DE1564339A1

DE1564339A1 - Betrieb einer Direktsichtspeicherroehre

Info

Publication number: DE1564339A1
Application number: DE1966M0070320
Authority: DE
Inventors: Adam Arthur Mylne
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1965-08-03
Filing date: 1966-07-22
Publication date: 1969-09-25
Also published as: NL6610917A; DE1564339B2; SE337630B; GB1129967A; US3427493A; DE1564339C3; NL149036B; ES329830A1

Description

The Mareomi Company Liait©d English Electric House, Strand London, W.C.2., England

Ulm, den 20. Juli 1966 FE/PT-Sch/Bu

"Betrieb einer Diraktsichtspeicherröhre"

Die Erfindung betrifft Schaltungeanordnungen, die Direkteichtspeicherkathodenatrahlröhren enthalten und Verfahren zum Betrieb derartiger Röhren. Dieae Röhren aind ie folgenden abgekürzt mit Direktaichtapeieherröhren bezeichnet. Sie aind vorteilhaft in aogenannten Tagealicht-Sichtgeräten von Radargeräten einaetzbar, bei denen daa Radarbild ohne Umgebungalicbtabachirmungen bei Tagealiehthelle gut erkennbar aein aoll. Speziell betrifft die Erfindung Verfahren zum kontinuierlichen Betrieb von Direktsichtapeieherröhren und weiterhin Schaltungaanordnungen zur Durchführung dieser Verfahren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verbeeaerte Verfahren zum kontinuierlichen Betrieb von Direktaiohtapeiekerröhr«n aowie Sohaltungaanordnungen zur Durchführung dieaer Verfahren anzugeben, die die Erfordernia*· von aolehen Eiarichtungen wi·

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Übersichteradargeräte besser als die bekannten Verfahren und Schaltungsanordnungen erfüllen und gute Darstellungen mit kleinerer Abklingdauer als zwei Hinuten oder mehr ermöglichen.

Unter kontinuierlichem Betrieb einer Direktsichtspeicherröhre ist diejenige Betriebstreise verstanden, bei der die anzuzeigende Information« beispielsweise durch ein Übersichtsradargerät gewonnene Informationen, in Form eines elektrischen Ladungsbildes auf der Speicherelektrode der Röhre progressiv eingeschrieben und dieses Ladungsbild kontinuierlich geschwächt oder gedämpft wird. Die heute übliche Methode zu einem derartigen Dämpfen oder Schwächen sieht die periodisch wiederholte Zuführung kurzer Impulse, die im folgenden Löschimpulse genannt sind, auf die üblicherweise vorgesehene Rückelektrode der Speicherelektrode^ der Direktsichtspeicherröhre vor. Die Löschimpulse bilden entweder einen einzigen Impulszug oder mindestens zwei Impulszüge mit Impulsen verschiedener Dauer und Amplitude. So können ein Impulszug aus Impulsen kurzer Dauer und großer Amplitude und ein Impulszug aus Impulsen längerer Dauer und kleinerer Amplitude der Rückelektrode als Löschimpulse zugeführt werden. Der kontinuierliche Betrieb einer Direktsichtspeicherröhre ist somit, was hiermit hervorgehoben sei, der Gegensatz zu der häufig Eia-Schufl-Betriebsweiae genannten, die in der englischen Sprache als "one shot operation¹* bekannt ist und bei. der die Information in die Speicherelektrode während deren Überstreichens durch den

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signalmodulierten Schreibstrahl der Röhre eingeschrieben wird. Das hierdurch erhaltene Ladungsbild ist dadurch unbegrenzt auf der Zielelektrode gespeichert und auf dem fluoreszierenden Bildschirm der Röhre bei Einschalten des Rieselstrahlerzeugungssyetems sichtbar. Bei Durchführung der Ein-Schuß-Betriebsweise wird, wenn ein gespeichertes Ladungsbild nicht langer benötigt und durch ein neues ersetzt werden soll, ein langer Löschimpuls von üblicherweise einer Sekunde Dauer der Rückelektrode der Speicherelektrode der Direktsichtspeicherröhre zugeführt. Bei der kontinuierlichen Betriebsweise hingegen wird das Ladungsbild gedämpft anstelle gelöscht. Diese Dämpfung wird üblicherweise durch periodische Zuführung sehr kurzer Impulse auf die Rückelektrode der Speicherelektrode durchgeführt.

