DE936755C - Method for generating short high-frequency pulses - Google Patents

Description

Verfahren zur Erzeugung von kurzen Ho chfrequenzimpuls en Für verschiedene technische Zwecke, insbesondere Meßverfahren, wie z. B. bei der Navigation von Luftfahrzeugen, bei der elektrischen Echolotung, ist die Erzeugung kürzester hochfrequenter Impulse von größter Wichtigkeit.Method for generating short high frequency pulses For different technical purposes, in particular measuring methods, such as. B. in the navigation of aircraft, in the case of electrical echo sounding, the generation of the shortest possible high-frequency impulses of the utmost importance.

Es sind mehrere Verfahren zur Impulserzeugung bekannt, bei denen die Verstärkerstufe eines fremdgesteuerten Senders getastet wird. Diese Art der Tastung kann jedoch nicht immer angewandt werden. Infolge Durchschwingens des Oszillators ist in den Tastpausen immer noch ein geringer Rest einer Hochfrequenz vorhanden, der bei den meisten Meßverfahren störend wirkt und bei sehr schwachen Amplituden der Vergleichsgröße eine Messung unmöglich macht. There are several methods for generating pulses are known in which the amplifier stage of an externally controlled transmitter is keyed. This kind of However, keying cannot always be used. As a result of the oscillator swinging through if there is still a small remainder of a high frequency in the touch pauses, which has a disruptive effect in most measuring methods and with very weak amplitudes the comparison parameter makes a measurement impossible.

Ein anderes, diesen Nachteil vermeidendes bekanntes Verfahren besteht darin, einen selbsterregten Sender mit einem entsprechenden kurzzeitigen Gleichstromimpuls zu steuern bzw. mit 100010 ZU modulieren. Das Aufdrücken kurzzeitiger (in der Größendrdnung Io sec) hoher Spannungsspitzen mit einer Taktfrequenz von z. B. I50 kHz auf das Steuergitter des selbsterregten Hochfrequenzsenders erfordert jedoch einen relativ großen Leistungsverbrauch und demzufolge einen beträchtlichen Energieaufwand, denn um stabile Hochfrequenzimpulse zu erhalten, ist ein Gleichstromsteuerimpuls erheblicher Amplitude und verhältnismäßig großer Leistung erforderlich. There is another known method which avoids this disadvantage therein, a self-excited transmitter with a corresponding short-term direct current pulse to control or to modulate with 100010 ZU. Pressing on for a short time (in the order of magnitude Io sec) high voltage peaks with a clock frequency of z. B. I50 kHz on the However, the control grid of the self-excited radio frequency transmitter requires a relative large power consumption and consequently a considerable amount of energy, because in order to obtain stable high frequency pulses, a DC control pulse is more substantial Amplitude and relatively large power required.

Nach den bisher bekannten Verfahren stößt die Erzeugung kurzzeitiger und in bezug auf Amplitude, zeitlichen Abstand und Phasenkonstanz stabiler Hochfrequenzimpulse auf große Schwierigkeiten. Außerdem ist der entstehende Hochfrequenz- impuls in seiner zeitlichen Dauer stets abhängig von der Dauer des Gleichstromsteuerimpulses. According to the previously known method, the generation occurs for a short period of time and with regard to amplitude, time interval and phase constancy of stable high-frequency pulses to great difficulty. In addition, the resulting high-frequency pulse its duration always depends on the duration of the direct current control pulse.

Nachstehend beschriebene Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung periodisch wiederkehrender Hochfrequenzimpulse von kürzester Zeitdauer und beliebiger Taktfrequenz, wobei die bei Hochfrequenzsendern bekannte, als Tröpfeln bezeichnete (an sich unerwünschte) Erscheinung zur Impulserzeugung angewandt wird. Die hauptsächlichsten Vorteile dieser neuen Anordnung sind der einfache Aufbau, ein in jeder Hinsicht stabiles Arbeiten, der außerordentlich hohe Wirkungsgrad und die Unabhängigkeit des Hochfrequenzimpulses von der längeren Dauer des Gleichstromsteuerimpulses. The invention described below relates to a method of production periodically recurring high-frequency pulses of a very short duration and any Clock frequency, known as dripping, known from high-frequency transmitters (inherently undesirable) phenomenon is used to generate impulses. The main ones Advantages of this new arrangement are the simple construction, one in every respect stable work, the extraordinarily high degree of efficiency and independence of the high frequency pulse from the longer duration of the direct current control pulse.

