DE917862C

DE917862C - Anastigmatic deflection system

Info

Publication number: DE917862C
Application number: DEF5204A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Herbert Baehring
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1950-12-09
Filing date: 1950-12-09
Publication date: 1954-09-13

Description

Anastigmatisches Ablenksystem Die Erfindung bezieht sich auf Ablenksysteme, wie sie bei Kathodenstrahlröhren in Fernsehgeräten u. dgl. Anwendung finden. Tritt ein Elektronenstrahl durch ein Magnetfeld, das eine Kraftlinienkomponente senkrecht zur Flugbahn der Elektronen besitzt, so werden die Elektronen senkrecht zu dieser Komponente und senkrecht zur Flugrichtung der Elektronen abgelenkt.Anastigmatic deflection system The invention relates to deflection systems, as found in cathode ray tubes in televisions and the like. Kick an electron beam through a magnetic field that is a line of force component perpendicular to the trajectory of the electrons, the electrons become perpendicular to this Component and deflected perpendicular to the direction of flight of the electrons.

Hat der Elektronenstrahl einen endlichen Querschnitt, so treten während der Ablenkung Verzerrungen der Querschnittsform des Elektronenstrahles auf, wenn das Ablenkfeld nicht homogen ist und an allen Stellen parallele Feld- bzw. Potentiallinien besitzt. Die Bedingung, daß die Potentiallinien parallel verlaufen, kann mathematisch dadurch zum Ausdruck gebracht werden, daß in der Gleichung des magnetischen Potentials 9p im Punkt P (Fig. z) p = a1 y sin a -E- a,r3 sin (3 a) -E- abrI sin (g a) + . . .If the electron beam has a finite cross-section, distortions of the cross-sectional shape of the electron beam occur during the deflection if the deflection field is not homogeneous and has parallel field or potential lines at all points. The condition that the potential lines run parallel can be expressed mathematically by the fact that in the equation of the magnetic potential 9p at point P (Fig. Z) p = a1 y sin a -E- a, r3 sin (3 a) -E- abrI sin (ga) +. . .

die Glieder a3 = a6 = a, 0 werden. Hierbei gilt für den Faktor sin (k a) da, für die magnetische Potentialverteilung am Umfang des Zylindermantels des Ablenkraumes und n (a) kennzeichnet die Verteilung des Strombelages. Eine bisher bekannte Verteilung des Strombelages, die die Glieder a3, a5, a,, . . . in obiger Gleichung verschwinden läßt, ist die Kosinusverteilung n (a) = cos a. Eine Spule mit derartig ausgebildeten Längsleitern läßt sich aber schwer herstellen. Deshalb begnügte man sich bisher mit Spulensystemen, bei denen nur das Glied a3 verschwindet und das Ablenkfeld nur näherungsweise homogen ist. Bei Elektronenstrahlröhren, die mit verhältnismäßig hohem Strahlstrom betrieben werden, bringen jedoch noch vorhandene restliche Fehler der Homogenität des Ablenkfeldes erhebliche Unschärfen in den hellen Stellen der Randpartien der übertragenen Fernsehbilder.the terms a3 = a6 = a, 0 become. The following applies to the factor sin (ka) da, for the magnetic potential distribution on the circumference of the cylinder jacket of the deflection space and n (a) denotes the distribution of the current load. A previously known distribution of the current layer, which the members a3, a5, a ,,. . . vanishes in the above equation, the cosine distribution is n (a) = cos a. However, a coil with longitudinal conductors designed in this way is difficult to manufacture. Therefore, up to now one has been content with coil systems in which only the link a3 disappears and the deflection field is only approximately homogeneous. In cathode ray tubes that are operated with a relatively high beam current, however, remaining errors in the homogeneity of the deflection field that are still present cause considerable blurring in the bright areas of the edge areas of the transmitted television images.

Es ist ferner bekannt, die Abienkspulen in mehrere Teilspulen aufzuteilen und die Teilspulen der Bildsowie der Zeilenablenkspulen miteinander zu verschachteln. Die Herstellung derartiger Spulensysteme ist jedoch schwierig und daher verhältnismäßig teuer.It is also known to divide the Abienkspulen into several sub-coils and to interleave the sub-coils of the image and the line deflection coils with one another. The manufacture of such coil systems is difficult and therefore proportionate expensive.

Durch entsprechende Formgebung der Ablenkspulen kann nun erreicht werden, daß die Glieder a3, a5, a7 usw. praktisch gleich Null werden. Dies ist z. B. dann der Fall, wenn der Strombelag der Längsleiter praktisch homogen ist.By appropriately shaping the deflection coils it can now be achieved that the members a3, a5, a7 etc. are practically zero. This is e.g. B. the case when the current coating of the longitudinal conductor is practically homogeneous.

