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Modulationsschaltung mit Photozelle.
Die Erfindung betrifft Modulationschaltungen mit Photozellen, z. B. für Fernsehzwecke, und bezieht sich insbesondere auf eine Art der Photozelle, die eine Anzahl Elektroden mit hoher Sekundär- emission zur Vervielfachung der Photoelektronen besitzt.
Bei der Modulation einer Trägerfrequenz mit Hilfe einer Photozelle wird gewöhnlich verlangt, dass die Amplitude der Trägerfrequenz von einem gegebenen konstanten Grundwert an moduliert wird. In manchen Fällen ist es erwünscht, dass dieser Grundwert möglichst klein, gegebenenfalls sogar gleich Null ist.
Um dies zu erreichen, wird gemäss der Erfindung die Anordnung so getroffen, dass zwischen der Elektrode, an der die Trägerfrequenz liegt, und der Anode eine Schirmanordnung zur Abschirmung der Trägerfrequenz liegt. Die Trägerfrequenz wird z. B. an eine Elektrode gelegt, die von der Anode durch ein oder mehrere als Schirmelektrode ausgebildete sekundäremittierende Elektroden getrennt ist. An der Anode entsteht daher nur dann eine Hochfrequenz, wenn die Photokathode belichtet wird, sofern nicht auch im unbelichteten Zustand eine geringe Kapazität zwischen der die Trägerfrequenz führenden ersten Elektrode und der Anode die Hochfrequenz in den Ausgangskreis gelangen lässt.
Diese Kapazität ist aber praktisch durch die Schirmanordnung so stark vermindert, dass sie in den meisten Fällen keine Rolle mehr spielt.
Diese Anordnung hätte aber noch den Nachteil, dass die Niederfrequenz im Ausgangskreis neben der modulierten Trägerfrequenz entsteht. Um dies zu verhindern, werden gemäss der Erfindung in die Photozelle zwei gleiche Elektrodensysteme eingebaut, die von derselben Photokathode ihre Elektronen erhalten. Die einander entsprechenden ersten Elektroden der beiden Systeme werden über einen Transformator vom Trägerfrequenzgenerator in Gegentakt gesteuert. Dies hat zur Folge, dass immer nur das eine System in Betrieb ist. Die Elektrode des andern Systems ist während der betreffenden Halbperiode so weit negatiy vorgespannt, dass kein Elektronenstrom fliessen kann. Die von den beiden Systemen stammenden Halbwellenzüge der modulierten Hochfrequenz werden im Ausgang zu einem vollständigen Wellenzug vereinigt.
Die innerhalb der Zelle auftretende Niederfrequenz ist in den beiden Hälften gleichphasig und hebt sich heraus.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es ist Fig. 1 eine Darstellung einer Photozelle gemäss der Erfindung, Fig. 2 zeigt eine Photozelle, die zwei getrennte Elektronemysteme enthält und Fig. 3 stellt eine Schaltung mit einer Photozelle nach Fig. 2 dar. Fig. 4 ist eine andere Photozelle mit zwei Entladungsbahnen.
Die Photozelle 1 der Fig. 1 enthält eine Photokathode 2 und ein Elektrodensystem mit den Gittern 3,4, 5 und der Anode 6. Die Gitter 4 und 5 und die Anode 6 erhalten von einer Batterie oder einem Netzanschlussgerät ein von Gitter zu Gitter steigendes Potential. An das Gitter, 3 wird der Träger- frequenzgenerator angeschlossen. Die Gitter 4 und 5 sind als Schirmgitter ausgebildet. Um zu vermeiden, dass die Elektronen keinen freien Durchgang an den Gittern 4 und 5 vorbeifinden, kann auch ein besonderer Wandbelag 7 vorgesehen sein, der mit blendenartigen Ringen in Verbindung steht und eine Spannung von etwa-20 Volt gegenüber der Kathode führt. Dieser Wandbelag dient gleichzeitig zur Vermeidung von negativen Wandladungen.
