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Impulsgenerator zur Erzeugung von Impulsen hoher Wiederholungsfrequenz
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 ist eine Schaltskizze einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindunggemässen Impulsgenerators. Fig. 2 zeigt die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Anordnung erläuternde Diagramme, während Fig. 3 eine andere Ausführungsform eines Teiles der in Fig. 1 dargestellten Anordnung veranschaulicht.
Der Energiespeicher des in Fig. 1 dargestellten Impulsgenerators besteht aus einem aus in Reihe geschalteten Spulen 12 und parallelgeschalteten Kondensatoren 13 zusammengesetzten Netzwerk 10. Die Spulen und Kondensatoren bilden eine Anzahl von Filtern, welche dazu ausreichen, beim Laden und beim Entladen des Netzwerkes während der gewünschten Impulspausen eine stetige Energie zu liefern. Das Netzwerk ist an seinem einen Ende offen.
Das Netzwerk wird über einen Ladestromkreis in einem Zeitraum geladen, welcher kurz im Vergleich zur kleinsten Wiederholungsperiode der erzeugten Impulse ist. Die Wiederholungsperiode der erzeugten Impulse ist diejenige Zeit, welche zwischen dem Auftreten einander entsprechender Teile zweier aufeinanderfolgender Impulse vergeht. Der Ladestromkreis verläuft von der Gleichspannungsquelle +B über einen Widerstand 15, eine gasgefüllte Tetrode 16, die eine Hälfte 17 der Primärwicklung eines Impuls transformators, die Eingangsklemme 11 des Netzwerkes und über das Netzwerk selbst zur Erdung 14 des Netzwerkes. Die Spannungs- quelle +B ist mittels eines im Vergleich zu den Kondensatoren 13 grossen Kondensators 18 wechselstrommässig überbrückt.
Die Laderöhre 16 wird normalerweise in ihrem nichtleitenden Zustand gehalten. Zu diesem
Zwecke erhält ihr Steuergitter von der mit den in Reihe geschalteten Widerständen 19 und 20 verbundenen Vorspannungsquelle-Ee über die Sekundärwicklung. eines zusätzlichen Impulstransformators 21 eine negative Vorspannung.
Die Kathodenspannung der Röhre 16 hängt vom jeweiligen Ladezustand des Netzwerkes 10 ab. Die Kathode der Röhre ist mit ihrem Schirmgitter unmittelbar und mit ihrem Steuergitter über den Kondensator 22 verbunden.
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Das Entladen des Netzwerkes erfolgt über einen Entladestromkreis ebenfalls in einem Zeitraum, welcher kurz im Vergleich der kleinsten Wiederholungsperiode der erzeugten Impulse ist. Der Entladestromkreis verläuft von der Klemme 11 des Netzwerkes über die andere Hälfte 26 der Primärwicklung des erstgenannten Impulstransformators und eine gasgefüllte Tetrode 25 zur Erde. Die Entladeröhre 25 wird normalerweise ebenfalls in ihrem nichtleitenden Zustand gehalten. Zu diesem Zwecke ist ihr Steuergitter mit einer einstellbaren Anzapfung eines Widerstandes 30 verbunden, der in Reihe mit den Widerständen 31 und 32 an die Vorspannungsquelle-Be angeschlossen ist.
Die Teile 17 und 26 der Primärwicklung des erstgenannten Impulstransformators sind so geschaltet, dass sich in der Sekundärwick1ùng 27 dieses Transformators sowohl beim Laden als auch beim Entladen des Netzwerkes je ein Impuls der gleichen Polarität ergibt. An die Klemmen dieser Sekundärwicklung kann ein geeigneter
Verwertungskreis angeschlossen sein. Die Be- lastung des Transformators wird zweckmässig derart gewählt, dass die im leitenden Zustand der Röhren 16 und 25 an die E ; ngangsklemmen des Netzwerkes angeschlossenen, Widerstände gleich dem Wellenwiderstand des Netzwerkes sind. Hiebei ergibt sich die beste Energie- übertragung vom Impulsgenerator zum Ver- wertungskreis.