Bei Durchführung der kontinuierlichen Betrielatreise einer Direktsichtspeicherröhre nach bekannten Verfahren treten erhebliche Schwierigkeiten und Einschränkungen hinsichtlich eines befriedigenden sicheren Betriebes auf. Die Speicherelemente werden durch die Abschwächungsimpulse negativ aufgeladen und erhalten zusätzlich pgloitive Ladungsanteile beim Arbeiten des Schreibstrahles und von positivem Ionenbefall aus restlichen Gasmolekülen. Ein Gleichgewicht wird hergestellt, wenn über eine längere Zeit die Durchschnittswerte der negativen und positiven Aufladungen gleich sind. Schwankungen in positiver Ionenaufladung bedingen beträchtlich· Verschiebungen dieses

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Gleichgewichtszustandes, wenn der Betrieb der Röhre nit niedrigen AbSchwächungβgeschwindigkeiten versucht wird; in der Praxis ist die untere Grenze der Abschwäehungsgeschwindigkeit für die «eisten Röhren diejenige Geschwindigkeit, die eine Bilderkaltung von nur dreißig bis sechzig Sekunden ergibt. Falls eine niedrigere Abschwächungsgeschwindigkeit benutzt wird, besteht die Gefahr einer Ladungsverbreiterung, die eine gegebenenfalls stellenweise Verdunkelung des gespeicherten Bildes zur Folge hat, als Ergebnis der örtlich erhöhten Geschwindigkeit positiver Ionenaufladung, die einen Vert erreichen kann, der groß genug ist, ua die Abschwächungsmaßnahnen zu übersteigen. Die Bildaufrechterhaltungszeit von dreißig bis sechzig Sekunden ist jedoch in vielen Anwendungsällen unzureichend, beispielsweise im Fall eines Übersichtsradargerätes,bei dem, wie bereits erwähnt, eine Radarbildanzeige nit einer Bildaufrechterhaltungszeit von zwei Minuten oder aehr häufig erwünscht ist.

Bei Durchführung bekannter Verfahren zu* kontinuierlichen Betrieb einer Direktsichtspeicherröhre tendieren die Abschwächungsiapulse dazu, den Hintergrund des betrachteten Bildes unerwünscht aufzuhellen, weil der Bildschirm während jeden Impulses völlig weiß aufblitzt. In der Praxis sraß

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dieser Nachteil nicht immer ernsthaft sein, weil Üblicherveise bei den Abschwächungsimpulsen ein niedriges Tastverhältnis und eine hohe FoIgegeschwindigkeit angewendet wird, jedoch schränkt er die Abschwäehungsimpulse grundsätzlich bezüglich Tastverhältnis und Polgegeschwindigkeit ein. Obgleich aus anderen Gründen die Benutzung einer niedrigeren Amplitude und eines hohen Tastverhältnisses bei den Impulsen des Abschwächungsimpulszuges gewünscht sein könnte, verbietet die größere Hintergrundaufhellung seine Anwendung in vielen Fällen, die größer ist als die durch einen Absehwächungsimpulszug aus Impulsen mit größerer Amplitude und niedrigerem Tastverhältnis erzeugte.

Zum Vermeiden dieser Nachteile und Beschränkungen ist erfindungsgemäß der Rieselelektronenstrahl einer Direkteichtspeicherröhr·, die nach der kontinuierlichen Betriebsweise arbeitet und deren Rückelektrode ihrer Speicherelektrode Absehwächungsimpulse zugeführt werden, impulsförmig.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung werden aufeinanderfolgende Zeitperioden, in denen der Eieselstrahl bei seinem impulsformisem Auftreten tatsächlich existiert, für die Ahschwäehuagsphas· und für die Betraehttragsphase des Betriebes benutzt, wobei dies· Phasen einander abwechseln.

