DE3339015A1

DE3339015A1 - Elektronenstrahl-ablenkvorrichtung und deren verwendung in einer kathodenstrahlroehre

Info

Publication number: DE3339015A1
Application number: DE19833339015
Authority: DE
Inventors: Ronald E. 97062 Tualatin Oreg. Correll
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1982-10-27
Filing date: 1983-10-27
Publication date: 1984-05-03
Also published as: FR2535523B1; NL8303575A; GB8325481D0; US4507586A; FR2535523A1; GB2129207A; CA1212768A; GB2129207B; JPS5994335A; DE3339015C2; JPH038055B2

Description

-/Κι Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine in einer Kathodenstrahlröhre verwendbare Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung. 5

Eine Verzögerungsleitungs-Ablenkvorrichtung ist als Wanderfeld-Vorrichtung in Kathodenstrahlröhren für Hochfrequenz-Oszillographen verwendbar, um die Größe der Ablenksignalgeschwindigkeit in Richtung der Elektronenbewegung im Elektronenstrahl zu reduzieren. Wanderfeld-Verzögerungsleitungs-Ablenkvorrichtungen besitzen generell ein Paar von Ablenkelementen, die auf sich gegeüberliegenden Seiten und längs des Elektronenstrahlweges angeordnet sind. Ein sich hinsichtlich der Intensität und der Richtung als Funktion der Größe und der Polarität des Ablenksignals änderndes elektrisches Feld lenkt den Elektronenstrahl ab. Eine induzierte Verzögerung dient zur Reduzierung der Geschwindigkeit der Ablenksignalausbreitung längs der Ablenkvorrichtung, bis diese gleich der Geschwindigkeit der Strahlelektronen ist, wodurch eine genaue Strahlablenkung bei sehr hochfrequenten Signalen möglich wird.

Die Signalverzögerung wird

1) durch die Längen der Verzögerungsleitungs-Leitungsteile, welche die quer zum Weg des Elektronenstrahls ausgerichteten und längs dieses Weges verteilten Ablenkelemente verbinden, und

2) durch die effektiven Werte der verteilten induktiven und kapazitiven Komponenten bestimmt, welche die Geschwindigkeit der Wellenausbreitung längs der Leitung beeinflussen.

Die genaue Natur und der Wert der Impedanzkomponenten hängen von der speziellen Auslegung der Verzögerungsleitungsvorrichtung ab. Eine Verzögerungsleitungs-Ablenkvorrich- tung vom Wanderwellen-Typ ist eine Übertragungsleitung mit einem Wellenwiderstand, welcher als Scheinimpedanz einer

unbegrenzt langen übertragungsleitung in jedem Punkt definiert ist. Der Abschluß einer Übertragungsleitung endlicher Länge mit einer Impedanz, deren Wert;gleich dem gleichförmigen Wellenwiderstand ist, ergibt eine Leitung, durch die eine übertragungsleitung unbegrenzter Länge simuliert wird. Damit werden Signalreflexionen von der Abschlußimpedanz verhindert, welche zur Erzeugung einer Signalformverzerrung tendiert.

Der Wellenwiderstand einer Verzögerungsleitungs-Ablenkvorrichtung setzt sich aus den aufeinander bezogenen komplexen Impedanzkomponenten zusammen, welche über die Leitungslänge verteilt sind. Dabei handelt es sich primär um die Induktivität pro Längeneinheit sowie,,die Kapazität pro Längeneinheit zwischen der Leitung und einem als Erdelektrode bzw. Erdebene dienenden Element. Die Induktivität ist dem Abstand zwischen der Leitung und der Erdebene direkt proportional und umgekehrt proportional zur Breite der Leitung. Die Kapazität ist umgekehrt proportional zum Abstand zwischen der Leitung und der Erdebene und direkt proportional zur Breite der Leitung,. Die Kapazität zwischen benachbarten Ablenkelementen der Verzögerungsleitung sowie die Kapazität zwischen benachbarten diese Elemente verbindenen Leiterteilen beeinflußt ebenfalls den Wellenwiderstand.

Eine Verzögerungsleitungs-Ablenkvorrichtung enthält generell Meanderleitungs- und Spiralablenkvorrichtungen. Aufgrund ihrer Auslegung ist einer spiralförmigen Ablenkvorrichtung die Möglichkeit eigen, Wellenwiderstände möglich zu machen, welche diejenigen von Meanderleitungs-Ablenkvorrichtungen über steigen. Spiralförmige Ablenkvorrichtungen sind jedoch aufwendiger herzustellen und schwieriger zusammenzubauen.

Zur Vermeidung von Rückreflexionen des Ablenksignals zum Eingangsende ist die Aufrechtcrhaltung einer im wesentlichen

O Ί Ί C] η 1 C

fliighfiörmigen Impedanz über der Länge einer übertragungsleitung erforderlich. Weiterhin reduziert eine ühertragungs ltitung§-El©ktrQnenstrahl=»Äblenkv©rrichtung mit hohem Wellenwiderstand die Belastung eines die Ablenkvorrichtung in einem Kathodenstrahl-Gszillographen steuernden Verstärkers und damit den aus diesem gezogenen Strom, Eine hohe Lastimpedang verbessert die Ablenkempfindlichkeit des Oszillographen, wodurch der Verstärker-Leistungsverbraueh reduziert, die Wärmeableitung für aktive Halbleiterelemente vereinfacht und die Verwendung von einfacheren Leistungstransistoren ermöglicht wird.

Bestimmte Ablenkvorrichtungen sind so ausgelegt, daß sie durch, das Äusgangssignal eines Vertikalverstärkers mit ©inem einzigen Ausgang angesteuert werden können. Bei Ablenkvorrichtungen dieser Art wird das Äblenksignal in ein ©inniges Ablenkelement eingespeist, um die Intensität und die Richtung des elektrischen Feldes zwischen dem Ablenkelement und einer Erdebene zu variieren, die in bezug auf das Ablenkelement auf der gegenüberliegenden Seite des Elektronenstrahls angeordnet ist.

ÄblenkS

Andere Ablenkvorriehtungen sind so ausgelegt, daß sie durch das Ausgangssignal eines als Gegentaktverstärker arbeitenden Vertikalverstärkers mit zwei Ausgängen angesteuert werden. Derartige Gegentakt "-Ablenkvorrichtungen besitzen ein Paar von identischen Ablenkelementen, die an jeweils einen Ausgang des Vertikalverstärkers angekoppelt sind. Durch den Gegentakt-Vertikalverstärker werden Vertikal-Abienksignalspannungen gegensinniger Phase erzeugt. Diese Vertikal-Ablenksignale breiten sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die der Elektronen im Elektronenstrahl längs der Ablenkelemente aus, um die Intensität des elektri schen Feldes zwischen den Ablenkelementen zu variieren.

