DE707270C

DE707270C - Cathode ray vibrator

Info

Publication number: DE707270C
Application number: DEF84882D
Authority: DE
Inventors: Richard L Snyder
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1949-04-02
Filing date: 1938-04-27
Publication date: 1941-06-18

Description

Kathodenstrahlschwingungserzeuger Die Erfindung betrifft ein Kathodenstrahlsystem zur Erzeugung ultrahochfrequenter elektrischer Schwingungen nicht sinusförmiger Kurvenform, insbesondere von Schwingungen, die sich aus verhältnismäßig scharf begrenzten Impulsen zusammensetzen. Es ist bereits bekannt, Hochfrequenzschwin.gungen mit Hilfe eines Kathodenstrahles zu erzeugen, der über zwei Auffanganoden hin. und her gelenkt wird und so in seinem an die beiden Platten angeschlossenen Schwingungskreis eine Schwingung erzeugt. In der bekannten Anordnung sind die Auffanganoden im allgemeinen als senkrecht zu der Strahlrichtung stehende Platten ausgebildet, die für den Fall, daß besondere Kurvenformen im Ausgangskreis gewünscht werden, als Schablonen mit Ausschnitten beliebiger Form ausgebildet sind. Dieses Verfahren versagt aber, wenn @es sich darum handelt, ultrakurze Schwingungen zu erzeugen, da der Elektronenstrahl nicht mehr trä:gheitslos der Ablenksp;annung folgt. Insbesondere ist es schwierig, mit derartigen Einrichtungen kurzzeitige Impulse zu erzeugen, ohne dabei den Hauptteil der Elektronen zu verlieren.Cathode ray vibrator The invention relates to a cathode ray system for generating ultra-high frequency electrical oscillations that are not sinusoidal Curve shape, especially of vibrations that are relatively sharply delimited Assemble impulses. It is already known to use high frequency oscillations to generate a cathode ray, which over two collecting anodes. and directed here becomes and so in its oscillation circuit connected to the two plates one Vibration generated. In the known arrangement the collecting anodes are generally designed as plates standing perpendicular to the beam direction, which are used for the case that special curve shapes are desired in the starting circle as templates Cutouts of any shape are formed. However, this procedure fails if @it is about generating ultrashort oscillations, since the electron beam the distraction tension no longer follows inertly. In particular, it is difficult to generate short-term impulses with such devices without losing the main part of losing electrons.

Gemäß der Erfindung werden bei einer Elektronenstrahlröhrenanordnung mit Hüiundherlenkung des Strahles durch ein Ablenk-System über zwei Auffangelektroden diese wenigstens auf einem Teil ihrer Fläche schräg zum unabgelenkben Strahl angeordnet. Ferner wird die Periode des ablenkenden Feldes in derselben Größenordnung wie die Laufzeit der Elektronen vom Ablenksystem zu den Auffangplatten eingestellt, so daß zeitlich nacheinander von der Kathode ausgesandte Elektronen in geänderter Zeitfolge auf den Auffangelektronen eintreffen. Mit einer derartigen Anordnung läßt -es sich insbesondere erreichen, daß in einem verglichen mit der Schwingungsperiode relativ kurzen Zeitraum sehr viele Elektronen auftreffen, in dem übrigen Zeitraum dagegen sehr wenige. Eine sich aus derartig kurzzeitigen 1mlpulsen zusammensetzende Schwingung eignet sich vorzugsweise zur Anregung eines auf eine Oberwelle abgestimmten Schwingungskreises und damit zur Frequenzvervielfachung.According to the invention in a cathode ray tube arrangement with deflection of the beam by means of a deflection system using two collecting electrodes these arranged at least on part of their surface at an angle to the non-articulated beam. Further, the period of the deflecting field becomes of the same order as that The transit time of the electrons from the deflection system to the collecting plates is set so that electrons emitted one after the other by the cathode in a different time sequence arrive at the trapping electrons. With such an arrangement it can be in particular achieve that in one compared with the period of oscillation A very large number of electrons strike a relatively short period of time, in the remaining period of time on the other hand very few. One made up of such short-term 1ml pulses Vibration is preferably suitable for exciting a harmonized to a harmonic Oscillating circuit and thus for frequency multiplication.

