DE1073116B - I Kathodenstrahlrohre zur Speicherung elektrischer Signale und Schaltungsanordnung fur eine solche Rohre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kathodenstrahlröhre zur Speicherung elektrischer Signale mit einer Speicherplatte und einem vor dieser angeordneten Kollektor, wobei die Speicherplatte eine Vielzahl von isoliert und dicht nebeneinander auf einer leitenden Grundplatte angeordneten Speicherelementen aufweist, die von einem Schreibstrahl und von einem Abtaststrahl im wesentlichen entlang einer Linie bestrichen werden. Anordnungen mit einer derartigen Kathodenstrahlröhre, die auch als elektronischer Linienspeicher bezeichnet werden, sind im Zusammenhang mit der Übertragung von Radarbildern bekanntgeworden, wobei jeweils eine Anzahl von aufeinanderfolgenden, im wesentlichen gleichen oder sehr ähnlichen Impulszügen (Zeilen) im Speicher addiert und durch Abtastung in entsprechend langsamerer Folge gemeinsam dem Speicher entnommen wird. Auf diese Weise wird sowohl eine Kompression des zu übertragenden Frequenzbandes als auch eine Vergrößerung des Störabstandes erzielt.

Solche als Linienspeicher dienende Kathodenstrahlröhren lassen sich jedoch auch für andere Speicheraufgaben verwenden, so z. B. auch zur Addition ungleicher Impulsreihen. Es ist erforderlichenfalls ferner möglich, aufeinanderfolgende Impulszüge jeweils nur einmal zu schreiben und mehrmals abzutasten. In allen Fällen kann die Ablenkung des Schreib- und des Abtaststrahles gegebenenfalls nach zwei verschiedenen Zeitfunktionen vorgenommen und dadurch eine Funktionstransformation bewirkt werden.

Eine als elektronische Speicherröhre verwendete Kathodenstrahlröhre enthält bekanntlich für den Schreib- und den Abtaststrahl je ein Kathodenstrahlerzeugungssystem mit Beschleunigungselektroden und je ein Ablenksystem, eine gemeinsame Speicherplatte mit den voneinander isolierten Speicherelementen und eine als Kollektor bezeichnete Elektrode, welche die von der Speicherschicht abgelösten Sekundärelektronen aufnehmen soll. Es ist bekannt, als Kollektor beispielsweise eine auf die Wand des Röhrenkolbens aufgebrachte leitende Schicht zu verwenden. Insbesondere bei dieser Ausführung treten Störungen dadurch auf, daß ausgelöste Sekundärelektronen wieder auf die Speicherschicht zurückfallen. Sie erzeugen dort Störungen, welche eine bei Linienspeichern im allgemeinen untragbare Intensitätsverzerrung des Ladungsbildes zur Folge haben.

Diese durch zurückfallende Sekundärelektronen bewirkten Störungen sind etwas geringer bei einer anderen bekannten Speicherröhre, deren Kollektor als dicht über der Speicherschicht liegendes Drahtnetz ausgebildet ist. Dort treten jedoch, bedingt durch die Netzstruktur des Kollektors, andere Störungen hinzu. Einerseits ist es fertigungsmäßig kaum zu erreichen, Kathodenstrahlröhre

zur Speicherung elektrischer Signale

und Schaltungsanordnung

für eine solche Röhre

Anmelder:

Telefunken G.m.b.H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71

Dr. Hans Heinrich Meinke, Gauting (Obb.),
ist als Erfinder genannt worden

daß das Netz an jeder Stelle der Speicherlinie gleichen Abstand zur Speicherplatte hat; die Folge davon ist eine längs der Speicherlinie von Punkt zu Punkt verschiedene Speicherkonstante. Andererseits wird die Speicherplatte gegenüber dem Schreib- und dem Lesestrahl durch das Netz periodisch abgedeckt, so daß im Ausgangssignal des Speichers eine von Maschenweite und Lesegeschwindigkeit abhängige Störfrequenz auftritt, die im allgemeinen mit einer möglichen Frequenzkomponente des Nutzsignals zusammenfällt. Auch Speicherröhren mit dieser Kollektorform sind daher als Linienspeicher nicht sehr geeignet.