Jedes Ablenkelement dient dabei als Erdebene für das jeweils andere Ablenkelement. Die Gegentaktausführung ver-

—Α Ι doppelt die Ablenkfeld-Intensität durch Einspeisung einer gleichen, jedoch gegenphasigen Ablenksignalspannung in das zweite Ablenkelement zur Verdopplung der Potentialdifferenz zwischen den beiden Ablenkelementen. 5

Verzögerungsleitungs-Ablenkvorrichtungen für Hochfrequenz-Oszillographen-Kathodenstrahlröhren sind bereits bekanntgeworden. So beschreibt die US-PS 2 922 074 eine Meanderleitungs-Ablenkvorrichtung mit einer langgestreckten geschlitzten ebenen Ablenkplatte, die zwischen einem Paar von gleichartigen ebenen Erdplatten angeordnet ist. Die geschlitzte Ablenkplatte, welche näher an einer Erdplatte als der anderen angeordnet ist, besitzt eine Vielzahl von schmalen Schlitzen, welche sich von gegenüberliegenden Kanten abwechselnd nach innen erstrecken. Die inneren Enden der Schlitze überlappen sich, um lateral verlaufende leitende Elemente zu bilden, die quer zum Elektronenstrahl verlaufen und einen Zickzack-Meanderleitungsweg für ein Vertikalablenksignal zu bilden, das sich vom Eingang zum Ausgang der Ablenkplatte ausbreitet,

Der Wellenwiderstand einer in der vorgenannten US-PS beschriebenen Ablenkvorrichtung wird durch Variation ihrer verteilten Induktivität und Kapazität geändert. Die Induktivität pro Längeneinheit kann durch Änderung der Länge und der Breite der Schlitze in der Ablenkplatte geändert werden, wodurch der Abstand zwischen benachbarten leitenden Elementen der Meanderleitung geändert wird. Dabei bleibt jedoch eine gleichförmige Anzahl von leitenden Elementen pro Längeneinheit längs der Ablenkplatte erhalten. Die Anzahl von leitenden Elementen pro Längeneinheit wird als Steigung bezeichnet. Die Kapazität pro Längeneinheit kann durch Variierung der Breite der Ablenkplatte und der auf deren beiden Seiten befindlichen Erdplatten sowie durch Variierung des Abstandes zwischen der Ablenkplatte und der näher liegenden Erdplatte geändert werden.

3 " ' 3333015 -*-

Die vorgenannte US-PS befaßt sich zwar mit einer einzigen Ablenkplatte, die durch das Ausgangssignal eines Vertikalverstärkers mit einem einzigen· Ausgang angesteuert wird. Es ist jedoch auch in Betracht gezogen worden, daß eine Gegentakt-Ablenkvorrichtung mit einer zweiten identischen Ablenkplatte durch einen Gegentakt-Vertikalverstärker mit zwei Ausgängen angesteuert werden kann. Ein derartiges Ablenkplattenpaar besitzt jedoch die gleiche Steigung.

Weiterhin stellt die Meanderleitungs-Ablenkvorrichtung gemäß der genannten US-PS eine komplexe mehrschichtige Verzögerungsleitungs-Vorrichtung dar, welche einer einzige Ablenkplatte mit konstanter Steigung zur Realisierung des Wellenwiderstandes aufweist. Für einen Gegentaktbetrieb ist eine zweite identische Ablenkplatte in der Vorrichtung erforderlich, wobei aufwendige Ausrichtungsmaßnahmen erforderlich sind.

Die US-PS 3 174 070 beschreibt eine der Ablenkvorrichtung nach der US-PS 2 922 074 ähnliche Ablenkvorrichtung, wobei jedoch ein Teil einer Erdplatte durch einen kurzen Abschnitt einer Zickzack-Ablenkplatte ersetzt ist, um eine Kompensation zur Verbesserung der Hochfrequenz- und Übergangssignalcharakteristik zu realisieren. Eine Ablenkvorrichtung dieser Art kann nicht durch das Ausgangssignal eines Gegentakt-Vertikalverstärkers mit zwei Ausgängen angesteuert werden.

In der US-PS 3 504 222 sind mehrere Ausführungsformen von Verzögerungsleitungs-Ablenkvorrichtungen beschrieben, welche eine Meanderleitung aus leitendem Material in Form eines ebenen serpentinenförmigen Streifens aufweisen. Der Wellenwiderstand der Meanderleitung wird durch Einfügung geerdeter Abschirmelemente zwischen den Steigungsintervallen im Meanderleitungsstreifen justiert. Die Abschirmelemente ändern die Kapazität zwischen benachbarten Meanderleitungs-

-JS-

elementen zur Verbesserung der Dispersionseigenschaften der Ablenkvorrichtung. Weiterhin beschreibt die genannte US-PS die Verwendung von abgeschrägten Abschnitten in der Meanderleitungsvorrichtung zur Änderung von deren Impedanzen.

Die in dieser US-PS beschriebenen Ausführungsformen stellen eine einzige, im Abstand von einer Erdplatte befindliche Meanderleitungsvorrichtung dar, welche sich als Ausgangslast für einen Vertikalverstärker mit lediglich einem Ausgang eignet. Wenigstens eine Ausführungsform besitzt dabei ein Meanderleitungselement sowie eine diesem gegenüberliegende Erdplatte, welche nach außen gekrümmt sind, um am Ausgangsende der Ablenkvorrichtung einen aufgeweiteten Raum zu bilden. Der aufgeweitete Ausgangsabschnitt bildet einen Raum zur Ablenkung des Elektronenstrahls und hebt die Impedanz der Ablenkvorrichtung im Bereich des Ausgangsendes an. In allen Ausfuhrungsformen wird die Steigung über der gesamten Länge des Meanderleitungselementes konstant gehalten. Es ist dabei keine Möglichkeit der Steigungskompensation oder einer anderen Maßnahme zur Realisierung eines gleichförmigen Wellenwiderstandes durch Kompensation der erhöhten Impedanz an einem Ende auf Grund des aufgeweiteten Abstandes zwischen den Ablenkelementen vorhanden.

Die US-PS 4 207 492 beschreibt eine Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung für eine Hochfrequenz-Kathodenstrahlröhre mit einer Meanderleitungs-Verzögerungsleitungsvorrichtung. Das Ablenksystem enthält ein sich gegenüberliegendes

OQ Paar von identischen Ablenkelementen, die jeweils eine serpentinenförmige Meanderleitung mit einer Folge von U-förmigen Schleifen aufweisen, die durch ein Paar von miteinander verbundenen Leiterteilen gebildet werden. Jedes Leiterteil ist dabei längs des Strahlweges durch ein Ablenkplattensegment mit größerer Breite gebildet. Die Ablenkelemente weiten sich auf etwa einem Drittel des Weges über der Länge der Ablenkvorrichtung gegen das Ausgangs-

_λ/[- ' ■ 3329015

-4-

ende auf und sind durch einen Gegentakt-Vertikalverstärker mit zwei Ausgängen ansteuerbar.

Für jedes Ablenkelement nach der genannten ÜS-PS sind die Krümmungsradien der im Bereich des Ausgangsendes befindlichen U-förmigen Schleifen größer als diejenigen der U-förmigen Schleifen im Bereich des Eingangsendes. Dies führt zu einer nicht-konstanten Steigung über der Länge jedes Ablenkelementes. Da die Ablenkelemente identisch sind, ändert sich die Steigung jedes Ablenkelementes in der gleichen Weise über seiner Länge, wodurch eine symmetrische Ablenkvorrichtung mit nicht-konstanter Steigung realisiert ist. Die Änderung der Steigung über der Länge der Ablenkvorrichtung kompensiert die Impedanzänderung aufgrund der erhöhten Trennung zwischen den Ablenkelementen am aufgeweiteten Ausgangsende. Die erhöhte Steigung am Eingangsende des Ablenkelementes erhöht die Impedanz, um über der Länge jeder Leitung eine gleichförmigere Impedanz zu realisieren.

Es handelt sich dabei also um eine symmetrische Ablenkvorrichtung mit zwei identischen Ablenkelementen mit jeweils nicht gleichförmiger Steigung zur Kompensation der durch die Aufweitung an den Ausgangsenden hervorgerufenen erhöhten Impedanz.