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Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung enthält eine Anordnung zum kontinuierlichen Betrieb einer Direktsichtspeicherröhre Mittel zum Einschreiben einer Infomation in Form eines Ladungsbildes auf die Speicherelektrode der Röhre, Mittel zur Zuführung periodischer Abschwächungsimpulse auf die Speicherelektrode zum Dämpfen der darauf gespeicherter Ladungsbilder und schließlich Mittel zum Übertragen dieser Ladungsbilder in auf dem Sichtschirm der Röhre sichtbare Bilder nach einem Impulsverfahren mittels eines impulsförmig auftretenden Rieselelektronenstrahls¹, der mit Unterbrechungen die Speicherelektrode überflutet und zum Sichtschirm durchdringt .

Das Tastverhältnis des impulsförmigen Rieselstrahles, d. h. die Impulsdauer bei einer vorgegebenen Impulsfolgefrequenz, ist vorzugsweise einstellbar, um eine Helligkeitssteuerung durchführen zu können.

Mittels der Erfindung ist es möglich, den Pegel der Abschwächung-Auslöschung zu einem solchen zu reduzieren, der einer Bildaufrechterhaltungszvit entspricht, die mehrfach so lang ist vie die bei Anwendung üblicher Verfahren zum beständigen Betrieb einer Direktsichtspeicheröhre zulässige, ohm· daß ernsthafte Ladungsausbreitungen oder Verdunkelungen und Störungen des Ladungsbildes hervorgerufen werden. So ist bei An-

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wendung eines irapulsförmigen Rieselstrahles mit einem Tastverhältnis τοπ etwa 1 s 10 die Ladungsausbreitung etwa um den Faktor 10 kleiner im Vergleich zu derjenigen bei üblichem Betrieb mit unmoduliertem Rieselstrahl. Obgleich die Erfindung einen erheblichen Helligkeitsverlust des betrachteten Bildes bei ihrer Anwendung zur Folge hat, der angenähert proportional zum Tastverhältnis des Rieselelektronenstrahls ist, kann in der Praxis dennoch eine Bildhelligkeit erzielt werden, die eine Betrachtung des angezeigten Bildes bei Tageslicht durchaus ermöglicht.

Während der Abgabe von Elektronen durch das Rieseistrahierzeugungssystea sind dessen Betriebsbedingungen selbstverständlich den üblicherweise vom Hersteller der Röhre empfohlenen anzupassen. Die tatsächliche Unterbrechung bzw. Auslöschung des Rieselstrahlers zwischen seinen Impulsen ist in einer Mehrzahl verschiedener Weisen durchführbar, beispielsweise durch impulsmäßige Reduzierung des Potentials einer oder mehrerer der üblicherweise vorgesehenen Sammelelektrodem der Röhre, weiterhin im Falle von Röhren mit einem Raumladungsgitter vor ihrem Rieselstrahlerzeugungseyetem durch Anlegen eines negativen Potentials an dieses Gitter, weiterhin durch Zuführung eines um etwa fünf bis zehn Volt negativen Potentials in Bezug auf das normale Potential auf die

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normalerweise vorgesehene Rückelektrode der Speicherelektrode der Röhre oder schließlich auch in vergleichbarer Weise durch Heraufsetzen des Potentials der Kathode des Rieselstrahlerzeugungssysteras der Röhre um größenordnungsmäßig fünf bis zehn Volt im positivem Sinne über den normalen Wert. Zugegebenermaßen wird der Rieselstrahl in den beiden letztgenannten Beispielsfällen nicht unterbrochen, sondern zu einem Sammelgitter abgeleitet; vom Standpunkt der Erfindung kann dies jedoch als Äquivalent zum Unterbrechen des Rieselstrahles angesehen werden.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird eine Verbesserung darüber hinaus durch Reduzierung des Hochspannungspotentials des Sichtschirmes der Röhre auf einen geringen Wert oder Null während eines Anteils der Rieselstrahlimpulse erreicht, wobei alle Abschwächungsimpulse mit Perioden einer niedrigen Hochspannung am Sichtschirm zusammenfallen. So kann beispielsweise die Hochspannung derart variiert werden, daß si· bei jedem zweiten Rieselstrahlimpuls ein Minimum und bei den übrigen Rieselstrahlimpulsen ein Maximum hat. Falls dies getan wird, kann die Hintergrundaufhellung des betrachteten Bildes durch die Abschwächungsimpulse überhaupt vermieden werden.