Ein selbsterregter Hochfrequenzsender (in Huth-Kühn-Schaltung), dessen Trägerfrequenz beispielsweise 300 MHz beträgt, wird durch ein im Gitterkreis angeordnetes RC-Glied zum periodischen Tröpfeln gebracht. Die Dimentsion,ierung des RC-Gliedes ist so gewählt, daß die höchstmögliche Tröpfelfrequenz (auf einen Tröpfelimpuls etwa 40 Hochfrequenzschwingungen) erzielt wird, wodurch sich zwangläufig der kürzeste mit der angenommenen Trägerfrequenz bei noch voller Ausnutzung der Röhrenleistung zu erzeugende Tröpfelimpuls bestimmt. A self-excited high-frequency transmitter (in Huth-Kühn circuit), its Carrier frequency is, for example, 300 MHz, is arranged by a grid circle RC element made to trickle periodically. The dimensioning of the RC element is chosen so that the highest possible drip frequency (on a drip pulse about 40 high-frequency oscillations) is achieved, which inevitably results in the shortest with the assumed carrier frequency with full utilization of the tube power to be generated droplet pulse determined.

Für die praktische Verwertung z. B. bei den eingangs erwähnten Meßverfahren ist aber der zeitliche Abstand der auf diese Weise erzeugten kürzesten Schwingungsstöße viel zu klein, und die Erfindung gibt ein Mittel an, nicht nur den zeitlichen Abstand dieser. (Tröpfel-) Impulse auf jede gewünschte Größe zu bringen, ohne die Impulsdauer (Impulsbreite) zu verändern, sondern gleichzeitig die Amplitude bedeutend zu verstärken. For practical use z. B. in the above-mentioned measuring method but is the time interval between the shortest vibration pulses generated in this way far too small, and the invention gives a means, not just the time interval this. Bringing (drip) impulses to any desired size without the impulse duration (Pulse width) to change, but at the same time to significantly increase the amplitude.

Dies wird auf folgende Weise erreicht: Mittels der (weiter unten beschriebenen) kapazitiv an den Sender gekoppelten Steuervorstufe wird der Tröpfelvorgang derart beeinflußt, daß beispielsweise nur jeder hundertste bzw. tausendste Schwingungsstoß (Tröpfelimpuls), dafür aber mit erhöhter Amplitude zur Wirkung gelangt, während die dazwischenliegenden vollkommen unterdrückt werden. This is achieved in the following way: Using the (below described) the control stage capacitively coupled to the transmitter is the trickling process influenced in such a way that, for example, only every hundredth or thousandth vibration shock (Drip pulse), but takes effect with increased amplitude while those in between are completely suppressed.

Es wird dadurch eine Impulsfolge erzielt, die einem Hundertstel bzw. Tausendstel der Tröpfelfrequenz entspricht und im folgenden als die endgültig geforderte Impuls taktfrequenz bezeichnet werden soll.This results in a pulse train that is one hundredth or one hundredth. Corresponds to one thousandth of the dripping frequency and is hereinafter referred to as the final requirement Pulse clock frequency is to be designated.

Es ist aber mittels der erfindungsgemäßen -Anordnung auch möglich, den Tröpfelvorgang so zu beeinflussen, daß nach einer beliebigen Anzahl unterdrückter Impulse nicht nur ein einziger Tröpfelimpuls periodisch zur Wirkung gelangt, sondern man kann auch zwei oder mehrere aufeinanderfolgende Tröpfelvorgänge zur Auslösung bringen. Es werden auf diese Weise in der endgültig geforderten Impulstaktfrequenz Impulsgruppen erzeugt, wobei der zeitliche Abstand der Einzelimpulse innerhalb einer Impulsgruppe einer Tröpfelperiode entspricht. But it is also possible by means of the arrangement according to the invention, to influence the dripping process so that after any number suppressed Impulse not only a single droplet impulse comes into effect periodically, but you can also use two or more successive dripping processes to trigger bring. In this way it will be in the final required pulse clock frequency Pulse groups generated, the time interval between the individual pulses within a Pulse group corresponds to a drip period.

