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Schaltung zur Erzeugung einer Folge von Impulsen Die Erfindung bezieht
sich auf Anordnungen zur Erzeugung von Impulsfolgen und insbesondere auf solche,
die, von einem einzigen Synchronisierimpuls gesteuert, eine Anzahl Impulse in einer
genau bestimmten zeitlichen Folge erzeugen. Eine solche Anordnung kann z. 13. Anwendung
finden, einen impulsmodulierten Hochfrequenzsender zu steuern, der mehrere Gruppen
impulsmodulierter Hochfrequenzsignale nach einem festgelegten Plan oder Schlüssel
aussendet. Die Erfindung wird mit Bezug auf einen solchen Sender beschrieben.
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Bekannte Generatoren zur Erzeugung von Impulsfolgen wurden von stoßerregten
Resonanzkreisen gesteuert. Dabei regt ein Impuls den Resonanzkreis zu einem gedämpften
Schwingungszug an, dessen positive Halbwellen den Impulsgenerator erregen. Dieses
Verfahren hat zwei schwerwiegende Nachteile für manche Anwendungszwecke, wie z.
B. für die Erzeugung von Signalimpulsen nach einem Schlüssel, deren Hauptmerkmal
eine Genauigkeit in der Impulsfolge von der Größenordnung einiger ,Mikrosekunden
ist. Erstens kann nur eine begrenzte Zahl von Impulsen erregt werden, da die Amplituden
des gedämpften Schwingungszuges rasch unter den notwendigen Pegel sinken; es werden
also nur die ersten, kräftigen Schwingungen ausgenutzt. Zweitens ist die Folgegenauigkeit
der so erhaltenen Impulse nicht genügend, da die Amplituden der aufeinan@derfolgenden
positiven 1 falbwellen verschieden sind, also auch ihre Kurvenform
oberhalb
des Ansprechpegels; das bedeutet aber, daß die durch einen solchen Schwingungszug
erregten Impulse nicht in konstantem Abstand folgen.
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Diese Nachteile wenden bei dem Impulsgenerator nach der Erfindung
vermieden; er erzeugt in Abhängigkeit von einem einzelnen Synchronisierimpuls eine
Impulsfolge mit konstantem Abstand und konstanter Amplitude der Einzelimpulse. Nach
dem Grundgedanken der Erfindung liefert ein Synchronisiersignal einen ersten Impuls
und eine erste Steuerspannung von einer Dauer, die größer als die des Impulses ist.
Dieser und jeder weitere Impuls liefert seinerseits mit einer gewissen Verzögerung
eine zweite Steuerspannung von einer Dauer, die kleiner als die des Impulses ist,
und das zeitliche Zusammentreffen dieser beiden Steuerspannungen an einem Schaltmittel
erregt jeweils einen neuen Impuls.
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Die Beschreibung der Erfindung in ihren Einzelheiten wird durch die
Zeichnung unterstützt, in der Fig. i ein Schaltbild des Impulsgenerators und Fig.
2 ein Diagramm zur Erklärung seiner Wirkungsweise bedeutet.
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Der Generator besteht aus einem Sperrschwinger mit der Triode io,
einem Kippgenerator mit den Trioden i9 und 20, zwei Verstärkerstufen 31 und 39,
einer Steuerpentode 51 und zwei Verzögerungsgliedern 13 uni' 43; ferner aus einem
Impulsverstärker 17 und einem Hochfrequenzimpulsgenerator 66.
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Die Kathode der Oszillatorröhre io liegt an Masse und die Anode über
die Wicklung 1 ia des Impulstransformators 12 an der Spannungsquelle + B.
Über die Wicklung 1 ib des Transformators, die das Gitter der Röhre io mit
der künstlichen Leitung 13 verbindet und mit der Wicklung 1 ia induktiv gekoppelt
ist, erfolgt eine Rückkopplungsverstärkung zwischen dem Ausgangs- und Eingangskreis
des Sperrschwingers. Die künstliche Leitung 13 dient zur Einstellung der Dauer der
vom Sperrschwinger erzeugten Impulsfolge und besteht aus einer Anzahl Serieninduktivitäten
15 und Parallelkapazitäten 16, deren gemeinsame Elektroden geerdet sind. Am Gitter
der Röhre io liegt über die Wicklung iib und den Widerstand 14 die negative Vorspannung
-C, die den Oszillator sperrt. Eine dritte Wicklung 1 ic des Transformators
12 ist mit dem Ausgangskreis gekoppelt und liegt zwischen der negativen Vorspannung
-C und dem Steuergitter der Röhre 17 eines Impulsverstärkers.