Die US-PS Re 28 223 beschreibt eine Verzögerungsleitungs-Ablenkvorrichtung mit einem Paar von spiralförmigen Ablenkelementen mit rechteckförmigen Windungen, die jeweils

3Q ein Paar von ebenen Seitenleitungsteilen aufweisen, die ihrerseits mit einem Ablenkteil größerer Breite verbunden sind. Die Ablenkteile weiten sich dabei etwa ab der I^Tälfte der Länge der Ablenkvorrichtung gegen das Ausgangsende auf. Die Breite in Strahlrichtung der Seitenleitungs-

gg teile nimmt sukzessive längs des Weges des Elektronenstrahls zu, um durch Kompensation der erhöhten Impedanz aufgrund

\ der Divergenz der spiralförmigen Ablenkelemente die Realisierung eines gleichförmigen Wellenwiderstandes zu unterstützen.

Die Ablenkvorrichtung enthält weiterhin zwei Paare von geerdeten justierbaren Kompensationsplatten, welche benachbart zu den ebenen Seitenteilen auf sich gegenüberliegenden Seiten beider spiralförmigen Elemente angeordnet sind, um Verzögerungsleitungen mit im wesentlichen gleich- IQ förmigen Wellenwiderstand zu realisieren.

Der Raum zwischen den Seitenteilen benachbarter Windungen der spiralförmigen Vorrichtung nimmt sukzessive längs des Weges des Elektronenstrahls ab, wodurch eine im wesentli-2g chen gleichförmige Steigung längs des gesamten Weges des Ablenkelementes erhalten wird. Die Breite von benachbarten Ablenkteilen sowie der Abstand zwischen diesen bleibt über der gesamten Länge jedes Ablenkelementes im wesentlichen konstant.

Es handelt sich dabei also um eine symmetrische Ablenkvorrichtung mit einem Paar von identischen Ablenkelementen mit der gleichen konstanten Steigung. Darüber hinaus sind justierbare Kompensationsplatten zur Abstimmung der Impedanz der Leitung erforderlich.

Die US-PS 4 093 891 beschreibt eine spiralförmige Ablenkvorrichtung entsprechend derjenigen nach der US-PS Re 28 223. Eine derartige spiralförmige Ablenkvorrichtung ent-

oQ hält zwei identische schraubenförmige Ablenkelemente, die jeweils über ihre Länge eine im wesentlichen gleichförmige Steigung besitzen. Die justierbaren Kompensationsplatten gemäß der US-PS Re 28 223 sind durch eine Erdebene ersetzt, die zu einem rechteckförmigen Kanal gefaltet und in je-

op- des rechtecktförmige schraubenförmige Ablenkelement eingesetzt ist.

3 33 90 Ί

Es ist zwar somit bekannt, daß die Impedanz einer übertragungsleitung in einer Meanderleitungsvorrichtung erhöht werden kann, welche eine Isolatorplatte, wie beispielsweise eine Platte für eine gedruckte Schaltung aufweist, die auf sich gegenüberliegenden Seiten zwei eng gekoppelte Meanderleitungen aufweist, deren Meander in gegensinnigen Richtungen verlaufen und die identische konstante Steigungen aufweisen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung der in Rede stehen den Art anzugeben, mit der nicht nur eine Gesamterhöhung des Wellenwiderstandes sondern auch eine Kompensation der sich ändernden Impedanz aufgrund des aufgeweiteten Abstandes zwischen Ablenkelementen möglich ist, wodurch ein im wesentlichen konstanter Wellenwiderstand aufrechterhalten werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 geilöst.

Die Erfindung löst die vorgenannte Aufgabe durch ein Paar von eng gekoppelten Verzögerungsleitungs-Ablenkelementen mit unterschiedlichen Steigungen.

Die erfindungsgemäße Ablenkvorrichtung stellt dabei eine Wanderfeld-Verzögerungsleitungs-Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung mit einem Paar von asymmetrischen Ablenkelementen dar, welche im Gegentaktbetrieb arbeiten und die Realisierung eines großen, im wesentlichen gleichförmigen Wellenwiderstandes über der Länge der Ablenkvorrichtung ermöglichen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dabei mit Frequenzen

3339Ö15

oberhalb ein Gigahertz betreibbar, wobei das Paar von sich gegenüberliegenden Ablenkelementen mit unterschiedlichen Steigungen eine Kompensation der erhöhten Impedanz aufgrund des sich aufweitenden Abstandes zwischen den Ablenkelementen ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist weiterhin mit einem Paar von sich aufweitenden Ablenkelementen einfach und damit billig aufbaubar, wobei weder justierbare Kompensationsplatten noch getrennte Abschirmelemente zur Kompensation eines zunehmenden Wellenwiderstandes über der Länge der Vorrichtung aufgrund des sich aufweitenden Abstandes zwischen den Ablenkelementen erforderlich sind.

Darüber hinaus ist bei der erfindungsgemäßen Meanderleitungs-Ablenkvorrichtung eine Steigungskompensation zur Erhöhung des Gesamt-Wellenwiderstandes auf einen Wert realisiert, der mit dem durch spiralförmige Ablenkvorrichtungen erreichbaren Wert vergleichbar ist.

Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verzögerungsleitungsvorrichtung sind für Meanderleitungs-Ablenkvorrichtungen anwendbar. Die Ablenkelemente sind so ausgebildet, daß die Ströme der Ablenksignale anfänglich am Eingangsende der Ablenkvorrichtung um 180° in der Phase verschoben sind. Die Ablenksignalströme laufen daher in gegensinnigen Richtungen durch die sich gegenüberliegenden Ablenkplattensegmente der beiden Ablenkelemente im Bereich von deren Eingangsenden. Die Differenz in den Steigungen zwischen den beiden Ablenkelementen ist so beschaffen, daß die Ablenksignalströme schließlich in der gleichen Richtung durch die sich gegenüberliegenden Ablenkplattensegmente im Bereich der Ausgangsenden der Ablenkelemente fließen. Die resultierenden elektromagnetischen Felder, welche durch die durch die Ablenkelemente in einer asymmetrischen Konfiguration fließenden Ablenksignalströme erzeugt werden,

■ ■ - · 3 3 3 3 ü 1 b

-Μι bewirken, daß die zwischen den Leitungen verteilte Impedanz für jedes Ablenkelement sich über der Länge der Ablenkvorrichtung ändert. Es ist anzunehmen, daß die Paarung von zwei Meanderleitungsvorrichtungen mit unterschiedlichen Steigungen eine nicht gleichförmige wechselseitige induktive Kopplung bewirkt, welche eine Impedanz erzeugt, die sich als Funktion der Änderung der Steigungsfehlanpassung progressiv längs des Ablenkelementes ändert.

-,Q Die durch die Steigungsfehlanpassung bewirkte progressive Impedanzänderung kompensiert die Änderung des Wellenwiderstandes aufgrund des aufgeweiteten Abstandes der Ablenkelemente im Ausgangsbereich.

_Ί j- Darüber hinaus beeinflußt eine nicht gleichförmige Steigung die Verzögerung der Ablenksignalausbreitung längs einer Meanderleitungsvorrichtung. Der Grad der Steigungsfehlanpassung zwischen sich gegenüberliegenden Ablenkelementen und das Maß der Steigungsungleichförmigkeit längs eines gegebenen Ablenkelementes muß so gesteuert werden, daß eine Synchronisation der Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Ablenksignals mit den sich quer zu den Ablenkplattensegmenten längs der Strahlachse ausbreitenden Elektronen sichergestellt ist.