Die Elektroden 4'und 5'sind entweder mit den Gittern 4 und 5 verbunden oder auch mit besonderen Anschlüssen herausgeführt. Es ist dabei zweckmässig, den Elektroden 4'und J'eine positiver Spannung zu erteilen als der letzten
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Beschlennigungselektrode. Die Zahl der Beschleunigungs-und Bremselektroden kann ja nach dem gewünschten Verstärkungsgrad verändert werden. Es liegt ferner im Sinne der Erfindung ; die Schirmunordnung bei Zellen anzubringen, deren Elektroden nicht als Gitter, sondern als Platten oder teilweise als Gitter und teilweise als Platten oder auch als Drähte ausgebildet sind.
Die beste Form der Abschirmung lässt sich jeweils festlegen, nachdem die Elektroden ihre endgültige Form mit Rücksicht auf einen möglichst hohen Verstärkungsgrad erhalten haben.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Röhre mit zwei Elêk"trodensystemen entsprechen die Bezugszeichen denjenigen der Fig. 1. Die Gitter 4 und 5 sind gleichzeitig als Abschirmung ausgebildet und zu diesem Zweck mit Ringen versehen, die den Zwischenraum bis zur Röhrenwandung vollständig abdecken.
Die Anordnung der Fig. 3 zeigt eine Photozelle 1 mit zwei Elektrodensystemen. Die beiden Gitter 3 werden über einen Transformator 8 von einem Trägerfrequenzgenerator 9 in Gegentakt gesteuert. Die Gitter 4 und 5 sind ebenfalls als Schirmgitter ausgebildet. Sie sind an Abgriffspunkt der Batterie jM angeschlossen und können z. B. die in Fig. 2 gezeigte Form haben. Sie sind so ausgebildet, dass ein Umgreifen der Elektronen von der kathodenseitigen, die Hochfrequenz führenden Elektrode auf die Anode 6 nicht möglich ist. Von der Anode 6 werden die Ströme über einen Transformator 10 einem Kreis 11 und einem Verstärker 12 zugeführt. In dem Transformator 10 erhält man die aus zwei Halbwellenzügen zusammengesetzte modulierte Hochfrequenz ; während sich die Niederfrequenzkomponenten gegenseitig aufheben. 4'und 5'haben dieselbe Bedeutung wie in Fig. 1.
Um eine Verschiedenheit der beiden Systeme ausgleichen zu können, sind im Ausgang z. B.
Kondensatoren 13, die eventuell auch durch Widerstände ersetzt werden können, angebracht. Durch eine Verschiebung des Anschlusspunkte 14 an dem Transformator 10 werden die Systeme so abgeglichen, dass die Niederfrequenz einwandfreiund vollständig aufgehoben wird. Diese Verschiebung lässt sich z. B. auch so ausbilden, dass die Primärspule in zwei Hälften gewickelt wird, wobei diese beiden Hälften getrennt oder gemeinsam im entgegengesetzten Sinninihrer Lageninduktivität gegenüber der Sekundärspule verändert werden können.
Bei einer erfindungsgemäss ausgeführten Photozelle wird der konstante Grundwert der modulierten Hochfrequenz ausserordentlich klein. Um ihm einen bestimmten gewünschten Wert zu geben oder um K'1p1zitätsverschiedenheiten auszugleichen, werden zweckmässig veränderliche Neutralisationskondensatoren 15 angebracht. Diese werden entweder über Kreuz geschaltet oder auch direkt zwischen das erste Gitter und die Anode ein und desselben Elektrodensystems gelegt.
Eine Abänderung der Anordnung nach Fig. 3 besteht darin, dass die Aufteilung der Röhre in zwei Entladungsbahnen erst hinter einer Anzahl von Auslöseelektroden erfolgt. Dadurch wird erreicht, dass die Photozellenströme bereits einen beträchtlichen Wert angenommen haben, wenn sie von der Trägerfrequenz gesteuert werden. Man kommt an der Steuerelektrode mit geringeren Trägerfrequenzspannungen aus, da diese Spannung ja nicht die erste Saugspannung für die Photokathode bildet.
