Nederlands RadiogenootschapDEEL 23 No. 1 1958

Tijdschrift van het

Nederlands Radiogenootschap

DEEL 23 No. 1 1958

Stabilisatie van het instelpunt van transistoren

door E. E. P. Poelman *)

Voordracht gehouden voor het Nederlands Radiogenootschap op 16 januari 1957.

Summary*

In professional applications it is n ecessary to design a transistorcircuit carefully w ith respect to changes in am bient tem perature.

Stabilisation of the o p erating point by feed b ack is preferable, the la tte r bei ng m axim um for d irec t-cu rren t an d having the ap p ro p iate value in the freq u en cy -ran g e involved.

O n e co rrect an d tw o incorrect m ethods of feedback are given. An a m ­ plifier is show n, in w hich an amplified d irec t-cu rren t-feed b a ck is applied.

A com pact oscillator based on the outlined principle, is discussed.

1. Inleiding*

Zullen in het algemeen bij gebruik van tran sisto ren voor commerciële doeleinden de eisen aan tran sisto ren gesteld niet zo hoog zijn, bij toepassing bij de P T T zijn de eisen veel hoger.

In de eerste p la a ts zal men bij a p p a ra tu u r m et tran sisto re n zo min mogelijk onderhoud willen toepassen. De versterk in g zal zeer stabiel m oeten zijn en ook de levensduur, d.i. de tijd to t de vervanging van tra n sisto re n in de a p p a ra tu u r, zal lang m oeten zijn. D e om gevingstem peratuur zal daarbij zeker tussen

15 en 45° C variëren.

D e levensduur van tran sisto re n w o rd t door fab rik an ten van deze tran sisto ren vaak als oneindig lang aangegeven. D a t dit optimistisch is, zal reeds bekend zijn. N atu u rlijk h angt een en a n d e r af van de m anier w a a ro p men ze gebruikt. Bij lage laag jestem p eratu u r zal ongetwijfeld de afnam e in de stroom ver- sterk in g sfacto r geringer zijn. Toch is in de k o rte tijd d a t tra n sisto re n w o rd en gefabriceerd reeds m et één sprong bereikt, d a t de tra n sisto re n w a t levensduur betreft, op één lijn kunnen w o rd en gesteld m et buizen in professionnele uitvoering. D eze levensduur en deze stabiliteit is voor P T T -doeleinden nog on-

*) O r. N eher-laboratorium , P TT, L eidschendam .

2 E. E. P. Poelm an voldoende. H e t is d aaro m noodzakelijk in vrijw el alle schake­

lingen een vrij grote tegenkoppeling toe te passen.

Teneinde h et volledige tem p eratu u rg eb ied van 15 to t d5° te kunnen bestrijken is het noodzakelijk om een voldoend sterk e tem peratuurcom pensatie aan te brengen. V o o r enkelvoudige schakelingen is deze tem peratuurcom pensatie en de middelen die men d a a rto e m oet toepassen reeds afdoende besproken door S h e a in zijn boek „P rin cip als of tra n s is to r circuits '.

2. Stabilisatie van het instelpunt van twee transistoren in cascade*

F i g . 1.

E nkelvoudige transistorschake- ling m et stabilisatie tegen te m ­

p e ra tu u r variaties.

A nders w o rd t de situatie w a n ­ neer men tra n sisto re n in cascade g a a t schakelen. M a a k t men gebruik van tra n sisto r-tran sfo rm ato rk o p p e- ling d an zijn de moeilijkheden niet groot. W a n n e e r men ech ter uit zuinigheidsoverwegingen m et zo min mogelijk tra n sfo rm ato re n wil vol­

staan , dan zal men bijzondere m a a t­

regelen dienen te treffen.

In fig. 1 is een enkelvoudige schakeling m et een tra n s is to r ge-

T w e e -tra p s v e rs te rk e r m et foutieve tegenkoppeling.

Fig. 5.

T w e e -tra p s v e rs te rk e r met foutieve tegenkoppeling.

Stabilisatie van het instelpunt van transistoren 3

geven. M e n ziet in deze figuur d a t men zonder m eer deze scha­

kelingen in cascade k a n schakelen.

D a t ook dan niet lichtvaardig m et de invloeden van de tem pe­

ra tu u r m oet w o rd en omgesprongen, moge blijken uit de figuren 2, 3 en 4. M en zal in het algemeen een tegenkoppeling m oeten toepassen. W aanneer men deze niet verstan d ig a a n b re n g t zal toch de versterk in g te m p e ra tu u r-a f hankelijk kunnen w orden.

In figuur 2 w o r d t de tegenkoppeling a a n g e b ra c h t door de uit- gangsspanning op de em itter van de eerste tra n sisto r terug te voeren. D it g eb eu rt via een hoge w e e rs ta n d ten opzichte van de em itterim pedantie. V e ra n d e rt deze la a tste tengevolge van de tem p eratu u r, dan v e ra n d e rt ook de versterking, die hier immers w o rd t b e p a ald door de verhouding van de hoge w e e rs ta n d en de im pedantie van de em itter p arallel aan de em itterw eerstan d .

In figuur 3 is een soortgelijke foutieve schakeling gegeven;

ook hier zal de v ersterk in g v eran d eren bij veran d erin g van de te m p e ra tu u r door veran d erin g van de ingangsim pedantie van

de eerste tran sisto r.

In figuur 4 is een juiste schakeling gegeven. D e ingangsim pe­

dantie van de tra n sisto r is hier hoog ten opzichte van de w e e r ­ sta n d w a a ro v e r w o rd t teruggekoppeld.

In figuur 5 is een schakeling gegeven w aarb ij tw ee tra n s is ­ toren direct zijn gekoppeld. W ^ordt de te m p e ra tu u r hoger dan zal de tem p eratu u rstro o m van de eerste tra n sisto r door de tw eed e tra n s is to r nogm aals w o rd en v e rste rk t, zo d at de collec- to rstro o m van de tw eed e tra n s is to r bij 40° C m eer dan 10 mA kan stijgen, w a t m eestal o n to e la a tb a a r is.

E r zijn enkele m ethoden w a a ro p een dergelijke schakeling toch geschikt k an w o rd en g em aak t voor hogere tem p eratu u r. H e t to e ­ passen van te m p e ra tu u r-a f hankelijke elementen zal voor b e tr o u w ­ b a re schakelingen, w a a r a a n hoge eisen w o rd en gesteld, veel in- reg elarb eid eisen. G ezonder is de toepassing van de tegenkoppeling.

4 E. E. P. Poelm an

D ire c t gekoppelde tw e e -tra p sv e rs te rk e r.

B eschouw en wij nogm aals figuur 1, d a n blijkt d a t de tem pera- tuurcom pensatie die hier w o r d t toegepast, niets an d ers is d an een tegenkoppeling en w el gelijkstroom -tegenkoppeling. In h e t a l­

gemeen k a n men dus zeggen, d a t hier niet van tem peratuurcom - pensatie sp ra k e is m a a r m eer van stabilisatie van h e t instel- punt. H e t ideaal zou men krijgen, als de gelijkstroom tegenkop- peling zo groot mogelijk is. D e versterking voor de gew enste

Fig.

6

.

D ire c t gekoppelde tw e e -tra p s v e rs te rk e r voor breed tem peratu u rg eb ied .

Stabilisatie van het instelpunt van transistoren 5 frequenties zal d an ech ter ook zeer klein zijn. H e t is dus dui­

delijk, d a t men de tegenkoppeling frequentie-afhankelijk zal m oeten maken.

In figuur 1 is dit eigenlijk reeds gebeurd. Im m ers, de tr a n s ­ fo rm a to r aan de ingang van de schakeling heeft voor gelijk­

stroom de im pedantie 0, d aaren teg en voor de w isselstroom een vrij hoge im pedantie.