In der erfindungsgemäßen Ablenkvorrichtung kompensieren die sich gegenüberliegenden Ablenkelemente mit nicht angepaßten Steigungen den zunehmenden Wellenwiderstand des aufgeweiteten Teils am Ausgang der Ablenkvorrichtung zur Realisierung eines im wesentlichen gleichförmigen Wellen-Widerstandes, dessen Wert größer als der bisher durch Meanderleitungsvorrichtungen realisierbare Wert ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher

erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Hochfrequenz-Kathodenstrahlröhre mit einer Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte Teilseitenansicht einer Vertikalablenkvorrichtung der Kathodenstrahlröhre nach Fig. 1;

Fig. 3 einen vergrößerten Vertikalschnitt in der Ebene 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine vergrößerte ebene Teilansicht in der Ebene

4-4 in Fig. 2, aus der Plattensegmente eines oberen Ablenkelementes ersichtlich sind;

Fig. 5 eine vergrößerte ebene Ansicht einer geformten

Metallplatte, welche das obere Ablenkelement nach Fig. 4 bildet;

Fig. 6 eine vergrößerte ebene Teilansicht in der Ebene 6-6' in Fig. 2, aus der Plattensegmente eines unteren Ablenkelementes ersichtlich sind; und

Fig. 7 eine vergrößerte ebene Ansicht einer geformten Metallplatte, welche das untere Ablenkelement nach

Fig. 6 bildet.

Gemäß Fig. 1 ist eine Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung 10 gemäß der Erfindung in einem evakuierten Kolben einer

oQ sonst konventionellen Kathodenstrahlröhre 12 angeordnet.

Der Kolben wird durch einen rohrförmigen Glashals 14, einen keramischen Trichter 16 sowie eine transparente Glasfrontplatte 18 gebildet, die durch entglaste Glasdichtungen dicht miteinander verbunden sind, wie dies in der US-PS

or 3 207 936 beschrieben ist. Auf der Innenfläche der Frontplatte 18 ist eine Phosphorschicht 2 0 aufgebracht, welche

3J39Ü15

einen fluorestierenden Anzeigeschirm für die Kathodenstrahlröhre bildet. Am entgegengesetzten Ende der Röhre ist auf der Innenseite des Halses 14 eine Elektronenkanone 22 mit einer Kathode 24 sowie Fokussierungsanoden 25 aufgebracht, welche einen auf den fluoreszierenden Schirm gerichteten fokussierten Elektronenstrahl 2 6 erzeugt.

Der Elektronenstrahl 2 6 wird in Vertikalrichtung durch die Verzögerungsleitungs-Ablenkvorrichtung 10 und in Horizon-

IQ talrichtung durch ein Paar von konventionellen elektrostatischen Ablenkplatten 28 abgelenkt, wenn Ablenksignale in diese eingespeist werden. Nach der Ablenkung wird der Elektronenstrahl durch ein elektrostatisches Hochspannungsfeld beschleunigt und trifft mit hoher Geschwindigkeit auf

■^5 den Anzeigeschirm auf. Dieses nach der Ablenkung wirkende Beschleunigungsfeld wird zwischen einer Maschenelektrode 3 0 und einem dünnen auf der Phosphorschicht 2 0 liegenden, für elektronentransparenten Aluminiumfilm 32 erzeugt. Der Film 32 ist elektrisch mit einer auf der Innenfläche des

2Q Trichters 16 aufgebrachten leitenden Schicht 34 verbunden. Diese leitende Schicht 3 4 endet unmittelbar links von der Elektrode 3 0 und ist über eine Durchführung 36 mit einer externen Gleich-Hochspannungsquelle von etwa +3 Kilovolt bei geerdeter Kathode 24 verbunden.

Die Maschenelektrode 30 wird von einem Metallring 3 8 gehaltert, der am vorderen Ende eines Trägerzylinders 40 befestigt ist. Eine Vielzahl von am hinteren Ende des Zylinders befestigten Federkontakten 42 steht mit einer lei-

g₀ tenden Schicht 44 auf der Innenfläche des Halses 14 in Verbindung. Die Maschenelektrode 3 0 und der Trägerzylinder stehen über Basisstifte 46 mit der mittleren Potentialdifferenz zwischen den Horizontalablenkplatten 28 in Verbindung, welche etwa gleich Erdpotential ist. Damit ergibt sich ein feldfreier Bereich zwischen der Elektrode 30 und den Ausgangsenden der Horizontalablenkplatten 28. Die Elektro-

den der Elektronenkanone 22 sind über Basisstifte 46 mit dem Äußeren des Kolbens und einer externen Schaltung verbunden.

Jedes Vertikalablenkelement in der Ablenkvorrichtung 10 besitzt getrennte Eingangs- und Ausgangshalsstifte. Halsstifte 48 und 50 sind am Eingangs- bzw. am Ausgangsende eines oberen Ablenkelementes 52 befestigt, während Halsstifte 54 und 56 am Eingangs- bzw. Ausgangsende eines unteren Ablenkelementes 58 befestigt sind. Jeder Eingangsstift 48 und 54 ist mit einem Ausgang eines zwei Ausgänge aufweisenden Vertikal-Gegentaktverstärkers (nicht dargestellt) verbunden, welcher die Vertikal-Ablenksignalspannungen eines Kathodenstrahloszillographen erzeugt. Zum Abschluß des oberen Ablenkelementes 5 2 mit seinem Wellenwiderstand liegt am Ausgangsstift 50 ein Widerstand 60, während zum Abschluß des unteren Ablenkelementes 58 mit seinem Wellenwiderstand am Ausgangsstift 56 ein Widerstand 62 liegt. Die Horizontalablenkplatten 2 8 sind ebenfalls mit Halsstiften (nicht dargestellt) verbunden, welche sich durch den Hals des Kolbens erstrecken und mit Zeittakt-Sägezahnspannungsausgängen eines Horizontalverstärkers des Oszillographen verbunden sind.

Gemäß Fig. 2 besitzt die Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung 10 gemäß der Erfindung ein sich gegenüberliegendes Paar von nicht identischen Meanderleitungs-Ablenkelementen 52 und 58, die jeweils durch ein unterschiedliches Paar von Glashalterungsstiften 64 gehaltert sind. Gemäß Fig. 1 dienen die Stifte 64 auch als Hauptträgerelemente für die Elektronenkanone 22 und die Horizontalablenkplatten 28. Eine Eingangsleitung 66 bzw. eine Ausgangsleitung 68 des oberen Ablenkelementes 52 ist mit dem Halsstift 48 bzw. 50 verbunden. Eine Eingangsleitung 70 bzw. eine Ausgangsleitung 72 des unteren Ablenkelementes 58 ist mit dem Halsstift 54 bzw. 56 verbunden. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Ab-

lenkelemente 52 und 58 eine asymmetrische Ablenkvorrichtung 10 bilden, da beide Ablenkelemente unterschiedliche nicht gleichförmige Steigungen über ihrer Länge besitzen. Siebzehn Ablenkplattensegmente 74 des oberen Ablenkelementes 52 und sechzehn Ablenkplattensegmente 76 des unteren Ablenkelementes 58 sind quer zum Weg des Elektronenstrahls 2 6 und in Längsrichtung im Abstand voneinander angeordnet (Fig. 1). Das zusätzliche Plattenelement 74 im Ablenkelement 52 bewirkt eine Überlappung von wenigstens einigen der gegenüberliegenden Plattensegmente 74 und 76 über der Länge der Ablenkvorrichtung. Um einen Freiraum für den abgelenkten Elektronenstrahl zu bilden, divergieren die Ablenkelemente 52 und 58 an ihren Ausgangsenden bzw. weiten sich an diesen auf. Die Aufweitung beginnt etwa bei drei Fünftel der Strecke über der Länge der Ablenkelemente.

