DE2044077A1 - Getnggerter Impulsgenerator - Google Patents

Description

101 BA.Murat, Paris I6eme, Frankreich

Getriggerter Impulsgenerator

Sie Erfindung bezieht sich auf getriggerte Impulsgeneratoren, wie sie beispielsweise in Radargeräten mit gewobbelter Folgefrequenz verwendet werden.

Die üblichen getriggerten Impulsgeneratoren enthalten Impuls -formeranordnungen, eine Ladeanordnung und eine von den Synchronisierimpulsen gesteuerte Entladeanordnung· Die Impulsformeranordnung besteht im allgemeinen aus einer künstlichen Verzögerungsleitung mit Lgngsinduktivitäten und Querkapazitäten. Sie wird für die Untersuchung der Wirkungsweise als Äquivalenz einer Gesamtkapazität C angesehen, die in dem von den Synchronisierimpulsen vorgeschriebenen Takt geladen und entladen wird. Die Ladeanordnung kann in einen Ladekreis und eine ladequelle unterteilt werden. Der Ladekreis dient dazu, die Ladung der Quelle zu der Inpulsformeranordnung zu übertragen. Bei den bekannten Anordnungen enthält der Ladekreis in Serie eine Lade-Selbstinduktivität mit dem Wert L und eine Ladediode, die dazu dient, die Impulsformeranordnung nach dem Ladevorgang abzutrennen·

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Sie Ladequelle liefert eine sehr hohe Gleichspannung, die im allgemeinen durch Gleichrichtung aus einem Wechselstromnetz gebildet wird. Wenn man nur über eine Gleichspannungequelle verfügt, muss ein -Gleichspannungswandler verwendet werden, der die Ladespannung liefert.

Dabei treten verschiedene Probleme auf. Wenn nämlich der Wert der sehr hohen Gleichspannung einstellbar sein soll, geschieht dies vor der Gleichrichtung durch Wahl von Abgriffen, die an dem Stromversorgungstransformator vorge-. sehen sind. Die Genauigkeit einer solchen Einstellung ™ ist begrenzt und unbequem, und sie erfordert einen aufwendigen Transformator.

Wenn es andrerseits notwendig ist, die sehr hohe Gleichspannung zu stabilisieren,muss die gesamte,Energie der Quelle mit Hilfe einer Ballaströhre oder durch einen mit Impulsbreitenmodulation arbeitenden Wandler geregelt werden. Die bekannten Regelsysteme weisen hinsichtlich der Sicherheit, des Raumbedarfs , des Gewichts und des Herstellungspreises erhebliche Nachteile auf.

Die bekannten Entladeanordnungen enthalten entweder Thyri- ^ stören, wenn es sich um Leistungen von weniger als 200 Watt handelt, oder Thyratrons, die von den Synchronisierimpulsen gesteuert werden und die Impulsformeranordnung über die Primärwicklung eines Impulstransformators entladen, dessen Sekundärwicklung mit einer Lastimpedanz verbunden ist, die beispielsweise durch ein Magnetron gebildet ist.

Gerade in diesem Anwendungsfall sind die üblichen Stromversorgungsschaltungen kaum geeignet, wenn es erwünscht ist, der Frequenz des !Magnetrons eine geringfügige Modulation durch eine geringfügige Modulation der Speisespannung zu erteilen.

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Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines getriggerten Impulsgenerator β von einfachem, zuverlässigem, leichtem, billigem und anpassungsfähigem Aufbau'·

Ein getriggerter Impulsgenerator mit einer Impulsformeranordnung , einer Ladeanordnung mit einer Lade-Selbstinduktivität und mit einer von den Synchronisierimpulsen gesteuerten Entladeanordnung ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeanordnung einen Transformator mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung enthält, dass die Sekundärwicklung die Lede-Selbstinduktivität bildet, und dass die Primärwicklung an eine Sägezahnstromquelle angeschlossen ist, die durch die Synchronisierimpulse gesteuert ist.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Pig.1 ein Übersichtsschema eines bekannten Impulsgenerators, Pig.2 das Prinzipschema des erfindungsgemässen Impulsgenerators,

Fig.3 Diagramme der Spannungen und der Ströme als Punktion der Zelt zum besseren Verständnis der Wirkungsweise der Anordnung von Pig.2,

Pig.4- das Übersichtsschema einer Anordnung, bei welcher der Impulsgenerator von Pig.2 einen veränderlichen Teilwert für die Höhe der Ladespannung liefert und

Pig.5 ein Übersichtssohema einer Anordnung, bei welcher

der Impulsgenerator von Pig.2 eur Stabilisierung der Ladespannung dient.