Fig. i zeigt eine beispielsweise Ausführung einer Röhre im Querschnitt, Fig. 2 eine Ansieht der Röhre in einem senkrecht dazu gelegten Schnitt.Fig. I shows an exemplary embodiment of a tube in cross section, Fig. 2 is a view of the tube in a section perpendicular thereto.

In einem zylindrischen Glasgefäß ist ein Kathodenstrahlerzeuger angebracht. Dieser besteht aus einer indirekt geheizten Kathode 12, einer Heizspirale 15, einem Steuerelement io, welches die Kathode nach Art eines Wehnelt-Zylinders umgibt, einer Anode 16 mit einer Öffnung 17 und den Zuführungen. 5, 6, 7 und i9, welche teils in einem Quetschfuß4, teils seitlich in die Glaswand eingeschmolzen sind. Die Elemente des Strahlerzeugungssystems sind so hintereinander angeordnet, daß der Strahl in urabgelenktem Zustand mit der Zylinderachse des Gefäßes zusammenfällt. Am oberen Ende der Röhre sind zwei Elektroden 2 i und 22 angeordnet, welche den Elektrodenstrom auffangen sollen. Sie sind für die Zwecke der Erfindung schwachgegeneinander gekrümmt, so daß die Schnittgerade der beiden Flächen senkrecht auf dem urabgelenkten Strahl steht. Die Auffangplatte 21 wird von der Platte 22 etwas überlappt, ohne jedoch in leitender Verbindung mit ihr zu stehen. Weiter ist zwischen Strahlerzeugungssystem und Auffangelektrode ein Ablenkplattenpaar 26, 27 vorgesehen. Die Platten liegen symmetrisch und parallel zu der Achse des Gefäßes und bilden Tangentenebenen zu den Auffangelektroden.A cathode ray generator is mounted in a cylindrical glass vessel. This consists of an indirectly heated cathode 12, a heating coil 15, a Control element io, which surrounds the cathode in the manner of a Wehnelt cylinder, a Anode 16 with an opening 17 and the leads. 5, 6, 7 and i9, some of which in a pinch foot4, partly fused laterally into the glass wall. The Elements of the beam generating system are arranged one behind the other so that the beam in in the distracted state coincides with the cylinder axis of the vessel. At the top At the end of the tube two electrodes 2 i and 22 are arranged, which the electrode current should catch. For the purposes of the invention, they are slightly curved towards one another, so that the line of intersection of the two surfaces is perpendicular to the originally deflected beam stands. The collecting plate 21 is somewhat overlapped by the plate 22, but without to be in direct contact with her. Next is between the beam generation system and a collecting electrode, a pair of deflector plates 26, 27 are provided. The plates are lying symmetrical and parallel to the axis of the vessel and form tangent planes the collecting electrodes.

Zum Betrieb der Röhre wird die Heizspirale 15 von einer Stromquelle gespeist und eine positive Spannung an die Anode 16 des Strahlerzeugungssystems gelegt. Der negative Pol der Anodenbatterie 36 ist geerdet und mit der Kathode durch eine Drahtleitung 7 verbunden; die von der Kathode 12 ausgehenden Elektroden werden gegen die Anode 16 beschleunigt, gelangen durch die Öffnung 17 und bewegen sich .längs der Röhrenachse fort. Die Zahl der durch die öffnung hindurchtretenden Elektronen kann durch eine Signalspannung, welche über die Leitung 37. den Blockkondensator 39 und die Leitung 5 an die Steuerelektrode io gelegt ist, gesteuert werden.To operate the tube, the heating coil 15 is supplied by a power source fed and a positive voltage to the anode 16 of the beam generation system placed. The negative pole of the anode battery 36 is grounded and connected to the cathode a wire line 7 connected; the electrodes emanating from the cathode 12 become Accelerated against the anode 16, pass through the opening 17 and move along the tube axis. The number of electrons passing through the opening can by a signal voltage, which via line 37. the blocking capacitor 39 and the line 5 is connected to the control electrode io, can be controlled.