Die Ablenkelemente 52 und 58 enthalten jeweils eine Vielzahl von Ablenkplattensegmenten 74 und 76, welche elektrisch in Reihe geschaltet sind und in der Vorrichtung 10 durch schmale, U-förmige Leiterteile 78 gehaltert sind, welche zusammen mit den Plattensegmenten eine serpentinenförmige Meanderleitung bilden. In einer bevorzugten Ausführungsform besitzen die Leiterteile 78 beider Ablenkelemente eine identische gleichförmige Breite.

Gemäß den Fig. 2, 4 und 6 besitzt das obere Ablenkelement 52 eine Gesamtzahl von siebzehn Plattenelementen 7 4 mit elf rechteckförmigen Segmenten 80 relativ gleichartiger Größe und sechs größere trapezförmige Segmente 82, deren Länge progressiv zum Ausgangsende des Ablenkelementes hin zunimmt. Das untere Ablenkelement 58 besitzt insgesamt sechzehn Plattensegmente 76 mit neun rechteckförmigen Segmenten 84 relativ gleichartiger Größe und sieben grösseren trapezförmigen Segmenten 86, deren Länge progressiv gegen das Ausgangsende des Ablenkelementes zunimmt. Um die Segmente einzeln kenntlich zu machen, sind die Platten-

segmente des Ablenkelementes 52 mit aufeinanderfolgenden Bezugszeichen kenntlich gemacht, die mit 74-1 entsprechend dem ersten rechteckförmigen Segment 80 am Eingangsende der Meanderleitung beginnen und bis 74-17 entsprechend dem letzten trapezförmigen Element 82 am Ausgangsende fortlaufen. Entsprechend sind die Plattensegmente des Ablenkelementes 58 mit einer Folge von Bezugszeichen beginnend mit 76-1 entsprechend dem ersten rechteckförmigen Element 84 am Eingangsende der Meanderleitung und fortlaufend bis 76-16 entsprechend dem letzten trapezförmigen Segment 86 am Ausgangsende gekennzeichnet. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind diese Bezugszeichen nicht alle in den Zeichnungen eingetragen.

Gemäß den Fig. 1 und 2 verlaufen die Leiterteile 78 von den Seiten der Plattensegmente in einer Richtung senkrecht zum Elektronenstrahlweg und verbinden benachbarte Plattensegmente in den Meanderleitungen. Jedes Leiterteil 78 besitzt die Form einer U-förmigen Schleife mit zwei durch ein halbkreisförmiges Segment 88 verbundenen langgestreckten Schenkelsegmenten 87, wie dies in den Fig. 4 und 6 dargestellt ist. Jedes Schenkelsegment und jedes kreisförmige Segment besitzt eine gleichförmige Breite. Der Krümmungsradius des halbkreisförmigen Segmentes 88 ist gleich dem Abstand zwischen den Mittellinien der Schenkelsegmente 87. Jedes von einem Plattensegment ausgehende Schenkelsegment verläuft parallel zu den benachbarten Schenkelsegmenten. Wie im folgenden noch ausgeführt wird, bildet die Länge der Leiterteile 78 einen der Faktoren, der die Zeitverzögerung festlegt, welche zur Synchronisierung der Ausbreitungsgeschwindigkeit der zwischen den Eingangs- und Ausgangsenden der Ablenkelemente 52 und 58 laufenden Vertikalablenksignale mit den im Strahl zwischen diesen Elementen in der Vorrichtung 10 laufenden Elektronen synchronisiert.

Weiterhin bestimmt auch der Wert der verteilten Impedanz in einem gegebenen Abschnitt der Leitung die Ablenksignal-

Ausbreitungsgeschwindigkeit. Es ist bekannt, daß ein Teil der Meanderleitung, in dem die Schenkelelemente einen geringeren Abstand voneinander besitzen, weniger zur Ablenksignalverzögerung beitragen.

Für beide Ablenkelemente besitzen die durch die Pla.ttensegmente 74 und 76 gebildeten Abschnitte der Meanderleitungen aufgrund der durch die relativ große Breite bewirkten erhöhten Kapazität eine relativ kleine Impedanz. Die schmaleren Leiterteile 78 heben die kleine Impedanz der Plattensegmente durch Erhöhung der Induktivität auf, wodurch die Gesamtimpedanz der Meanderleitung vergrößert wird. Die Breite der Plattensegmente 74 nimmt über der Länge der Meanderleitung zu, um die abnehmende Steigung des Ablenkelementes 52 am Ausgangsende der Ablenkvorrichtung zu kompensieren. Die Plattensegmente sind aufgeweitet, um den gleichförmigen Abstand zwischen benachbarten Plattensegmenten zu erhalten, so daß zur Gewährleistung eines gleichförmigen Ablenkfeldes für den Elektronenstrahl eine im wesentlichen kontinuierliche Elektrode gebildet wird. Der Abstand zwischen benachbarten Plattensegmenten 74 des Ablenkelementes 52 ist geringfügig kleiner als der von benachbarten Plattenelementen des Ablenkelementes 58, um gleiche Gesamtlängen der Ablenkelemente längs des Weges des Elektronenstrahles 26 zu gewährleisten. Die Länge der Plattensegmente 74 und 76 nimmt im Bereich des Ausgangsendes der Ablenkvorrichtung zu, um ein elektrisches Feld höherer Energie zu erzeugen, das die Gleichförmigkeit am Ausgangsende, an dem die Elektroden

gQ sich aufweiten, sicherzustellen. Ein elektrisches Feld hoher Energie am Ausgangsende reduziert den Effekt von Randfeldern, welche die Dispersionseigenschaften der Kathodenstrahlröhre ungünstig beeinflussen.

g₅ Von jedem halbkreisförmigen Segment 88 der Leiterteile 78 geht ein einstückig am jeweiligen Element 88 vorgesehener

-Vi-

Montagestift 89 aus. Diese Montagestifte 89 verlaufen durch die Glasstäbe 64 zur Halterung der Ablenkelemente in der Vertikalablenkvorrichtung. Der Stift 89 besitzt eine ausreichende Breite/ um die Ablenkelemente geeignet an den Glasstäben 64 zu befestigen. Andererseits sind sie jedoch so schmal wie möglich gehalten, um die Kapazität zwischen jeweils benachbarten Stiften zu reduzieren.

Gemäß den Fig. 1, 2 und 3 besitzen das in Glasstäben YQ 64 montierte obere Ablenkelement 52 und das untere Ablenkelement 58 unterschiedliche Steigung, wodurch eine asymmetrische Ablenkvorrichtung 10 gebildet wird. Die Gesamtlängen der Ablenkelemente 52 und 58 gemessen in Richtung des Weges des Elektronenstrahls 26 sind im wesentlichen -,ρ- gleich, wobei die Leiterteile 78 sich gegenüberliegender Plattensegmente am Eingangs- und Ausgangsende zueinander ausgerichtet sind. Da jedoch jedes Ablenkelement eine unterschiedliche Steigung besitzt, sind viele der sich gegenüberliegenden Plattensegmente nicht zueinander aus-P₀ gerichtet.

Die Leiterteile jedes Ablenkelementes sind vorzugsweise unter einem Winkel von 45° gegen die durch das Plattensegment gebildete Ebene von denen des gegenüberliegenden

„,- Elementes weggerichtet abgebogen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Die Leiterteile 78 sind so gebogen, daß die Montagestifte 89 in die Halterungsstäbe 6 4 eingreifen, um ein für die Montage in der Kathodenstrahlröhre 12 geeignetes rechteckiges Querschnittsmuster zu bilden. Weiter-

„_ hin wird durch ein derartiges Biegen der Leiterteile 78 die parasitäre Kapazität zwischen sich gegenüberliegenden Leiterteilen minimal gehalten.