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Die in Fig.1 dargestellte lnordnung_enthält eine Impulsformerschaltung 1. Io allgemeinen besteht diese Schaltung aus einer künstlichen Verzögerungsleitung, die durch Längsinduktivitäten und Querkondensatoren gebildet ist. FUr die nachstehende Beschreibung wird angenommen, dass sie insgesamt hinsichtlioh des Ladevorgangs einem Kondensator mit der Kapazität C äquivalent ist. Die Impulsformerschaltung wird mit Hilfe eines Ladekreises aufgeladen, der in Serie eine Selbstinduktivität 21 des Wertes L zur Verdoppelung der Ladespannung und eine Ladediode 20 enthält. Die Aufladung erfolgt von einer Spannungsquelle 2,die eine hohe Gleichspannung des

w Wertes E₀ liefert. Eine getriggerte Entladeanordnung 3 kann je nach den Gregebenheiten durch Thyristoren oder durch Thyratrons gebildet sein, die mit einerKlemme 31 versehen sind, denen die Synchronisierimpulse von einem Generator 50 zugeführt werden. Diese Entladeanordnung 3 ist parallel zu der Impulsformerschaltung 1 geschaltet. Die Entladung erfolgt sehr viel schneller als die Aufladung, beispielsweise in 0,1 bis 10 us bei einer Ladung, die beispielsweise einen Bruchteil einer Millisekunde dauern kann· Die Entladung erfolgt über die Primärwicklung 41 eines Verbrauchertransformators, an dessen Sekundärwicttung 42 eine (nicht dargestellte) Verbraucherschaltung angesohlos-

^ sen ist, die beispielsweise das Sendemagnetron eines Radargeräts sein kann.

Wenn die Synchronisierimpulse in den Zeitpunkten t^, tg usw. erzeugt werden, die beispielsweise jeweils im Abstand einer Millisekunde voneinander liegen, soll der Zeitpunkt t₁ betrachtet werden, in welohem die Impulsformersohaltung gerade entladen ist.

Die Spannung E_Q liegt dann über die Verdoppler-Selbstinduktivität 21 mit dem Wert L und die Ladediode 20 an dem Kondensator mit der Kapazität C an, der der Impulsformersohaltung äquivalent ist. Der Ladestrom i (t) und die Ladespannung e (t) sind als Punktion der Zeit duroh die folgenden Gleichungen

gegeben:

i (t) ---=2- sin

W W

e (t) « Β_Ω(1 - cos ^u

Infolge des Vorhandenseins der Ladediode gelten die Gleichungen nur für :

Am Ende der Aufladung ist die Impulsformerschaltung auf die Spannung 2E_Q aufgeladen und durch die Ladediode bis zu der vom Synchronisierimpuls im Zeitpunkt t₂ ausgelösten Entladung abgetrennt.

Der in Pig.2 dargestellte Impulsgenerator enthält wieder die Lade-Selbstindutctivität 21 und die rechts davon liegenden Bestandteile der Anordnung von 3?ig.1, d.h. die Diode 20, die Entladeanordnung 3» die Impulsformerschaltung 1 und den Transformator 41» 42; die Lade-Selbst Induktiv!, tat 21 bildet die Sekundärwicklung eines !Transformators, dessen Primärwicklung 22 Sägezahnströme von einer Anordnung empfängt, die eine eine niedrige Gleichspannung des Wertes E liefernde Stromversorgungeschaltung 24 enthält, welche mit der Primärwicklung 22 über eine Ausblendschaltung 23 verbunden ist, die mit einer Steuerklemme 231 versehen ist. Dieser Steuerklemme werden die Synohronisierimpulee des Generators 50, beispielsweise die Sendesynchronisierimpulse eines Radargeräts zugeführt« Io Zeitpunkt t₁ verbindet die Ausblendschaltung dit Spannuntpq&Uf 24 mit den Klemmen der Primärwioklung 22, wtloht «lot Se!bitinduktivität L₁ hat« Die· (ttohieht für eine

