GRID PULSE MODULATOR FOR A HIGH-POWER TRAVELLING-WAVE TUBE PROVIDED WITH A CONTROL GRID

Abstract: 1. Grid pulse modulator for a high-power travelling wave tube provided with a control grid, the tube current of which - controlled via a pulse-controlled switching device - is alternately released by means of a gating voltage which is positive compared with the cathode potential and is applied to the control grid during the high-frequency pulse amplification and is blocked by means of a blocking voltage which is negative compared with the cathode potential and is also applied to the control grid during the pulse intervals, characterized in that the switching device exhibits, both for connecting through the gating voltage (U10 ) and the blocking voltage (U20 ), in each case a series circuit of several power field-effect transistors (7, 8, 9 and 10, 11, 12 respectively), one end of which is in each case connected to the grid connection (16) of the travelling-wave tube and the other end of which is connected to the positive connection of a gating voltage source (4) or to the negative connection of a blocking voltage source (5), respectively, in that for driving each of the two power field effect transistor series circuits, a separate toroidal core transformer (13, 14) is provided which exhibits a separate winding for each power field-effect transistor stage on the secondary side and to the primary side of which unipolar high-frequency pulses are applied in such a manner that the toroidal core transformer (13) associated with the series circuit of the field-effect transistors responsible for the keying with these in each case for the duration of the grid gating pulses and the other toroidal core transformer (14) receives in each case for the duration of the grid pulse intervals a chain of similar high-frequency voltage pulses which place the field-effect transistors of the series circuit to which they are in each case applied into the conductive state, in that at the beginning of a high-frequency voltage pulse chain, the first pulse of these charges up the input capacitance of the field-effect transistors of the series circuit to which they are in each case applied and in that at each field-effect transistor a specially dimensioned RC discharge circuit with transistors is provided which slowly discharges the input capacitance in such a manner that the respective field-effect transistors are still conductive when the respective next high frequency voltage pulse arrives.

Description: Gitterimpulsmodulator für eine mit einem Steuergitter ausqerüstete Hochleistunqs-Wanderfeldrönre. Die Erfindung bezieht sich auf einen Gitterimpulsmodulator für eine mit einem Steuergitter ausgerüstete Hochleistungs Wanderfeldröhre, deren Röhrenstrom - gesteuert über eine impulsgesteuerte Schalteinrichtung - wechselweise mittels einer das Steuergitter beaufschlagenden, gegenüber dem Kathodenpotential positiven Tastspannung während der Hocnfrequenz-Impulsverstärkung freigegeben und mittels einer ebenfalls das Steuergitter beaufschlagenden, gegenüber dem Kathodenpotential negativen Sperrspannung während der Impulspausen gesperrt wird. Moderne Hochleistungs-Wanderfeldröhren für Impul sbetrieb sind mit einem Steuergitter ausgerüstet, das den Strom der Röhre während der Verstärkung der Hochfrequenz-Trägerimpulse freigibt und während der Impulspausen sperrt. Bekannt ist eine solche Wanderfeldröhre für Impulsbetrieb für den Einsatz in einen Pulsradarsender, z.B. aus dem "Handbuch für Hochfrequenz- und Elektro-Techniker von C.Rint, Band 4, 10. Auflage, 1980, Seiten 596-598. Bei den handelsüblichen getasteten Wanderfeldröhren betragen die Tastspannung am Gitter z.B. +600...