In figuur 6 is een schakeling gegeven w a a rin d it principe v e rd e r is uitgew erkt. D e spanning van de em itter van de tw eed e tra n s is to r w o r d t door de d erde tra n sisto r v e rste rk t. D e col- lectorspanning van deze la a ts te tra n s is to r w o r d t voor de ge­

w enste freq u en tieb an d door de condensatoren ontkoppeld, zo­

d a t een v e rs te rk te gelijkstroom -tegenkoppeling w o r d t verkregen.

U it metingen bleek, d a t de collectorstroom van de tw eed e tra n s is to r voor 21° C te m p e ra tu u rsv a ria tie slechts 0,3 mA v e r­

an d ert. D e gew enste tegenkoppeling voor w isselstroom k an nu op iedere gew enste wijze e x tra w o rd en aan g eb rach t, b.v. van uitgangstrafo n a a r ingangskring.

N atu u rlijk k an ook een hoge stabilisatie van de gelijkstroom- instelling van tra n sisto re n w o rd e n verkregen d oor hoge em itter- w e e rsta n d e n toe te passen en deze te ontkoppelen m et conden­

satoren. O v e r h e t algemeen zal men d a n cond en sato ren van veel hogere w a a rd e dienen toe te passen, zo d at men hier bijna altijd elektrolytische condensatoren m oet aanbrengen. D a a r vol­

gens de ervaringen van de P T T de elektrolytische condensa­

to ren nog niet de hier gew enste b e tro u w b a a rh e id hebben v e r­

kregen, w o rd t dit voor zeer stabiele schakelingen niet a a n b e ­ volen. D a t hierin, gezien de snelle ontw ikkeling die deze con­

d e n sa to ren op h e t ogenblik doorm aken, binnen afzienbare tijd verandering k an komen, is niet uitgesloten.

3.

Stabilisatie van het instelpunt bij oscillatorschakelingem

N o g kritischer w o rd t de situatie w a n n e e r men oscillator- schakelingen m et tran sisto re n g a a t ontw erpen. N ie t alleen d a t de stroom m et h e t oog op de maximale dissipatie slechts binnen zekere grenzen mag variëren, doch ook de verschillende tra n - sistor-grootheden die stroom afhankelijk zijn kom en direct in de vergelijkingen, die de frequentie bepalen, voor. In h e t bijzonder is de verandering van de fased raaiin g van de stro o m v erster- kingsfactor tengevolge van de instellingsvariaties van invloed.

In principe k an men iedere oscillatorschakeling dimensionneren,

6 E. E. P. Poelm an

-C= >

I

Fiff. 7.

B ru g van W ie n .

uitgaande van h et idee d a t men een frequentie-af hankelijke m eekoppeling in­

v o ert en een frequentie-onafhankelijke tegenkoppeling. In h e t algemeen kan -o men zeggen d a t de schakeling in smalle b an d versterk in g heel t en d aa rb u ite n niet.

c i c j ï i i 'r i Bij de keuze van het elem ent of ele-

o e l e c t i e r d u b b e l - 1 - n e t w e r k '

menten die de uitgangsspanning te ru g ­ voeren n a a r de ingang, zal men er rekening mee m oeten houden, d a t de tegenkoppeling voor frequentie o (gelijkstroom) zo groot mogelijk is.

Als mogelijkheden voor de te ru g ­ voerende schakeling kunnen w o rd en genoemd een dubbel-T -fdter en een b ru g van W ie n . In figuur 7 en 8 zijn voorbeelden hiervan gegeven.

In figuur 9 en 10 zijn polaire d ia ­ gram m en gegeven van de afgegeven spanning van een dergelijk element.

Figuur 9 geeft h et d ia ­ gram voor een n o r­

m aal afgeregeld ele­

ment. M e n ziet d a t voor de gew enste fre ­ quentie de schakeling geen spanning d o o r­

laat. V o o r frequentie O en oneindig d.w.z.

v e rb o v e n en ver b en e­

den de gew enste fre ­ quentie w o r d t d a a r ­ entegen zeer veel d o o r­

gelaten. In figuur 10 is h e t polaire diagram gegeven v oor een op gew enste wijze o n t­

regeld element. M e n ziet d a t de schakeling voor de gew enste fre-

Fig. io. quentie een spanning

Polaire figuur voor ontregelde b rug van W ie n . afgeeft, die w e lisw a a r

Fig. 9.

P olaire figuur voor de b rug van W ie n .

Stabilisatie van het instelpunt van transistoren 7

D ire c t gekoppelde tw ee-trapsoscillator.

t e m p .( ° 0 Ici ^{m A '}

20 1,20

d l 1,15

klein, m a a r in tegen- fase is m et de sp an ­ ning bij co = O en co = ©o. H e t dubbel- T-filter en de brug van W ie n voldoen dus a an de gestelde eisen. E en dubbel-T-filter is over het algemeen echter moeilijk af te regelen.

D e brug van W ie n d aaren teg en heeft het nadeel d a t de uit- gangsspanning bf de ingangsspanning niet a an a a rd e k an w o rd en gelegd.

Ie figuur 11 is een schakeling gegeven w aarbij aan deze moei­

lijkheid is ontkomen.

D e uitgangsspanning is hier aan één zijde a a n a a rd e gelegd. D e sturende g e n e ra to r zit in de tra n s is to r en b e ­ hoeft d a a r niet te w o rd en geaard. U it de ta b e l k an men zien, d a t deze schakeling zeer goed voor te m p e ra tu u rsv a ria tie s is ge­

stabiliseerd. D e collectorstroom van de eerste tran sisto r, die h et grootste verm ogen levert, ligt tussen nauw e grenzen. D e frequentie zal tengevolge van de te m p e ra tu u r slechts weinig veranderen, zoals men uit de ta b e l k an aflezen. D e stabiliteit voor voedingsspanningvariaties is jam m er genoeg niet zo hoog.

D it h an g t sam en m et h et feit d a t de am plitude van de trilling b egrensd w o r d t door de collectorstroom en -spanning die direct evenredig zijn m et de batterij spanning. W i l men ook h ieraan kunnen voldoen d an zal men een am plitude-af hankelijk elem ent in de schakeling m oeten aanbrengen.

Ia = collectorstroom Ie transistor.

V o o r 1 0 % voedingsspanningsvariaties

A /

/ = 1.5 %o { / — 5668 H z ) V o o r 10 °C temp. stijging: A /

f 0,2 7

00

'

Manuscript ontvangen op 3 augustus 1957.

Deel 23 - No. 1 - 1958 9

Transistors in M.F.- en detectieschakelingen voor radio-communicatie-apparatuur

door G. Rosier * )

Voordracht gehouden voor het Nederlands Radiogenootschap op 16 januari 1957.

Summary*

A pplication of tran sistors in professional equipm ent, w h ich generally has to m eet stringent requirem ents, often leads to a developm ent of cir­

cuitry w h ich differs from the c u sto m ary tube technique.

To illustrate this a m.f. amplifier is described, of w hich the selectivity is determ ined by a se p a ra te filter a t the input of the amplifier, w hile the amplifier stages p ro p e r are R - C coupled.

Besides, a d etectorcircuit is indicated, in w h ich the tran sisto r is used as a diode detecto r an d as an amplifier a t the same time.

l. Inleiding*

T oepassing van tra n sisto rs in h et gebied van de radio-com municatie is vooral aan trek k elijk voor tra n sp o rta b e le a p p a ra tu u r, zoals mobilofoons, portofoons, militaire zend-ontvanginstallaties enz.

D o o r de kleine afm etingen en h et geringe stroom verbruik zal de tra n sisto r hier nl. een grote besparing a an gew icht geven, terw ijl de afm etingen eveneens zeer gereduceerd kunnen w orden.

