Modulator


Um einen kurzen Sendeimpuls hoher Leistung zu erzeugen, wird ein spezieller Modulator benötigt, der genau zum Sendemoment eine Hochspannung für die Senderöhre erzeugt.


Bild 1: Prinzipschaltbild

Bild 2: Modulator der P-18

 

Dieser Modulator benutzt zur Energiespeicherung eine Laufzeitkette. Diese Laufzeitkette wird auf dem Ladeweg mit Hilfe des Magnetfeldes der Ladedrossel auf die doppelte Spannung des Hochspannungsnetzteils aufgeladen. Diese Ladedrossel begrenzt gleichzeitig den Ladestrom. Damit nach erfolgter Aufladung der Laufzeitkette diese sich nicht über den Innenwiderstand des Netzteils entlädt, ist eine Ladediode eingefügt.

Das Thyratron arbeitet als elektronischer Schalter und wird durch einen nadelförmigen Impuls gesteuert. Die R-C Kombination trennt gleichspannungsmäßig den Thyratroneingang von der Vorstufe. Der Impulstrafo dient zur Widerstandsanpassung während des Entlademomentes .
Der Ladeweg

Als Ausgangszustand wird angenommen, dass die Schaltung spannungslos ist. In der Grafik ist das Thyratron als offener Schalter dargestellt.


Bild 3: Ersatzschaltbild Ladeweg

 

Nach dem Einschalten (der olivgrüne Spannungssprung im Diagramm) fließt der Strom über die Ladediode, dann über die Ladedrossel und lädt die Kondensatoren der Laufzeitkette auf. Die Spulen der Laufzeitkette haben jetzt noch eine untergeordnete Funktion. Die Induktivität der Ladedrossel aber setzt dem Einschaltstrom einen großen induktiven Widerstand entgegen und baut ein starkes Magnetfeld auf. Das Aufladen der Kondensatoren folgt einer Exponentialfunktion (grün dargestellt). Dem überlagert sich die Gegeninduktion der Ladedrossel.


Bild 4: Diagramme Ladeströme

 

UC = U0 ·( 1 - cos ωr· t)ωr2 = 1

LDr · ΣC


Ab dem Moment, in dem die Kondensatoren sich auf die durch das Netzteil gelieferte Spannung aufgeladen haben, verringert sich der Ladestrom und das in der Ladedrossel befindliche Magnetfeld bricht zusammen. Damit wird durch die nun folgende Induktion eine zusätzliche Spannung erzeugt, die die Kondensatoren weiter auflädt, bis das Magnetfeld völlig zusammengebrochen ist. Nun würden sich die Kondensatoren wieder über das Netzteil entladen (hellblaue Kurve), aber die Ladediode sperrt diese Stromrichtung und die Energie bleibt somit in den Kondensatoren gespeichert.
Der Entladeweg

Nachdem die Laufzeitkette aufgeladen wurde, kann über die R-C Kombination ein Zündimpuls an das Thyratron geführt werden. Das Thyratron zündet und es fließt der Entladestrom über den Impulstrafo.


Bild 5: Ersatzschaltbild Entladeweg

 

Der 1. Kondensator beginnt sich über das gezündete Thyratron und den Impulstrafo zu entladen. Das würde nach einer Exponentialfunktion erfolgen, doch jetzt wirkt die Gegeninduktion der Spulen in der Laufzeitkette: er wird durch die anderen Kondensatoren leicht verzögert nachgeladen.


Bild 6: Diagramme Entladeströme

Für die Dauer PW fließt also ein Strom durch den Impulstrafo. Auf der Sekundärseite kann ein Hochspannungsimpuls für die Senderöhre abgegriffen werden, die dann genau für diese Zeit auf der Sendefrequenz schwingt. Das Überschwingen am Ende der Entladungskurve wird durch die Induktivitäten der Schaltung verursacht.

Am effektivsten wird die Energie übertragen, wenn der Innenwiderstand der Laufzeitkette gleich dem Innenwiderstand des Impulstransformators ist. Somit erhält der Impulstransformator nur die Hälfte der Spannung, der andere Teil fällt über dem Innenwiderstand der Laufzeitkette ab.