+1200 V und die Sperrspannung am Gitter z.B. -600 V gegenüber dem Kathodenpotential. Der Gittermodulator muss also das Gitter der Wanderfeldröhre um etwa 1 ... 2 kV in der Nähe des Kathodenpotentials hin- und hertasten. Da die Kathode gegenüber der Anode eine Spannung von 30 ... 60 kV haben muss und die Anode der Röhre zumeist an Masse gelegt ist, kann zwischen der Ansteuerung, die auch an Masse liegt, und dem Ausgang des Gittermodulators, der das Gitter schaltet, eine Spannung von 30 ... 60 kV auftreten. Der Gittermodulator liegt somit auf dem Kathodenpotential der Wanderfeldröhre, so dass zwischen der Ansteuerung des Gitterimpulsmodulators und dem Modulator selbst bis zu 60 kV auftreten können. Die Schaltzeit von der Sperrung der Röhre bis zu deren Entsperrung und umgekehrt soll kleiner als 500 nsec sein. Die Gitterkathodenkapazität der Röhren beträgt ca. 150 200 pF und der Gitterstrom während des Anlegens der Tastspannung am Gitter maximal + 50 mA. Aufgabe der Erfindung ist es, den Gitterimpulsmodulator der eingangs genannten Art so auszubilden, dass die durch. das Wechselspiel zwischen Sperrung und Entsperrung der Röhre entstehende Impulsfolge von der jeweiligen Impulsbreite und Impulsfolgendauer weitestgehend unabhängig ist. Der Gittermodulator soll sich somit möglichst universell einsetzen lassen. Möglich sein soll beispielsweise eine Impulsbreite = 2 psec und ein Verhältnis Impulsbreite/Impulsabstamd - 95 %. Dabei sollen in allen Fällen sehr kurze Anstiegsund Abfallzeiten an den Impulsflanken sowie ein sauberes Impulsdach erreicht werden. Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Schalteinrichtung sowohl zur Durchschaltung der Tastspannung als auch der Sperrspannung jeweils eine Reihenschaltung aus mehreren Leistungs-Feldeffekt-Transistoren aufweist, deren eines Ende jeweils am Gitteranschluss der Wanderfeldröhre und deren anderes Ende am positiven Anschluss einer Tastspannungsquelle bzw. am negativen Anschluss einer Sperrspannungsquelle liegt, dass zur Ansteuerung jeder der beiden Leistungs-Feldeffekt-Transistorreihenschaltungen ein eigener Ringkernübertrager vorgesehen ist, der auf der Sekundärseite für jede Leistungs-Feldeffekt-Transistorstufe eine eigene Wicklung aufweist und an dessen Primärseite eine Beaufschlagung mit unipolaren, hochfrequenten Impulsen derart erfolgt, dass der der Reihenschaltung der für die Tastung zuständigen Feldeffekt-Transistoren zugeordnete Ringkernübertrager jeweils während der Dauer der Gittertastimpulse und der andere Ringkernübertrager während der Dauer der Gitterimpulspausen eine Kette von gleichartigen, unipolaren Hochfrequenz-Spannungsimpulsen erhält, welche die Feldeffekt-Transistoren der jeweils beaufschlag- ten Reihenschaltung in den leitenden Zustand versetzen, dass zu Beginn einer Hochfrequenz-Spannungsimpulskette der erste Impuls davon die Eingangskapazität der Feldeffekt-Transis- toren der jeweils beaufschlagten Reihenschaltung auflädt und dass bei jedem Feldeffekt-Transistor eine speziell dimensionierte RC-Entladeschaltung mit Transistoren vorgesehen ist, welche