D aarb ij zal de gunstige levensduur van de tra n s is to r eveneens een zeer belangrijke rol spelen.

T egenover deze voordelen s ta a n echter ook enige nadelen van de tran sisto r. D e grootheden, w elke de versterk in g van de tra n sisto r bepalen, hebben dikwijls ruime toleranties, terw ijl de eisen, w elke a an professionele a p p a ra tu u r w o rd en gesteld, dik­

wijls zeer z w a a r zijn. V o o r een stabiele schakeling m oeten de variabele elem enten van de tra n s is to r ste rk tegengekoppeld w o r­

den, w a a rd o o r men dikwijls to t een an d ere opbouw van een schakeling komt, d an in de buizentechniek gebruikelijk is.

Als voorbeeld hiervan w o r d t in h et volgende een tra n s is to r m. f. v e rs te rk e r beschreven.

*) P .T .J., H ilversum .

10 G. Rosier E en typisch voorbeeld van een schakeling, w elke m et een tra n sisto r te verw ezenlijken is, is een detector, w aarbij in p laats van een w isselspanning een w isselstroom w o rd t gelijkgericht.

D it is in principe mogelijk, d o o rd a t een tra n s is to r een vermo- g e n v ersterk er is, dus in s ta a t is een stroom te versterk en . D eze schakeling is d aaro m vooral aan trek k elijk in combinatie m et andere transistorschakelingen.

2. vervangingsschema van transistors.

In fig. 1 en fig. 2 zijn de voornaam ste grootheden van het h.f.vervangingsschem a voor een geaarde-basis-, resp. een ge- aarde-em itterschakeling gegeven.

D e w e e rs ta n d R ⁰ voldoet a a n de vergelijking:

Ie — em ittergelijkstroom in mA.

I>

Bij constante gelijkstroom instelling is R ⁰ een grootheid, w elke binnen zeer nauw e to leran ties ligt. D it is eveneens het geval m et de verhouding tussen de em itter- en collectorstroom , a.

D a a rte g e n o v e r zullen de afsnijfrequentie coc , de ^verhouding tussen collector- en basisstroom a — a /l — a, de „ E a r ly facto r"

fx benevens de basis w e e rs ta n d R w , bij verschillende tra n sisto rs nogal ste rk variëren. M e n zal er bij h et dim ensioneren van een schakeling dus zoveel mo­

gelijk n a a r streven, de eigen­

schappen in hoofdzaak te laten bepalen door a en R ot terwijl de invloed van de andere grootheden door middel van ,,tegenkoppeling" ste rk v e r­

m inderd moet w orden.

H e t optimum in dit opzicht b ereik t men m et een geaarde- basis-schakeling m et lage be- lastingsim pedantie. In vele ge­

vallen is ech ter een dergelijke stabilisatie van de tra n s is to r niet nodig, m et een tegenge- pjg. 2. koppelde geaarde-em itterscha- H . F.vervangingsschema keling k an men in d a t geval het geaarde-emitterschakeling gew enste r e s u lta a t bereiken.

Fig. 1.

H . F. vervangingsschem a g eaard e-basisschakeling

Rt>b

“ r° 0

==

£ o-

HhCc

' ^o^ R%^r0

-o C

© . Vb’e

-O Ro Z

11 3.

Transistor m*f* versterkers*

3.1 . T ransform ator koppeling.

In eerste instantie k an men de verschillende tra p p e n van een tra n s is to r m .f.versterker koppelen m et een afgestem de kring.

M e n krijgt d an een schakeling, zoals deze in fig. 3 is aan g e ­ geven. D e w e e rsta n d e n R lf R ² en R ³ dienen voor de tem pera- tu u rstab ilisatie van de instelstroom van de tran sisto r. D e b a n d ­ b reed te van de fre q u en tie k a ra k teristie k p er tra p w o rd t b e p a a ld door de verliezen van de koppelkring zeil alsm ede door de uit- gangsim pedantie van de voorgaande tra n sisto r en ingangsimpe- dantie van de volgende tra p .

T ransistors in M .F .- en detectieschakelingen

M axim um versterk in g bij een b ep aald e b a n d b re e d te w o rd t bereikt, w a n n e e r de uitgangsim pedantie van de voorgaande tra p w o rd t a a n g e p a st aan de ingangsim pedantie van de volgende tra p .

M e t tra n sisto rs, w a a rv a n de afsnijfrequentie ongeveer 2 a 4 m aal zo groot is als de frequentie, w a a ro p de v e rs te rk e r is afgestem d, kan men op deze m anier een redelijke versterking (ongeveer 25 a 30 db) p e r tra p bereiken.

Z ou men een hogere versterk in g p e r tr a p dimensioneren, dan zal de schakeling tengevolge van de teru g w erk in g in de t r a n ­ sistor gemakkelijk kunnen oscilleren.

E en verb eterin g in dit opzicht k a n w o rd en bereikt, door neutrodynisatie van deze terugw erkingsim pedantie, zoals in fig. 3 bij een juiste keuze van de tra n sfo rm a to rp o la rite it door C⁴ en R ⁴ w o rd t aangegeven.

Volledige n eu tro d y n isatie is ech ter in v e rb an d m et de ruime to leran ties van de terugw erkingsim pedantie van de tra n sisto r

12 G. Rosier practisch niet te bereiken, z o d at de w in st in v ersterk in g hier­

door b e p e rk t blijft.

H e t gevolg van deze onvolledige n eu tro d y n isatie is echter eveneens, d a t er altijd een aanm erkelijke onderlinge beïnvloeding van de koppelkringen tussen de verschillende tra p p e n blijft b e ­ staan. B ehalve h e t b ezw aar, d a t h et afregelen van een v e r­

ste rk e r hierdoor niet eenvoudig w o rd t, w a n n e e r er m eerdere v e rs te rk e rtra p p e n aanw ezig zijn, is h et zeer moeilijk a a n strenge selectiviteitseisen voor de v e rs te rk e r te voldoen. V o o ra l bij mobiele ra d io a p p a ra tu u r zijn deze selectiviteitseisen in v e rb a n d m et de kleine k a n a a la fs ta n d zeer z w a a r ; een tra n s is to r m.f.- v ersterk er, w aarb ij de verschillende tra p p e n m et behulp van afgestem de kringen gekoppeld zijn, is voor dergelijke to e p a s ­ singen niet b ru ik b a ar.

3 .2 . RC-koppeling.

H e t ligt voor de hand, d a t men de oplossing van de in h et voorgaande genoemde moeilijkheden zoekt in h e t to ep assen van een geconcentreerd filter a a n de ingang van de m .f.versterker, d a t uitsluitend de selectiviteit van de o n tv an g er b e p aalt. D e v e rs te rk e r zelf d ient d an alleen om h e t ontvangen signaal op een zodanig niveau te brengen, d a t een lineaire detectie k a n p la a ts hebben. D e v e rs te rk e r m oet dan zodanig w o rd e n gedi­

mensioneerd, d a t de d o o rla a tb a n d van h e t filter zo weinig m o­

gelijk w o r d t beïnvloed, terw ijl anderzijds de b a n d b re e d te ter- wille van de ruis van de v e rs te rk e r zo klein mogelijk m oet zijn.

H e t a a n ta l tra p p e n van een dergelijke tra n s is to rv e rs te rk e r is dikwijls vrij groot, vooral ook, o m d at men liefst h e t grootste deel van de v ersterk in g van [een on tv an g er in de la a ts te m.f.- v e rs te rk e r ond erb ren g t. D e gew enste fre q u en tie k a ra k teristie k k an men in d a t geval ook bereiken, door in p la a ts van een

Fig. 4.

.M .F .v ersterk er m et R C -k o p p elin g .

