, przy czyim obwody oscylacyjne sa ukladami typu jt w celu osiagniecia duzego stosunku L/C przy bardzo wielkach czestotliwosciach. Generator wedlug zastrz. 1 — 4, znamienny tym, ze zawiera obwód, który sklada sie z opornosci omowej i równoleglego obwodu rezonansowego dla drugiej co do wielksci czestotliwosci oscylacji, który to obwód jesi nastrojony na czestotliwosc podstawowa albo jedna z jej harmonicznych oraz zawiera ob¬ wód typu jt dla najwiekszej czestotliwosci oscylacji, nastrojony na te czestotliwosc albo jej hairmoniczna. Zentralinstitut fur Kernphysik Zastepca: mgr Józef Kaminski rzecznik patentowy 5 » 9 8 2& 27 26 12 11 21 23 17 2Q *2Sl5U161322i919 FigtDo opisu patentowego nr 47418 / \ Fig 2a j Fig2b Fig 2c -nnnn f! F,Q te 1191. RSW „Prasa", Kielce -¦'i7 owego. PL