Hinter der Anode 16 werden die Elektronen durch ein an den Auffangelektroden 21 und 22 liegendes Potential beschleunigt, welches von der Batterie 4o über den Draht 41 und die unsymmetrisch geteilte Selbstinduktionsspule 42 den Auffangplatten zugeführt wird. Der andere Pol der Batterie ist an Erde gelegt. Die Enden der Spule 42 sind verbunden mit einem Kondensator 4.4. Die in der Spule 42 entstehende Wechselspannung kann durch Ankopplung an eine Spule 45 abgegeben werden; au13erdem ist eine Gegeninduktivität, deren Enden mit den Ablenkplatten verbunden sind, vorgesehen.Behind the anode 16, the electrons are passed through to the collecting electrodes 21 and 22 lying potential accelerated, which from the battery 4o over the Wire 41 and the asymmetrically divided self-induction coil 42 the collecting plates is fed. The other pole of the battery is connected to earth. The ends of the coil 42 are connected to a capacitor 4.4. The alternating voltage generated in the coil 42 can be delivered by coupling to a coil 45; there is also a mutual inductance, the ends of which are connected to the baffles are provided.

In urabgelenktem Zustand wird der gegen die Elektroden 21 und 22 beschleunigte Elektronenstrahl etwa je zur Hälfte von den Auffangelektroden aufgenommen, wobei der Strahl wegen der Gestalt der Elektroden schwach auseinandergezogen wird. Die gesammelten Elektronen erzeugen in der Spule 42 ein magnetisches Feld, welches eine Spannung in der Spule 46 induziert. Für den Fall, daß die Spule 42 in ihrem genauen Mittelpunkt abgegriffen wäre und der Elektronenstrom durch die beiden Auffangplatten in zwei genau gleiche Hälften aufgeteilt würde, könnte in der Spule 46 keine Spannung induziert werden und auch keine Schwingung zustande kommen. Eine schwache Änderung der Elektronenverteilung zwischen den beiden Auffangplatten zusammen mit der unsymmetrischen Teilung der Spule 42 hat jedoch zur Folge, daß an den Ablenkplatten eine zunächst geringe Spannung entsteht, durch die der Strahl etwas zur Seite gelenkt wird. Hierdurch fällt ein größerer Teil desselben auf eine Ablenkplatte, und es tritt durch weitere Störung des Stromgleichgewichts in der Spule 42 eine erhöhte Spannung an den Platten 26 und 27 auf, wodurch der Kathodenstrahl in eine schwingende Bewegung versetzt wird. Schließlich «ird der Strahl zwischen den beiden Platten 26 und 27 hin und her pendeln- auf Grund der induktiven Kopplung zwischen den Spulen 12 und 46, indem durch einen Elektronenüberschuß an einer Auffangplatte eine Spannungsänderung auftritt, durch welche der Strahl auf die andere Auffangplatte heriibergelenkt wird.In the completely deflected state, the one accelerated against electrodes 21 and 22 Electron beam picked up about half by the collecting electrodes, with the beam is pulled apart slightly because of the shape of the electrodes. the Collected electrons generate a magnetic field in the coil 42, which a Voltage induced in coil 46. In the event that the coil 42 is in its exact The center would be tapped and the flow of electrons through the two collecting plates would be divided into two exactly equal halves, there could be no voltage in the coil 46 are induced and no oscillation can come about. A weak change the electron distribution between the two collecting plates together with the asymmetrical one However, division of the coil 42 has the consequence that at the deflection plates a first low voltage is created, which deflects the beam a little to the side. Through this a larger part of it falls on a baffle and passes through others Disturbance of the current balance in the coil 42 increases the voltage on the plates 26 and 27, whereby the cathode ray is set in an oscillating motion will. Finally, the beam goes back and forth between the two plates 26 and 27 commute back due to the inductive coupling between the coils 12 and 46 by a voltage change occurs due to an excess of electrons on a collecting plate, through which the beam is deflected onto the other collecting plate.