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Die Schaltmittel zur Erzeugung einer ersten Steuerspannung aus einem
Syndhroni,siersignal, deren Dauer größer ist als die des vom Sperrschwinger erzeugten
Impulses, enthalten einen Kippgenerator mit den Trioden i9 und 2o, deren Kathoden
über einen gemeinsamen Widerstand 21
an Masse liegen, während ihre Anoden
über Widerstände 24 bzw. 25 an einer Spannungsquelle + B liegen, mit der auch das
Steuergitter der Röhre 20 über einen Widerstand 26 verbunden ist. Außerdem ist das
Gitter mit der Anode der Röhre i9, deren Gitter über den Widerstand 28 an Masse
liegt, durch einen veränderbaren Kopplungskondensator 27 verbunden. Das R-C-Glied
26, 27 im Eingangskreis der Röhre 2o hat eine Zeitkonstante, die groß ist im Verhältnis
zur Dauer der vom Sperrschwinger erzeugten Impulse.
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Das Synchronisiersignalwird dem Kippgenerator von der Eingangsklemme
30 über eine Verstärkerstufe 31 zugeführt. Klemme 30 ist über den
Kopplungskondensator 32 mit dem Gitter dieser Röhre verbunden, das über den Widerstand
37 an der negativen Vorspannung - C liegt, die die Röhre sperrt. Die Kathode ist
mit Masse und die Anode direkt mit der Anode der Röhre i9 verbunden.
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Die Ausgangssignale des Kippgenerators gelangen von der Anode der
Röhre 2o über einen Kopplungskondensator 4o an Idas Gitter der Röhre 39 einer Verstärkerstufe.
Das Gitter ist wieder über einen Widerstand 41 mit der Vorspannung - C verbunden
und gesperrt. Die Kathode liegt an Masse, und die Anode ist direkt mit der Anode
des Sperrschwingers io verbunden. Das R-C-Glied 4, 4o hat eine Zeitkonstante, die
klein ist im Vergleich zur Dauer der im Kippgenerator erzeugten ersten Steuerspannung,
und wirkt als differenzierender Kreis.
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Die künstliche Leitung 43 dient dazu, aus dem Ausgangsimpuls des Sperrschwingers
zu einer festgelegten Zeit nach der Erregung eines Impulses eine zweite Steuerspannung
zu erzeugen, deren Dauer kleiner ist als die der vom Kippgenerator erzeugten ersten
Steuerspannung. Die künstliche Leitung 43 besteht wieder in bekannter Weise aus
Serieninduktivitäten 44 und Querkapazitäten 45. Ihr Eingang 45 ist über einen Widerstand
48 in Reihe mit einem Kopplungskondensator 49 mit dem Steuergitter des Impulsverstärkers
17 verbunden, während der Ausgang über einen Widerstand 52 an das Steuergitter der
Pentode 51 und über einen Widerstand 53 an die negative Vorspannung - C führt. Der
Widerstand ist in Verbindung mit dem der Vorspannungsquelle so bemessen, daß die
Leitung 43 mit ihrem Wellenwiderstanid abgeschlossen ist.
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Über die Pentode 51 wird der Sperrschwinger durch Vergleich der beiden
Steuerspannungen gesteuert. Ihre Kathode ist geerdet, ihre Anode mit der Anode der
Röhre io und ihr Bremsgitter, wie i schon beschrieben, mit dem Kippgenerator 19,
20 verbunden. Das Bremsgitter ist über den Widerstand 58, ebenso wie das Steuergitter,
mit der Vorspannung - C verbunden, so daß die Röhre normalerweise gesperrt ist.
Der Widerstand 58 ist j vorzugsweise größer als der Widerstand 56, und die Zeitkonstante
der Anordnung 56, 57, 58 groß im Vergleich zur Dauer der vom Kippgenerator. erzeugten
ersten Steuerspannung.