Gegenstand der Erfindung ist eine Kathodenstrahlröhre, die als elektronische Speicherröhre (elektronischer Linienspeicher) mit der eingangs beschriebenen Funktionsweise von den zuvor aufgezählten Mangeln frei ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur Vermeidung von unerwünschten Nebenwirkungen durch Sekundärelektronen der Kollektor sehr dicht an der Speicherlinie angeordnet ist und einen zusammenhängenden Schlitz aufweist, der lediglich den Durchtritt des Schreibstrahles bzw. Abtaststrahles zur Speicherlinie freigibt. Hierbei kann der Kollektor durch eine dicht an der Speicherschicht liegende Platte gebildet sein, er kann aber beispielsweise auch unmittelbar auf die speicherfähige Isolierschicht als leitende Schicht aufgebracht sein.

Weitere Möglichkeiten zur Ausgestaltung der beschriebenen Einrichtung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

Abb. 1 einen schematischen Querschnitt durch die Speicherplatte dieser elektronischen Speicherröhre; aus

909709/383

Abb, 2 ist in gleicher Darstellung eine Maßnahme zur Verbesserung der Sekundärelektronenausbeute zu ersehen;

Abb. 3 a bis 3 c stellen den zeitlichen Verlauf von Impulsen dar, der im Zusammenhang mit der Rückwirkung des Schreibvorganges auf den Lesevorgang in der Beschreibung näher erläutert wird;

Abb. 4 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Speicherplatte mit streifenförmigen Speicherelementen, während in

Abb. 5 eine derartige Speicherplatte unter Verwendung von zwei nebeneinanderliegenden Kollektoren in schematischem Schnitt dargestellt ist.

In Abb. 1 ist der Kollektor 1 der Speicherröhre als leitend gedachte Platte mit schmalem, über der Speicherlinie verlaufendem Schlitz 2 dargestellt, welche sehr dicht über der Speicherschicht 5 liegt. Diese befindet sich auf einer eine Grundplatte 3 bedeckenden Isolierschicht 4. Wenn der Kollektor 1 stets positive Spannung gegenüber der Isolierschicht erhält, zieht er die Sekundärelektronen an und verhindert ihr Zurückfallen auf die Schicht. Um Sekundär elektronen aufzufangen, die noch durch diesen Schlitz hindurchfliegen und dann durch den Schlitz hindurch wieder auf die Speicherschicht zurückfallen, kann man oberhalb des ersten Kollektors 1 noch einen zweiten Kollektor 6 anbringen, der eine noch höhere positive Spannung als der erste Kollektor 1 besitzt. Ferner besteht die Möglichkeit, denjenigen Elektronenstrahl, der Sekundärelektronen auslösen soll, z. B. den Schreibstrahl T₁ nach Abb. 2 schräg auf die Speicherschicht 5 auftreffen zu lassen und dadurch die Sekundäremissionsfähigkeit der Schicht zu verbessern, während der zweite Strahl (Abtaststrahl 8) in anderer Richtung verlaufen kann.

Der erste Kollektor kann gegebenenfalls direkt auf die Speicherfläche aufgedampft werden. Die beiden Teile des Kollektors 1 in Abb. 1 können getrennt herausgeführt und die beiden Kollektorströme getrennt gemessen werden. Dies erleichtert die Kontrolle der Lage des Strahles und kann zur Korrektur der Strahllage verwendet werden, die auch selbsttätig arbeiten kann.

Im allgemeinen werden Maßnahmen erforderlich sein, um den Elektronenstrahl in den Schlitz zu führen und während des Schreib-oder Abtastvorganges innerhalb des Schlitzes zu erhalten. Man kann zu diesem Zweck beispielsweise eine zusätzliche Ouerablenkung vorsehen, die durch einen linearen Spannungsteiler aus der Ablenkspannung der Längsablenkung gewonnen wird. Man kann auch eine sehr schnell oszillierende Ouerablenkung, so daß der Strahl hinreichend oft den Schlitz überstreicht, vorsehen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, nicht einen punktförmigen, sondern einen bandförmigen Strahl zu verwenden, dessen Längsausdehnung senkrecht zum Schlitz liegt.

