DE1591225C

DE1591225C - Generator for generating discharge encounter high-frequency pulse signals with high pulse repetition frequency

Info

Publication number: DE1591225C
Authority: DE
Inventors: Joseph M Wellesley Huber Henry J Newton Heights Mass Proudjun (V St A)
Original assignee: Ikor Ine , Burlington, Mass (V St A)
Publication date: 1972-05-04

Description

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Die Erfindung betrifft einen Generator zur Erzeu- erzielen, deren Dauer kürzer ist als einige Mikrogung von Entladungsstößen, bestehend aus einer vor- Sekunden.The invention relates to a generator for generating the duration of which is shorter than a few microguns of bursts of discharge consisting of a second before.

bestimmten Anzahl hochfrequenter Impulssignale mit Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hoher Impulsfolgefrequenz. Hochfrequenzgenerator zu schaffen, der impulsför-Kurze Impulse von Mikrowellenenergie bei Fre- 5 mige Mikrowellenenergie mit hoher Ausgangsleistung quenzen in der Größenordnung von 1 GHz und dar- und hohem Wirkungsgrad liefert und dennoch einüber werden bis jetzt im allgemeinen mit Hilfe von fach im Aufbau und mit relativ geringen Kosten her-Magnetronen, Klystronröhren und Frequenzverviel- stellbar ist.A certain number of high-frequency pulse signals with the invention is based on the object high pulse repetition rate. To create high-frequency generator, the impulsför short Pulses of microwave energy at fre- 5 mige microwave energy with high output power sequences in the order of magnitude of 1 GHz and provides high efficiency and yet one over are up to now generally with the help of well-designed and at relatively low cost magnetrons, Klystron tubes and frequency is adjustable.

fächern erzeugt. Bei den Klystronröhren handelt es Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch sich gewöhnlich um Vorrichtungen mit geringer Aus- io gelöst, daß der Innenleiter einer an eine Ladeschal-, gangsenergie. Magnetrone sind Vorrichtungen von tung angeschalteten Übertragungsleitung in mehrere hoher Genauigkeit, deren Herstellung hohe Kosten durch dielektrische Spalte distanzierte und elektrisch verursacht. Bei beiden Arten von Vorrichtungen ist gekoppelte Abschnitte aufgeteilt ist, wobei die Anes bei einer Erhöhung der Betriebsfrequenz erforder- Ordnung und Abmessung derart getroffen ist, daß lieh, die Abmessungen der Konstruktion zu verklei- 15 eine von der Ladeschaltung gelieferte lange Rechtnern, so daß sich die Fähigkeit der Vorrichtung, eckwelle in einer ersten Richtung längs des Leiters Wärme abzugeben, verringert; infolgedessen ergibt wandert und jeder Spalt innerhalb einer vorbestimmsich in der Praxis eine Begrenzung sowohl bezüglich ten Zeitdauer auf das Eintreffen der Front der Welle der verfügbaren Ausgangsenergie als auch bezüglich an dem betreffenden Spalt anspricht und ein eine der erreichbaren Frequenz. 20 vorbestimmte Länge aufweisender Teil dieser Welle Zwar ermöglichen Frequenzvervielfacher das Ar- reflektiert wird, indem der Spalt diesem Teil einen beiten im Bereich noch kürzerer Wellen, wobei die großen Widerstand darbietet, und daß der verblei-Frequenzvervielfacher gewöhnlich mit Kristallen ar- bende Teil der langen Rechteckwelle auf den nächbeiten, mittels deren eine erzeugte Welle verzerrt sten Leiterabschnitt übertragen wird, indem der bewird, doch geht die aus den Harmonischen abgeleitete 35 treffende Spalt so dimensioniert ist, daß er diesem Energie bei zunehmenden Frequenzen sehr schnell verbleibenden Teil nur einen kleinen Widerstand zurück. darbietet.fan generated. According to the invention, this object is achieved in the klystron tubes usually resolved around devices with low impact that the inner conductor of a charging switch, output energy. Magnetrons are devices connected by transmission line in several devices high accuracy, the production of which is high cost spaced by dielectric gaps and electrical caused. In both types of devices, coupled sections are divided, with the anes with an increase in the operating frequency required order and dimension is made such that lent to reduce the dimensions of the construction. so that the ability of the device to corner wave in a first direction along the conductor Giving off heat decreases; as a result, it migrates and each gap is within a predetermined range in practice a limitation in terms of both the duration of the arrival of the front of the wave the available output energy as well as with respect to the relevant gap responds and a one the achievable frequency. Part of this shaft having a predetermined length It is true that frequency multipliers allow Ar- is reflected by the gap in this part work in the range of even shorter waves, the one offering great resistance, and that the lead-frequency multiplier part of the long square wave usually working with crystals on the next, by means of which a generated wave is transmitted to the most distorted conductor section by being but the gap derived from the harmonics is dimensioned in such a way that it corresponds to this Energy at increasing frequencies very quickly remaining part only a small resistance back. presents.

Brauchbare Energiemengen können bei Wellen- Durch diesen- Generator können außerordentlich längen unter 5 mm mit Hilfe von Funkengeräten er- kurze Wellen während einer sehr kurzen Gesamtzeit zielt werden, bei denen resonanzfähige Dipole in 30 erzeugt werden. Die Wellenzüge treten mit sehr einem isolierenden Medium verwendet werden. Bei hochfrequenten Wellen auf, und die Zahl der Wellen einer solchen Vorrichtung ist ein resonanzfähiger kann auf vier oder fünf beschränkt sein. Die Gesamt-Dipol, der gewöhnlich kugelförmig ist, in einem dauer, während der dieser Impulszug auftritt, liegt in Abstand zwischen zwei Elektroden angeordnet. der Größenordnung von see 10~⁹. Somit stellt jede Eine Funkenentladung über die Funkenstrecke 35 Wellenimpulsfolge einen Entladungsstoß dar, und zwischen der Elektrode und dem Resonator erregt die Frequenz der Wellen und die Ausgangsleistung die Eigenschwingung des Resonators dadurch, in dem Entladungsstoß ist sehr groß,
daß sie ein plötzliches Zusammenbrechen des Es ist zwar bekannt, zur Erzeugung kurzer Imelektrischen Feldes bewirkt. Die Funken sind von pulse einer elektrischen Übertragungsleitung durch gedämpften Wellenzügen von regelloser Phasen- 40 Impulslademittel eine lange Rechteckschwingung zulage begleitet. Solche Vorrichtungen bilden daher zuführen, von der ein Teil infolge Fehlanpassung am Breitbandfunksender, und ihre Energieabgabe ist Ende der Leitung reflektiert wird. Bei einem bekannbegrenzt, ten Verfahren dieser Art wird eine einzige Länge einesUsable amounts of energy can be used for waves during a very short total time in which resonance-capable dipoles are generated in 30 waves. The wave trains occur with a very insulating medium. In the case of high-frequency waves, and the number of waves of such a device is capable of resonance, it can be limited to four or five. The total dipole, which is usually spherical, in a period during which this pulse train occurs, is located at a distance between two electrodes. of the order of see 10 ~ ⁹ . Thus, every wave pulse train through the spark gap 35 represents a discharge surge, and between the electrode and the resonator the frequency of the waves and the output power excite the natural oscillation of the resonator, in which the discharge surge is very large,
It is known that it causes a sudden collapse of the electric field to generate a short Imelectric field. The sparks are accompanied by pulses from an electrical transmission line through attenuated wave trains from random phase charging means a long square wave addition. Such devices therefore form feed, part of which is reflected as a result of mismatching at the broadband radio transmitter, and their energy output is reflected at the end of the line. In one known limited method of this type, a single length becomes one

Es wurden auch bereits Versuche unternommen, ungeteilten Koaxialkabels benutzt, welches als Ver-Attempts have also been made to use undivided coaxial cables, which are used as

um die Anzahl der resonanzfähigen Dipole dadurch 45 zögerungsleitung dient. Dabei kann das Kabel anto the number of resonant dipoles thereby 45 delay line is used. The cable can be connected

zu vergrößern, daß die Dipole in Form einer langen einem Ende kurzgeschlossen sein, um ein reflektie-to enlarge that the dipoles are short-circuited in the form of a long one end in order to create a reflective