die Eingangskapazität so langsam entlädt, dass die jeweiligen Feldeffekt-Transistoren beim Eintreffen des jeweils nächsten Hochfrequenz-Spannungsimpulses noch leitend sind. In vorteilhafter Weise wird beim Umschalten von der Tastspannung auf die Sperrspannung und umgekehrt jeweils der letzte vor dem Umschaltvorgang eintreffende Hochfrequenzimpuls für die jeweils noch durchgeschaltete Transistor Reihenschaltung unterdrückt. Die Feldeffekttransistoren der dann nicht mehr benötigten Transistor-Reihenschaltung werden damit zum Zeitpunkt der Gitterimpulsflanke rechtzeitig und betriebssicher gesperrt, da die zur Entladung der Eingangskapazitäten der Transistoren zur Verfügung stehende Zeit ausreicht, um diese Sperrung zu gewährleisten. Ein Vorteil der Schaltung besteht darin, dass zur Ansteuerung der Feldeffekt-Schalttransistoren auf der 60 kV-Seite keine zusätzlichen Betriebsspannungen erforderlich sind. Die ver hältnismässig geringe Ansteuerleistung, welche die Feldeffekttransistoren benötigen, lässt sich über die Ringkerntransformatoren übertragen. Die positive Tastspannung und die negative Sperrspannung sind hinsichtlich ihrer Grösse an die geforderten Werte der jeweils verwendeten Wanderfeldröhre anzupassen. Eine Anpassung der Modulatorschaltung nach der Erfindung an diese zu schaltenden Gitterspannungsterte der Wanderfeldröhre ist dadurch möglich, dass die Zahl der Schalttransistoren in jeder der beiden Fel-deffekt- Transistorreihenschaltungen variiert werden kann. Zweckmässige und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ausgeführt. Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei Figuren erläutert. Es zeigen Fig. 1 das Prinzipschaltbild für die Impulsansteuerung einer mit einem Gitter ausgerüsteten Wanderfeldröhre und Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltung eines Gitterimpulsmodulators nach der Erfindung. Fig. 2 besteht aus Platzgründen aus Fig.2a und Fig. 2b. Zur Betrachtung der Gesamtfigur ist Fig.2a oben an Fig. 2b anzusetzen, wobei die jeweils fünf offenen Linien zueinander fluchten. Das Prinzipschaltbild in Fig.1 zeigt eine mit einem Steuergitter 1 ausgerüstete Hochleistungs-Wanderfeldröhre 2 für Impulsbetrieb. Die Kathode 3 der mit der Anode an Masse geschalteten Wanderfeldröhre 2 liegt auf einem Potential von z.B.-60 kV. Das Steuergitter 1 soll den Strom der Röhre während der Verstärkung der hochfrequenten Trägerimpulse freigeben und während der Impulspausen sperren. Zur Erzeugung der.Tastspannung U10 und der Sperrspannung U20 dienen zwei Gleichspannungsquellen 4 und 5. Bei den handelsüblichen getasteten Wanderfeldröhren betragen die Tastspannung U10 etwa +600 bis +1200 V und die Sperrspannung U20 ca. -600 V. Die Schaltzeit von der Sperrung der Röhre 2 bis zur Entsperrung und umgekehrt soll kleiner als 500 nsec sein. Die Gitterkathodenkapazität gk der Wanderfeldröhren beträgt etwa 150-200 pF und der Gitterstrom während des Anlegens der Tastspannung U19 am Gitter 1 maximal - 50 mA. Dieser Maximalwert von - 50 mA gilt nur für den eingeschwungenen Zustand. Während der Umschaltflanken fliessen durch das Umladen der Gitterkapazität bedingte Gitterströme von einigen Ampere, je nach Steilheit der Flanken. Der eigentliche Gittermodulator, der als Schalter 6 dargestellt ist, liegt auf dem Kathodenpotential der Wanderfeldröhre 2, so dass zwischen der Ansteuerung 76 dieses Modulators und dem