Die Steuerelektrode kann entweder gleichzeitig als Auslöseelektrode oder auch als reine Steuerelektrode ausgebildet sein. Da im Vergleich zu der Anordnung nach Fig. 3 wesentlich grössere Photoströme gesteuert werden, ist nur eine verhältnismässig geringe Kompensation im Ausgang erforderlich, falls diese sich nicht sogar vollständig erübrigt. Es ist auch nicht mehr notwendig, beide Vervielfachungswege auf gleichen Verstärkungsgrad abzugleichen, wie bei der Anordnung nach Fig. 3, da ja im wesentlichen nur ein Verstärkersystem für beide Zweige vorhanden ist, so dass auch eine Kompensation der Modulationsfrequenz mit einfacheren Mitteln, z. B. durch Änderung einer Elektrodenspannung nach der Verzweigung, durchführbar ist.
Zweckmässigerweise benutzt man die letzte Auslöseelektrode als Kathode für zwei Verstärkerröhrensysteme, die beispielsweise Steuergitter, Bremsgitter, Schirmgitter und Anode enthalten. Diese Systeme können auch noch weitere Elektroden, z. B. Auslöseelektroden, aufweisen. Im Bedarfsfälle sind beide Systeme voneinander abgeschirmt.
In Fig. 4 enthält die Röhre eine Photokathode 2 und ein Vervielfachungssystem 22, das aus einer Anzahl von Auslöseelektroden z. B. in Form von Netzen, Folien oder Platten besteht. Die letzte Auslöseelektrode 23 dient als Kathode für die anschliessenden Systeme mit den Elektroden 24, 25, 26, 27 und 24', 25', 26', 27'. Jede Entladungsbahn enthält ein Steuergitter 24 bzw. 24', dem die Trägerfrequenz im Gleichtakt oder Gegentakt zugeführt wird. Die Elektroden 25 und 25', sowie 26 und 26'dienen entweder als Schirm-und Bremsgitter oder auch als weitere Vervielfachungsstufen. Den Elektroden 27 und 27'wird die modulierte Trägerfrequenz im Gegentakt oder Gleichtakt entnommen. Hinter den Elektroden 27, 27'können gegebenenfalls weitere Auslöseelektroden 21, 21'angeordnet sein.
Die Kompensation der Modulationsfrequenz erfolgt beispielsweise durch Abgleichung der
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ist und an eine Schirmelektrode 29 im Innern der Röhre angeschlossen ist.
An Stelle der dargestellten netzförmigen Elektroden können auch plattenförmige Elektroden treten, die Elektronen werden dann zweckmässig mit Hilfe von elektrischen oder magnetischen Feldern von einer Elektrode zur nächsten geführt. Wird die Röhre für Fernsehzwecke benutzt, so kann eines der Gitter, beispielsweise das Bremsgitter 26 und 26', zur Einführung der Synchronisierzeichen ver-
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wendet werden. Die Synchronisierung kann dabei durch Austastung oder Übersteuerung erfolgen. Bei Übersteuerung ist es zweckmässig, den Impuls nur einem der Gitter zuzuführen, so dass die gesamte Energie des andern Zweiges im Ausgang auftritt.
Die Photozelle kann auch zwei in Gegentakt geschaltete Elektrodensysteme enthalten, ohne dass Schirmelektroden vorgesehen sind. Dies ist in allen Fällen möglich, in denen es auf eine Kompensation der Trägerfrequenz nicht ankommt, wohl aber auf eine Kompensation der Modulationsfrequenz.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass einer, vorzugsweise der ersten Auslöseelektrode eine mit Trägerfrequenz schwankende Spannung zugeführt wird, und dass durch die übrigen, an Gleichspannung liegenden Auslöseelektroden eine Abschirmung der Anode gegen die Trägerfrequenz bewirkt wird.