Zur näheren Erläuterung ist in der Abbildung ein Gegentaktsender mit Steuervorstufe nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt, das bei geringstem Aufwand an Schaltmitteln kürzeste Impulse oder Impulsgruppen mit einem oder mehreren Einzelimpulsen und beliebiger Impulstaktfrequenz von außerordentlicher Konstanz erzeugt. Es sei jedoch bemerkt, daß für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Gegentaktstufe nicht etwa Voraussetzung ist, denn eine Einzelröhrenstufe kann ebensogut angewandt werden. Die Gegentaktstufe bringt jedoch auch hier die aus anderen U.K. W.-Senderschaltungen bekannten Vorteile. A push-pull transmitter is shown in the illustration for a more detailed explanation shown with the preliminary control stage according to the method according to the invention, the lowest Expenditure on switching means shortest pulses or pulse groups with one or more Single pulses and any pulse frequency of extraordinary constancy generated. It should be noted, however, that for the application of the method according to the invention the push-pull stage is not a prerequisite, because a single tube stage can can be used just as well. However, the push-pull stage also brings that from others U.K. W. transmitter circuits known advantages.

Der technische Vorgang verläuft folgendermaßen: Die Röhre 4 der an sich bekannten Steuervorstufe in Abb. I, welche eine entsprechend hohe negative Vorspannung besitzt, wird mit einer sinusförmigen Wechselspannung von der Frequenz der endgültig gewünschten Hochfrequenzimpulse (Impulstaktfrequenz) unsymmetrisch übersteuert. Im Anodenkreis dieser Röhre liegt eine Spule Li, deren Eigenfrequenz jedoch viel höher ist als die der am Gitter wirkenden Wechselspannung. Der während der positiven Halbwelle infolge der Ubersteuerung sehr steil ansteigende Anodenstrom stößt diese Anodenkreisspule zu gedämpften Schwingungen an. (Bis hierher wäre der Vorgang somit mit einer Erequenzvervielfachung vergleichbar.) Der parallel zur Spule Li liegende Gleichrichter Gl bewirkt eine zusätzliche Dämpfung in der Weise, daß nur die erste positive Haibwelle der gedämpften Schwingung übrigbleibt. Diese positive, steil ansteigende Halbwelle, die nur einen Bruchteil der Steuerperiode beträgt, gelangt als Gleichstromsteuerimpuls über die Kopplungskapazität C zu den Gittern des Gegentakt-Tröpfelsenders, dessen Schwingungen sofort intensiv einsetzen. The technical process is as follows: The tube 4 of the known pre-control stage in Fig. I, which has a correspondingly high negative Has bias voltage with a sinusoidal alternating voltage of the frequency of the final desired high-frequency pulses (pulse clock frequency) asymmetrical overdriven. In the anode circle of this tube is a coil Li, its natural frequency however, it is much higher than that of the alternating voltage acting on the grid. The during the positive half-wave due to the overdrive very steeply increasing anode current this anode circuit coil triggers dampened oscillations. (Up to here would be the The process is comparable to a multiplication of the sequence.) The one parallel to the coil Lying rectifier Gl causes additional attenuation in such a way that only the first positive half wave of the damped oscillation remains. This positive, steeply rising half-wave, which is only a fraction of the tax period, reaches the grids via the coupling capacitance C as a direct current control pulse of the push-pull drip transmitter, whose vibrations begin immediately and intensely.

Die Anodenspannung der Senderöhren kann ohne Rücksicht auf die Betriebsdaten bis zur Überschlagsgrenze heraufgesetzt werden, da selbst dann die durchschnittliche Anodenverlustleistung nicht überschritten wird, weil während der Impulslücken überhaupt kein Anodenstrom fließt. The anode voltage of the transmitter tubes can be changed regardless of the operating data can be increased up to the rollover limit, since even then the average Anode power loss is not exceeded, because during the pulse gaps at all no anode current flows.