Modulator selbst bis zu 60 kV auftreten können. Die Tastspannung U10 und die Sperrspannung U20 werden auf Kathodenebene erzeugt, so dass der negative Pol der Tastspannungsquelle 4 und der positive Pol der Sperrspannungsquelle 5 mit der Kathode 3 verbunden sind. Der als gesteuerter Schalter 6 ausgeführte Gittermodulator schaltet abwechselnd eine der beiden Spannungen U10 und U20 an das Gitter 1 durch, und zwar je nach dem, ob am Ansteuereingang 76 ein Impuls oder eine Impulspause vorliegt. Fig. 2 zeigt die Schaltung eines Ausführungsbeispiels des als Schalter 6 ausgeführten Gittermodulators nach Fig. 1. Jede der Schaltstrecken dieses Schalters besteht aus der Reihenschaltung von z.B. drei Leistungs-Feldeffekt-Transistoren. Die Feldeffekt-Transistoren zur Durchschaltung der Impulse, d.h. der Tastspannung U10, sind mit 7,8,9 und die Feldeffekttransistoren zur Durchschaltung der Impulspausen, d.h. der negativen Sperrspannung U20, mit 10,11,12 bezeichnet. Im Sperrzustand wird jede Schaltstrecke mit bis zu 1800 V beansprucht. Die Ansteuerung der Transistoren 7,8 und 9 erfolgt über einen Ringkernübertrager 13 und die Ansteuerung der Transistoren 10,11 und 12 über einen anderen Ringkern übertrager 14. Jede Wicklung der Ringkernübertrager 13 und 14 hat nur zwei Windungen und ist in Hochspannungslitze ausgeführt. Die Übertrager 13 und 14 sind zusammen mit dem Modulator und den zugehörigen Spannungsquellen 4 und 5 (siehe Fig.1) zur Erzeugung der Gittervorspannungen U10 und U20 in Isolierflüssigkeit angeordnet, wodurch die erforderliche Spannungsfestigkeit gut eingehalten wird. Die Isolation der Ringkernübertragerwicklungen muss allerdings nicht unbedingt in Isolierflüssigkeit erfolgen. Es lässt sich beispielsweise auch Giessharz verwenden. Die Ansteuerung der Feldeffekt-Transistoren 7 bis 12 erfolgt durch eine Kette, von unipolaren Hochfrequenz-Spannungsimpulsen, die in einem Hochfrequenz-Impulsgenerator 15 erzeugt werden. Die Breite eines Hochfrequenz-Spannungsimpulses beträgt beispielsweise etwa 125 nsec. Um die Sperrspannung U20 von etwa -600 V an den mit dem Gitter der Wanderfeldröhre verbundenen Ausgang 16 der Schaltung zu legen, wird die untere, aus den Transistoren 10 bis 12 bestehende Transistorkette mit einer ununterbrochenen Folge dieser Hochfrequenz-Spannungsimpulse angesteuert. Die Eingangskapazität jedes der Transistoren 10 bis 12 wird dabei beim ersten Impuls aufgeladen und durch eine speziell dimensionierte Entladeschaltung so langsam entladen, dass die Transistoren 10 bis 12 beim Eintreffen des nächsten Hochfrequenz-Spannungsimpulses noch leitend sind. Auf diese Weise beträgt die Restwelligkeit, die durch die taktsynchronen Hochfrequenz-Spannungsimpulse auf der an der Röhre liegenden Gitterspannung hervorgerufen wird, allerhöchstens noch 3 bis 5 %. Zum Durchschalten eines Gitterimpulses werden die Hochfrequenz-Spannungsimpulse von der unteren Transistorkette mit den Transistoren 10 bis 12 weggenommen und ebensolche Hochfrequenz-Spannungsimpulse an die obere, aus den Transistoren 7 bis 9 bestehende Transistorkette gegeben. Damit die untere Transistorkette vom leitenden Zustand in den Sperrzustand übergeht, muss zunächst die Eingangskapazität jedes der Transistoren 10 bis 12 entladen werden. Diese Entladung wird mit Rücksicht auf den gewünschten geringen Störspannungsanteil an der Modulatorausgangsspannung so langsam vorgenommen, dass