T ransistors in M .F.~ en detectieschakelingen 13 tran sfo rm ato rk o p p elin g tussen de verschillende trap p en , een

R C -koppeling toe te passen. M e n krijgt dan een schakeling, zoals in fig. 4 is aangegeven.

D e w e e rs ta n d e n R ït R ² en R ³ dienen voor de tem p eratu u r- stabilisatie van de instelstroom van de tran sisto r, terw ijl Cx een ontkoppelingscondensator is. D o o r een juiste keuze van de col- le c to rw e e rsta n d R ⁴ k a n men een zeer stabiele versterk in g b e ­ reiken. H e t afvallen van de lagere frequenties k a n men b e ­ reiken m et behulp van de koppelco n d en sato r C2, terw ijl het hole-storage effect en de collectorcapaciteit van de tra n sisto r voor h e t afvallen van de hogere frequenties zorgdragen.

M e t een dergelijke schakeling is te bereiken, d a t ondanks h et vrij grote a a n ta l tra p p e n de v e rs te rk e r buitengew oon kleine afm etingen heeft. H e t opgenomen gelijkstroom verm ogen is zeer klein; p er tra p b e d ra a g t h et gelijkstroom verbruik 2 m A bij een voedingsspanning van 6 of 12 V .

V o o r een constante versterking dient men de v e rs te rk e r per tra p tegen te koppelen en wel zo­

danig, d a t de invloed van a , w elke bij tra n sisto rs dikwijls zeer ruime toleranties heeft, klein w o rd t.

U itg a a n d e van fig. 5, vindt men voor de versterking p e r t r a p :

— —

, Rbb' r

jc

^{---^2}

rJ «R0 r‘1 = r= 1 II(N 'ö

L

- ^{ujcRq ---}c

Fig. 5.

V erv an g in g ssch em a van een v e rs te rk e r met R C -k o p p elin g

R

= a R ^{4 + CL} R ⁰ + Rbb' .oo 0 a (R .+ R w )

1

+ 7

COc -f- Rbb' + ^CL R c

Hierbij zijn de im pedanties van Cx en C² uit fig. 4 v e r w a a r ­ loosd. co⁰ is de centrale frequentie van de d o o rla atb a n d . K iest men nu R ⁴ -f Rbb' a R or d an vindt men :

R JR o

R ⁴ + Rbb’ \ 2

r 7 ~ )

In deze uitdrukking kom t de grootheid a niet m eer voor.

Is bovendien nog b e n a d e rin g :

COr 00 c

R ⁴ + Rb//

R„ <<C I, dan vindt dus bij

14 G. Rosier R

R.r

twT>

^4

R

D A

Fig. 6.

S p an ningsdetectie m et behulp van een diode.

D a a r bij een constante gelijkstroominstelling R ⁰ eveneens zeer co n stan t is, zal de v ersterk in g p e r tra p zeer stabiel zijn.

4. Detectie-schakelingen*

Bij detectieschakelingen kan men m et voordeel gebruik m aken van de eigenschap van de tra n sisto r, d a t de in gangskarakteris- tiek in principe die van een diode is. M e n k an d a a rd o o r met een

tra n s is to r gelijktijdig detectie en v e rs te r­

king verkrijgen. D aarb ij zijn in het a lg e­

meen tw ee schakelingen te onderscheiden.

B eschouw en w e a lle re e rst de m eest gebruikte detectieschakeling in de buizen- techniek (fig. 6).

H ie rbij w o r d t een h.f.wisselspanning over een afgestem de kring ontw ikkeld, we lke w isselspanning m et behulp van een diode en een R C -lid gelijkge­

richt w o rd t. E r o n ts ta a t dan een gelijkspanning, die gelijk is a an de topspanning over de kring. D e ge- lijkrichter mag hierbij de kringim- pedantie niet te veel beïnvloeden om een lineaire detectie te v e r­

krijgen, v a n d a a r d a t R in h e t a l­

gemeen vrij groot w o rd t. W o r d t deze d e te cto r gevolgd door een tra n sis­

to r l.f.versterker, dan o n ts ta a t de moeilijkheid om deze im pedantie aan te passen a an de lage ingangsim- pedantie van de tra n sisto r. E en aanpassings- tra n s fo rm a to r zal een grote zelfinductie en overzetverhouding vergen, terw ijl een g eaard e collectorschakeling als eerste tr a p van de l.f.versterker, teneinde een hoge ingangsimpe- dantie van de l.f. v e rste rk e r te verkrijgen, op b e zw aren stuit in v e rb an d m et de tem pe- ra tu u rstab ilisatie .

D e eerste schakeling die d aaro m voor de h an d ligt is die van fig. 7. T ussen basis en

S p an ningsdetectie

m et behulp van een transistor.

1

T

R

Fig. 8.

S troom detectie m et behulp van een

diode.

T ransistors in M .F .- en detectieschakelingen 15 em itter is een diodew erking. D e basisstroom is echter a m aal zo klein als de em itterstroom , hetgeen b etek en t, d a t men d e ­ zelfde schakeling heeft als in fig. 6, w aarbij ech ter = R /a en

Cx = a C. M e t de tra n s is to r heeft men dus een im p ed an tietran s- form atie to t sta n d g eb rach t en men k an het l.f.signaal van R x of van R 2 afnemen, w aarbij beide dus veel lager kunnen zijn dan de w e e rs ta n d R in fig. d. D e koppeling m et de volgende l.f.v ersterk er k an dus m et een k o p p elco n d en sato r of met een eenvoudige tra n s fo rm a to r geschieden.

E en tw eede schakeling o n ts ta a t door de duale schakeling van fig. 6 te nemen. M e n verkrijgt d an een schakeling zoals fig. 8

aangeeft.

L en R hebben de duale w a a rd e van de R en C in fig. 6.

D e stroom door de diode is een gelijkgerichte stroom. In com­

binatie m et een buizenschakeling levert deze schakeling het b e ­ z w aar, d a t h et niet eenvoudig is de diodestroom v e rd er te v e r­

sterken. E en tra n s is to r is hiervoor ech ter bij u itstek geschikt;

als v e rste rk e r is de in g an g sk arak teristiek n.1. die van een diode.

M en krijgt dan de volgende schakelingen: (fig. 9).

Fig. 9.

S troom detectie m et behulp van een transistor.

Fig. 10.

F requentiediscrim inator, w a a rb ij gebruik w o rd t ge m a a k t van stroom detectie m et behulp van een

transistor.

16 G. Rosier H e t voordeel van deze schakelingen is eveneens, d a t er d e ­ tectie en tegelijkertijd v ersterk in g o p treed t. B ovendien zal een belasting de detectorschakeling zelf zeer weinig beïnvloeden.

Als voorbeeld van toepassing van dit principe w o r d t een fre- quentiediscrim inator gegeven (fig. 10).

D e w erking hiervan is eenvoudig in te zien als men aanneem t, d a t de to tale stroom d oor een d e te cto r b e s ta a t uit 2 com po­

nenten.

D e eerste w o r d t gevorm d d oor de stroom, die zich v a n a f de collector van de eerste tra n sisto r, via de k o p p elcon d en sato r en de m idden aftak k in g van de tw eed e spoel in tw ee gelijke delen splitst.

D e tw eed e com ponent w o r d t door een inductieve koppeling tussen beide spoelen verkregen. D e stroom die hierdoor o n t­

sta a t, is voor beide d etecto rs in tegenfase en bovendien 90° in fa se verschoven ten opzichte v an de eerste com ponent. M e n verkrijgt dus een vector-diagram zoals bij een F oster-S ealy- discrim inator, ech ter nu voor strom en in p la a ts van voor s p a n ­ ningen.

Manuscript ontvangen op 13 oktol 1957.