Der Impulsgenerator enthält ferner Ein- richtungen zur Steuerung des Lade-und Entlade- stromkreises in der Weise, dass das Netzwerk in vorausbestimmten zeitlichen Abständen ab- wechselnd geladen und entladen wird. Zu diesem Zwecke werden die zum Laden und Entladen des Netzwerkes dienenden Entladungsröhren miteinander abwechselnd leitend gemacht. Die Steuerung erfolgt mittels eines über die Eingangsklemme den Steuergitter der Röhren 16 und 25 zugeführten Steuerzeichens. Die Klemme 40 steht über einen Kondensator 41 und einen Ableitwiderstand. 42 mit dem Eingangskreis einer Verstärkerröhre 43 mit Kathodenausgang in Verbindung. Mit dem an die Kathode der Röhre 43 angeschlossenen Widerstand 44 ist ein weiterer Widerstand 45 in Reihe geschaltet.
An die Röhre 43 ist eine weitere Verstärkerröhre 46 angeschlossen, deren Ausgangskreis die Primärwicklung des Impulstransformators 21 enthält. Das Steuergitter der Laderöhre 16 ist über diesen Transformator mit dem Steuer- stromkreis verbunden, während das Steuergitter der Entladeröhre 25 über einen Kondensator 47 an den Ausgangskreis des Verstärkers 46 an- geschlossen ist. Das Steuergitter der Röhre 46 erhält seine Vorspannung von einem Spannungs- teiler 48. Der Kondensator 49 ist ein Sperr- kondensator.
Zwecks Erläuterung der Wirkungsweise des
Impulsgenerators sei angenommen, dass das
Netzwerk 1 G vollständig entladen ist. In diesem
Fall hat die Kathode der Laderöhre 16 annähernd Erdpotential und die dem Steuergitter dieser Röhre von der Spannungsquelle-sse zugeführte negative Vorspannung hält die Röhre in ihrem nichtleitenden Zustand. Ebenso ist auch die Entladeröhre 25 nichtleitend, da die ihrem Steuergitter zugeführte Vorspannung mittels geeigneter Einstellung der Anzapfung des Widerstandes 30 so gewählt wird, dass sie erheblich grösser ist als die negative Vorspannung am Steuergitter der Röhre 16.
Wenn nun der Klemme 40 ein durch die Kurve A der Fig. 2 dargestelltes Steuerzeicb-zugeführt wird, gelangt dieses Zeichen über die Röhren 43 und 46 mit positiver Polarität zu den Steuergittern der Röhren 16 und 25. Der erste Impuls des Steuerzeichens ruft in der Röhre 16 eine Entladung herbei, übt jedoch auf die Röhre 25 wegen der hohen regativen Vorspannung des Steuergitters dieser Röhre keine Wirkung aus. Das Netzwerk wird nun über die Laderöhre 16 aufgeladen.
Die Transformator- wicklungen 17 und 26 schliessen das Netzwerk 10 an seiner Eingangsklemme mit einem zu seinem
Wellenwiderstand gleichen Widerstand ab und infolgedessen steigt die Spannung an der ge- nannten Eingangsklemme unverzüglich auf etwa den halben Wert der Spannung der Spannungs- quelle +B. Nach einer gewissen Zeit ist das
Netzwerk voll aufgeladen und die Spannung an seiner Eingangsklemme wird gleich derjenigen der Spannungsquelle +B. Infolgedessen steigt auch die Spannung an der Kathode der Lade- röhre 16 und an der Anode der Entladeröhre 25 auf einen entsprechenden Wert an, so dass die
Laderöhre 16 den Ladestromkreis unterbricht, während die Vorspannung der Entladeröhre 25 so weit vermindert wird, dass diese Röhre auf den nächsten Impuls des Steuerzeichens ansprechen kann.
Die beschriebenen Spannungsänderungen an der Eingangsklemme des Netzwerkes 10, an der
Kathode der Laderöhre 16 und an der Anode der Entladeröhre 25 sind durch diejenigen Teile der Kurven B, C und D der Fig. 2 dargestellt, welche zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 liegen, wobei t, derjenige Zeitpunkt ist, in welchem der erste Impuls des Steuerzeichens der Klemme 40 zugeführt wird, während t2 denjenigen Zeitpunkt bezeichnet, in welchem das Laden des Netzwerkes beendet ist. Der in der Zeit - fliessende Ladestrom ruft in der Transformatorwicklung 27 einen Impuls vorbestimmter Polarität hervor, der dem Verwertungskreis zugeführt wird. Diesen
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kapazität des Netzwerkes bezeichnen.