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Ausblendzeit T, die vom Aufbau der Ausblendschaltung abhängt, wobei jedoch allgemein gilt:

< t₂ - U₁

Die Spannung E ist daher an die Klemmen der Primärwicklung 22 für eine Dauer T angelegt, so dass sich das Diagfamm e^ (t) von Fig.3a ergibt.

Daraus ergibt sich in dieser Primärwicklung ein Strom i^ (t), der als Funktion der Z_Qit linear bis zu einem Maximalwert ET

^l1m ^s ΊΓ ^an8teie^t:

ii(t) - Λ -S: dt (Fig.3b)

wobei die Sägezähne des Stroms i^ die Dauer T haben.

Im Zeitpunkt S₁₁ (wie in den Zeitpunkten t₂₁ usw.) , d.h. am Ende der Zeit T₉ unterbricht die Aasblendschaltung den Stromkreis I₁. Bis zu diesem Augenblick fliesst kein Strom in der Sekundärwicklung.

Durch die im Transformatorkreis gespeicherte elektromagnetische ™ Energie werden aber eine Spannung e₂ (t) und ein Strom igit)· f(t) in der Sekundärwicklung 21 induziert. Wenn mit η das Übersetzungsverhältnis bezeichnet wird:

wobei L₁ die Selbstinduktivität der Primärwicklung ist, gelten für die Spannung e₂(t) und für den Strom I₂ die folgenden Gleichungen (wobei t^ als Zeitursprung gewählt ist):

e₂it) * M^ sin rL·- ' (Pig.3o)

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■' ψ. ■■nfc .·.■

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i₂(t) = -^- _cos

(Pig.3d)

mit den"Maximalwerten:

- tlE \P = η ET 2m ~ η VC"" L

ι -ils

2m η

Natürlich gelten diese Ausdrücke als funktion der Zeit nur für :

Infolge des Vorhandenseins der Diode 20 und der gesperrten Entladeanordnung 3 (im vorliegenden fall ein Thyristor) wird die Impulsformeranordnung 1 auf eine Spannung 2e_m bis zum nächsten Synchronisierimpuls aufgeladen. fig.3e zeigt die Spannung e(t)/2 an den Klemmen der Impulsformeranordnung, die somit auf die Spannung 2e_m von *₁₂ ^bis *2 ' ^V0D *22 ^biB *3 usw. aufgeladen ist.

Es soll nun. beschrieben werden, wie die erfindungsgemässe Anordnung als Ladeanordnuhg verwendet werden kann.

Bei der in fig.4 gezeigten Schaltung wird sie in Serie mit einer Quelle 2 einer sehr hohen Gleichspannung als Ladezusatzeinrichtung verwendet.

In dieser figur sind mit Eq die Spannung der Quelle 2 und mit Iq der von dieser Quelle verursachte Ladestrom bezeichnet.

ferner sind wieder die Sohaltungebestandteile 20, 21, 1, 3 31, 41 und 42 dargestellt.

Ausserdem ist explizid eine monostabile Kippschaltung 25 gezeigt, die mit der eigentlichen Ausblendschaltung 36 verbunden

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ist, und diese steuert.

Diese monostabile Kippschaltung 25 wird ihrerseits bei von den Synchronisierimpulsen ausgelöst; ihre Kippzeit T wird durch das Element 26 gesteuert, beispielsweise eine Gleichstromquelle mit gesteuerter Amplitude· Das Element verursacht somit die Wobbelung der Schwingungsfrequenz des Magnetrons durch Einwirkung auf dessen Speisespannung. Man erzielt somit eine geringfügige Wobbelung der Schwingungsf Sequenz des Magnetrons von einem Impuls zum nächsten.