Reihe angeordnet wurden, um die Energieabgabe zu rendes Ende zu bilden, und am anderen Ende kannRow have been arranged to form the energy output to the rende end, and at the other end can

vergrößern. Zwar wird hierbei eine Vergrößerung der das Kabel an das Gitter einer Röhre angeschaltetenlarge. It is true that an enlargement of the cable is connected to the grid of a tube

Energieabgabe erzielt, doch steht die Energieabgabe sein, wobei das freie Ende des Kabels an ein Poten-Energy output achieved, but the energy output can be, with the free end of the cable connected to a potential

in keinem brauchbaren Verhältnis zu der Zahl der 50 tiometer angeschlossen ist. Die Impulsbreite wirdin no usable proportion to the number of 50 tiometers attached. The pulse width will

zusätzlich verwendeten Dipole. dadurch verringert, daß die Differenz eines unver-additionally used dipoles. reduced by the fact that the difference of an un-

Ferner hat man Funkenstrecken in Mikrowellen- zögerten Impulses und eines Impulses entgegengesetzhohlräumen angeordnet, die als resonanzfähige FiI- ter Polarität, der durch das Kabel verzögert worden ter wirken sollten. Bei diesen Vorrichtungen handelt ist, benutzt werden. Auch diese bekannte Anordnung es sich theoretisch um mit hohem Wirkungsgrad ar- 55 besitzt jedoch einen schlechten Wirkungsgrad und beitende Vorrichtungen, doch arbeiten diese Vor- ist bezüglich der Frequenz und der Leistungsabgabe richtungen in der Praxis mit einer geringen Ausgangs- beschränkt (deutsche Auslegeschrift 1098 055).
leistung. Man kann alle vorstehend beschriebenen Demgegenüber ist nach der Erfindung der Innen-Vorrichtungen als harmonische Generatoren be- leiter einer elektrischen Übertragungsleitung durch zeichnen, da es sich um schwingende Vorrichtungen 60 Luftspalte in mehrere aufeinanderfolgende Abhandelt, die durch ein resonanzfähiges Element ge- schnitte aufgeteilt, und diese Luftspalte wirken als steuert werden, durch welches die Grundfrequenz Schaltmittel, um elektrisch jeden Abschnitt mit dem bestimmt wird. nächstfolgenden Abschnitt in der Weise zu koppeln,Furthermore, spark gaps have been arranged in microwave-delayed impulses and in an impulse opposing cavities, which should act as resonance-capable filters of polarity, which should have been delayed by the cable. These devices are to be used. This known arrangement, too, is theoretically high-efficiency, but has poor efficiency and working devices, but in practice this function is limited in terms of frequency and power output directions with a low output (German Auslegeschrift 1098 055 ).
power. In contrast, according to the invention, all of the above-described indoor devices can be characterized as harmonic generators for an electrical transmission line, since these are vibrating devices 60 air gaps in several successive treatises, which are divided by a resonant element, and these air gaps act as controls by which the fundamental frequency switching means to electrically connect each section to the is determined. to link the next section in such a way that

Ferner ist bei der Anwendung impulsförmiger Mi- daß eine Aufteilung in Einzelimpulse erfolgt, wennFurthermore, when pulse-shaped Mi- is used, a division into individual pulses takes place if

krowellen bei Entfernungsmeßsystemen das erzielbare 65 eine lange Rechteckwelle am Einspeiseende zugeführtIn distance measuring systems, the achievable 65 is fed to a long square wave at the feed end

Auflösungsvermögen eine Funktion der Impulsdauer. wird. Zweckmäßigerweise sind die als Funkenstrek-Resolving power a function of the pulse duration. will. Appropriately, the spark gap

Bei den bis jetzt bekannten Mikrowellenverfahren ist ken wirkenden Spalte mit einem sich selbsttätig er-In the microwave processes known up to now, there is a gap that acts automatically with an automatically generated

es außerordentlich schwierig, Impulse oder Stöße zu gänzenden Dielektrikum ausgefüllt. Dabei könnenit is extremely difficult to get impulses or shocks to be filled with full dielectric. Here you can

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sämtliche Spalte die gleiche Durchbruchsverzöge- als Dielektrikum Luft unter einem Druck von rungszeit gegenüber der eine vorbestimmte Spannung 760 mm Hg verwendet wird, wobei die Länge der aufweisenden Rechteckwelle besitzen. Funkenstrecke etwa 0,25 mm beträgt, wird die Fun-Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Er- kenstrecke z. B. bei einer Spannung von 30 kV innerfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der 5 halb einer Nanosekunde oder weniger leitfähig, was Zeichnung zeigt sich jeweils nach dem Kathodenmaterial und den geo-F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Aus- metrischen Verhältnissen der Funkenstrecke richtet, führungsform der Erfindung und diese teilweise in Um eine große Zahl von Rechteckwellen zu erzeueinem Blockdiagramm und teilweise in einem Teil- gen, kann man mehrere Funkenstrecken hintereinanschnitt längs der Fortpfianzungsachse eines Hoch- io der in eine Übertragungsleitung einschalten. Grundfrequenzimpulses, wobei die wesentlichen Elemente sätzlich wird dann die Ursprünglich in einer rechtder Erfindung dargestellt sind, eckigen Wanderwelle gespeicherte Energie durch F i g. 2 in einem idealisierten Zeitdiagramm die mehrere Reflexionsvorgänge an den nacheinander fortschreitende Entstehung von beispielhaften WeI- zusammenbrechenden Funkenstrecken unterbrochen, lenformen bei der Anordnung nach Fig. 1, 15 so daß man einen Satz von kurzen Wanderwellen er-F i g. 3 im Längsschnitt eine weitere Ausführungs- hält. Die Breite jedes Impulses ist dann durch T₁ geform der Erfindung mit einem System zum Abfüh- geben, wobei T₁ der Durchbruchsverzögerungszeit ren des Hochfrequenzimpulses aus der Vorrichtung, jeder Funkenstrecke G₁ entspricht. Man kann den F i g. 4 im Schnitt eine weitere Ausführungsform Wellenzug periodisch oder aperiodisch machen, inder Erfindung und läßt ein anderes System zum Ab- 20 dem man die Funkenstrecken auf geeignete Weise führen des Hochfrequenzimpulses erkennen,- ausbildet, d. h., indem man die Durchbruchszeit regelt Fig. 5 ein idealisiertes Zeitdiagramm, das die Wir- und/oder indem man die Länge der Übertragungskungsweise der Anordnung nach F i g. 4 veranschau- leitung von Funkenstrecke zu Funkenstrecke auf gelicht, eignete Weise wählt. Da keine resonanzfähigen EIe-Der erfindungsgemäße Hochfrequenzgenerator 35 mente verwendet werden, darf ein solcher Hochfreumfaßt allgemein eine Übertragungsleitung und Mit- quenzgenerator nicht als harmonischer Generator betel, um einen Impulserzeugungsteil dieser Leitung trachtet werden.all gaps have the same breakdown delay as the dielectric air under a pressure of approximately time compared to which a predetermined voltage 760 mm Hg is used, the length of the rectangular wave having. Spark gap is about 0.25 mm, the fun. B. at a voltage of 30 kV innerfinding described on the basis of the drawing. In the 5 half of a nanosecond or less conductive, whatever drawing shows up in each case according to the cathode material and the geo-F i g. 1 shows a schematic representation of the dimensions of the spark gap, embodiment of the invention and this partially in a block diagram and partially in a block diagram, several spark gaps can be undercut along the propagation axis of a vertical turn on a transmission line. Fundamental frequency pulse, with the essential elements additionally being the energy stored originally in a right of the invention, angular traveling wave by F i g. 2 in an idealized time diagram the several reflection processes interrupted in the successive formation of exemplary spark gaps collapsing, lenform in the arrangement according to FIG. 1, 15 so that a set of short traveling waves er-F i g. 3 shows another embodiment in longitudinal section. The width of each pulse is then shaped by T _{1 of} the invention with a system for sensing, where T ₁ corresponds to the breakdown delay time ren of the high-frequency pulse from the device, each spark gap G ₁ . One can see the F i g. 4 make a further embodiment wave train periodic or aperiodic in section, in the invention and allows another system to be recognized by which the spark gaps are guided in a suitable manner of the high-frequency pulse, that is, by regulating the breakdown time Timing diagram showing the effects and / or by changing the length of the transmission mode of the arrangement according to FIG. 4 Selects demonstration line from spark gap to spark gap in a light, suitable way. Since no resonance-capable elements are used, such a high frequency generally includes a transmission line and a frequency generator as a harmonic generator around a pulse generating part of this line.