Während des Zeitraumes < i- < s ist die Laderöhre 16 leitend und ihre Kathodenspannung gleicht dem Wert der Spannung der Spannungsquelle +B abzüglich des Spannungsabfalls im AnodenKathodenkreis der Röhre.
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Beim Eintreffen des nächsten Impulses des Steuerzeichens bleibt die Röhre 16 infolge der positiven Spannung an ihrer Kathode nichtleitend, während die Röhre 25 leitend wird und das Netzwerk cüadet, wobei die Spannung an den Eingangsklemmen des Netzwerkes sofort auf den Halbwert der Spannung der Spannungsquelle +B sinkt. Nach einer durch die Kapazität und die Induktivität des Netzwerkes bestimmten Zeit ist die Entladung des Netzwerkes beendet und die Spannung an ihrer Eingangsklemme vermindert sich auf Null. Weiterhin vermindert sich auch die Spannung an der Kathode der Laderöhre 16 und an der Anode der Entladeröhre 25 auf Null, wodurch die Röhre 16 für den nächsten Impuls des Steuerzeichens empfänglich wird, während die Röhre 25 den Entladestrom unterbricht.
Die das Entladen des Netzwerkes begleitenden Spannungsänderungen sind durch diejenigen Teile der Kurven B, C und D dargestellt, welche zwischen den Zeitpunkten t 3 und t4 liegen, wobei der Zeitpunkt t3 derjenige ist, in welchem der zweite Impuls des Steuer- zeichens eintrifft, während t4 denjenigen Zeit- punkt bezeichnet, in welchem das Entladen des
Netzwerkes beendet ist. Der während des Ent- ladens des Netzwerkes durch die Transformator- wicklung 26 fliessende Strom ruft in der Wick- lung 27 einen zweiten Impuls hervor. Diesen durch das Entladen des Netzwerkes hervor- gerufenen Impuls stellt der Impuls Pd, der Kurve E dar.
Er hat dieselbe Polarität und dieselbe Dauer wie der vorhergehende Impuls P,.,.
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abfall im Anoden-Kathodenkreis der Röhre 25 während desjenigen Zeitraumes t 3-t4 dar, während dessen diese Röhre leitend ist.
Die übrigen Impulse der Kurve A bewirken eine Wiederholung der oben beschriebenen Vorgänge. Die Kurve E zeigt die dabei erzeugten Impulse, welche zeitlich mit den zugeführten Steuerimpulsen übereinstimmen. Das Steuerzeichen muss derart gestaltet werden, dass die Zeitabstände zwischen seinen aufeinanderfolgenden Impulsen grösser sind, als die zum Entionisieren der Röhren 16 und 25 erforderliche Zeit, damit gleichzeitig immer nur eine dieser Röhren leitend ist, weil sonst die beiden Röhren die Spannungsquelle B vorübergehend kurzschliessen könnten.
Die Wiederholungsfrequenz der durch den erfindungsgemässen Generator erzeugten Impulse ist nur durch die Entionisierungszeit der Röhren 16 und 25 begrenzt. Zwecks Erzielung der höchstmöglichen Wiederholungsfrequenz müssen die Röhren so gesteuert werden, dass die Entladung in der einen sofort bei Beendigung des Entionisierens der anderen Röhre einsetzt.
Ausser seiner Fähigkeit zur Erzeugung von
Impulsen sehr hoher Wiederholungsfrequenz hat der Generator noch den Vorteil eines sehr guten
Wirkungsgrades, da sowohl die während des
Ladens als auch die während des Entladens des
Netzwerkes zur Verfügung stehende Energie zur Erzeugung von ausgehenden Impulsen ausgenutzt wird.
Die Kurven der Fig. 2 sind zwecks Vereinfachung der Beschreibung idealisiert worden.