die Transistoren 10 bis 12 nach einem Hochfrequenz-Spannungsimpuls zum Zeitpunkt des nächsten Hochfrequenz-Spannungsimpulses noch leitend sind. Der kontinuierliche Fluss von Hochfrequenz-Spannungsimpulsen wird deshalb zum Zeitpunkt der Gitterimpulsflanken in der Weise unterbrochen, dass zur betriebssicheren Sperrung der Schalttransistoren 10 bis 12 der dann nicht mehr benötigten Transistorkette jeweils der letzte zugehörige Hochfrequenz Ansteuerspannungsimpuls vor der Gitterimpulsflanke weggelassen wird. Die Zeit, die dadurch zur Entladung der Eingangskapazitäten der Transistoren 10 bis 12 zur Verfügung steht, reicht aus, um die rechtzeitige Sperrung zu gewährleisten. Soll von einem Gitterimpuls wieder auf eine Impulspause umgeschaltet werden, so werden die Hochfrequenz-Spannungsimpulse von der oberen, aus den Transistoren 7 bis 9 bestehenden Transistorkette weggenommen und gleichartige Hochfrequenz-Spannungsimpulse wieder an die untere, aus den Transistoren 10 bis 12 bestehende Transistorkette gegeben. Auch hier müssen die Transistoren, in diesem Fall sind es die Transistoren 7 bis 9 vom leitenden Zustand in den Sperrzustand gelangen, wobei zunächst die Eingangskapazität der Transistoren 7 bis 9 entladen werden muss. Auch hier wird die Entladung mit Rücksicht auf den gewünschten geringen Störspannungsanteil auf der Modulatorausgangsspannung so langsam vorgenommen, dass die Transistoren 7 bis 9 nach einem Hochfrequenz-Spannungsimpuls zum Zeitpunkt des nächsten Hochfrequenz-Spannungsimpulses noch leitend sind. Der kontinuierliche Fluss von Hochfrequenz-Spannungsimpulsen wird somit auch beim Ubergang von einem Impuls auf eine Impulspause zum Zeitpunkt der Gitterimpulsflanken in der Weise unterbrochen, dass zur betriebssicheren Sperrung der Schalttransistoren 7 bis 9 der oberen, dann nicht mehr benötigten Transistorkette jeweils der letzte zugehörige Hochfrequenz-Ansteuerimpuls vor der Gitterimpulsflanke weggelassen wird. Auch hier reicht die dadurch zur Entladung der Eingangskapazitäten der Transistoren 7 bis 9 gewonnene Zeit aus, um die rechtzeitige Sperrung der Transistoren 7 bis 9 zu gewährleisten. Die Kathode der Wanderfeldröhre liegt auf einem Potential von etwa 60 kV und ist an den Ausgang 17 der Schaltung nach Fig. 2 angeschlossen. Ein Vorteil der Schaltung besteht darin, dass zur Ansteuerung der Schalttransistoren 7 bis 12 auf der 60 kV-Seite keine zusätzlichen Betriebsspannungen erforderlich sind. Die verhältnismässig geringe Ansteuerleistung, welche die Leistungs-Feldeffekt-Transistoren 7 bis 12 benötigen, lässt sich über die Ringkerntransformatoren 13 und 14 übertragen. Die Hochfrequenz-Spannungsimpulse werden in einem Hochfrequenz-Impulsgenerator 15 erzeugt und an einen Umschalter 18 weitergeleitet. Dieser Umschalter 18 wird über einen Steuereingang 76 (identisch mit dem Steuereingang 76 in Fig.1) von einem Impulsgenerator 19 gesteuert, welcher die Längen.der vom Gittermodulator abzugebenden Impulse 20 und der Impulspausen 21 dazwischen festlegt. Während der Impulse 20 liegt der Durchschaltweg des Umschalters 18 am Eingang 22 der Ansteuerschaltung für die Transistorkette mit den Transistoren 7,8 und 9. ';#hrend der Impulspausen 21 verläuft der Durchschaltweg des Umschalters 18 zum Eingang 23 der anderen Ansteuerschaltung, welche die drei Transistoren 10 bis 12 beaufschlagt. Somit werden die Hochfrequenz-Spannungsimpulse