mit Hilfe eines Gleichspannungsimpulses aufzuladen; In F i g. 1 erkennt man eine erfindungsgemäße Vorhierbei ist die Übertragungsleitung in mehrere Ab- richtung mit einer Übertragungsleitung 20 in Form schnitte unterteilt, die jeweils durch Schaltmittel mit- 30 eines koaxialen Kabels mit einem zylindrischen hoheinander verbunden werden können, wobei diese len äußeren Leiter 22 und einem damit konzentri-Schaltmittel nacheinander dadurch betätigt werden, sehen, insgesamt mit 24 bezeichneten inneren Leiter, daß an die Schaltmittel ein vorbestimmtes Potential der von dem äußeren Leiter durch ein dielektrisches über den unmittelbar vorangehenden Teil der Lei- Material 26, z. B. Luft, getrennt ist. Man kann Untung angelegt wird, und wobei die Schaltmittel im 35 terstützungen, z. B. geschlitzte Scheiben aus Kunstgeöffneten Zustand einen hohen Widerstand haben, stoff, verwenden, um die beiden Leiter in der richtiwährend sie im geschlossenen Zustand einen Wider- gen Lage zueinander zu halten; aus Gründen der stand haben, der nahezu gleich dem charakteristi- Deutlichkeit sind diese Unterstützungen in Fig. 1 sehen Leitungswiderstand ist. Im übrigen ist der nicht dargestellt. Ferner sind zur Vereinfachung der Widerstand jedes Leitungsabschnitts vorzugsweise 40 Zeichnung die Ableitungswiderstände nicht dargegleichmäßig und dem charakteristischen Leitungs- stellt, die jeden Abschnitt des Mittelleiters 24 mit widerstand angepaßt. Wenn bei der bevorzugten Aus- dem äußeren Leiter 22 verbinden. Diese Widerführungsform ein Schaltmittel geschlossen wird, so stände, die in einem typischen Fall einen Widerdaß eine Fortleitung von Energie zwischen benach- standswert von 1 Megohm haben, dienen zum Abbarten Teilen der Übertragungsleitung erfolgt, blei- 45 führen der elektrischen Restladung, die anderenfalls ben die Schaltmittel für Impulse geschlossen, die sich einen unregelmäßigen Betrieb verursachen würden in der einen oder anderen Richtung fortpflanzen, und und insbesondere einen Betrieb mit einer hohen Imwährend einer Zeit, die derjenigen Zeit entspricht, pulsfrequenz behindern würden. Wenn solche Widerweiche benötigt wird, um dem einen oder anderen stände eingebaut sind, werden alle Teile der Über-Ende der Vorrichtung die hochfrequente Energie zu 50 tragungsleitung auf dem Erdpotential gehalten, beentnehmen. Die Dämpfung an jedem der Schaltmittel vor die Vorrichtung betätigt wird, um einen Wellensoll gering sein; dies entspricht einer schnellen Ände- zug zu erzeugen. Der äußere Leiter 22 dient, wie rung des Zustandes zwischen einem »unendlich gro- im folgenden näher erläutert, in erster Linie als Abßen« Widerstand und einem Widerstand, der eine schirmung, und daher ist er lückenlos entweder aus sehr kleine ohmsche Komponente umfaßt. 55 einem massiven Material oder aus einem geklöppel-Zwar können Schaltvorrichtungen, z.B. Thyra- ten bzw. geflochtenen Material od. dgl. ausgebildet, trone, mit außerordentlich kurzen Schaltzeiten ar- und er besteht aus Kupfer oder einem ähnlichen Mabeiten, die nur einigen Nanosekunden entsprechen, terial von hoher elektrischer Leitfähigkeit,
wenn Energieimpulse von erheblicher Größe in Frage Eine Einrichtung zum Einführen einer im wesentkommen, doch können die einfachsten und außer- 60 liehen rechteckigen Welle .in die Übertragungsleitung ordentlich schnell arbeitenden Leistungsschalter ein- ist in F i g. 1 in Form einer Ladeschaltung 28 darpefach durch in die Übertragungsleitung eingeschaltete stellt, die mit einem Impulserzeugungsabschnitt 30 Funkenstrecken gebildet werden, in denen ein dielek- des Mittelleiters zusammenarbeitet. Solche Impulstrisches Material angeordnet ist. Wenn in der Über- ladeschaltungen sind bereits bekannt, und man kann tragungsleitung an einer solchen Funkenstrecke eine 65 normalerweise einen ÄC-Kreis oder eine resonanz-Überspannung auftritt, bricht die Funkenstrecke zu- fähige Ladeschaltung verwenden. Der Mittelleiter 24 sammen, so daß sie sehr schnell leitfähig wird. Bei ist in mehrere hintereinander angeordnete Abschnitte einer Übertragungsleitungs-Funkenstrecke, bei der 30, 32, 34, 36, 38 und 40 unterteilt.to charge with the help of a DC voltage pulse; In Fig. 1 can be seen an inventive passage, the transmission line is divided into several dressing with a transmission line 20 in shaped sections, each of which can be connected by switching means with a coaxial cable with a cylindrical high one, these len outer conductor 22 and one with it concentri switch means are operated one after the other by seeing, overall with 24 designated inner conductor, that to the switching means a predetermined potential of the outer conductor through a dielectric over the immediately preceding part of the Lei material 26, z. B. air, is separated. You can put on Untung, and the switching means in 35 supports, z. B. slotted disks from the art-opened state have a high resistance, use fabric to hold the two conductors in the correct position while they are in the closed state in opposition to each other; for the sake of standing, which is almost equal to the characteristic- these supports are shown in Fig. 1, the line resistance is. Otherwise, it is not shown. Furthermore, in order to simplify the resistance of each line section, the lead resistances are preferably not shown uniformly and are adapted to the characteristic line that each section of the center conductor 24 with resistance. If in the preferred configuration, connect the outer conductor 22. This form of implementation a switching means would be closed, which in a typical case would have a resistance that a transmission of energy between the adjacent value of 1 megohm, are used to break down parts of the transmission line, lead to the residual electrical charge, otherwise the Switching means closed for pulses which would cause irregular operation to propagate in one direction or the other and, in particular, would impede operation with a high Im during a time corresponding to that time, pulse frequency. If such deflectors are required to be built into one or the other stands, all parts of the over-end of the device will draw the high-frequency energy to 50 transmission line kept at ground potential. The attenuation at each of the switching means before the device is actuated by one wave should be small; this corresponds to generating a quick change train. The outer conductor 22 serves, as the state between an "infinitely large" resistor is explained in more detail below, and a resistor that provides shielding, and therefore it is completely made up of either very small ohmic components. 55 a solid material or from a clapper, switching devices such as thyrs or braided material or the like can be designed with extremely short switching times and it is made of copper or a similar element that only corresponds to a few nanoseconds , material of high electrical conductivity,
when energy pulses of considerable magnitude are in question, a means for introducing a substantially, but the simplest and most extravagant rectangular wave. 1, in the form of a charging circuit 28, is represented by interconnected in the transmission line, which are formed with a pulse generating section 30 spark gaps in which a dielectric center conductor works together. Such impulsive material is arranged. If in the overcharging circuits are already known and one can use the transmission line at such a spark gap, a normally AC circuit or a resonance overvoltage occurs, then the spark gap can be broken using a capable charging circuit. The center conductor 24 together so that it becomes conductive very quickly. At is divided into several successively arranged sections of a transmission line spark gap, at which 30, 32, 34, 36, 38 and 40.