Gemäß den Fig. 2 und 3 besitzen die sich gegenüberliegenden Ablenkelemente 52 und 58 vom Plattensegment 74-1 am Eingangsende bis zur rechten Kante des Plattensegmentes

— \Pf—

74-11 des oberen Ablenkelementes 52 -sowie vom Plattenelement 76-1 am Eingangsende bis zur rechten Kante des Plattensegmentes 76-9 des unteren Ablenkelementes 58 einen gleichförmigen Abstand 90a. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dieser Abstand 90a gleich 1,1938 mm. Die rechten Kanten der Plattensegmente 74-1 und 76-9 sind im wesentlichen zueinander ausgerichtet, wonach sich die Ablenkelemente 52 und 58 aufzuweiten beginnen. Eine Bezugslinie 91 gibt den Punkt an, in dem der Abstand zwischen

-^Q den sich gegenüberliegenden Ablenkelementen zum Ausgangsende der Vorrichtung 10 hin progressiv zuzunehmen beginnt. Am Ausgangsende besitzen die Plattensegmente 74-17 und 76-16 einen Abstand 90b. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dieser Abstand 90b gleich 2,286 mm. Es ist da-

,p- rauf hinzuweisen, daß die trapezförmigen Ablenkplattensegmente 82 und 86 in der Breite zunehmen, um die Aufweitung zwecks Erhaltung des im wesentlichen gleichförmigen Abstandes zwischen benachbarten Plattensegmenten zu kompensieren. In den Ablenkelementen 52 und 58 bilden da-

„„ her die entsprechenden rechteckförmigen Plattensegmente 80 und 84 den gleichförmig beabstandeten Teil, während die entsprechenden trapezförmigen plattenförmigen Segmente 82 und 86 den aufgeweiteten Teil der Vorrichtung 10 bilden.

Die Fig. 5 und 7 zeigen jeweils ein blattförmiges Metall-Stanzstück 92 bzw. 94 für das obere Ablenkelement 52 bzw. das untere Ablenkelement 58. Da zwischen den Stanzstücken gemäß den Fig. 5 und 7 zahlreiche Übereinstimmungen bestehen, werden im folgenden die gemeinsamen Aspekte an-

hand von Fig. 5 erläutert. In Fig. 7 sind zur Darstellung entsprechender Bezugslinien die gleichen Bezugszeichen vorgesehen, die jedoch mit einem Strich versehen sind.

Die Gesamtlänge jedes Ablenkelementes längs des Weges des Elektronenstrahls beträgt etwa 3,048 cm gemessen zwischen

-20-

Bezugslinien 96 und 98, welche das Eingangsende bzw. das Ausgangsende definieren. Für das obere Ablenkelement 52 gemäß Fig. 5 sind siebzehn langgestreckte Plattensegmente 74 mit parallel zueinander verlaufenden Kanten längs einer Mittellinie 100 des Stanzstückes 92 nebeneinander angeordnet. Die Gesamtlänge von 3,048 cm bildet die Summe der Breiten der siebzehn Plattensegmente, welche lateral um die Mittellinie 100 zentriert sind, sowie der sechzehn Abstandsintervalle zwischen benachbarten Plattensegmenten· -^q Die Breiten der Plattensegmente gemessen längs der Mittellinie 100 sind in der folgenden Tabelle I angegeben. Benachbarte Plattensegmente 74 besitzen einen gleichförmigen Abstand von etwa 0,533 4 mm. Für das in Fig. 7 dargestellte untere Ablenkelement 58 sind sechzehn langgestreckte Platin 5 tensegmente 76 mit parallel verlaufenden Kanten längs einer Mittellinie 100' des Stanzstückes 96 nebeneinander angeordnet. Die Gesamtlänge von 3,048 cm stellt die Summe der Breiten der sechzehn Plattensegmente, welche quer zur Mittellinie 100' zentriert sind, sowie der fünfzehn Ab-PQ Standsintervalle zwischen benachbarten Plattensegmenten dar. Die Breiten der Plattensegmente gemessen in Richtung der Mittellinie 100' sind in der folgenden Tabelle II angegeben. Benachbarte Plattensegmente 76 besitzen einen gleichförmigen Abstand von etwa 0,5588 mm.

Tabelle I

Plattensegment Nr-

10

15

20

25

30

35

74-1

74-2

74-3

74-4

74-5

74-6

74-7

74-8

74-9

74-10

74-11

74-12

74-13

74-14

74-15

74-16

74-17

Breite (mm) Halbkreisförmiges Segment Radius (mm)

1,0414 l_r0414 1,0414 1,0414 1,0414 1,0414 1,0414 1,0414 l_f0414 1,0414 1,1938 l_f3716 l_f 651 l_;9304 2,2098 2,1336 1,0414

0_;7874

0,7874

0,7874

0,7874

0_;7874

0,8255

0,90932

. 1,02362

1,16332

1,30302

1,35382

1,06172

-22-

Tabelle II

Plattensegment Nr.

10

15

20

25

30

76-1

76-2

76-3

76-4

76-5

76-6

76-7

76-8

76-9

76-10

76-11

76-12

76-13

76-14

76-15

76-16

Breite (mm)

Halbkreisförmiges Segment Radius (mm)

0, 889

l_r4478

1,4478

l_r4478

l_f4478

l_t4478

1,4478

l_r4478

1,4478

1,4478

l_t4478

0_f9398

0,8509 0,9906 0,9906 0,9906 0_f9906

0,9906 0_;9906 0,9906 0,9906 0,9906 0_;9906 0,9906 0,9906 0,8636

Die Gesamtbreite jedes Ablenkelementes beträgt gemessen zwischen Bezugslinien 102 und 104, welche Stanzlinien 106 für das Ausschneiden der zwischen den Bezugslinien 91 und 96 befindlichen Leiterteile schneiden, etwa 3,292 cm. Die Längen der rechteckförmigen Plattensegmenten beider Ablenkelemente betragen etwa 2,794 mm. Beginnend mit der Bezugslinie 91, welche den Punkt repräsentiert, in dem jedes Ablenkelement zur Realisierung eines vergrößerten Abstandes zwischen den trapezförmigen Segmenten der sich gegenüber-■j^q liegenden Ablenkelemente abgebogen ist, nehmen die Längen der trapezförmigen Segmente beider Ablenkelemente mit einem Winkel α zu, welcher in bezug auf die Mittellinie 100 etwa gleich 2,6324° ist.