während der Pulse 20 an den Eingang 22 und während der Impulspausen 21 an den Eingang 23 geleitet. Wie vorstehend bereits beschrieben worden ist, wird jeweils der letzte zugehörige Hochfrequenz-Spannungsimpuls vor einer Gitterimpulsflanke weggelassen. Die beiden Ansteuerschaltungen für die beiden aus den Transistoren 7 bis 9 bzw. 10 bis 12 bestehenden Transistorketten sind im Prinzip gleich. Die den Eingängen 22 bzw. 23 zugeführten Hochfrequenz-Spannungsimpulse steuern die erste Stufe aus npn-pnp-Transistoren 24,25 bzw. 26,27. Die zweite Stufe, die ebenfalls jeweils aus zwei npn-pnp-Transistoren 28,29 bzw. 30,31 besteht, kann bereits eine erheblich höhere Stromstärke, z.B. etwa 500 mA, liefern. Das genügt, um den Endtransistor 32 bzw. 33 jeder der Ansteuerschaltungen schnell genug anzusteuern. Die RC-Kombination 34 bzw. 35 zwischen dem Source-Anschluss der Transistoren 32 bzw. 33 und Masse bewirkt, dass jeweils nur der erste übertragene Hochfrequenz-Spannungsimpuls einer Folge mit der maximalen Amplitude an die beiden Transistorketten 7 bis 9 bzw. 10 bis 12 gegeben wird. Die Amplituden der folgenden Hochfrequenz Spannungsimpulse nehmen ab bis auf einen viel kleineren Wert, der zur Aufrechterhaltung der Durchschaltung der jeweiligen Transistorkette reicht. Die grosse Amplitude des ersten Hochfrequenz-Spannungsimpulses wird benötigt, um mit der Transistorkette die Umschaltflanke des Gitterimpulses mit der gewünschten Steilheit zu schalten und damit die Gitter-Kathoden-Kapazität Cg der Wanderfeldröhre ausreichend schnell umzuladen. In der Ansteuerschaltung für die Gitter-Impulspause ist ein Feldeffekt-Transistor 36 zur Entladung der RC-Kombination 35 vorgesehen. Da die eigene Entladung länger dauert als ein kurzer Gitterimpuls 20, würde ohne aktive Entladung dieser RC-Kombination 35 die Umschaltflanke am Ende des kurzen Gitterimpulses 20 nicht mit der erforderlichen Steilheit ausgeführt werden. Die Schalttransistoren 7 bis 9 bzw. 10 bis 12 jeweils einer der beiden Transistorketten werden schlagartig vom ersten Hochfrequenz-Stromimpuls, der eine grössere Amplitude aufweist als die nachfolgenden Hf-Impulse, leitend gesteuert. Durch die grosse Eingangskapazität der Transistoren 7 bis 9 bzw. 10 bis 12 bleibt dieser Zustand länger erhalten. Zur wohl dosierten Entladung dienen in jedem Eingangskreis der Transistoren 7 bis 12'angeordnete pnp-npn-Transistoren 37 bis 48, die leitend werden, sobald kein Hochfrequenz Eingangsimpuls mehr anliegt. Der in einem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 dargestellte Modulator nach der Erfindung ist durch verschiedene Massnahmen gegen Überspannungen, Kurzschlussströme usw. geschützt. Damit eine sichere Spannungsfestigkeit von 60 kV gegen Masse erreicht wird, erfolgt die Trennung der 60 kV durch die beiden Ringkernübertrager 13 und 14, die mit Hochspannungslitze bewickelt sind. Beide Ubertrager 13 und 14 und die auf 60 kV liegende Schaltung sind in diesem Ausführungsbeispiel in einer Isolierflüssigkeit in einem Rahmen, der als Faraday'scher Käfig wirkt, untergebracht. Direkt an den Kathoden- und Gitteranschlüssen der Wanderfeldröhre ist ein Uberspannungsableiter von z.B. 1400 V Nennspannung (Ansprechspannung) angeordnet. Dieser Überspanngungsableiter hat eine deutlich geringere Ansprechspannung als die zulässige Sperrspannung einer Feldeffekt-Transistorreihenschaltung 7 bis 9 bzw. 