Jeder Abschnitt der Übertragungsleitung ist dem nächstfolgenden Abschnitt nahe benachbart und von ihm durch Schaltmittel in Form eines engen Spaltes getrennt, in dem sich ein dielektrisches Material befindet. Die Anordnung nach F i g. 1 umfaßt somit die mit 42, 44, 46, 48 und 50 bezeichneten Funkenstrekken. Das dielektrische Material in den Spalten der Funkenstrecken ist vorzugsweise ein sogenanntes selbstheilendes Material, so daß sich das dielektrische Material nach dem Überschlagen eines Funkens selbsttätig erneuern kann. Die Enden der Abschnitte des Leiters 24, welche jede Funkenstrecke abgrenzen, sollen auf bekannte Weise so geformt sein, daß sich eine möglichst kurze Durchbruchszeit ergibt und daß das Material durch die beim Durchbrechen der Funkenstrecken auftretenden Lichtbogen möglichst wenig beschädigt wird. Wenn das dielektrische Material 26 der Übertragungsleitung strömungsfähig ist, kann es natürlich auch das Dielektrikum in den Funkenstrecken bilden.Each section of the transmission line is closely adjacent to and from the next successive section separated from it by switching means in the form of a narrow gap in which there is a dielectric material. The arrangement according to FIG. 1 thus includes the spark gaps designated 42, 44, 46, 48 and 50. The dielectric material in the gaps of the spark gaps is preferably a so-called self-healing material, so that the dielectric material changes after a spark occurs can renew automatically. The ends of the sections of conductor 24 delimiting each spark gap should be shaped in a known manner in such a way that the breakthrough time is as short as possible and that the material through the arcs occurring when breaking the spark gaps as possible little is damaged. When the dielectric material 26 of the transmission line is fluid, it can of course also form the dielectric in the spark gaps.

Die Leitungsabschnitte 32, 34, 36, 38 und 40 bilden zusammen mit den Funkenstrecken Impulserzeugungsmittel, die es ermöglichen, eine sich längs des Abschnitts 30 fortpflanzende rechteckige Welle in mehrere Impulse oder einen Wellenzug zu verwandein. Bei der Anordnung nach Fig. 1 haben alle Funkenstrecken 44, 46, 48 und 50 im wesentlichen die gleichen Abmessungen und daher auch gleich große Durchbruchsverzögerungszeiten. Im Hinblick auf ihre im folgenden beschriebene Funktion ist die Funkenstrecke 42 so eingestellt, daß sie im Vergleich zu den Funkenstrecken 44, 46, 48 und 50 langsamer anspricht.The line sections 32, 34, 36, 38 and 40 together with the spark gaps form pulse generating means, which allow a rectangular wave propagating along the section 30 in to transform several impulses or a wave train. In the arrangement of FIG. 1, all have Spark gaps 44, 46, 48 and 50 have essentially the same dimensions and therefore also the same large breakthrough delay times. With regard to its function as described below, the Spark gap 42 set so that it is slower compared to spark gaps 44, 46, 48 and 50 appeals to.

Wenn der Abschnitt 30 der Übertragungsleitung mit Hilfe der Schaltung 28 auf ein Potential V aufgeladen wird und wenn eine plötzliche Umschaltung zu dem nächsten Abschnitt 32 mit einem ähnlichen charakteristischen Widerstand erfolgt, wird bekanntlich in dem ursprünglich nicht geladenen Abschnitt 32 eine Wanderwelle von rechteckiger Wellenform er- _ zeugt. Die Amplitude der Wellenform ist dann mit V/2 gegeben, und die Länge T der rechteckigen Wellenform ist gleich dem Zweifachen der elektrischen Länge des Abschnitts 30. Die Funkenstrecke 42 ist so eingestellt, daß sie mit einer ausreichenden Verzögerung durchschlagen wird, damit der Abschnitt 30 auf seine volle Spannung V aufgeladen werden kann. Beim Zusammenbrechen wird die Funkenstrecke 42 schnell leitfähig, so daß dem Abschnitt 32 eine schnell ansteigende rechteckige Welle zugeführt wird. Wenn jedoch gemäß der Erfindung eine weitere Funkenstrecke 44 so angeordnet wird, daß sie den Abschnitt 32 abschließt, trifft die Wanderwelle auf den hohen Widerstand dieser Funkenstrecke, so daß sie nach hinten reflektiert wird. Die so reflektierte Welle wandert nach hinten in Richtung auf ihre ursprüngliche Quelle durch die jetzt leitfähige Funkenstrecke 42 mit einer Amplitude V/2 und einer Dauer T_R. Wenn sich die Wanderwelle gegenüber der Funkenstrecke 44 auf einer hohen Überspannung befand, wird die Funkenstrecke 44 automatisch durchschlagen, so daß sie plötzlich der Wanderwelle den für die Leitung charakteristischen Widerstand darbietet, so daß die reflektierte Welle plötzlich abklingt. Die Dauer T_x der letzteren reflektierten Welle wird daher durch die Zeit bestimmt, die die Funkenstrecke benötigt, um vollständig zusammenzubrechen.If the section 30 of the transmission line is charged to a potential V with the aid of the circuit 28 and if there is a sudden changeover to the next section 32 with a similar characteristic resistance, it is known that a traveling wave of rectangular waveform is generated in the originally uncharged section 32. _ testifies. The amplitude of the waveform is then given by V / 2 , and the length T of the rectangular waveform is equal to twice the electrical length of section 30. Spark gap 42 is set so that it breaks down with sufficient delay for section 30 to break down can be charged to its full voltage V. When collapsing, the spark gap 42 quickly becomes conductive, so that a rapidly rising rectangular wave is fed to the section 32. If, however, according to the invention, a further spark gap 44 is arranged so that it closes off section 32, the traveling wave encounters the high resistance of this spark gap, so that it is reflected backwards. The wave reflected in this way travels backwards in the direction of its original source through the now conductive spark gap 42 with an amplitude V / 2 and a duration T _R. If the traveling wave was at a high overvoltage with respect to the spark gap 44, the spark gap 44 will break down automatically so that it suddenly presents the traveling wave with the resistance characteristic of the line, so that the reflected wave suddenly dies away. The duration T _{x of} the latter reflected wave is therefore determined by the time it takes for the spark gap to collapse completely.

Somit wird eine hohe Spannung von z. B. 20 kV in Form eines Impulses an den Leitungsabschnitt 30 durch die Schaltung 28 angelegt, so daß der Abschnitt 30 aufgeladen wird. Wenn an der Funkenstrecke 42 eine hohe Überspannung erscheint, erfolgt ein Überschlag, so daß das in dem Abschnitt 30 vorhandene Potential plötzlich dem Abschnitt 32 in Form einer Wanderwellenfront 52 zugeführt wird, wie es in F i g. 2 A gezeigt ist. Diese die Funkenstrecke 44 erreichende Wellenfront trifft auf den anfänglich hohen Widerstand der Funkenstrecke 44, so daß sie in der in F i g. 2 B gezeigten Weise reflektiert wird, wie es durch die gestrichelt eingezeichnete reflektierte Wellenfront 54 angedeutet ist. Aus Gründen der Deutlichkeit ist die reflektierte Wellenfront mit einer etwas kleineren Amplitude dargestellt als die Wanderwelle, obwohl dann, wenn der Widerstand der nicht leitfähigen Funkenstrecke im Vergleich zum Widerstand der Leitung hoch ist, in der Praxis nur eine geringe Dämpfung auftritt. Die Funkenstrecke 44 bricht schnell zusammen, z. B. innerhalb einer halben Nanosekunde, so daß die Wellenfront 52 in den Leitungsabschnitt 34 übergeführt wird. Schließlich erreicht die Wellenfront 52 die nächste Funkenstrecke 46, wie es in Fig. 2C gezeigt ist. Hierbei beendete natürlich der Überschlag an der Funkenstrecke 44 die reflektierte Wellenform 54, die sich dann als Impuls 58 längs des Mittelleiters 24 nach hinten bewegte. Thus, a high voltage of e.g. B. 20 kV in the form of a pulse to line section 30 is applied by circuit 28 so that portion 30 is charged. If at the spark gap 42 If a high overvoltage appears, a flashover occurs, so that that which is present in section 30 Potential is suddenly supplied to section 32 in the form of a traveling wave front 52, as shown in FIG F i g. 2A is shown. This wave front reaching the spark gap 44 meets the initially high one Resistance of the spark gap 44, so that they in F i g. 2B is reflected as it is is indicated by the reflected wavefront 54 shown in dashed lines. For the sake of clarity the reflected wave front is shown with a slightly smaller amplitude than the traveling wave, though then if the resistance of the non-conductive spark gap compared to the resistance the line is high, in practice there is only little attenuation. The spark gap 44 breaks quickly together, e.g. B. within half a nanosecond, so that the wavefront 52 in the line section 34 is convicted. Finally, the wavefront 52 reaches the next spark gap 46 as shown in Fig. 2C. Here ended Of course, the flashover at the spark gap 44 produces the reflected waveform 54, which then turns out to be a pulse 58 moved backwards along the center conductor 24.