Deel 23 - No. 1 - 1958 17

8 mm radar met hoge definitie

door J. Verstraten *) en J. M. G. Seppen **)

Summary.

In the first p a r t of this article some aspects of the use of 8 mm w a v e ­ length com bined w ith short r.f.-pulses are given also w ith resp ect to the inform ation capacity.

The second p a r t includes the description o f the Philips 8 mm high definition r a d a r w ith some design considerations, circuit details and o p e ­ rational results.

1. Algemene beschouwing*

1.1. De invloed van de golflengte op de antenne afm etingen en het bereik.

Bezien w e dit e e rst aan de hand van de bekende ra d arra n g e - formule in de vrije ruim te:

•m a x

-m a x

Tttax

H ierin is

_ 11/ ^

■ 1 1 4 71

_ 1l/

" 1 V ïïz,i}/t

= 1|/ ^{A eff}

I R o G

m a x

A, A P ,

eff P

Pt

P_7>nn ^/

O

4

71

G =

G = A „ff

4

ri

4 TT

^{Aef f}

1

2

«s» ^{o,7 A}

7)1111

het maximale bereik op een object m et het effectieve reflecterende oppervlak

an ten n ev ersterk in g in verm ogen t.o.v. iso- tro p e s tra le r

an ten n eb u n d elb reed te in resp. het verticale en het horizontale vlak

het an ten n eo p p erv lak resp. effectieve a n ­ te nneopper vlak

impuls piekverm ogen van de zender h et minimaal te d etecteren signaal.

W e zien nu d a t :

*) N .V . P h ilip s’ G loeilam penfabrieken, E indhoven.

**) N .V . P h ilip s’ Telecom m unicatie Industrie, H ilversum .

18 J. V erstraten en J. M . G. Seppen a. Bij constante antenne afm etingen, impuls piekverm ogen en min.

te d etecteren signaal is h e t bereik in de vrije ruim te omge­

k eerd evenredig m et ] / X dus evenredig met ]/ƒ , de w o rte l uit de frequentie.

D it zou dus ste rk pleiten voor een v o o rtd u ren d opvoeren van de frequentie, w a re h et niet d a t de voortplantingseigen- schappen in aanw ezigheid van de dam pkring bij toenem ende frequentie veelal slechter w orden.

b. H ouden w e de an ten n ev ersterk in g en dus ook de antenne- b u n d elb reed te c o n stan t dan v eran d eren de antenneafm etingen evenredig m et de golflengte, h et bereik is dan evenredig m et y X .

c. W ille n w e het bereik c o n stan t houden m et de golflengte bij overigens constante eigenschappen van de zender en o n t­

vanger dan m oet AjX c o n sta n t blijven, m.a.wT. de a n te n n e ­ afm etingen zijn dan evenredig m et ]/"X.

P assen w e h et b o v en staan d e toe op een vergelijk tussen de 3 cm en de 8 mm band (w aarbij w e gem akshalve de verhouding op 4 stellen) dan zal bij toepassing van 8 m m :

a. bij dezelfde b u n d elb reed te h et bereik m instens to t de helft w o rd e n gereduceerd. D e antenne w o r d t 16 m aal in oppervlak kleiner. C om pensatie van het verlies in bereik m.b.v. h e t op­

voeren van h et verm ogen zal een m instens 16 m aal g ro te r v e r­

mogen betekenen.

b. H o u d en w e h et bereik co n stan t d an zal het antenneopper- vlak van de 8 mm installatie slechts 4 m aal kleiner kunnen w orden, dus lineair 2 maal.

V erlies in b ereik t.g.v. atm osferische invloeden m oeten dan nog e x tra gecom penseerd w orden.

1.2. De inform atiecapaciteit bij radar.

H e t b ovensfcaande begrip is in de ra d a rte c h n ie k weinig bekend, de volgende beschouw ing leidt to t een formule^ w elke d oor nood­

zakelijke vereenvoudigingen eenzelfde w a a rd e heeft als de b e ­ kende rad arfo rm u le voor het bereik.

W e gebruiken de volgende uitgangspunten:

i. H e t max. bereik op een object m et een max. te v erw ach ten reflecterend o p p erv lak is R max-

8 mm rad ar met hoge definitie 19

H oe klein ook het g ro n doppervlak van het object mag zijn, het zal

ii. in radiale zin niet kleiner afgebeeld kunnen w o rd en dan r „ . X ^I

50

m (rfis = im pulsduur in jus)

iii. in tangentiële zin niet kleiner dan

d'h . R (R is afsta n d o b je c t-rad arp o st) H e t m axim aal a a n ta l te onderkennen objecten b e d ra a g t dus

2 71 R ? n a x

n — — . ---

ïïh

1507

:

Inform atie-technisch m oeten w e nu n a g a an w a t h et a a n ta l w a a rn e e m b a re to estan d en is w a a rto e een object bij re p rese n ­ tatie en w aarnem ing aanleiding k an geven.

Is Rmin h et minimaal te d etecteren signaal (signaalverschil) en Pmax h et maximale verm ogen d a t de o n tv an g er k an w o r ­ den aangeboden dan is dit a a n ta l to estan d en

r> , J m a xP_{P .} S

=

^I

H

^---

y m in

(de bij deze w a a rd e van P min behorende herhalingsfrequen- tie dient bij h et volgende steeds als n ev en v o o rw aard en aanw ezig te w o rd en gedacht).

D a a r in de p rak tijk de geweldige dynam iek in signalen aan de ingang van de on tv an g er vrijw el niet bij de re p resen tatie to t uiting k an w o rd e n g eb rach t (dit geldt vooral voor P .P .I.- re p rese n ta tie ) kunnen w e ook zeggen d a t h e t a a n ta l w a a rn e e m ­ b a re to estan d en gelijk is a a n tw ee. Im m ers, alle mogelijke ob­

jecten kunnen ieder voor zich w el of niet aanw ezig zijn of w el of niet aanleiding geven to t een gereflecteerde energie aan de on tv an g er die de min. te d etecteren energie o v ertreft, d.w.z.

er zijn tw ee w a a r te nemen to e sta n d sm o g elijk h ed en ...S —2.

20 J. V erstraten en J. M . G. Seppen H e t a a n ta l com binaties is dan

en de inform atie I — n log S I — n bits

2 71 Rmax

(S = ², g ro n d ta l

2

)

1 = d,t i SOr . bits

Is N het a a n ta l antenneom w entelingen per minuut d an is de antenne-om w entelingstijd: Ta = ⁶o /N .

D e inform atiecapaciteit is nu C = IjT a .

c ₌

^{2 n N I}

60.150

dh d . R max

V ullen w e voor Rmaxde reeds genoemde formule 1.1. in (geldig in de vrije ruimte).

C =

C : :

1

271

1

^{O max}

^

9000

!

4

jr ;

N 7

dh

3/2

. d v

1/2

• /l

N

# /t3/2 . . 1

1/2

. PtlU

P . i/4

■L mm

P • -x/4

• 7H771

iv. H e t minimaal te d etecteren signaal stellen w e nu in eerste aanleg evenredig m et de ontvangen b a n d b re e d te B .

I k ² Bovendien is B = ---

r

D e evenredigheid voor de inform atiecapaciteit w o r d t dan

i A

l/2

C : : N .

d vxh . d p h r3/4 .P 'l 4

W e zien hieruit d a t w e de inform atiecapaciteit zo groot mo­

gelijk m aken indien w e bij een b ep aald e l een zo klein moge­

lijke im pulslengte kiezen. Teneinde een k o rt h.f.-impulsduur te realiseren zal h et duidelijk zijn d a t hiertoe een voldoend a a n ta l trillingen zowel tijdens de opbouw als gedurende de impuls aanw ezig m oeten zijn. H e t ligt dan voor de hand te stellen:

v. D e minimaal te realiseren impulslengte is evenredig m et de golflengte.