-|c Für beide Ablenkelemente besitzt jedes Leiterteil 78 einschließlich seiner geraden und halbkreisförmigen Segmente eine Breite von etwa 0,3 048 mm, wobei jedes Leiterteil in der Längsmittellinie mit dem Ende jedes Plattensegmentes verbunden ist. Der Abstand zwischen Bezugslinien 108 und

2Q 110, welche den geraden Teil jedes MeanderleitungsSegmentes definieren, das die kombinierten Längen des Plattensegmentes und der Schenkelsegmente 87 enthält, beträgt etwa 1,9507 cm. Das halbkreisförmige Segment 88 jedes Leiterteils 78 steht mit benachbarten Plattensegmenten in Ver-

₂g bindung und besitzt einen Innenradius 112, welcher gleich der Hälfte des Abstandes zwischen durch dieses Segment verbundenen Schenkeln 87 ist. Der sich ändernde Radius 112 variiert die Länge der Meanderleitung und damit der durch diese erzeugten Ablenksignalverzögerung. Weiterhin beein-

_or. flußt der sich ändernde Radius 112 auch die Impedanz des Ablenkelementes durch Variation des Abstandes zwischen benachbarten Schenkelsegmenten 87 und damit die Steigung des Ablenkelementes. Der Krümmungsradius 112 ändert sich als Funktion der in Spalte 3 in Tabelle I angegebenen Werte für das Ablenkelement 52 sowie als Funktion der in Spalte 3 von Tabelle II angegebenen Werte für das Ablenkelement 58. Die Spalte 3 ist dabei in den Tabellen I und II so ein-

-Μ Ι getragen, daß der Radius 112 eines speziellen halbkreisförmigen Segmentes 84 zwischen den Bezugszeichen der Plattensegmente steht, die durch das entsprechende halbkreisförmige Segment 88 miteinander verbunden sind. Es zeigt sich, daß ein zunehmender Radius 112 zu einer entsprechenden Längenabnahme des Montagestiftes 89 führt, wobei diese Länge zwischen der Spitze eines halbkreisförmigen Segmentes 88 und der Stanzlinie 106 liegt.

jQ Die Leiterteile zwischen den Bezugslinien 91 und 98 sind gegen die Bezugslinie 98 um einen Winkel β von etwa 1,092° geneigt. Somit sind elf Schenkelsegmente 87 des Ablenkelementes 52 und dreizehn Schenkelsegmente 87 des Ablenkelementes 58 auf diese Weise geneigt. Dies dient der Kompen-

,p- sation der Horizontalverschiebung der Plattensegmente in dem Bereich, in dem sich die Ablenkelemente aufweiten, so daß alle Leitungsteile 78 und alle Montagestifte 89 senkrecht zu den Montage-Glasstäben 74 und dem Weg des Elektronenstrahls 2 6 ausgerichtet sind. Die Breite der Eingangs-

2Q und Ausgangsleitungen für jedes Ablenkelement beträgt 0,254 mm.

Vor der Abtrennung von seinem umgebenden Rahmen, wird jedes Ablenkelement längs der Bezugslinie 91 um einen Winkel

„c von etwa 1,092° relativ zu der Ebene gebogen, die durch die zwischen den Bezugslinien 91 und 96 befindlichen Plattensegmente gebildet wird, um den sich aufweitenden Teil am Ausgang der Ablenkvorrichtung 10 zu realisieren. Dehnungsverbindungen 114 gewährleisten eine Entspannung, um das

_Ο/Λ vorgenannte Biegen zu erleichtern. Das Ablenkelement wird dadurch vom Rahmen entfernt, daß die Enden der Montagestifte 89 an den Schnittlinien 106 abgeschnitten werden. Beim Entfernen des Ablenkelementes vom Rahmen werden die Leiterteile 78 an den Kanten der Plattensegmente gebogen,

_ocr um einen Winkel von etwa 45° relativ zur Oberfläche der ob

Plattensegmente zu bilden. Das Ablenkelement wird sodann mit dem gegenüberliegenden Ablenkelement in eine Kathoden-

(ftQ JOO dU IU

strahlröhren-Montagebefestigung eingebracht, wonach die Halterungs-Glasstäbe 6 4 auf ihren Schmelzpunkt aufgeheizt werden und gleichzeitig auf alle Halterungsstifte 89 aufgepreßt werden.

Gemäß den Fig. 1 und 2 werden bei einer Kathodenstrahlröhre mit einer erfindungsgemäßen Ablenkvorrichtung Ablenksignale sehr hoher Frequenzen bis zu 1 Gigahertz von den Ausgängen eines Gegentakt-Vertikalverstärkers in die HaIsstifte 48 und 5 4 der Ablenkvorrichtung 10 eingespeist. Die die Plattensegmente 74 und 76 an den Eingangsenden der entsprechenden Ablenkelemente 52 und 58 verbindenden Leiterteile 78 verlaufen in entgegengesetzt gerichteten Meandern. Dadurch wird die Kopplung der durch die Ablenksignale im Bereich der sich gegenüberliegenden Plattensegmente erzeugten elektromagnetischen Felder erhöht, wodurch die Gesamtimpedanz der Ablenkvorrichtung 10 am Eingangsende angehoben wird. Für eng gekoppelte Ablenkelemente der beschriebenen Art ist der Wellenwiderstand jeder Meanderleitung äquivalent zum Wellenwiderstand der jeweils anderen Leitung. Der Wellenwiderstand wird daher auch als der der gesamten Ablenkvorrichtung 10 bezeichnet.

Zur Erhöhung seiner Laufzeit zwischen benachbarten Platten-Segmenten wird ein Ablenksignal über die Leiterteile 78 übertragen. Daher wird das hochfrequente Ablenksignal durch die Leiterteile 78 so verzögert, daß seine Übertragungsgeschwindigkeit längs der Ablenkvorrichtung mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Elektronen des Elektroneng0 Strahls 2 6 synchronisiert ist. Die erforderliche Geschwindigkeit der Ablenksignalübertragung ist nicht nur durch die Länge des Leiterteils 78 sondern auch durch die verteilte Impedanz der Meanderleitung festgelegt.

Gemäß Fig. 2 besitzen die Leiterteile 78 des oberen Ablenkelementes 52 zwischen der Leitung 66 und der Bezugs-

linie 91 einen geringeren Abstand als die des unteren Ablenkelementes 58, wodurch ein Ablenkelement 52 mit einer größeren Steigung in diesem Abschnitt der Ablenkvorrichtung 10 entsteht. Zur Realisierung von Ablenkelementen mit unterschiedlichen Steigungen aber mit der gleichen Länge in Richtung des Weges des Elektronenstrahls 26 ist im Ablenkelement 52 ein zusätzliches Ablenkplattensegment 74 vorgesehen. Diese Differenz in der Steigung zwischen den Ablenkelementen 52 und 58 hebt die Impedanz am Eingangs ende der Vorrichtung 10 an.

Die Steigung des Ablenkelementes 52 nimmt mit zunehmenden Abstand zwischen benachbarten Leiterteilen gegen das Ausgangsende der Vorrichtung 10, an dem sich die Ablenkelemente aufweiten, graduell ab. Diese Abnahme der Steigung richtet die Richtungen des Ablenksignal-Stromflusses durch die sich gegenüberliegenden Plattenelemente 74 und 76 graduell zueinander aus, wodurch die induktive Kopplung zwischen den Ablenkplattensegmenten zwecks progressiver Reduzierung der Impedanz der Ablenkelemente zu ihren Ausgangsenden hin reduziert wird. Die Änderung der Steigung eines Ablenkelementes relativ zu der des Ablenkelementes führt daher zu der gewünschten Impedanzänderung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird aus Zweckmäßigkeitsgründen die Steigung des Ablenkelementes 52 relativ zu der im wesentlichen konstanten Steigung des Ablenkelementes 58 geändert.

Die Impedanzen der Ablenkelemente 52 und 58 nehmen auf-3Q grund des aufgeweiteten Abstandes an deren Ausgangsenden progressiv zu. Die graduelle Abnahme der durch Reduzierung des Grades der Steigungsfehlanpassung erzeugten Impedanz zwischen den Ablenkelementen kompensiert die zunehmende Impedanz aufgrund der Aufweitung an den Ausgangsenden zwecks Realisierung einer großen gleichförmigen Impedanz über der gesamten Länge der Ablenkvorrichtung 10 .