Wenn die Front der Rechteckwelle jetzt auf den durch die Funkenstrecke 46 gebildeten großen Widerstand trifft, wie es in Fig. 2D gezeigt ist, wird die Rechteckwelle ebenfalls durch den hohen Widerstand der nicht leitfähigen Funkenstrecke reflektiert, so daß sie beginnt, sich nach hinten in Richtung auf den Anfang der Übertragungsleitung zu bewegen. Jedoch bewirkt das Eintreffen der Wellenfront an der Funkenstrecke 46, daß an dieser Funkenstrecke eine Überspannung auftritt, so daß diese Funkenstrecke sehr schnell durchschlagen wird. Dieses Zusammenbrechen der Funkenstrecke ermöglicht es, die anfängliche Wanderwelle in den nächsten Abschnitt 36 der Leitung zu überführen, wobei gleichzeitig bewirkt wird, daß das reflektierte Potential zurückgeht. Auf diese Weise bewegt sich ein kurzer Impuls 60 mit der Dauer T_g, die im wesentlichen durch die Durchbruchszeit der Funkenstrecke 46 bestimmt wird, in der entgegengesetzten Richtung längs des Leiters 24, wie es in F i g. 2 E gezeigt ist.When the front of the square wave now meets the large resistance formed by the spark gap 46, as shown in Fig. 2D, the square wave is also reflected by the high resistance of the non-conductive spark gap, so that it begins to move backwards to move to the top of the transmission line. However, the arrival of the wave front at the spark gap 46 has the effect that an overvoltage occurs at this spark gap, so that this spark gap is broken down very quickly. This collapse of the spark gap makes it possible to carry the initial traveling wave into the next section 36 of the line, at the same time causing the reflected potential to decrease. In this way, a short pulse 60 with a duration T _g , which is essentially determined by the breakdown time of the spark gap 46, moves in the opposite direction along the conductor 24, as shown in FIG. 2 E is shown.

Wenn man annimmt, daß die Funkenstrecken 44 und 46 gleich große Durchbruchsverzögerungszeiten gleich T_g aufweisen, wird die Dauer der längs des Abschnitts 36 wandernden Rechteckwelle jetzt auf T-2T_g verkürzt. Wenn die Front der Welle die nächste Funkenstrecke 48 erreicht, tritt eine kleine Verzögerung ein, die auf die Durchbruchsverzögerungszeit dieser Funkenstrecke zurückzuführen ist. Hierbei wird durch Reflexion ein Impuls 62 erzeugt, während sich die Impulse 58 und 60 längs des Mittelleiters bewegen, wie es in Fig. 2F gezeigt ist. Es liegt auf der Hand, daß sich danach eine ähnliche Erscheinung an der Funkenstrecke 50 abspielt.Assuming that spark gaps 44 and 46 have equally large breakdown _delay times equal to T g, the duration of the square wave traveling along section 36 is now shortened to T-2T _g. When the front of the wave reaches the next spark gap 48, there is a small delay due to the breakdown delay time of that spark gap. Here, a pulse 62 is generated by reflection while the pulses 58 and 60 travel along the center conductor, as shown in FIG. 2F. It is obvious that a similar phenomenon then takes place at the spark gap 50.

Der zeitliche Abstand zwischen den Impulsen 58 und 60 ist gleich der Zeit, die die Wellenfront 52 benötigt, um sich längs des Abschnitts 34 fortzupflanzen, zuzüglich der Zeit, welche die reflektierte Welle benötigt, um sich nach hinten längs des Abschnitts 34 fortzupflanzen. Somit entspricht der zeitliche Abstand zwischen den verschiedenen Impulsen demThe time interval between the pulses 58 and 60 is equal to the time that the wavefront 52 needs, to propagate along section 34 plus the time the reflected wave is required to propagate rearwardly along section 34. This corresponds to the time interval between the various impulses dem

7 87 8

Zweifachen der elektrischen Länge der die verschie- Die oberen Frequenzgrenzen des durch den er-Twice the electrical length of the different- The upper frequency limits of the

denen Funkenstrecken voneinander trennenden Lei- findungsgemäßen Hochfrequenzgenerator erzeugtenwhich spark gaps separated from one another produced high-frequency generator according to the invention

tungsabschnitte. Wellenzuges werden offenbar in erster Linie durchmanagement sections. Wave train are apparently primarily through

Wenn man die Durchbruchsverzögerungszeiten T_g bestimmt. Zeitverzögerungen bis herab zu der Funkenstrecken und die Länge der Abschnitte 5 0,3 Nanosekunden wurden routinemäßig gemessen, der Übertragungsleitung auf geeignete Weise wählt, und es wird angenommen, daß Funkenstrecken, wird somit durch aufeinanderfolgende Reflexionsvor- denen eine hohe Überspannung zugeführt wird, Vergänge an den' verschiedenen Funkenstrecken eine zögerungszeiten aufweisen können, die kürzer sind Impulsreihe erzeugt. Die Impulse können sich längs als 0,1 Nanosekunde. Somit lassen sich Frequenzen der Übertragungsleitung nach hinten, d. h. entgegen io bis zu 10¹⁰ Hz oder darüber erzielen. Natürlich erder ursprünglichen. Laufrichtung der anfänglichen hält das System bei niedrigen Frequenzen eine un-Rechteckwelle, ohne Verzögerung oder Reflexion handliche Länge, woraus sich in der Praxis eine Befortpflanzen, da jede Funkenstrecke, sobald sie ein- grenzung der Anwendbarkeit ergibt,
mal durchschlagen wurde, im leitfähigen Zustand Betrachtet man die ursprünglich in dem ersten Imgehalten wird, und zwar deshalb, weil das Potential 15 pukerzeugungsteil der Leitung gespeicherte Energie der anfänglichen Rechteckwelle vorhanden ist und und deren nachfolgende Unterteilung in einen WeI-die Widerstände der Leitungsabschnitte einander an- lenzug, so ist die in einem solchen Wellenzug enthalgepaßt sind, sowie deshalb, weil das Abklingen des tene Energie P annähernd durch folgenden Ausdruck leitfähigen Zustandes einer Funkenstrecke gewöhn- gegeben:When determining the breakthrough delay _times T g. Time delays down to the spark gaps and the length of the 0.3 nanosecond sections have been routinely measured, the transmission line appropriately selected, and it is believed that spark gaps, thus generated by successive reflections before a high surge voltage is applied, perish the 'different spark gaps may have delay times that are shorter pulse series generated. The pulses can be as long as 0.1 nanoseconds. In this way, frequencies of the transmission line to the rear, that is to say against 10 ¹⁰ Hz or more, can be achieved. Of course, it's the original. In the direction of the initial direction, the system maintains an un-square wave at low frequencies, with no delay or reflection, manageable length, which in practice results in a transport, since every spark gap, as soon as it is limited in applicability,
times was broken through, in the conductive state If one considers that is originally held in the first Im, namely because the potential 15 pukgenerating part of the line stored energy of the initial square wave is present and its subsequent subdivision into a white-the resistances of the line sections to each other - lenzug, so that is included in such a wave train, as well as because the decay of the tene energy P is approximately given by the following expression of the conductive state of a spark gap:

lieh erheblich langsamer erfolgt, als es der Durch- 20 ρ ^ jq-³ V₀ ² (Watt). (3)
bruchsverzögerungszeit entspricht. Somit wirkenborrowed takes place considerably more slowly than the throughput 20 ρ ^ jq- ³ V ₀ ² (watts). (3)
corresponds to break delay time. So work

diese durch leitfähige Funkenstrecken miteinander Bekannte Impulsladeverfahren ermöglichen dasThese are interconnected by conductive spark gaps. Known impulse charging processes make this possible

verbundenen Abschnitte wie eine gewöhnliche Über- Arbeiten mit Ladespannungen V₀ von bis zu 10^e Vconnected sections such as an ordinary overwork with charging voltages V ₀ of up to 10 ^e V

tragungsleitung. und möglicherweise bis zu 10⁷ V. Somit kann manmanagement. and possibly up to 10 ⁷ V. Thus one can