Alle elektronischen Speicher, bei denen der Schreibstrahl und der Abtaststrahl auf den gleichen Kollektor arbeiten, haben Rückwirkungen des Schreibvorganges auf den Abtastvorgang derart, daß die geschriebenen Impulse als negative Gegenimpulse in den abgetasteten Impulsen auftreten. Abb. 3 a zeigt für das Beispiel eines Radargerätes mit zwei Empfangsimpulsen E₁, E₂, die sich regelmäßig wiederholen und beispielsweise negative Ladungen auf den Speicher geben, den zeitlichen Ablauf des Schreibvorganges mit Totzeiten T₁ die dadurch entstehen, daß zwischen der Rückkehr des letzten Empfangsimpulses und der Aussendung eines neuen Impulses stets eine Pause besteht. Abb. 3 b zeigt den zeitlichen Verlauf der Abtastung mit den Abtastimpulsen A₁, A₀ und dem Zeilenstartimpuls S₁ die pro Zeile wesentlich länger dauert und daher die beiden Impulse wesentlich breiter zeigt. Da das Abtasten ein Entladevorgang ist, haben die Abtastimpulse entgegengesetztes Vorzeichen des Stromes wie die Schreibimpulse. Da die Gesamtladung der abgetasteten Impulse stets gleich der Gesamtladung der zugehörigen geschriebenen Impulse ist, aber die Abtastzeit wesentlich länger als die Schreibzeit ist, ist

ίο die Stromstärke i* im Abtastimpuls kleiner, im allgemeinen sogar wesentlich kleiner als die Stromstärke i in den Schreibimpulsen. Abb. 3 c zeigt die Summe von Abb. 3 a und 3b, also die Abtastimpulse A einschließlich der Rückwirkung durch die Schreibimpulse E.

Die Schreibimpulse können also die Fläche des Bildimpulses, d. h. die abgetastete Ladung wesentlich verringern, wenn sie mit ihm zeitlich zusammenfallen. Die einfachste Abhilfe ist ein Organ in der Abtastleitung, das nach bekannten Verfahren nur positive Impulse durchläßt und alle negativen Impulse abschneidet (z.B. Diode). Dadurch werden die Störimpulse entweder ganz beseitigt oder doch wesentlich vermindert, so daß dieses Verfahren in vielen Fällen schon ausreicht. Ein etwas komplizierteres, aber vollkommeneres Verfahren leitet aus dem Schreibstrom des Speichers über eine Elektronenröhre Gegenimpulse ab, die in die Abtastleitung eingespeist werden und bei richtiger Einstellung dieser Gegenkopplung entgegengesetzt gleich den Störimpulsen der Abb. 3 c sind und diese Störung kompensieren.

Die beim Linienspeicher beschriebene Rückwirkung zwischen Schreibvorgang und Abtastvorgang kann man durch die im folgenden beschriebene Anordnung vollständig beseitigen, die auch gleichzeitig folgende Vorteile besitzt:

1. Die Kapazität der Speicherpunkte wird wesentlich größer und daher auch die aus dem Speicher zu entnehmenden Ströme größer.

.₀ 2. Die Speicheroberfläche kann für den Schreibvorgang und den Abtastvorgang verschieden formiert sein und daher dem jeweiligen Zweck optimal angepaßt werden, d. h. im einen Falle sehr gute Sekundäremission, im anderen Falle sehr geringe Sekundäremission besitzen.

Hierzu wird nach Abb. 4 auf die Isolation der Speicherplatte eine Folge leitender schmaler Streifen St gebracht. Die Breite dieser Streifen muß so klein sein, daß sie der Zeitdauer des kleinsten aufzuschreibenden Impulses entspricht (Punktgröße des Bildes), Der isolierende Zwischenraum soll so klein wie möglich sein,'jedoch die erforderliche Isolation gewährleisten. Die Streifen können dadurch entstehen, daß einzelne leitende Streifen auf eine Isolierschicht I₁ die auf der Grundplatte G aufgebracht ist, aufgebracht werden oder eine zusammenhängende leitende Schicht während oder nach der Herstellung durch Entfernen schmaler Stücke in Streifen aufgetrennt wird.