^:-· · ' 3329015

Experimentelle Daten zeigen, daß ein Wellenwiderstand von 330 Ohm in einer erfindungsgemäß ausgebildeten Meanderleitungs-Ablenkvorrichtung erreichbar ist. Dies bedeutet eine Zunahme der Impedanz von mehr als 10% gegenüber einer Vorrichtung nach der oben genannten US-PS 4 207 492. Weiterhin ist ein erfindungsgemäßer Wellenwiderstand von 330 Ohm im Vergleich zu einem Wellenwiderstand von 365 Ohm wie er beispielsweise bei spiralförmiger Auslegung etwa gemäß der US-PS Re 28 22 3 realisierbar ist, einen wesentlichen Vorteil.

Die Geschwindigkeit der Ablenksignalübertragung wird durch die verteilte Impedanz zwischen den Leitungen beeinflußt. Daher bewirkt ein Ablenkelement mit nicht gleichförmiger Steigung unterschiedliche Laufzeiten zwischen benachbarten Plattensegmenten über der Länge des Ablerikelementes. Es ist empirisch nachweisbar, daß hochfrequente Ablenksignale, welche längs eines meanderförmigen Ablenkelementes mit einer relativ großen Steigung übertragen werden, einer direkten Kopplung über benachbarte Meanderleitungssegmente unterliegen, woraus sich eine verminderte Zeitverzögerung ergibt. Ein brauchbarer Betrieb einer Ablenkvorrichtung mit Ablenkelementen mit unterschiedlichen Steigungen erfordert daher eine Koordination der Effekte der Leiterteillänge und der Impedanz zwischen den Leitungen für jedes Ablenkelement, um eine konstante Geschwindigkeit der Ablenksignalübertragung längs der Ablenkvorrichtung in einem großen Frequenzband zu realisieren.

Die erfindungsgemäße Ablenkvorrichtung ermöglicht gleichzeitig eine Synchronisation der Geschwindigkeiten der Vertikalablenksignale und des Elektronenstrahls sowie einen gleichförmigen hohen Wellenwiderstand. Die generellen Effekte, welche durch eine Verzögerungsleitungs-Ablenkvorrichtung mit sich gegenüberliegenden Ablenkelementen und unterschiedlichen nicht gleichförmigen Steigungen dieser

Ablenkelemente hervorgerufen werden, können lediglich empirisch festgestellt werden. Die Wirkungsweise einer der artigen Ablenkvorrichtung kann daher gegenwärtig nicht durch mathematische Formeln oder elektrische Funktionselemente dargestellt werden.

An Stelle der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind im Rahmen der Erfindung Abwandlungen möglich. Beispielsweise kann eine asymmetrische Ablenkvorrichtung Ablenkelemente enthalten, die von den vorbeschriebenen Ausführungsformen abweichende Abmessungen, Anzahlen von Plattensegmenten und abweichende Steigungen aufweisen.

Claims

Patentansprüche

Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung, gekennzeichnet durch

eine Wanderfeld-Ablenkeinrichtung mit einem ersten und zweiten auf sich gegenüberliegenden Seiten und längs des Elektronenstrahlweges angeordneten, von Ablenksignalen zur Ablenkung des Elektronenstrahls (26) gespeisten Ablenkelementen (52, 58), die längs des Elektronenstrahlweges im Ausgangsbereich der Ablenkeinrichtung aufgeweitet sind und zur Bildung eines Paars von Ubertragungsleitungen eine Vielzahl von durch eine Vielzahl von Leiterteilen (78) in Serie geschalteten Ablenkplattensegmenten (74, 76) aufweisen, wobei jede Übertragungsleitung einen Wellenwiderstand besitzt, der auf Grund des aufgeweiteten Abstandes zwischen den Ablenkelementen (52, 58) zu einer Änderung in Richtung des Elektronenstrahlweges tendiert ,

und durch unterschiedliche Steigungen des ersten und zweiten Ablenkelementes (52, 58) zur Steigungskompensation

zwecks Aufrechterhaltung eines im wesentlichen gleichförmigen Wellenwiderstandes, wobei die unterschiedlichen Steigungen durch unterschiedliche Abstände zwischen wenigstens einigen der Leiterteile (78) benachbarter Ablenkplattensegmente (74, 76) in beiden Ablenkelementen (52, 58) realisiert sind.
2. Ablenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigungskompensation derart ausgeführt ist, daß die Ströme von zwei Ablenksignalen, welche

• über die beiden unterschiedlichen, durch das erste und zweite Ablenkelement (52, 58) gebildeten Übertragungsleitungen fließen, durch die Ablenkplattensegmente (74, 76) an den Eingangsenden in entgegengesetzten Richtungen und an den Ausgangsenden in der gleichen Richtung fließen.
3. Ablenkvorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die relativen Phasen der Ströme der beiden Ablenksignale während ihrer Übertragung von den Eingangsenden zu den Ausgangsenden der Übertragungsleitungen einmal um 180° umgekehrt sind.
4. Ablenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkelemente (5 2, 58) eine Meanderleitungs-Wanderfeld'-Ablenkeinrichtung mit serpentinenförmiger Gestalt bilden.
5. Ablenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände für wenigstens einige der Leiterteile (78) aufeinanderfolgender Ablenkplattensegmente (74) des ersten Ablenkelementes (52) im aufgeweiteten Teil der Ablenkelemente (52, 58) progressiv zunehmen und daß der Abstand für die Leiterteile (78) der Ablenkplattensegmente (76) des zweiten Ablenkelementes (58) gegenüber den Ablenkplattensegmen-

.;..- · · τ ο τ O π 1 c

O O -^j ν^ {J I J -3-

ten (74) des ersten Ablenkelementes (52) im aufgeweiteten Bereich im wesentlichen konstant ist.
6. Ablenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ablenkelement

(52) gegenüber dem zweiten Ablenkelement (58) ein Ablenkplattensegment (74) und zugehörige Leiterelemente

(78) mehr besitzt und daß das erste und zweite Ablenkelement (52, 58) längs des Elektronenstrahlweges im wesentlichen die gleiche Länge besitzt.
7. Verwendung einer Ablenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer Kathodenstrahlröhre (12).
8. Elektronenstrahl-Ablenkvorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

ein Paar voneinander beabstandeten asymmetrischen Ablenkelementen (52, 58), welche einen Elektronenstrahl (26) zwischen sich aufnehmen und diesen als Funktion ^von zwei in sie eingespeisten Ablenksignalen mit Spannungen gegensinniger Phase ablenken, wobei die Ablenkelemente (j52, 58) in Richtung des Elektronenstrahlweges voneinander divergieren und ein Eingangs- sowie ein Ausgangsende !bilden.

j
9. Ablenkvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die asymmetrischen Ablenkelemente (52,58) jeweils eine Vielzahl von durch eine Vielzahl von Leiterteilen (78) in Serie geschalteten Ablenkplattensegmenten (74, 76) aufweisen und daß die Ablenkelemente (52, 58) unterschiedliche Steigungen besitzen.
10. Ablenkvorrichtung nach Anspruch 8 und/oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Steigungen durch unterschiedliche Abstände zwischen wenigstens einigen der Leiterteile (78) benachbarter Ablenkplatten-

Segmente (74, 76) in beiden Ablenkelementen (52, 58) gebildet sind.
11. Ablenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterteile (78) der Ablenkelemente (52, 58) die Ströme der beiden Ablenksignale derart durch das jeweilige Ablenkelement (52, 58) führen, daß sie am Eingangsende in gegensinnigen Richtungen durch die Ablenkplattensegmente (74, 76) und am Ausgangsende in der gleichen Richtung fließen.
12. Ablenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch einen Gegentaktverstärker zur Erzeugung der Ablenksignale.
13. Verwendung einer Ablenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12 in einer. Kathodenstrahlröhre (12).