Die Strom- und Spannungsgleichungen werden für diesen Fall nicht beschrieben, doch ist es offensichtlich, dass sich die Spannungen E_Q und e₂ im Verlauf einer Ladeperiode zeitlich addieren und dass die Ladespannung grosser als der Wert 2Eq ist, den man beim Fehlen der erfindungsgemässen Anordnung erzielen würde. Eine Zusatzladung, beispielsweise in der Gros Beiordnung von 20% der L_eistung, ist somit erzielbar·

Eine abgeänderte Ausführungsform ist in Fig.5 gezeigt. Hier ist das erf indungsgemässe System für die Regelung der Ladespannung ausgebildet.

Bei der in dieser Figur gezeigten Anordnung wird ein Bruchteil der Ladespannung mit Hilfe des von den Widerständen R₁ und R₂ gebildeten Spannungsteilers abgenommen und einer bekannten Speicherabtastsohaltung 29 zugeführt, beispielsweise vom Typ "Boxcar",der in Sarbaoher "Encycl. Diotionnary Electronics and Nuclear Engineering," Fitner Ed. 1959, Seiten 189 bis 190 beschrieben ist.

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Diese Abtastschaltung ermöglicht den 16rgleich der zu regelnden Spannung mit der Bezugsspannung in den Zeitintervallen t₁₂ bis t₂, t₂₂ bis "bj »β«, vbo Pig.3. Die vollständige Schaltung gehört zum Stand der Technik und ist im einzelnen nicht gezeigt. Diese Abtastschaltung ist mit einer Vergleichsanordnung 28 verbunden, die ausser»· dem bei 281 eine Bezugsspannung empfängt.

Die Vergleichsanordnung ist über einen Verstärker 27 mit der Klemme 232 und der monostabilen Kippschaltung 25 verbunden, woduroh die Regelung durch Einwirkung auf die Zeit T wie im Fall von Fig.4 erfolgt.

Die Erfindung ist sAtürlich nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, insbesondere auch nicht auf die Stromversorgung von Elektronenröhren.

Patentansprüche

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   Getriggerter Impulsgenerator mit einer Impulsforooeranordnung, einer Ladeanordnang mit einer Lade-Selbstinduktivität und mit einer von den Synchronisierimpulsen gesteuerten Entladeanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeanordnung einen Transformator mit einer Primärwicklung (22) und einer Sekundärwicklung (21) enthält, dass die Sekundärwicklung (21) die Lade-Selbstinduktivität bildet, und dass die Primärwicklung (22) an eins Sägezahnstromquelle (23, 24) angeschlossen ist, die durch die Synchronisierimpulse gesteuert ist,
2. 2. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Erzeuger (2) einer sehr hohen Gleichspannung in Reihe mit der Sekundärwioklung( 21) geschaltet ist (Pig.4, 5).
3. 3. Impulsgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sägezahnstromquelle eineNiederspannungsquelle (24) und eine von den Synchronisierimpulsen gesteuerte Ausblendschaltung (23) für die Niederspannung enthält.
4. 4· Impulsgenerator nach Anspruch 3, daduroh gekennzeichnet, dass die Ausblendschaltung eine einstellbare Gleichspannungsquelle ^ (26) , eine von den Synchronisierimpulsen gesteuerte monostabile Kippschaltung (25) mit durch die einstellbare Gleichspannung gesteuerter Kippdauer und einen von der monostabilen Kippschaltung gesteuerten S_chalter (36) enthält.
5. 5. Impulsgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ladespannungsregel anordnung mit einer Regelschleife_f die eine Spannungsvergleichssohaltung enthält^ ^elGü? ein? Aüorätmog zur Tsrän-ierußg der Dauer

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6. 6. Impulsgenerator nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Ladespannungsregelanordnung Einrichtungen^, R 29·) zur Abnahme und Abtastung eines'Bruchteils der Lade* spannung enthält.

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