Abb., 5 zeigt einen Schnitt durch den Speicher. Das eine Ende des Streifens St wird durch den Schreibstrahl 7 aufgeladen, wobei der Kollektor 1 als Auffangelektrode dient, der beispielsweise direkt mit der Grundplatte verbunden werden kann. Die Ladung verteilt sich über den ganzen Streifen und wird vom Abtaststrahl 8 am anderen Ende wieder entfernt. Hierbei entsteht das Ausgangssignal zwischen Grundplatte und dem getrennten Kollektor g, ist also frei vom Eingangssignal. Man kann zusätzlich eine Abschirmung 10 zwischen beide Systeme legen (in Abb. 5 gestrichelt). Die beiden von den Strahlen getroffenen Enden

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des leitenden Streifens können verschieden formierte Oberflächen haben, und zwar so, daß diejenige Seite, die negative Ladungen aufnehmen soll, eine Oberfläche mit sehr geringer Sekundäremissionsfähigkeit haben soll. Die Anwendung einer Oberfläche mit geringerer Sekundäremission verhindert das Streuen der Sekundärelektronen in die Umgebung, einen bei allen Speichern gefürchteten Effekt, ganz wesentlich. Die mit geringer Sekundäremission ausgestattete Seite braucht daher auch nicht den engen Schlitzkollektor, der stets etwas Schwierigkeiten macht, weil der Elektronenstrahl sehr genau auf den Schlitz gerichtet sein muß. Während bei Speichern mit Isolieroberflädhen nur die vom Elektronenstrahl getroffenen, sehr kleinen Flächenteile geladen werden und daher die aufgeladene Kapazität sehr klein ist, wird hier der ganze Streifen geladen,, dessen Oberfläche sehr groß ist und bis zur hundertfachen Ladekapazität des Isolierpunktes haben kann. Daher sind auch die Entladeströme wesentlich größer und können leichter verstärkt werden, sind insbesondere nicht so empfindlich gegen kleine Störströme. Man braucht die Speicherelemente dann auch nicht mehr auf so hohe Spannungen aufzuladen, um größere Ladungsmengen verarbeiten zu können. Dadurch wird die Linearität des Speichers verbessert, und die Spannungsdifferenzen zwischen benachbarten Speicherelementen, die in bekannter Weise zur Fehlablenkung der Elektronen führen, sind nicht mehr so groß.

Es ist hier empfehlenswert, die Schreibseite des Speichers mit der geringen Sekundäremissionsfähigkeit auszurüsten. Dann bleiben praktisch alle Elektronen des Primärstromes auf dem Speicher, die Addition der aufeinanderfolgenden Schreibzeilen ist sehr linear und die Strömung durch Streuelektronen sehr gering, weil fast keine solchen Elektronen vorhanden sind.

Es hätte keine Vorteile, wenn man die Abtastseite mit der geringen Sekundäremission ausrüsten würde, weil die Abtastseite bei fehlender Sekundäremission nur die Spannung Null als stabilen Grenzzustand haben kann und sich deshalb in asymptotischen Grenzzustand auf den Zustand maximaler reflektierter Elektronen einstellt, also audh wieder viele Streuelektronen besitzt. Diese Fülle von Streuelektronen im asymptotischen Grenzzustand der Abtastseite kann man nur dadurch unschädlich machen, daß man die Stfahlstärke des Abtaststrahles durch die Ausgangsspannung des Speichers über eine Elektronenröhre automatisch so regelt, daß die Strahlstärke mit abnehmender Ausgangsspannung (d.. h. wenn der Speicherkondensator hinreichend entladen ist und der Entladungsvorgang verringert werden darf) abnimmt, insbesondere bei Unterschreiten eines gewissen Spannungswertes erheblich vermindert wird.