10 bis 12. Diese beiden Reihenschaltungen sind so ausgelegt, dass sie jeweils 2 kV Sperrspannung vertragen, da 1800 Volt anliegen. Der Überspannungsableiter zwischen Kathode und Gitter der Wanderfeldröhre hat im Ausführungsbeispiel eine Ansprechspannung von 1400 V, da maximal 1200 Volt Gitterspannung gegenüber dem Kathodenpotential benötigt werden. Die Differenz zwischen 1400 V und 2 kV, d.h. 500 V, kommen der Sicherheit der beiden Feldeffekt-Transistorreihenschaltungen zugute. Um eine hohe Sicherheit gegen Röhrenüberschläge zu erreichen, liegen in jedem der beiden mit den Transistoren 7 bis 9 bzw. 10 bis t2 versehenen Transistorkreisen vier niederohmige Reihenwiderstände 49 bis 56. Dadurch wird im Bereich bis 2 kV der Strom auf 10 A begrenzt. Am Ausgang 16 des Modulators liegt in zweckmässiger Weise ebenfalls ein Uberspannungsableiter 75 mit einer Nennspannung von beispielsweise 1400 V. Dadurch werden von der Röhrenseite kommende Überspannungen auf unschädliche Werte begrenzt. Jede der beiden Transistorketten 7 bis 9 und 10 bis 12 kann bis zu 2,5 kV sperren. Damit diese Sperrspannung gleichmässig auf die jeweils drei Transistoren 7 bis 9 bzw. 10 bis 12 aufgeteilt wird, ist parallel zu jedem dieser Transistoren eine Reihenschaltung angeordnet, die aus einem schnellen Gleichrichter 57 bis 62 und zwei Varistoren 63 bis 74 besteht. Die dargestellte Schaltung lässt sich beispielsweise als Pulsmodulator für eine Hochleistungs-Wanderfeldröhre in einem Pulsradarsender verwenden.

Claims: Patentansprüche 1. Gitterimpulsmodulator für eine mit einem Steuergitter ausgerüstete Hochleistungs-Wanderfeldröhre, deren Röhrenstrom - gesteuert über eine impulsgesteuerte Schalteinrichtung - wechselweise mittels einer das Steuergitter beaufschlagenden, gegenüber dem Kathodenpotential positiven Tastspannung während der Hochfrequenz-Impulsverstärkung freigegeben und mittels einer ebenfalls das Steuergitter beaufschlagenden, gegenüber dem Kathodenpotential negativen Sperrspannung während der Impulspausen gesperrt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Schalteinrichtung sowohl zur Durchschaltung der Tastspannung (U1O) als auch der Sperrspannung (U20) jeweils eine Reihenschaltung aus mehreren Leistungs-Feldeffekt-Transistoren (7,8,9 bzw. 10,11,12) aufweist, deren eines Ende jeweils am Gitteranschluss (16) der Wanderfeldröhre und deren anderes Ende am positiven Anschluss einer Tastspannungsquelle (4) bzw. am negativen Anschluss einer Sperrspannungsquelle (5) liegt, dass zur Ansteuerung jeder der beiden Leistungs Feldeffekt-Transistorreihenschaltungen ein eigener Ringkernübertrager (13,14) vorgesehen ist, der auf der Sekundärseite für jede Leistungs-Feldeffekt-Transistorstufe eine eigene Wicklung aufweist und an dessen Primärseite eine Beaufschlagung mit unipolaren, hochfrequenten Impulsen derart erfolgt, dass der der Reihenschaltung der für die Tastung zuständigen Feldeffekt-Transistoren zugeordnete Ringkernübertrager (13) jeweils während der Dauer der Gittertastimpulse und der andere Ringkernübertrager (14) während der Dauer der Gitterimpulspausen eine Kette von gleichartigen, unipolaren Hochfrequenz-Spannungsimpulsen erhält, welche die Feldeffekt-Transistoren der jeweils beaufschlagten Reihenschaltung in den leitenden Zustand versetzen, dass zu Beginn einer Hochfrequenz-Spannungs impulskette der erste Impuls davon die Eingangskapazität der