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Die Primärwicklung 6o des Transformators 61 1 liegt im Ausgangskreis
der Röhre 17, deren Betriebsspannungen mit + B und + Sc bezeichnet sind. Die Sekundärwicklung
62 des Transformators 61 ist mit der Anode und Kathode der Triode 66 eines Hochfrequenzoszillators
verbunden. 64 ist i eine Drossel gegen die Hochfrequenzschwingungen
des
Oszillators, während der Kondensator 65 parallel zur Wicklung 62 für diese als Kurzschluß
wirkt. Ein Abstimmkreis aus einer veränderbaren Induktivität 67, deren Mittelanzapfung
geerdet ist, und einem Kondensator 68 ist über Kopplungskondensatoren 69,
70 mit Anode bzw. Gitter der Röhre 66 verbunden. Der Kondensator 68 ist in
gestrichelten Linien dargestellt, da er ganz oder zum Teil durch die Wicklungskapazität
der Spule 67 und eine damit verbundene Streukapazität gebildet sein kann. 71 ist
ein Gitterableitwiderstand.
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Die Schwingungen des Hochfrequenzozillators werden über die Antenne
72 ausgestrahlt, die mit der Abstimmspule 67 über die Antennenspule 73 induktiv
gekoppelt ist. Die Röhre 66 des Hochfrequenzoszillators schwingt normalerweise nicht.
Die Impulstransformatoren 12 und 61 sind so gepolt, daß ein negatives Signal an
der Anode der Röhre to eine positive Spannung zwischen Anode und Kathode der Rölire
6(i erzeugt und diese zu Schwingungen anregt.
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Die Schaltung nach Fig. 1 kann den Sender eines hunkortungsgerätes
darstellen, das nach einem festgelegten Plan geschlüsselte Signalimpulse aussendet.
Die Eingangsklemme 30 ist in diesem Fall mit (lein Ausgang des Empfängers
des Ortungsgerätes verbunden, so daß der Sender vom Ausgangssignal des Empfängers
gesteuert wird. Weitere Teile eines solchen Gerätes wurden als für das Verständnis
des Erfindungsgedankens unwesentlich in der Schaltung Fig. 1 fortgelassen.
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Die Wirkungsweise ist nun folgende (vgl. Fig.2): Kurve A stellt einen
positiven Synchronisierimpuls dar, der der Eingangsklemme 30 zur Zeit t1
aufgedrückt wird. Dieser Impuls überlagert sich der negativen `'orspannung am Gitter
der Röhre 31, so claß diese einen negativen Impuls über den Kopplungskondensator
27 auf das Gitter der Röhre 20 des Kippgenerators gibt. Dieser hat zwei Arbeitszustände:
bei dein ersten ist die Röhre 19 gesperrt, während durch die Röhre 20 Strom fließt.
Das ans Gitter der Röhre 2o gelangende negative Potential sperrt diese; dadurch
sinkt die am Widerstand 21 erzeugte Spannung unter einen bestimmten Wert, und die
Rölire 19 wird stromleitend. Dies ist der zweite Arbeitszustand des Kippgenerators.
Infolge der großen Zeitkonstante des R-C-Gliedes 26, 27 wird eine positive Spannung
B (Fig. 2) von rechteckiger Form und einer Dauer von t1 bis tip erzeugt. Diese Spannung
wird dem Bremsgitter der Pentode 51 über das R-C-Glied 56, 57 (großer Zeitkonstante)
ungeschwächt aufgedrückt.