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Kathodenstrahlröhre zur Speicherung elektrischer Signale mit einer Speicherplatte und einem vor dieser angeordneten Kollektor, wobei die Speicherplatte eine Vielzahl von isoliert und dicht nebeneinander auf einer leitenden Grundplatte angeordneten Speicherelementen aufweist, die vom Schreibstrahl bzw. Abtaststrahl im wesentlichen entlang einer Linie bestrichen werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von unerwünschten Nebenwirkungen durch Sekundärelektronen der Kollektor in geringem Abstand von der Speicherlinie angeordnet ist und einen zusammenhängenden Schlitz aufweist, der lediglich den Durchtritt des Sahreibstrahles bzw. Abtaststrahles zur Speicherlinie freigibt.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor direkt auf die Speicherfläche aufgedampft ist.

3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor durch ein sehr nahe an der Speicherlinie liegendes Blech gebildet ist.

4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor aus zwei beiderseits des Schlitzes liegenden Teilen besteht, die elektrisch getrennt herausgeführt sind.

5. Kathodenstrahlröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des geschlitzten Kollektors (1) ein zweiter geschlitzter Kollektor (6) angeordnet ist, der gegenüber dem ersten an höherer positiver Spannung liegt (Abb. 1).

6. Kathodenstrahlröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherfläche (5) von dem die Sekundärelektronen auslösenden Elektronenstrahl (7) unter einem schrägen Winkel getroffen wird (Abb. 2).

7. Kathodenstrahlröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibstrahl bzw. Abtaststrahl einen bandförmigen Querschnitt aufweist, dessen Längsausddhnung etwa senkrecht zum Schlitz liegt.

8. Kathodenstrahlröhre nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicheroberfläche mit parallelen leitenden Linien (St) senkrecht zur Schreibrichtung belegt ist, deren eines Ende für den Sdhreibvorgang und deren anderes Ende für den Abtastvorgang verwendet wird und der Schreibvorgang und der Abtastvorgang mit getrennten Kollektoren (1 bzw. 9) arbeiten (Abb. 4 und 5).

9. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der leitenden Linien verschieden formiert sind, derart, daß dasjenige Ende, das gute Sekundäremission ergeben soll, mit einer gut emittierenden Oberfläche versehen ist und dasjenige Ende, das schlechte Sekundäremission geben soll, eine schlecht emittierende Oberfläche aufweist.

10. Schaltungsanordnung für eine Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme zu den beiden Kollektorhälften getrennt gemessen und zur Kontrolle der Strahlführung und zur gegebenenfalls selbsttätigen Nachsteuerung der Strahllage ausgenutzt werden.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Querablenkung vorgesehen ist, deren Spannung durch einen linearen Spannungsteiler aus der Ablenkspannung der Längsablenkung gewonnen wird.

12. Schaltungsanordnung für eine Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß während des Längslaufes eine oszillierende Querablenkung stattfindet, deren Frequenz wesentlich größer als die Frequenz der Längsablenkung ist.

13. Schaltungsanordnung für eine Kathodenstrahlröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei Schreibstrahl und Abtaststrahl mit dem gleichen Kollektor zusammenwirken, dadurch gekenn-

zeichnet, daß in die Abtastleitung ein Schaltungselement eingefügt ist, welches nur positive Impulse durchläßt und alle negativen Impulse abschneidet, wie z. B. eine Diode, und so Rückwirkungen des Schreibvorganges auf den Abtastvorgang verhindert.

14. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei Schreibstrahl und Abtaststrahl mit dem gleichen Kollektor zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwirkung

des Schreibvorganges auf den Abtastvorgang verhindert wird, indem aus dem Schreibstrom des Speichers z. B. mittels einer Elektronenröhre Gegenimpulse abgeleitet und derart in die Abtastleitung eingespeist werden, daß sie entgegengesetzt gleich den Schreibimpulsen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 869244, 909 124;
britische Patentschriften Nr. 677 300, 679 725.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 90Ϊ 709/383 1.60