Feldeffekt-Transistoren der jeweils beaufschlagten Reihenschaltung auflädt und dass bei jedem Feldeffekt-Transistor eine speziell dimensionierte RC-Entladeschaltung mit Transistoren vorgesehen ist, welche die Eingangskapazität so langsam entlädt, dass die jeweiligen Feldeffekt-Transistoren beim Eintreffen des jeweils nächsten Hochfrequenz-Spannungsimpulses noch leitend sind. 2. Gitterimpulsmodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Umschalten von der Tastspannung (um 0) auf die Sperrspannung (U20) und umgekehrt jeweils der letzte vor dem Umschaltvorgang eintreffende Hochfrequenzimpuls für die jeweils noch durchgeschaltete Transistorkette (7 bis 9 bzw. 10 bis 12) unterdrückt wird. 3. Gitterimpulsmodulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,. dass auf der Primärseite der beiden Ringkernübertrager (13,14) die Hochfrequenzimpulse jeweils über eine Transistorverstärkerschaltung (24,25,28,29,32 bzw. 26,27,30,31,33) geführt sind, die im Primärwicklungskreis in Reihe zur Durchschaltstrecke eines von dieser Transistorverstärkerschaltung angesteuerten Feldeffekt-Endtransistors (32,33) eine RC-Kombination (34,35) aufweist, die dafür sorgt, dass jeweils nur der erste nach einem Umschaltvorgang von Impulspause auf Impuls bzw. von Impuls auf Impulspause übertragene Hochfrequenzimpuls mit einer maximalen Amplitude an die jeweilige Transistorreihenschaltung (7,8,9 bzw. 10,11,12) gegeben wird. 4. Gitterimpulsmodulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der für die Durchschaltung der Sperrspannung (U20) zuständigen Transistorverstärkerschaltung (26,27,30,31,33) parallel zur RC-Kombination (35) die Drain-Source-Strecke eines weiteren Feldeffekt-Transistors (36) liegt, dessen Gate-Elektrode mit der Gate-Elektrode desjenigen Feldeffekt-Endtransistors zusammengeschaltet ist, welcher der Transistorverstärkerschaltung (24,25,28, 29,32) zur Durchschaltung der Tastspannung (U20) angehört. 5. Gitterimpulsmodulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ringkern übertrager (13,14) mit Hochspannungslitze bewickelt sind. 6. Gitterimpulsmodulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Unterbringung in einem als Faraday scher Käfig wirkenden Metallrahmen, der mit Isolierflüssigkeit gefüllt ist. 7. Gitterimpulsmodulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass direkt an den Gitterund Kathodenanschlüssen der Wanderfeldröhre ein Überspannungsableiter angeordnet ist. 8. Gitterimpulsmodulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Strombegrenzung in jeder der beiden Transistorketten (7 bis 9, 10 bis t2) ein oder mehrere niederohmige Widerstände (49 bis 56) eingeschaltet sind. 9. Gitterimpulsmodulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sicherheit gegen Überschläge der Wanderfeldröhre am Modulatorausgang (16) ein Uberspannungsableiter (75) angeordnet ist. 10. Gitterimpulsmodulator nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass zur gleichmässigen Verteilung der Sperrspannung auf die einzelnen Transistoren (7 bis 12) der Transistorketten parallel zur Drain-Source Strecke jedes Transistors eine aus einem schnellen Gleich richter (57 bis 62) und einem oder mehreren Varistoren (63 bis 74) bestehende Reihenschaltung vorgesehen ist.

Inventors: MEISSNER, HARALD, ING. GRAD.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1984
Main classification: H03K17
IPC codes: H03K17