Das Endergebnis dieser aufeinanderfolgenden 25 eine Rechteckwelle mit einem Energieinhalt erzeugen, Schaltvorgänge besteht darin, daß die Gleichspan- der etwa 10⁹ bis etwa 10¹¹ Watt beträgt. Bei der nungsenergie des rechteckigen Impulses in eine Reihe vorstehend beschriebenen Umwandlung kann man von durch Abstände getrennten Impulsen verwandelt unter Berücksichtigung von Verringerungen infolge wird, wie es in Fig.2G dargestellt ist. Man kann von Verlusten sowie des Wirkungsgrades der Umeine periodische Impulsreihe auf einfache Weise da- 30 Wandlung eine vergleichbare Energie in dem Hochdurch erzeugen, daß man die elektrische Länge jedes frequenzspektrum erwarten. Zusätzlich zu der Span-Abschnitts des Impulserzeugungsteils des Mittelleiters nung, die einen der Parameter bildet, durch welche auf geeignete Weise wählt; alternativ kann man eine die Energie bestimmt wird, bestehen zahlreiche veraperiodische Impulsreihe dadurch erzeugen, daß man schiedene Möglichkeiten, die Übertragungsleitung einen Mittelleiter verwendet, bei dem sich die Ab- 35 geometrisch auszubilden. Beispielsweise könnte man schnitte bezüglich ihrer Länge unterscheiden. Die eine Streifen- oder Bandleitung verwenden, um die Zahl der jeweils erzeugten Impulse richtet sich nach Kapazität je Längeneinheit und damit den Energieder Zahl der Abschnitte des Impulserzeugungsteils inhalt der erzeugten Impulse zu vergrößern,
der Leitung. Wenn vier Abschnitte vorhanden sind, F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform ähnlich derwie es in Fig. 1 gezeigt ist, werden somit vier ent- 40 jenigen nach Fig. 1, wobei gleiche Teile jeweils mit sprechende Impulse erzeugt, wie sie in F i g. 2 G dar- den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind. Man ergestellt sind. Wenn die Vorrichtung einwandfrei ar- kennt jedoch, daß geeignete Mittel, z. B. in Form beiten soll, müssen natürlich alle Funkenstrecken mit eines den Außenleiter 22 mit dem Leitungsabschnitt Ausnahme der letzten Funkenstrecke 50 während 40 verbindenden Widerstandes 66, vorgesehen sind, einer Zeitspanne leitfähig bleiben, die ausreicht, um 45 um die Übertragungsleitung abzuschließen. Der es dem letzten Impuls 64 zu ermöglichen, das System Widerstandswert des Widerstandes 66 wird entweder zudurchlaufen. so gewählt, daß er annähernd gleich dem Wellen-The end result of these successive 25 generating a square wave with an energy content, switching operations, is that the DC voltage is about 10 ⁹ to about 10 ¹¹ watts. When the voltage energy of the rectangular pulse is converted into a series as described above, one can convert from the spaced pulses taking account of reductions as a result, as shown in Fig. 2G. From losses and the efficiency of the conversion of a periodic pulse series, one can easily generate a comparable energy in the high throughput that one expects the electrical length of each frequency spectrum. In addition to the span portion of the pulse generation part of the central conductor voltage, which constitutes one of the parameters by which to select appropriately; Alternatively, the energy can be determined, there are numerous veraperiodic series of impulses generated by using various possibilities, the transmission line and a central conductor in which the ab- 35 is formed geometrically. For example, one could differentiate between cuts in terms of their length. The use of a strip or ribbon line to increase the number of pulses generated in each case depends on the capacity per unit length and thus the energy of the number of sections of the pulse generation part, the content of the generated pulses,
the line. When there are four sections, FIG. 3 shows an embodiment similar to that shown in FIG. 1, there are thus four of those according to FIG. 1, the same parts each being generated with speaking impulses as shown in FIG. 2 G are denoted by the same reference numerals. Man are created. If the device is properly known, however, that suitable means, e.g. B. in form, all spark gaps must of course be provided with a resistor 66 connecting the outer conductor 22 with the line section with the exception of the last spark gap 50 during 40, remain conductive for a period of time sufficient to complete the transmission line. The resistance value of resistor 66 to enable the last pulse 64 to be passed through either. chosen so that it is approximately equal to the wave

Die Dauer T der anfänglichen Rechteckwelle muß widerstand der Leitung ist, wenn keine Reflexion erin der nachstehend angegebenen Weise in einer Be- wünscht ist, oder daß ein großer Widerstandsziehung zu den Schaltmitteln stehen: 50 abstimmungsfehler vorhanden ist, wenn eine Re-The duration T of the initial square wave must be resistance of the line if no reflection is desired in the manner indicated below, or if there is a large resistance draw to the switching means: 50 misalignment is present if a reconciliation occurs.

_N flexion erzielt werden soll. Ferner ist gemäß F i g. 3 _N flexion is to be achieved. Furthermore, according to FIG. 3

7" > "S^ j» m eine Leitung 68 vorgesehen, die bezüglich ihres7 ">" S ^ j »m a line 68 is provided which, with respect to their

^ /£ί Widerstandes auf die Übertragungsleitung abgestimmt ist, sich quer zur Achse der Übertragungs- ^ / £ ί resistor is matched to the transmission line, extending transversely to the axis of the transmission

Hierin ist N die Zahl der Schalter, z. B. der Fun- 55 leitung durch eine öffnung 70 des Außenleiters 22 kenstrecken zum Erzeugen reflektierter Impulse mit erstreckt und direkt mit dem Leitungsabschnitt 30Here, N is the number of switches, e.g. B. extends the radio line through an opening 70 in the outer conductor 22 to generate reflected pulses and directly to the line section 30

der Dauer T_gi. Wenn die Schaltmittel durch Funken- verbunden ist. Diese Anordnung ermöglicht es, diethe duration T _gi . When the switching means is connected by spark. This arrangement enables the

strecken gebildet werden, ist natürlich T_et die Durch- durch Reflexion an den Funkenstrecken erzeugtelines are formed, of course, T _{et is} generated by reflection at the spark gaps

bruchsverzögerungszeit der ΐ-ten Funkenstrecke. Impulsreihe dem System zu entnehmen. Die T-för-Break delay time of the ΐth spark gap. Pulse series to be taken from the system. The T-funding

Wenn alle Verzögerungszeiten gleich T_g sind, und 60 mige Anordnung, die durch die Leitung 68 und denIf all of the delay times are equal to T _g , and 60 moderate arrangement provided by line 68 and the

wenn T_t seinerseits gleich der Laufzeit in beiden Abschnitt 30 gebildet wird, kann eine Kopplung fürif T _{t in} turn is formed equal to the transit time in both section 30, a coupling for

Richtungen durch die Abschnitte zwischen den Fun- einen Wellenleiter oder eine weitere koaxiale Lci-Directions through the sections between the fun- a waveguide or another coaxial Lci-

kenstrecken ist, wird eine periodische und symme- tung oder eine Hälfte einer Halbwellenantenne oderis a periodic and symmetry or one half of a half-wave antenna or

irische Wellenform erzeugt, deren Frequenz durch eines Dipols bilden.Irish waveform generated whose frequency is formed by a dipole.

den folgenden Ausdruck gegeben ist: 65 Es ist ersichtlich, daß bei der Anordnung nachis given the following expression: 65 It can be seen that in the arrangement according to

F i g. 3 die hochfrequente Impulsreihe dem Gencra-F i g. 3 the high-frequency pulse series to the Gencra-

/ = .—!_. (2) tor nahe dem Ende der Übertragungsleitung entnom-/ = .—! _. (2) gate taken near the end of the transmission line

IT₁, men wird, in welchem der anfängliche Rcchteck- IT ₁ , in which the initial rectangle

9 109 10

impuls erzeugt wird, d. h. nach einmaligen Reflexio- der Übertragungsleitung in der gleichen Richtungpulse is generated, d. H. after a single reflection- the transmission line in the same direction

nen der dem System ursprünglich zugeführten Ein- fortpflanzt wie der ursprüngliche Rechteckimpuls,the input originally supplied to the system propagates like the original square pulse,

gangsenergie. Jedoch kann der hochfrequente Im- wie es in F i g. 5 J dargestellt ist. Vorzugsweise kannoutput energy. However, as shown in FIG. 5J is shown. Preferably can

puls der Übertragungsleitung auch an deren anderem der ursprüngliche Rechteckimpuls gerade genügendpulse of the transmission line, the original square pulse is just enough on the other