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Dieselbe Steuerspannung wird auch dem R-C-Glied 4i, 4o zugeführt und
dort differenziert, so daß zur Zeit t1 und tu) je ein kurzer Impuls nach Kurve C
entsteht. Der positive Impuls zur Zeit t1 stellt ein Auslösesignal dar, das in der
Röhre 39 verstärkt und in der Polarität umgekehrt und dann der Anode der Röhre i
o des Sperrschwingers zugeführt wird. Über die Wicklungen 11°, iib des Impulstransformators
12 wird es auf das Gitter dieser Röhre gekoppelt und erscheint dort. mit positiver
Polarität, überlagert sich der negativen Vorspannung und erregt in an sich bekannter
Weise eine Schwingung. Eine fortschreitende Welle negativer Polarität wandert vom
Eingang über die künstliche Leitung 13 zum offenen Ende, wird dort ohne Polaritätsänderung
zum Eingang reflektiert, überlagert sich dort mit der ursprünglichen Welle zu einer
resultierenden Welle doppelter Amplitude und erzeugt an dem Abschlußwiderstand 14
eine so große negative Spannung, daß die Röhre 1o gesperrt wird und der Impuls zur
Zeit t3 abreißt, wie Kurve D veranschaulicht. Vernachlässigt man die Übertragungszeit
für ein Signal im Verstärker 39, so beginnen also die Impulse B, C und
D gleichzeitig zur Zeit t1.
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Der Ausgangsimpuls des Sperrschwingers wird in der Röhre i7 verstärkt
und von dem Impulstransformator der Anode-Kathode der Röhre 66 des Hochfrequenzoszillators
mit einer solchen Polarität zugeführt, daß Hochfrequenzschwingungen erregt werden.
Diese Schwingungen entstehen während der Dauer des Sperrschwingerimpulses D und
werden von der Antenne 72 ausgestrahlt.
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Der Impuls D wird auch der Eingangsklemme 46 der künstlichen Leitung
43 aufgedrückt und erscheint nach der vorbestimmten Verzögerung t1 bis t4, gegeben
durch die Verzögerungseigenschaften der Leitung 43, mit verringerter Amplitude als
ein positiver Impuls E am Ausgang 5o und damit am Steuergitter der Pentode 51. Während
der Gleichzeitigkeit der ersten Steuerspannung am Bremsgitter mit der zweiten Steuerspannung
am Steuergitter der Pentode, dargestellt durch die Kurven B und E, d. h. in dem
Zeitraum t4 bis t5, fließt Strom durch die Pentode. Infolgedessen sinkt in diesem
"Leitraum das Potential ihrer Anode, und die mit ihr verbundene Anode der Röhre
1o erhält einen negativen Impuls. Dadurch wird ein zweiter Impuls F des Sperrschwingers
ausgelöst. Vernachlässigt man die Übertragungszeit in der Pentode 51, so ist der
zweite Impuls F gegenüber dem ersten, D, genau um die Zeit t1 bis t4, d. h. um die
Übertragungszeit der künstlichen Leitung 43, verzögert.
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Wie schon für den Impuls D beschrieben, erzeugt die Leitung 43 auch
aus dem Impuls F eine weitere Steuerspannung C, die dem Impuls E gleicht und gegen
ihn um die Zeit t4 bis ts verzögert ist. Durch das gleichzeitige Auftreten beider
Impulse B und G an der Pentode 51 wird ein dritter Impuls H erzeugt, der den verlangtenAbstand
t4 bis t, von dem zweiten hat. Die vom Kippgenerator erzeugte Steuerspannung B verschwindet
zur Zeit tu. Infolgedessen tritt während des Zeitraumes t11 bis t" nur die von der
Leitung 43 gelieferte Steuerspannung K an der Pentode 51 auf, die aber wegen der
negativen Vorspannung am Bremsgitter gesperrt bleibt. Die Folge der Oszillatorimpulse
bricht also mit dem Impuls .1 ab, und die Serie der über die Antenne 72 ausgestrahlten
Hochfrequenzimpulse als Folge eines einzigen Synchronisierimpulses endigt mit dem
Intervall t8 bis t9. Wird einige Zeit später der Eingangsklemme 30 ein zweiter
Synchronisierimpuls ähnlich A aufgedrückt, so entsteht eine neue Impulsfolge, wie
zuvor beschrieben.
Es leuchtet ein, daß durch eine verhältnismäßig
einfache Einstellung des Kondensators 27 und damit .er Zeitkonstanten, des R-C-Gliedes
im Eingangskreis des Kippgenerators die Zahl der Impulse in den einzelnen Folgen
und durch eine Einstellung der künstlichen Leitungen 13 und 43 mit an sich bekannten
und daher hier nicht dargestellten Mitteln Breite und Abstand der vom Oszillator
ausgehenden Impulse eingestellt werden können.