^min • • l • • I ƒƒ*

dus

C{z = ^min) : : N “ — . -

7

—r

/ l/4

. P 'u . ftvih ïïp 1''

8 mm rad ar met hoge definitie 21 D .w.z. voeren w e de frequentie op en verkleinen w e an- tenneafm etingen zodanig d a t w e de an ten n eb u n d elb reed te con­

s ta n t houden d an neem t de inform atiecapaciteit toe m et de v ierd em ach tsw o rtel uit de frequentie.

V o e ren w e de antenneafm etingen in, dan is:

I

en w o rd t de formule voor de inform atiecapaciteit Cu ^min) : N lv^{1 / 2} l k zh . ƒ 9/4 . ƒ>■/ 4

D ^{. W Z .} bij constante antenneafm etingen neem t de inform atie­

capaciteit toe m et de m acht negen vierde van de frequentie.

H e t opvoeren van de om w entelingssnelheid van de antenne vindt zijn limitatie door de d aarm ed e g e p a a rd gaande toenam e van de herhalingsfrequentie, w a a rd o o r of het maximale gem id­

delde verm ogen of de maximale w e rk fra c tie w o r d t overschreden.

In de la a tste formule m oeten w e bedenken d a t hier een v e r­

groting van de frequentie eveneens een verhoging van de h e r­

halingsfrequentie eist.

Im m ers, is a het benodigde a a n ta l h its/targ et, dan m oet

T

N

60

2 ⁷¹ a f r ( f r = herhalingsfrequentie) zijn en bij constante antennem etingen w o rd t dh kleiner bij to e ­ nem ende frequentie.

2. Beschrijving Philips 8GR 250 8 mm radarinstallatie*

2.1. Specificaties F req u en tieb an d Im pulslengte

Im pulspiekverm ogen

Im pulsherhalingsfrequentie M iddenfrequentie

M iddenfrequentie b a n d b ree d te A ntenne b u ndelbreedte

34512 — 35208 M H z

0,02

^jusec.

20 k W 5000 H z 90 M H z 50 M H z

0,3° (horizontaal)

22 J. V erstraten en J. M . G. Seppen A n ten n eb u n d elb reed te

O m w entelingssnelheid antenne Indicatorscherm

In d icato rb ereik en

V oedingsspanning en frequentie

17° (verticaal) 40 omw./min.

30 cm diam eter 0,3 zeemijl

0,5 zeemijl

1.0

zeemijl

2.0

zeemijl 3.0 zeemijl 5.0 zeemijl

120 V , 400 Hz, verkregen uit om vorm er

2.2. Opbouw*

D e

8

mm ra d a rin sta lla tie b e s ta a t uit de volgende hoofdon­

derdelen :

a. E en k ast, b e v a tte n d e de zender, de o n tv an g er en de m odu­

lator, w a a ro p de antenne-aandrijving en de antenne zijn aan g eb rach t.

b. D e indicator.

c. De voedingskast, w a a rin ook de su b m o d u lato r is opgenomen.

d. D e om vorm er, die afhankelijk van de beschikbare n e tsp a n ­ ning en frequentie m edegeleverd w o rd t, om de benodigde

120 V , 400 H z te leveren.

2.3. Enige overwegingen bij de keuze van het ontwerp*

E en

8

mm ra d a rin sta lla tie is in h e t algem een bedoeld voor h e t verkrijgen van inform atie op kleinere afstan d en, die b ep aald w o rd e n door de atm ospherische demping. D eze golflengte b iedt de mogelijkheid om een goede discrim inatie te verkrijgen, zowel tangentiëel bij kleine antenneafm etingen, als radiëel d o o rd a t het m agnetron k o rte m odulatorim pulsen „ a c c e p te e rt” .

1. Fangentïèle discriminatie

indien men de tangentiëele discriminatie b e te r en b e te r m a a k t door de antenne-afm etingen steeds g ro te r te kiezen, zal op zeker m om ent geen zichtbare v erb eterin g op h et scherm m eer w aargenom en kunnen w orden. H e t oplossend verm ogen van de beeldbuis vorm t dan de begrenzing. Bij de

8

G R 250 is de antenne-afm eting nu juist zo g ro o t gekozen, d a t deze m axi­

male discriminatie b ereik t w o rd t.

8 mm rad ar met hoge definitie 23 D e antenne is van het „ dubbele k a a s ” ty p e ; door een ze­

kere a fsta n d aan te brengen tussen de ontvang- en de zend- antenne k a n men de o v e rsp ra a k hiervan klein m aken. D it h o u d t in, d a t m et betrekkelijk weinig moeite h e t minimum b e ­ reik zeer goed te m aken is; de voedende golfleider voor de bovenste antenne is zelfs op h e t scherm zichtbaar.

2.

Radïéle discrim inatie

.

M e t het oog op h et toepassingsgebied van de

8

mm r a d a r (kleinere afstan d en ) is h et wenselijk een kleine impulslengte te kiezen, die dus een goede radiële discriminatie to t gevolg heeft ( ^ — m eter). Bij 0,02 fxsec. impulslengte b e d ra a g t dezecx 4 k

5

m, hetgeen voor de p rak tijk enerzijds en de realisatie van m odulator en o ntvanger anderzijds een redelijk compromis genoemd k an w orden.

H e t toegepaste Philips m agnetron ty p e 7093 o n tv an g t de no­

dige spanningsim pulsen uit een ,,h a r d e ” m odulator, die gestuurd w o r d t d oor een ,,zachte” stu u rtrap . D e keuze van dit o n tw e rp is g eb aseerd op het feit, d a t hiermede een gunstig rendem ent te verkrijgen is, w a a ro p hierna v e rd er w o rd t ingegaan.

H e t toepassingsgebied van de

8

G R 250 is, zoals e erd er n a a r voren gebracht, speciaal bedoeld voor de kleinere afstanden, w aarbij men bijvoorbeeld d en k t aan vliegveldbeveiliging en rond- z o e k ra d a r op nauw e v a a rw a te re n . In deze beide gevallen is men g e b a a t bij een grote antenneom w entelingssnelheid, aangezien vooral op afstan d en van enige honderden m eters de hoeksnel- heden, gezien v a n a f de ra d a rp o s t, groot zijn.

O m nu toch genoeg „hits p e r ta r g e t” te verkrijgen, lag voor de h an d de im pulsherhalingsfrequentie hoog te kiezen, w a t i.v.m.

de k o rte impulslengte van h et m agnetron to e la a tb a a r is.

2.4. Enige toegepaste schakelingen*

H ieronder volgen enige schakelingen, die in de

8

G R 250 zijn toegepast.

1.

M odulator

.

V o o r het sturen van de im pulstetrode P is een signaal nodig, d a t verkregen w o rd t van de stu u rtra p . H ierin zit geen kunst- kabel, m a a r een „ech te” kabel als im pulsvorm end n etw erk , h e t­

geen een goede en betrekkelijk goedkope oplossing is.

24 J. V erstraten en J. M . G. Seppen

+ +

S tu u r tr a p (en) m o d u la to rtra p

De a fslu itw e ersta n d w o r d t gevorm d d oor R a , w a a ro v e r te ­ vens het signaal o n tsta a t, d a t benodigd is voor de sturing van P-

Aangezien P tussen de m agnetronim pulsen niet geleidend mag zijn, is h et p.s.a. van de s tu u rtra p zo uitgevoerd, d a t R a altijd op een negatief niveau s ta a t ingesteld. I.v.m. diverse beveiligingen bleek het noodzakelijk h et p.s.a. in tw ee delen te splitsen, als aangegeven in lig.

1

.