Ende entnommen werden. Fig. 4 zeigt eine Anord- 5 lang sein, um eine solche Impulsreihe zu erzeugen, so IBe removed at the end. Fig. 4 shows an arrangement 5 to be long in order to generate such a series of pulses, so I

nung, bei der die typische Ladeschaltung 28 eine Ein- daß die gesamte anfänglich in dem langen Impulsvoltage in which the typical charging circuit 28 has a single that the entire initially in the long pulse

gängsklemme 72 umfaßt, die mit einer Quelle für eine enthaltene Energie jetzt in der durch.die kurzen Im-includes common terminal 72, which with a source for a contained energy now in the durch.die short Im-

hohe Lädespannung von z.B. 20 kV verbunden wer- pulse gebildeten Reihe verteilt ist.high charging voltage of e.g. 20 kV is connected to a series of pulses.

den kann. Eine Seite des Ladewiderstandes 74 ist mit Bei der Anordnung nach Fig. 4 ist das hintere jcan. One side of the charging resistor 74 is connected to In the arrangement of FIG. 4, the rear j

der Klemme 72 verbunden, während das andere Ende io Ende der Übertragungsleitung, d.h. der Abschnitt |of terminal 72, while the other end is the end of the transmission line, i.e. the section |

an eine Klemme eines Speicherkondensators 78 an- 40, durch eine Vorrichtung zum Entnehmen der jto a terminal of a storage capacitor 78 through a device for removing the j

geschlossen ist. Die andere Klemme des Kondensa- Hochfrequenzenergie abgeschlossen, die typischer- >closed is. The other terminal of the condenser- high frequency energy terminated, the more typical->

tors ist geerdet. Bei einer Ausführungsform kann der weise durch eine einem Türknopf ähnelnde Verdik- ' tors is grounded. In one embodiment, the way through a door knob similar to Verdik- '

Kondensator eine Kapazität von etwa 500 Picofarad kung 84 des Abschnitts 40 gebildet wird, welche die |Capacitor a capacitance of about 500 picofarads kung 84 of section 40 is formed, which the |

haben, und der Widerstandswert des Widerstandes 74 15 Energie einem rechteckigen Wellenleiter 88 zuführt :have, and the resistance of resistor 74 15 supplies energy to a rectangular waveguide 88:

kann etwa 1 Gigaohm betragen. Der Knotenpunkt und vorzugsweise in einem Abstand von einer Vier-can be about 1 gigaohm. The node and preferably at a distance of four

zwischen dem Kondensator und dem Ladewiderstand telwellenlänge vom gekrümmten Ende 86 des WeI-between the capacitor and the charging resistor middle wavelength from the curved end 86 of the white

ist über einen Dämpfungswiderstand 76 von z. B. lenleiters 88 angeordnet ist.is via a damping resistor 76 of, for. B. lenleiters 88 is arranged.

etwa 2000 Ohm mit der Klemme 80 verbunden. Die Bei einer Versuchsausführung der erfindungsgemä-about 2000 ohms connected to terminal 80. In a test execution of the

Klemme 80 ist bei einer typischen Anordnung durch 20 ßen Anordnung nach Fig. 3 würde die Übertra- jIn a typical arrangement, terminal 80 is by means of an arrangement according to FIG

schnell arbeitende Schaltmittel, z. B. eine Funken- gungsleitung aus Aluminiumrohr mit einem Durch-fast switching means, e.g. B. a sparking line made of aluminum pipe with a through

strecke 82, vom Eingangsende des Mittelleiters 24 messer von etwa 50 mm für den Außenleiter 22 her- ₍ route 82, from the input end of the central conductor 24, a knife of about 50 mm for the outer conductor 22- ₍

der Übertragungsleitung 20 getrennt. gestellt; hierbei bestand der Innenleiter 24 aus einer Jthe transmission line 20 is disconnected. placed; here the inner conductor 24 consisted of a J.

Es sei bemerkt, daß der Kondensator 78 aufge- Messingstange mit einem Durchmesser von etwa iIt should be noted that the capacitor 78 is mounted on a brass rod approximately i

laden wird, wenn eine hohe Spannung an die Klemme 25 9,5 mm. Der Innenleiter wurde durch mehrere Schei- jwill load when a high voltage is applied to terminal 25 9.5 mm. The inner conductor was j

72 angelegt wird. Wenn diese Ladung bewirkt, daß ben aus Polyäthylen unterstützt, wobei darauf ge- ι72 is applied. If this charge causes ben made of polyethylene supports, whereby on it ge ι

an der Funkenstrecke 82 eine Überspannung er- achtet wurde, daß die Unstetigkeiten des Widerstan-an overvoltage was observed at the spark gap 82 that the discontinuities of the resistance

scheint, wird die Funkenstrecke durchschlagen, so des möglichst klein gehalten wurden. Bei dieser An-appears, the spark gap will break through, so that it has been kept as small as possible. At this

daß die Spannung zu dem ersten Abschnitt 30 des Ordnung nach Fig. 3 hatte der Abschnitt30 eine jthat the voltage to the first section 30 of the order of FIG. 3, the section 30 had a j

Mittelleiters 24 der Übertragungsleitung gelangt. Der 30 Länge von etwa 1320 mm, die Abschnitte 32, 34, 36 |Center conductor 24 of the transmission line arrives. The 30 length of about 1320 mm, the sections 32, 34, 36 |

Widerstand 76 gewährleistet, daß die Ladung in den und 38 hatten jeweils eine Länge von etwa 150 mm, iResistor 76 ensures that the charge in and 38 were each about 150 mm in length, i

Abschnitt 82 exponentiell und nicht etwa schwingend und die Länge des Abschnitts 40 betrug etwa 255 mm.Section 82 was exponential and not oscillating, and the length of section 40 was approximately 255 mm.

übergeführt wird, um eine im wesentlichen gleich- Der Widerstand 66 hatte einen Widerstandswert, derResistor 66 had a resistance value equal to or substantially equal to

mäßige oder zügige Annäherung an die Ladespan- gleich dem Wellenwiderstand der Übertragungsleitungmoderate or rapid approach to the charging voltage equal to the characteristic impedance of the transmission line

nurig V sicherzustellen. 35 war und etwa 100 Ohm betrug. Kapazitätsuntertei-only V to ensure. Was 35 and was about 100 ohms. Capacity subdivision

Wenn die nächste Funkenstrecke 42 zusammen- lungssonden waren sowohl am vorderen als auch bricht, wird die rechteckige Wanderwelle in den Ab- am hinteren Ende eingebaut, um eine Messung der schnitt 32 der Übertragungsleitung übergeführt, wie Wellenform zu ermöglichen. Die Impulsladeschaltung es an Hand von Fig. 1 beschrieben wurde und wie 28 entsprach der Darstellung in Fig. 4. Der Wideres in Fig. 5A erneut dargestellt ist. Gemäß Fig. 5B 40 standswert des Widerstandes 74 betrug 1 Gigaohm, und 5C entsteht eine erste Wellenfront 54 durch eine der Kondensator 78 hatte eine Kapazität von 900 Pico-Reflexion an der Funkenstrecke 44, so daß dann der farad, und der Widerstandswert des Widerstandes 76 Impuls 58 nach Fig. 5C entsteht. Fig. 5D und 5E betrug 2 Kiloohm. An die Klemme 72 wurde eine veranschaulichen die Entstehung des nächstfolgenden Spannung von 2OkV angelegt. Gemäß Fig. 3 bil-Impulses 60, der an der Funkenstrecke 46 auftritt. 45 dete die Leitung 68 zusammen mit ihrem Außen-Zwar wandert die anfängliche.Rechteckwelle in einer leiter einen koaxialen Dipolstrahler mit einer Ge-Richtung längs der Übertragungsleitung, doch pflan- samtlänge von etwa 305 mm. Ein einfacher Eckenzen sich die reflektierten Impulse 58 und 60 in der reflektor aus Aluminium war hinter dem Dipol angeentgegengesetzten Richtung fort. F i g. 5 F und 5 G ordnet, um jede etwa auftretende Strahlung zu veranschaulichen das nachfolgende Entstehen der 50 richten.When the next spark gap 42 condensing probes were at both the front and breaks, the rectangular traveling wave is built into the Ab- at the rear end to measure the cut 32 of the transmission line transferred as waveform to allow. The pulse charging circuit it was described with reference to FIG. 1 and, like 28, corresponded to the illustration in FIG. 4. The Wideres is shown again in Fig. 5A. According to Fig. 5B 40 the value of the resistor 74 was 1 gigaohm, and 5C, a first wavefront 54 arises through one of the capacitors 78 had a capacitance of 900 pico reflection at the spark gap 44, so that the farad and the resistance value of the resistor 76 Pulse 58 of Fig. 5C arises. Figures 5D and 5E were 2 kilo ohms. A illustrate the emergence of the next following voltage of 2OkV applied. According to Fig. 3 bil pulse 60, which occurs at the spark gap 46. 45 ended the line 68 together with its outer-though If the initial rectangular wave travels in a ladder, a coaxial dipole radiator with a Ge direction along the transmission line, but with a total plant length of about 305 mm. A simple corner The reflected pulses 58 and 60 in the aluminum reflector was opposite behind the dipole Direction. F i g. 5 F and 5 G arranges in order to illustrate any radiation that may occur, the subsequent emergence of the 50 direct.