Durch den rasch ansteigenden Gitterstrom wird am Widerstand Rg eine Spannung aufgebaut, und die Gitterseite der Leitungskapazität Cg lädt sich negativ. Der Kopplungskondensator C, welcher in Reihe mit der Spule ei zum Gitterwiderstand Rg parallel liegt, ist so groß, daß er keine Umladung erfährt. Die Selbstinduktion Li bietet jedoch für den rasch ansteigenden Gitterstrom einen so großen induktiven Widerstand, daß die negative Blockierungsspannung entstehen kann. Erst bei maximaler Schwingungsamplitude des Senders ist der Gitterstrom groß genug, um durch den an Rg erzeugten Spannungsabfall der positiven Steuerspannung von Li genügend entgegenzuwirken. Die Schwingung bricht dann wieder zusammen. Der Gitterstrom setzt aus, die negative Gitterladung wird jetzt von Ck gehalten. Due to the rapidly increasing grid current, a Voltage built up, and the grid side of the line capacitance Cg charges negatively. The coupling capacitor C, which is in series with the coil ei for the grid resistance Rg is parallel, is so large that it does not undergo any reloading. The self-induction However, Li offers such a large inductive value for the rapidly increasing grid current Resistance that the negative blocking voltage can arise. Only at maximum The oscillation amplitude of the transmitter is large enough to pass through the grid current Rg generated voltage drop to counteract the positive control voltage of Li enough. The vibration then breaks down again. The grid current stops, the negative one Lattice charge is now held by Ck.

Die zeitliche Länge (Breite) des Gleichstromsteuerimpulses ist infolge entsprechender Wahl der Eigenfrequenz der Spule Li nur so groß, daß innerhalb desselben nur eine Tröpfelperiode fällt. Da außerhalb des positiven Steuerimpulses wieder eine negative Gitterspannung herrscht, kann vor Ein- treffen des nächsten Steuerimpulses kein Tröpfelvorgang mehr erfolgen. Der Kondensator Ck muß so groß bemessen sein, daß er die Blockierungsspannung über die ganze Impulstaktperiode hält. The temporal length (width) of the direct current control pulse is due to Appropriate choice of the natural frequency of the coil Li only so large that within the same only one period of dripping falls. Since outside of the positive control impulse again a negative grid voltage prevails, can meet the next control pulse no more dripping process take place. The capacitor Ck must be dimensioned so large that it the blocking voltage over the entire pulse clock period holds.

Der Tröpfelvorgang setzt erst dann wieder, und zwar mit großer zeitlicher Konstanz ein, wenn der an Li entstehende steil ansteigende positive Steuerimpuls die negative Gitterladung aufhebt.Only then does the dripping process start again, and with a large amount of time Constancy a when the steeply rising positive control pulse arising at Li cancels the negative grid charge.

Es entstehen auf diese Weise mit einem relativ geringen technischen Aufwand in bezug auf Amplitude, zeitlichen Abstand und Phase konstante Hochfrequenzimpulse, welche der Trägerwelle entsprechend die denkbar kürzeste Zeitdauer besitzen. It arise in this way with a relatively low technical level Effort in terms of amplitude, time interval and phase constant high-frequency pulses, which, corresponding to the carrier wave, have the shortest possible duration.

Die Zeitdauer der Hochfrequenzimpulse ist dabei unabhängig von der längeren Dauer des Steuerimpulses.The duration of the high-frequency pulses is independent of the longer duration of the control pulse.

Bei Verwendung mehrerer impulssender in Sonderfällen ist es erwünscht bzw. erforderlich, die einzelnen Impuls sender gleicher Trägerwelle zu kennzeichnen. Dies kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einfache Weise dadurch geschehen, daß die einzelnen Impulssender innerhalb einer Impulstaktperiode einen, zwei oder mehrere nacheinanderfolgende Tröpfelimpulse als Impulsgruppen senden. Um Impulsgruppen zu erzeugen, ist es nur erforderlich, die Breite des Gleichstromsteuerimpulses zu vergrößern, was durch entsprechende Änderung der Eigenfrequenz der Spule Li auf einfache Weise zu erreichen ist. Wird die Eigenfrequenz von Li derart gewählt, daß der Steuerimpuls z. B. die doppelte bzw. mehrfache Zeitdauer einer Tröpfelperiode hat, so entstehen innerhalb jeder Impulstaktperiode zwei bzw. mehrere Hochfrequenzimpulse, die im zeitlichen Abstand einer Tröpfelperiode aufeinanderfolgen. This is desirable when using several pulse transmitters in special cases or required to identify the individual pulse transmitters of the same carrier wave. In the method according to the invention, this can be done in a simple manner by that the individual pulse transmitters within a pulse cycle period one, two or send several successive droplet impulses as impulse groups. To impulse groups it is only necessary to increase the width of the DC control pulse enlarge what is caused by a corresponding change in the natural frequency of the coil Li easy way to get there. If the natural frequency of Li is chosen such that the control pulse z. B. twice or more times the duration of a dripping period has, there are two or more high-frequency pulses within each pulse cycle period, which follow one another at a time interval of a drip period.