In Wirklichkeit haben die sich aus dem Ladevorgang ergebenden Impulse eine kleinere Amplitude, als die sich aus dem Entladevorgang ergebenden Impulse, da der Widerstand des Entladestromkreises sich nur aus dem Widerstand der Schaltelemente 10, 26 und 25 zusammensetzt, während der Widerstand des Ladestromkreises über den Widerstand der entsprechenden Schaltelemente 10, 17 und 16 hinaus noch den Widerstand des Kondensators 18 enthält. Wo dies erwünscht ist, können die erzeugten Impulse natürlich durch einen Ausgleich des Widerstandes der beiden Stromkreise gleich stark gemacht werden. Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Schaltung.
In der Anordnung gemäss Fig. 3 ist die
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klemme 60 und anderseits an die mit dem Widerstand 15 verbundene Klemme 61 angeschlossen und ist wechselstrommässig durch den Kondensator 18 überbrückt. Das Netzwerk 10 enthält auch hier parallelgeschaltete Kondensatoren 50 und 51, von welchen die Kondensatoren 50 über eine Leitung 52 zwischen die Eingangsklemme 11 des Netzwerkes und die positive Klemme 61 der Spannungsquelle +B geschaltet sind, während die Kondensatoren 51 zwischen der Klemme 11 und der Erdung 14 liegen.
Ansonsten ist die Anordnung identisch mit derjenigen gemäss Fig. 1 und kann durch den gleichen Steuerstromkreis gesteuert werden wie jene. Der Steuerstromkreis ist zwecks Vereinfachung der Darstellung weggelassen worden.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung sei angenommen, dass die Röhren 16 und 25 in ihrem normalen, nichtleitenden Zustand sind. Der Überbrückungskondensator 18 wird von der Spannungsquelle-t-B geladen und die Kondensatoren 50 und 51 bilden einen zum Kondensator 18 parallelgeschalteten kapazitiven
Spannungsteiler. Diese Kondensatoren erhalten gleiche Ladungen, welche dem halben Wert der Spannung der Spannungsquelle +B gleich sind. Sobald die Röhre 16 gezündet wird, werden die Kondensatoren 50 durch diese Röhre kurz- geschlossen, so dass die Kondensatoren 51 auf die volle Spannung der Spannungsquelle + B aufgeladen werden, während die Kondensatoren 50 sich entladen. Der hiebei durch das Netzwerk fliessende Strom erzeugt einen ausgehenden
Impuls gegebener Polarität und Amplitude.
Bei der Zündung der Röhre 25 werden durch diese Röhre die Kondensatoren 51 kurz- geschlossen und entladen, während die Konden- satoren 50 voll aufgeladen werden. Dabei liefert der Generator einen zweiten Impuls, der infolge der Gleichheit des Widerstandes beider Lade- und Entladestromkreise dieselbe Amplitude hat wie der erste Impuls. Der Generator ist jetzt
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In beiden dargestellten Anordnungen wurden zum Laden und Entladen des Energiespeichers gasgefüllte Röhren verwendet, da über diese starke Ströme geleitet werden können, so dass man mit ihrer Hilfe starke Impulse erzeugen kann. Natürlich können aber an Stelle dieser Röhren auch Vakuumröhren verwendet werden, wobei die Entionisierung wegfällt, so dass Impulse mit noch höherer Wiederholungsfrequenz erzielt werden können, als bei Verwendung gasgefüllter Röhren.
Der erfindungsgemässe Impulsgenerator ist mannigfache Verwendung fähig. Er kann beispielsweise in der Nachrichtentechnik zur Impulsmodulation eines Trägerzeichens oder in der Industrie in elektrischen Schweissanlagen benutzt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Impulsgenerator mit einem Energiespeicher (10) sowie mit einem Ladestromkreis (16, 17) und einem Entladestromkreis (25, 26) mit je einer ein Steuergitter aufweisenden Entladungsröhre (16 bzw. 25) zum Laden und zum Entladen des Energiespeichers, dadurch gekennzeichnet, dass die Lade-und Entladestromkreise in der Weise gesteuert werden, dass sie den Energiespeicher in im Verhältnis zur kleinsten Wiederholungsperiode der erzeugten Impulse kurzen Zeiträumen abwechselnd laden und entladen sowie dass den Lade-und Entladestromkreisen sowohl bei jedem Laden als auch bei jedem Entladen des Energiespeichers je ein Impuls derselben Polarität entnommen wird.
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