Impulse 62 und 64. Wenn jeder dieser Impulse nach- Die mit Hilfe der Kapazitätsteiler gemessene Welle einander auf den großen Widerstand trifft, der z. B. zeigte die erwartete Form; d. h., sie hatte die Form durch ,den Dämpfungswjderstand 76 gebildet wird, eines Wellenzuges, bei dem T_g etwa gleich 0,6Nanowerden diese Impulse erneut reflektiert, so daß sie Sekunden betrug. Die einzelnen Impulse des Wellensich in. der gleichen Richtung wie die anfängliche 55 zuges waren durch Abstände von 1,0 Nanosekunden Rechteckwelle fortpflanzen, wobei sie jedoch der getrennt, was der. Zweiwegelaufzeit, längs der Ab-Rechteckwelle nacheilen. Dies ist in Fig.5H, 51 schnitte zwischen den Funkenstrecken entsprach.Der und 5 J dargestellt. Man erkennt, daß jeder erzeugte Wellenzug wurde dann durch eine Frequenz von reflektierte Impuls die Dauer der anfänglichen recht- etwa 600 MHz mit einer Gesamtdauer von 6,4Nanocckigen Wanderwelle um einen Betrag verkürzt, der 60 Sekunden beschrieben. Während des Betriebs wurin der beschriebenen Weise gleich der Dauer jedes den Impulsfolgefrequenzen von 20 Impulsen/sec erdieser reflektierten Impulse ist. Somit wird der an- zielt, wobei die Spitzenenergie innerhalb der Impulsfängliche rechteckige Gleichspannungsimpuls von reihe etwa IO⁵ Watt betrug. Somit ermöglichte es das langer Dauer dazu benutzt* eine Reihe oder Serie von vorstehend beschriebene Versuchssystem, eine Imwandernden kleinen Rechteckwellen zu erzeugen, 65 pulsreihe oder einen Stoß zu erzeugen, der kürzer von denen; jede durch eine Reflexion an der betref- war und eine höhere Energiemenge enthielt, als es fanden Funkenstrecke entsteht und von denen jede bis jetzt ohne Schwierigkeiten erreichbar ist. Da alle danach erneut reflektiert wird, so daß sie sich längs Funkenstrecken von dem Außenleiter der koaxialenPulses 62 and 64. If each of these pulses after- The wave measured with the help of the capacitance divider meets the large resistance, which z. B. showed the expected shape; that is, it was in the form of attenuation resistor 76, a wave train in which T _g approximately equal to 0.6 nanometers, these pulses are reflected again to be seconds. The individual pulses of the wave traveling in the same direction as the initial 55 were propagated through 1.0 nanosecond square wave intervals, but separated what the. Two-way travel time, lagging along the Ab square wave. This is shown in Fig. 5H, 51 sections between the spark gaps corresponding to the and 5J. It can be seen that each wave train generated was then shortened by a frequency of reflected impulses, the duration of the initial right-about 600 MHz with a total duration of 6.4 nanoscale traveling wave by an amount which describes 60 seconds. During operation, the duration of each of the pulse repetitions of 20 pulses / sec of these reflected pulses was equal to that described. The target is thus achieved, with the peak energy within the pulse-catching rectangular DC voltage pulse of around ^{10 5} watts. Thus, the long duration used * a series or series of experimental systems described above made it possible to generate an immigrating small square wave, 65 pulse series or a burst shorter than those; Each one was affected by a reflection and contained a higher amount of energy than found. Spark gaps are created and each of which can be reached without difficulty so far. Since all is then reflected again, so that they are along spark gaps from the outer conductor of the coaxial

Leitung umschlossen sind, haben alle regellosen Wellen, die in den Funkenstrecken erzeugt werden, bestenfalls eine sehr geringe Energie, so daß sie nur eine geringe Dämpfung bewirken, und diese Wellen werden durch den Außenleiter gut abgeschirmt.Line are enclosed, all have irregular waves, which are generated in the spark gaps, at best a very small amount of energy, so they only cause a low attenuation, and these waves are well shielded by the outer conductor.

Unter Anwendung der vorstehend beschriebenen Betriebsbedingungen wurden mit dem erfindungsgemäßen System weitere Versuche durchgeführt, bei denen der Hochfrequenzstoß oder Impuls in der Form beobachtet wurde, in der er in der beschriebenen Weise von dem Dipol und dem Eckenreflektor abgestrahlt wurde. Es wurde ein Impuls bzw. Stoß von 600 MHz beobachtet, dessen Breite zwischen den der halben Energie entsprechenden Punkten etwa Nanosekunden betrug. Das erzeugte Signal war sehr stark (mehrere hundert V/m bei Laboratoriumsentfernungen), und die Amplitude und die Phase des Signals waren so gleichmäßig, daß eine Entfernungsmessung mit einem Auflösungsvermögen von erheblich weniger als 0,3 m möglich war.Using the operating conditions described above, were with the invention Further experiments were carried out in which the high-frequency surge or impulse in the system Form was observed in which he was in the manner described by the dipole and the corner reflector was emitted. A 600 MHz pulse was observed, the width of which was between the the points corresponding to half the energy was about nanoseconds. The signal generated was very strong (several hundred V / m at laboratory distances), and the amplitude and phase of the Signals were so uniform that a distance measurement with a resolving power of considerably less than 0.3 m was possible.

Claims

Patent claims:

1. Generator for the generation of discharge surges, consisting of a predetermined number of high-frequency pulse signals with high pulse repetition frequency, characterized in that that the inner conductor (24) of a transmission line connected to a charging circuit (28) (20) into several separated by dielectric gaps (42. "44, 46. 48, 50) and electrically coupled sections (30, 32, 34, 36, 38, 40) is divided, the arrangement and dimensions is hit like that. that a long square wave supplied by the charging circuit (28) in a first direction travels along the conductor and each gap is within a predetermined Time duration responds to the arrival of the front of the wave at the relevant gap and a one predetermined length having part of this wave is reflected by the gap this Part offers great resistance, and that the remaining part of the long square wave is transferred to the next conductor section by dimensioning the gap in question so that that it offers little resistance to this remaining part.

2. Generator according to claim 1, characterized in that the act as spark gaps Column (42 ... 50) are filled with an automatically supplementing dielectric.

3. Generator according to claims 1 and 2, characterized in that all the gaps (42 ... 50) has the same breakdown delay time as that of a predetermined voltage having a square wave.

4. Generator according to claim 1, characterized in that the successive conductor sections (30 ... 40) are matched to one another in terms of their resistance.

5. Generator according to claim 1, characterized in that the transmission line (20) is designed as a coaxial line, the outer conductor (22) via contact resistances in the Order of magnitude of 1 megohm connected to the sections (30 ... 40) of the inner conductor is.

6. Generator according to claims 1 to 5, characterized in that the charging circuit has a line section, one end (80) of which from the end of the first inner conductor section (30) is separated by a spark gap (82).

7. Generator according to claim 1, characterized in that at the feed end of the transmission line (20) a coaxial line is connected transversely to this, the inner conductor (68) of which is connected to the inner conductor section (30) by a recess (70) in the outer conductor, in order to be able to extract the reflected part of the wave from the transmission line (20).

8. Generator according to claims 1 to 7, characterized in that the feed end opposite end of the transmission line (20) with the characteristic impedance (66) (if no reflection is desired) or terminated with a different resistance is (if a reflection is to be achieved).

9. Generator according to claim 1, characterized in that the from the feed point on most distant inner conductor section (40) with its front thickened end (84) into one Rectangular waveguide (88) protrudes and at a distance of λ / 4 from the curved end (86) of the waveguide (88) is arranged.

1 sheet of drawings

COPV