Durch Vergrößerung des Gitterableitwiderstandes Rg läßt sich der zeitliche Abstand der Tröpfelimpulse innerhalb einer Impulsgruppe in weiten Grenzen vergrößern. Die dabei sich zwangläufig ergebende Verbreiterung der Einzelimpulse ist praktisch unbedeutend. By increasing the grid leakage resistance Rg, the Time interval between the droplet pulses within a pulse group within wide limits enlarge. The inevitably resulting broadening of the individual impulses is practically insignificant.

Es ist vorteilhaft, Cg so klein wie-möglich zu halten, um bei der hohen Tröpfelfrequenz einen größeren Gitterableitwiderstand anwenden zu können und dadurch den Gleichstromsteuerimpuls weniger zu belasten. Bei der praktischen Ausführung ist Cg durch die Röhren- und Leitungskapazität bestimmt und fällt als Schaltelement fort. It is advantageous to keep the Cg as small as possible in order to achieve the high drip frequency to be able to use a larger grid leakage resistance and thereby loading the direct current control pulse less. In the practical execution Cg is determined by the tube and line capacitance and falls as a switching element away.

Die obiges Verfahren sowohl bei Einzelimpulsen als auch bei Impulsgruppen auszeichnende hohe Stabilität des Impulseinsatzes, der deshalb vorzugsweise als Meßmarke verwendet werden kann, ist begründet in dem steilen Anstieg des Gleichstromsteuerimpulses. The above procedure for both single pulses and groups of pulses excellent stability of the pulse application, which is therefore preferred as a Measuring mark can be used is due to the steep rise of the direct current control pulse.

Alle genannten Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung bleiben selbstverständlich auch bei Erzeugung längerer Impuls zeiten bestehen. All mentioned advantages of the arrangement according to the invention remain of course exist even when generating longer pulse times.

PATENTANSPROCHE: I. Verfahren zur Erzeugung kurzer, vorzugsweise kürzester Hochfrequenzimpulse (insbesondere für Meßzwecke), dadurch gekennzeichnet, daß ein einfacher oder Gegentakthochfrequenzsender durch ein im Gitterkreis liegendes RC-Glied in an sich bekannter Weise zum periodischen Tröpfeln gebracht wird und daß ein getrennt erzeugter, mit einer vielfach niedrigeren Frequenz als der des Tröpfelvorgangs wiederkehrender, an das Gitter der Schwingröhre gelegter, positiver Gleichspannungssteuerimpuls mit steilem Anstieg den Tröpfelvorgang des Senders in der Weise beeinflußt, daß der zeitliche Abstand der Tröpfelimpulse durch Auslassen von einem oder mehreren Tröpfelvorgängen auf jede gewünschte Größe gebracht werden kann, ohne die Zeitdauer der Tröpfelimpulse (Impulsbreite) zu verlängern. PATENT CLAIM: I. Method of producing short, preferably shortest high-frequency impulses (especially for measuring purposes), characterized in that, that a simple or push-pull high frequency transmitter by a lying in the grid circle RC element is brought to periodic trickling in a manner known per se and that a separately generated, with a frequency many times lower than that of the The dripping process is more recurring, more positive, and is placed on the grid of the vibrating tube DC voltage control pulse with a steep rise in the dripping process of the transmitter the way that the time interval between the droplet pulses is influenced by omission can be brought to any desired size by one or more dripping processes can without increasing the duration of the droplet pulses (pulse width).

Claims (1)

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das RC-Glied so bemessen wird, daß auf einen Tröpfelimpuls etwa 40 Hochfrequenzschwingungen fallen. 2. The method according to claim 1, characterized in that the RC element is dimensioned so that about 40 high-frequency oscillations fall on one droplet pulse. 3. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch entsprechende Bemessung der Länge des Gleichspannungssteuerimpulses innerhalb einer Steuerperiode zwei oder mehrere aufeinanderfolgende Tröpfelimpulse fallen und somit Impulsgruppen entstehen. 3. The method according to claim I and 2, characterized in that by corresponding dimensioning of the length of the DC voltage control pulse within a Control period two or more successive droplet pulses fall and thus Impulse groups arise. 4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Tröpfelfrequenz mitbestimmende Widerstand Rg veränderbar ist. 4. Arrangement for performing the method according to claim I to 3, characterized in that the resistance co-determining the droplet frequency Rg is changeable.