Vorzugsweise sind die Abschwächungsimpulse in der Amplitude

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und/oder in ihrer Länge einstellbar. Im folgenden sei die Erfindung anhand des in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In Fig. 1 ist in sehr vereinfachter schematischer Darstellungsxeise ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, während

Fig. 2 einen Zeitplan darstellt.

Die in Fig. 1 gezeigte Direktsichtspeicherröhre ist an sich bekannt und enthält ein evakuiertes Gehäuse I₁ einen fluoreszierenden Schirm 2, eine Speicherelektrode oder ein Speichergitter 3 und ein Sammelgitter k· Mit 5 ist ein Rieselstrahlerzeugungssystem bezeichnet, mit dessen Rieselstrahl die Speieherelektrode mit Elektronen berieselbar und überflutbar ist und außerdem das gespeicherte elektrische Ladungsbild in ein entsprechendes sichtbares Bild auf dem Schirm 2. Im Hals der Röhre ist ein Schreibstrahlerzeugungasystem zum Überstreichen der Speicherelektrode 3 durch das Sammelgitter k und zum Erzeugen gespeicherter Ladungsbilder auf der Speicherelektrode in an sich bekannter Weise vorgesehen. Innerhalb der Wandungen des größeren Röhrengehäuseteils sind übliche Elektroden 7 zum Bündeln der Elektronen des Rieselstrahlerzeu-

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gungssyatems vorgesehen.

Beim dargestellten Ausrührungsbeispiel der Erfindung wird
der Elektronenstrahl aus dem Rieselsimhlerzeugungssystem dadurch impulsförmig gemacht, daß eine der Sammelelektroden mit impulsförmig variierenden Potentialen beaufschlagt wird, obgleich auch jade andere beliebige Methode zum Impulsförmigmachen des Strahles benutzt werden kann, von denen einige
vorstehend beschrieben sind.

Block 8 symbolisiert einen Impulsgenerator. Jeder Impuls dieses Generators ermöglicht, wenn er der Röhrenelektrode 7 zugeführt ist, ein Berieseln der Speicherelektrode 3 durch die Elektronen des Rieselstrahles des Rieselstrahlerzeugungssystems 5. Zwischen den Impulsen des Generators 8 ist der Rieselstrahl effektiv unterbrochen. Der Pfeil im Block 8 deutet an, daß
die Impulse des Impulsgenerators in ihrer Länge einstellbar sind.

Block 9 symbolisiert eine Quelle für Abschwächungsimpulse, die, wie durch den Pfeil angedeutet ist, in ihrer Amplitude oder Dauer einstellbar sind und die der Speicherelektrode 3 zugeführt werden. Es ist oft vorteilhaft, mehr als einen
Verzögerungsimpulszug zuzuführen, beispielsweise einen Zug
aus Impulsen kurzer Dauer, jedoch großer Amplitude und

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weiteren Zug aus Impulsen längerer Dauer und geringerer Amplitude. Derartige Impulszüge sind durch eine Mehrzahl an sich bekannter Impulsgeneratoren,vie dem Generator 9, erzeugbar, der auf verschiedenen Subharmonischen der Frequenz des Generators 8 arbeitet.

Block 10 symbolisiert eine Quelle einer periodisch variierenden Hochspannung, die dem Sichtschirm 2 zugeführt wird.

Fig. 2 zeigt in graphischer Weise die Betriebsweise der in Fig. 1 gezeigten Anordnung. Die Impulse in der Zeile (a) sind zwei sich folgende Impulse aus dem Impulsgenerator und repräsentieren Perioden, während derer der Rieselstrahl existent ist, d. h. nicht unterbrochen. Die gestrichelten Linien deuten an, daß die Impulsbreiten einstellbar sind. Der erste der zwei Impulse in der Zeile (a) tritt während einer Abschwächungsphase des Betriebes und der zweite in einer Betrachtungsphase auf.