V e rd e r is de stu u rtra p van h et conventionele ty p e : L ⁰ is de oplaadsm oorspoel en 7 h het th y ra tro n , d a t vanuit een submo- d u la to r zijn sturing ontvangt.

D e m o d u la to rtrap , w elke in principe van een conventionele opbouw is, heeft als bijzonder kenm erk, d a t de p a ra s ita ire ca­

paciteiten zo gering mogelijk gehouden zijn, w a a ro p n a d e r zal w o rd e n ingegaan. In h et m odulatorcircuit treffen w e a an Z lt die b e s ta a t uit een spoel en w e e rs ta n d en die bedoeld is als schei- dingsim pedantie tussen de hoogspanning ( + + ) en het m o d u lato r­

circuit. Ct is de reserv o ir condensator, die een dusdanige mini­

male w a a rd e dient te bezitten, d a t na elke m agnetronim puls de re ste re n d e spanning op Ct slechts enkele procenten gezakt is.

Ken vergroting van Ct boven deze minimale w a a rd e lev ert a u ­ tom atisch een grotere a a rd c a p a c ite it op, hetgeen ongew enst is.

D eze a a rd c a p a c ite it is gedeeltelijk verdisconteerd in Cpx, w a a r ­ in de u itgangscapaciteit van P en b ed rad in g scap aciteit v e rw e rk t zit, terw ijl het overige gedeelte van de Ct a a rd c a p a c ite it opge­

nomen g ed ach t is in Cp² , die bovendien de ingangscapaciteit van h et m agnetron en de bedradings- en a a rd c a p a c ite it van Z^ bevat.

Z <², is een circuit, d a t b e s ta a t uit een spoel en de o p la a d w e e r- sta n d (voor C t); de spoel heeft als bijzondere ta a k de cap aci­

8 mm rad ar met hoge definitie 25 teit van de g lo eitran sfo rm ato r van h et m agnetron zoveel moge­

lijk te scheiden van de m agnetronim puls.

D eze spoel b e s ta a t uit tw ee helften, die zodanig op een fer- roxcube ring zijn aan g eb rach t, d a t deze voor het gloeistroom- circuit practisch geen im pedantie vorm t, doch voor de m agnetron spanningsimpuls een grote im pedantie betekent.

G a a n w e th an s na w elke rol de p a ra sita ire capaciteiten Cpx en Cp

2

spelen.

Stel, d a t de m odulator in ru s tto e s ta n d verkeert.

D e hoogspanning (batterijspanning -M-), die w e aanduiden m et Vb s ta a t op de p la a t van P , Cf^,1 en één zijde van de condensa­

to r Ct . M s ta a t op O p o ten tiaal evenzo Cp² en Z

2

. Buis P s ta a t afgeknepen door de negatieve spanning, die aan R a is aangelegd.

O p h et moment d a t de m odulatorbuis P geleidend gew orden is, g a a t Cpj zich ontladen over P , to td a t deze de spanning E r b ereik t heeft, zijnde de restsp an n in g over P. In ditzelfde b estek neem t de spanning over M toe to t — ( Vb — E r ), d a t ook geldt voor Cp2 . D e lading, die Cp

2

verkrijgt, is hiervoor afg estaan d oor Ct .

Tijdens de m agnetronim puls ra k en

6

/ en Cp² een gedeelte van hun lading kw ijt aan het m agnetron. D it gedeelte is zeer gering, zoals reeds ee rd e r is opgem erkt.

Bij benadering blijft dus de spanning over M en Cp² tijdens de impuls gelijk aan — ( Vb — E r ) .

N a de m agnetronim puls gaan Ct en Cp² zich respectievelijk opladen en ontladen.

U it h et b o v en staan d e volgt, d a t de p o ten tiaal van Cpx , a f­

w isselend Vb (tussen de impulsen) en E r (tijdens de impuls) b e ­ d ra a g t. V o o r Cp² gelden hiervoor resp. de w a a rd e n O en

- ( Vb — E r ) , als w e hier afzien van de onbelangrijke rol, die Cp² als reserv o ir condensator tijdens de m agnetronim puls speelt.

Z o als bekend, g a a t bij h et opladen van een co n d en sato r van Vj to t V² in de o p la a d w e e rsta n d een energie verloren van

\ C ( v m- v xy.

V o o r Cp¹ geldt dus, d a t de hoogspanningsvoeding van impuls to t impuls Cpx ( Vb — E y )* h ieraan afgeeft, hetgeen als zuiver verlies moet w o rd en beschouw d.

Bij (goede) benadering geldt hetzelfde voor Cp2 , w a a ra a n Cp² ( Vb — E ^{r ) 2} w o r d t geleverd. H ie ru it volgt, d a t men Cpx en Cp² sam en als Cp k an beschouw en, aangezien deze p a ra sita ire capaciteiten p rak tisch gelijkw aardig zijn.

26 J. V erstraten en J. M . G. Seppen H e t rendem ent van de m o d u lato r is nu te bepalen uit:

^ ____________ ( Vb - Er) hm x____________

Cp (Vb — E I⁾² + E rItm x 4- ( Vb — E r) f tm x w a a rin I tm — piekstroom m agnetron

x — impulslengte

E r ItmX — verlies in m odulatorbuis

V ullen w e nu de corresponderende w a a rd e n i n : Vb = i

6,5

k V

E r =

1,5

k V x =

0,02

jusec.

Cp

⁼

23

P F

I t m =

1 2

A

d an vindt men ca. 40

°/0

als m odulatorrendem ent.

E en controle hierop k an men verkrijgen, indien men de m eter- aanwijzingen voor Igem.M en I^em.hsf» m et e lk a a r vergelijkt.

2. Impulscorrigerende se hake ling (octrooi aangevraagd)

Fig 2.

E cho m et staart.

Fig. 3.

E cho m et s ta a r t na inpulscorrectie.

Uf(t>

Bij de

8

G R 250 is een im pulscorrigerende schakeling toegepast, w elke to t doel heeft om eventueel o p tred en d e „ s ta a r te n ” a c h ter de video- echo’s tegen te gaan.

Hierbij w o rd t dan gebruik g em aak t van een vierpool, w a a rin door aftrek k in g impuls­

correctie optreedt.

Indien b.v. aan de impuls m et s ta a r t (fig- 2) w o r d t toegevoerd een impuls I van gelijke vorm als in fig.

2

, doch zo­

veel v e rtra a g d als overeenkom t m et de impulstijd, bovendien in tegenfase en m et een im pulsam plitude, die even groot is als de „ s t a a r t ” uit fig.

2

, dan is het

r e s u lta a t een impuls als aangegeven in fig . 3. E v e n ­

tueel is deze procedure met soortgelijke vierpolen te herhalen.

D e realisatie van deze

•---

11 Rr

—•

HZID—1_a '

U

R=-±-R

r •--- t»---- —9

U2CO

Fig. 4.

Im pulscorrigerend n e tw e rk . vierpool is aangegeven in

fi er 4 11 & • '•

8 mm rad ar met hoge definitie 27 H ierin is £ de g olfw eerstand van de toegepaste (coaxiale) videoleiding.

V e r d e r zijn hierin tw ee leidingen opgenomen m et golfweer- stan d £ en een elektrische lengte gelijk a an — ; deze leidingenx c

2

£ 2 en R . zijn afgesloten m et R ' — ^

D eze schakeling heeft als ingangsim pedantie de w a a rd e £.

G a a n w e th an s de frequentieresponsie n a : stel, d a t aan de ingang aanw ezig is een spanning U — U¹eJÜ)t

D e spanning a an de uitgang w o r d t dan U , = U t

zc

{Z + C)C indien Z = £ ^ ^ ^ ^ aL (verliesloze leidingen).

C + j R t g a l

B eschouw en w e Z nader.