Sofern die Schwingungsdauer mit der Laufzeit der Elektronen in der Röhre vergleichbar ist, wird der Strahl wegen der Trägheit der Elektronen nicht in einer starren Geraden abgelenkt; vielmehr ist die Spur des Strahles auf einer senkrecht zu den Ablenkplatten und parallel zii dem uriabgelenkten Strahl stehenden Ebene während der Bewegung über die Röhrenachse etwa eine Parabel, wobei die Elektronen, die dem Strahlerzeugungssystem am nächsten sind, am stärksten abgelenkt werden. Von dieser Tatsache wird in der vorliegenden Erfindung Gebrauch gemacht. Wenn die Auffangplatten in geeigneter Weise gekrümmt sind, so wird die von dem Strahl in dem Augenblick des Aufpralls ,gebildete Kurve zusammenfallen mit der Krümmung der Auffangelektrode, und es werden daher sämtliche zwischen den Platten 2 i und 22 befindliche Elektronen gleichzeitig auf die Auffangplatte auftreffen. Durch diese Arheitsweise wird eine größtmöglichste Spannungsdifferenz an den Platten 2 i und 22 und über den Enden -der Spule q.2 erzeugt, wodurch im Ausgangskreis während eines kurzen Zeitmoments ein relativ starker Strom fließt. Die Höhe dieser Stromspitze kann durch ein an die Steuerelektrode 16 gelegtes Signal moduliert werden. Die Reaktanz der Indu'ktivitäten q.2 und 45 soll vorzugsweise niedrig gehalten werden, um eine möglichst scharf ausgebildete Spitze des Stromimpulses zu erhalten. Ferner ist die Wellenform von der Gestalt des Strahles abhängig; z. B. wird bei Verwendung :eines sehr schmalen, scharf gebündelten Strahles eine rechteckige Stromkurve und eine- ausgeprägte Impulsfolge erzeugt; wenn. der Strahl dagegen breit liegt, so werden Strom und Spannung etwa Sinusform besitzen.Provided that the period of oscillation with the transit time of the electrons in the Tube is comparable, the beam is not due to the inertia of the electrons distracted in a rigid straight line; rather, the trace of the ray is on one perpendicular to the baffles and parallel to the deflected beam Plane during the movement over the tube axis about a parabola, whereby the electrons, that are closest to the beam generation system will be deflected the most. Use is made of this fact in the present invention. If the Catching plates are suitably curved so that the beam is removed in the moment of impact, coincide with the curvature of the curve formed Collecting electrode, and therefore all between the plates 2 i and 22 any electrons that are located hit the collecting plate at the same time. Through this Arheitweise the greatest possible voltage difference on the plates 2 i and 22 and over the ends of the coil q.2 generated, whereby in the output circuit during a a relatively strong current flows for a short time. The height of this current peak can be modulated by a signal applied to the control electrode 16. The reactance of the inductances q.2 and 45 should preferably be kept low in order to achieve a to get the sharpest possible tip of the current pulse. Furthermore, the Waveform depends on the shape of the beam; z. B. when using: one very narrow, sharply bundled beam a rectangular current curve and a- generated pronounced pulse train; if. if the beam is broad, however, so will Current and voltage are approximately sinusoidal.

Es sei darauf hingewiesen, daß die in den Figuren gezeigte übliche Form eines- @Strahlerzeugungssystems auch durch eine andere Elektrodenkombination versetzt werden kann, welche einen modulierten Elektronenstrahl zu erzeugen vermag.It should be noted that the usual one shown in the figures Form of a beam generating system also through a different combination of electrodes can be offset, which is able to generate a modulated electron beam.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for generating ultra-high-frequency electrical oscillations of non-sinusoidal waveform, in particular short-term pulses, characterized in that in a cathode-ray tube arrangement with the beam being deflected back and forth by its deflection system via two. Collecting electrodes are arranged at least on part of their surface at an angle to the undeflected beam and the transit time of the electrons from the deflection system to the collecting plates is in the same order of magnitude as the period of the deflecting field, so that electrons emitted one after the other by the cathode are deposited in a different time sequence the collecting electrodes arrive.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that the collecting anodes are curved so that their edges facing away from the cathode, optionally below overlap, the undeflected electron beam intersect while that of the cathode facing edges in the. Extension of the baffles lie.

3. Arrangement according to Claim i or 2, characterized in that the collecting electrodes by .ein S. self-inductance connected to each other and via a tap of the self-inductance applied to a positive potential relative to the anode of the beam generating system are. q ..

Arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the collecting anodes are curved so that their intersection curve with a perpendicular to the plates Plane is congruent to the trace of the electron beam at the moment of impact.

5. Arrangement according to claim i to q. to generate oscillations that are asymmetrical to the time axis, characterized in that the inductance connecting the collecting plates is through the tap is divided into two unequal parts and that the coupling of the deflection circuit unbalanced to the output circuit.