Die Zeile (b) der Fig. 2 zeigt ausgezogen einen Abschwächungsimpul· aus dem Block 9· Die Abschwächungsimpulse können in der Amplitude, in der Dauer oder bezüglich ihres gezeigten Auftretens (solange sie in Abachwächungaphaeen fallen) variiert werden, wie durch den unterbrochen gezeichneten Iepul» in Zeile (b) gezeigt ist,und es können, wie be-

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reits erwähnt, eine Mehrzahl von Abschwächungsimpulsen mit verschiedener Dauer und Amplitude angewendet werden.

Zeile (c) zeigt die variierende Hochspannung, die aus dem Block 10 dem Sichtschirm zugeführt wird. Die Hochspannung ist Null oder angenähert NuIl^- während der AbSchwächungsphase und ist dagegen angenähert normal während der Betrachtungsphase.

Die Periodizität des Rieselstrahle ist häufig vorteilhaft einstellbar; falls dies der Fall ist, wird allerdings zweckmäßig die Periodizität der Abschwächungsimpulse gleichfalls in gleichem Sinne einstellbar gemacht, um sicherzustellen, daß die Abschwächungsimpulse und die Rieselstrahlimpulse in der korrekten zeitlichen gegenseitigen Beziehung, wie in Fig. 2 angedeutet ist, auftreten, weil nämlich die Verzögerungsimpulse innerhalb der NichtUnterbrechung des Rieselstrahls auftreten müssen.

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Claims

P ate η tansprüche

J Anordnung zum kontinuierlichen Betrieb einer Direktsichtspeichenöhre mit einer Speicher-Rückelektrode, der Abschwächungsimpulse zufuhrbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Impulsmodulieren des Rieselstrahles der Röhre vorgesehen sind*

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2. Anordnung nach Anspruch 1 zum Betrieb einer Direktsichtspeicherröhre mit Mitteln zum Einschreiben einer Information in Form eines Ladungsbildes auf die Speicherelektrode der Röhre, Mitteln zur Zuführung periodischer Abschwächungsimpulse auf die Speicherelektrode zur Dämpfung des dort gespeicherten Ladungsbildes und Mitteln zum Übertragen des Ladungsbildes in ein sichtbares Bild auf dem Sichtschirm der Röhre, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung impulsförmig erfolgt mittels eines gepulsten Rieselstrahles, der »it Unterbrechungen die Speicherelektrode berieselt und si· zua Sichtschir« pas-, siert.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet»

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daß aufeinanderfolgende Zeitabschnitte, während derer der Rieselstrahl existent ist, für die Abschwächungsphase und die Betrachtungsphase des Betriebes benutzt sind, wobei die Phasen sich gegenseitig abwechseln.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das.Tastverhältnis des Rieselstrahles im Sinne einer Helligkeitssteuerung einstellbar ist.
5· Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von AbSchwächungsimpulszügen der Rückelektrode der Röhren-Speicherelektrode zugeführt werden, wobei sich die Impulszüge durch ihre Impulse mit verschiedener Dauer und Amplitude unterscheiden.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rieselstrahl impulsformig ein- und ausgeschaltet wird.
7* Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Rieselstrahl impulsmäßig dadurch ausgelöscht wird, daß er zum normalerweise vorgesehenen Kollektorgitter der Röhre umgeleitet wird.
8. Anordnung nach einen der Ansprüche 1 bis 7$ dadurch ge-

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kennzeichnet, daß die Hochspannung der Röhre während eines Teiles der Rieselstrahlimpulse wesentlich reduziert wird, wobei alle Abschwächungsirapulse nur während Perioden geringer Hochspannung auftreten
9· Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannung so variiert wird, daß sie bei jedem zweiten Rieselstrahlimpuls ein Minimum und bei den übrigen Rieselst rahlimpul sen ein Maximum hat.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschwächungsimpulse in der Amplitude und/oder Dauer einstellbar sind.

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