£ ( R + j £

Z + £ £ ( R + j £tgal) + £(£ + j ' R tgal)

I R + j C tgal

£

+ R ^I

+

^{J tgal}

I R cos al

+

^j

£

^{sin al}

£

+ R cos al

+

^{j sin al}

I

(£ +

R ) e’al + ( R -

C + R 2Ejal

I(i

⁺

2\

^{R +}

^{C J}

co col cox

a — - , al =

E> _

Z S tel --- = k

R + C

dan w o rd t dus

(kan pos. en neg. zijn),

U² = - l V x + k U¹

Indien dus a a n de ingangsklemmen een sinusvormige spanning w o r d t aangelegd, verkrijgen w e a an de uitgangsklem m en de halve som van de ingangsspanning tl, v erm eerd erd m et een ge­

deelte (k) van u, d a t r sec. v e rtra a g d is en w el onafhankelijk van de frequentie co.

28 J. V erstraten en J. M . G. Seppen V o e ren w e nu een willekeurige spanning UI (t) a an de in- gangsklemmen toe, d an zal elke Fourier-com ponent uit het spec­

trum van Uj (t) dezelfde v ertrag in g ondergaan en dus kunnen w e voor de uitgangsspanning UJp) schrijven:

*7.(0 = U tW + k U ^ t - x )

In de p rak tijk zal dus k (R ) zo gekozen w orden, d a t h et ge­

schetste verschijnsel in fig. 3 o p treed t.

2.5. Operationele resultaten.

D eze zijn w a a rn e e m b a a r op de volgende foto's.

Enerzijds blijkt hieruit, d a t de

8

G R 250 duidelijk h e t aspect van schepen w eergeeft, w a a ru it dan direct de ligging t.o.v. h et eigen schip volgt (Ship-Shape ra d a r). A nderzijds is deze in sta l­

latie ook zeer geschikt om bij vliegveldbeveiliging] te w o rd en aan g ew en d (Airfield Surface M o v em en t Indication ra d a r).

Fig. 5 en fig.

6

zijn respectievelijk de geografische en de r a d a r ­ beelden van de sluizen van IJmuiden.

Duidelijk zijn de geopende sluisdeuren en an d ere details van de N o o rd erslu is w a a rn e e m b a a r.

Fig. 7 en fig.

8

geven een deel van de haven van A n tw e rp e n w eer.

Fig.

8

is sam engesteld uit

11

achtereenvolgende opnam en. O o k hier zijn vele details, vooral in de b u u rt van h et A lb ertd o k , op de ra d a rfo to te herkennen.

Bovendien zijn de koersen van de schepen d irect af te lei­

den uit de echo's van de schepen zelf.

Fig. 9 geeft een opname w e e r van de Tham es (dokkengebied O ostzijde Londen,

1000

m bereik).

O o k hi er kom t de definitie duidelijk n a a r voren, vooral w a t b e tre ft de aanlegsteigers m et boten op h e t re c h te r gedeelte van de foto.

Fig.

10

to o n t een overzichtsfoto van h et p latform Schiphol, 500 m bereik. D uidelijk zijn hier de vorm en van enige vliegtui­

gen te onderscheiden. Bovendien is een schip in de R in g v a a rt zichtbaar.

Manuscript ontvangen op 15 oktober 1957.

3 o ve n b

Nogider Spunlu»

Spw LtêXn

S yu iM tin

L i c h t*'* i r t r r r i

S$ © p o u t***

itveff1'

\\ a n ö

.11 A ^,

HtZujdfi •/ *_>

JpUM»

IJMUIDEN

Fig. 5.

K a a r t IJ minden.

F ig. 6.

R a d a rb e e ld op A m stelstroom van haven IJmuiden.

30 J. V erstraten en J. M. G. Seppen

8 mm radar met hoge definitie31

R ad a rm o z a ie k van de haven van A n tw e rp e n .

K ig.9.

R a d a rb e e ld dokkengebied oostzijde Londen,

D e vorm van

Fig. 10.

R a d a rb e e ld platform Schiphol,

enkele vliegtuigen is duidelijk te onderscheiden.

C O N G R E S IN T E R N A T IO N A L D E S C IR C U IT S E T A N T E N N E S H Y P E R F R E Q U E N C E S

33

V an 21 tot 26 oktober 1957 w erd te Parijs onder auspiciën van de Société des Radio-électriciens het internationale congres: „Circuits et A ntennes H yperfré­

quences" gehouden. In de openingszitting werd, behalve door de voorzitters van de Société des Radio-électriciens en het organiserende comité, het w oord ge- # voerd door L. de Broglie, die enige algemene facetten van de microgolftechniek belichtte.

D oor de verschillende deelnemende landen w erden totaal 166 bijdragen inge­

zonden die w erden verdeeld over 30 w erkgroepen, gerangschikt in 6 series, t.w.:

1. Algemene theorieën met betrekking tot golfgeleiders en antennes (gr. 1 t/m 5).

2. Golfgeleiders (gr. 6 t/m 12).

3. Circuitelem enten (gr. 13 t/m 19).

4. T oepassingen van anisotrope m aterialen (Ferrieten) (gr. 20 t/m 22).

5. A ntennestraling (gr. 23 t/m 26).

6. Speciale antenneproblem en; stralingsm etingen (gr. 27 t/m 30).

De N ederlandse bijdragen w erden geleverd door de heren Ir. J. A. Ham m er *) („T he evaluation of diffraction problems in aerial theory by means of an ana­

lyser for complex and Fourier series"), Ir. E. Goldbohm *) („B roadband slotted w aveguide aerials" en „A n autom atic phase plotter for use in the near zone field of m icrowave aerials” ), Ir. F. C. de R onde**) („Schw ingers’ variational principle applied to the calculation of the radiation resistance and reactance of linear antenna in a w aveguide of rectangular cross-section” en „A simple com po­

nent for impedance measurements at cm and mm w aves: the direct reading variable im pedance") en Ir. H. G. Beljers **) (Ferrite isolators in the 8 ^ 9 mm w ave band").

De bijeenkomsten werden gehouden in de zalen van het C onservatoire N ational des A rts et M étiers, w aar tevens een kleine expositie van m icrogolfapparatuur w as ingericht.

L. K.

S T U D IE D A G E N A N A L O G E R E K E N M E T H O D E N T E S T R A A T S B U R G

Wij ontvingen de volgende mededeling ter publicatie:

Les secondes „Journées Internationales de Calcul analogique" auront lieu en 1958 à Strasbourg (F rance), sous les auspices de „l’A ssociation Internationale pour le Calcul A nalogique".

Prim itivem ent annoncée pour la seconde quinzaine du mois de juin, cette m anifestation a été reportée en septembre, en raison des difficultés rencontrées dans l’organisation du logement des participants.

Les séances de travail se dérouleront du lundi premier septembre au mardi 9 septembre 1958. La journée du dimanche 31 août sera réservée à la réception des participants. U ne exposition de machines et de matériel relatifs au calcul analogique restera ouverte du 30 août au 10 septembre.

Les travaux des „Journées" se rapporteront aux diverses méthodes de calcul analogique (analyseurs différentiels, méthodes rhéographiques, analyseurs de réseaux, simulateurs, calculateurs soéciaux, etc...) et à leurs applications scienti­

fiques et industrielles.

E n raison de la tendance qui se marque de plus en plus, d ’associer les procédés analogiques aux procédés arithmétiques, le Comité d ’O rganisation des Journées a décidé de consacrer une section des travaux au calcul numérique électronique, notam m ent en ce qui concerne ses rapports avec le calcul analogique.

Les personnes qui désirent être tenues au courant en temps utile des détails relatifs au programm e de ce Congrès, ou qui ont l’intention, soit d ’assister aux

*) R adarproefstation, Noordwijk.

**) Philips, Eindhoven.