Derartige Spulen mit gleichmäßigem Strombelag haben jedoch den Nachteil, daß sich in ihnen bei Speisung der Spulen mit Impulsspannung die an sich unvermeidbaren Partialschwingungen besonders stark ausbilden können.However, such coils with a uniform current coating have the disadvantage that in them, when the coils are fed with pulse voltage, the inherently unavoidable Can develop partial vibrations particularly strong.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ablenkschaltung anzugeben, bei der diese Nachteile weitgehend beseitigt sind. Erfindungsgemäß werden zur elektromagnetischen Ablenkung von Elektronenstrahlen Ablenkspulen verwendet, die auf einem Zylindermantel angeordnet sind, dessen Achse in Richtung des Elektronenstrahls liegt, und die aus zwei im wesentlichen parallel zu einer Mantellinie verlaufenden Längsleitern und aus zwei diese Längsleiter verbindenden Stirnleitern bestehen. Dabei soll der Strombelag der Längsleiter praktisch homogen sein und die Längsleiter jeweils wenigstens 1/E, höchstens 1/5 des Zylindermantels von der Trennebene beider Spulen zu beiden Seiten hin bedecken. Gleichzeitig werden Mittel zur Unterdrückung der in den Spulen beim Betrieb mit Sägezahnströmen entstehenden Partialschwingungen angewendet, indem entweder die Induktivität jeder Teilspule so klein bemessen wird, daß die Eigenfrequenz jeder Teilspule wenigstens dreißigmal höher ist als die Frequenz des Ablenkfeldes, oder indem die Spulen mit einer Impulsspannung betrieben werden, deren Impulsbreite gleich der Periodendauer der Eigenschwingung einer Spule oder gleich einem Vielfachen davon ist.The object of the present invention is to specify a deflection circuit, in which these disadvantages are largely eliminated. According to the electromagnetic Deflection of electron beams used deflection coils mounted on a cylinder jacket are arranged, the axis of which lies in the direction of the electron beam, and which from two longitudinal conductors running essentially parallel to a surface line and consist of two end ladders connecting these longitudinal conductors. The current should be the longitudinal conductor should be practically homogeneous and the longitudinal conductors each at least 1 / E, at most 1/5 of the cylinder jacket from the parting line of both coils on both sides cover up. At the same time means to suppress the in the coils during Operation with sawtooth currents resulting partial oscillations applied by either the inductance of each sub-coil is dimensioned so small that the natural frequency of each Partial coil is at least thirty times higher than the frequency of the deflection field, or by operating the coils with a pulse voltage whose pulse width is the same the period of the natural oscillation of a coil or a multiple thereof is.

Vorzugsweise werden die Ablenkspulen hierbei von einem streuungsarmen Transformator gespeist,, dessen Übersetzungsverhältnis so gewählt ist, daß die resultierende Primärinduktivität des Transformators zusammen mit den transformierten Spulenkapazitäten und parallel liegenden Schalt- und Röhrenkapazitäten einen Schwingungskreis bildet, dessen Eigenperiodendauer gleich oder kleiner ist als die zulässige RückIaufdauer der Kippschwingung.In this case, the deflection coils are preferably of a low-scatter Transformer fed, whose transformation ratio is chosen so that the resulting Primary inductance of the transformer together with the transformed coil capacitance and parallel switching and tube capacitances forms an oscillation circuit, whose natural period is equal to or less than the permissible return period the tilting oscillation.

Es bietet in manchen Fällen Vorteile, die Aufteilung der Längsleiter der Ablenkspulen so vorzunehmen, daß die Teile in einander konzentrisch umschließenden Schalen liegen.In some cases it offers advantages, the division of the longitudinal ladder make the deflection coils so that the parts in concentrically enclosing each other Bowls lie.

Im nachstehenden wird die Erfindung an Hand der Ausführungsbeispiele betreffenden Fig.2 bis 7 beschrieben. Die Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäß ausgebildetes Ablenksystem. Die Längsleiter sind hierbei so ausgebildet, daß ein praktisch gleichmäßiger Strombelag über 66° des Zylindennantelumfanges, von der Zylinderachse gegen die Trennebene beider Spulen gesehen, bedeckt wird. Bei dieser Dimensionierung verschwinden in der obengenannten Gleichung die Glieder a3, ab, a7 ..., das Ablenkfeld wird also vollkommen homogen. Daß dies der Fall ist, geht aus der Fig. 3 hervor, in der die Funktionen 0 sin lz a als Funktion von a von a = 0 bis für k = 3, 5, 7 und g dargestellt sind. Soll ak für diese k-Werte verschwinden, so muß das Integral dieser Kurven verschwinden bzw. muß die Flächensumme oberhalb und unterhalb der Nullinie gleich sein, was durch Auszählen der Flächenelemente oder durch Planimetrierung leicht nachgeprüft werden kann.The invention is described below with reference to FIGS. 2 to 7 relating to the exemplary embodiments. 2 shows a deflection system designed according to the invention. The longitudinal conductors are designed in such a way that a practically uniform current coating over 66 ° of the cylinder jacket circumference, viewed from the cylinder axis against the separating plane of the two coils, is covered. With this dimensioning, the terms a3, ab, a7 ... disappear in the above equation, so the deflection field becomes completely homogeneous. That this is the case is evident from FIG. 3, in which the functions 0 sin lz a as a function of a from a = 0 to for k = 3, 5, 7 and g are shown. If ak is to disappear for these k-values, the integral of these curves must disappear or the area sum above and below the zero line must be the same, which can easily be checked by counting the surface elements or by planimetry.

Versuche haben bestätigt, daß bei dieser Spulenform der Ablenkspulen die Fleckschärfe der Braunschen Röhre bei starkem Strahlstrom optimal ist.Experiments have confirmed that the deflection coils in this coil shape the spot sharpness of the Braun tube is optimal with a strong beam current.

Um die Stirnleiter der Spulen möglichst schmal zu halten und eine möglichst große wirksame Spulenlänge zu bekommen, ist es zweckmäßig, die Längsleiter in wenigstens drei, vorzugsweise jedoch vier oder mehr gleichmäßige Grüppen mit gleichen Zwischenräumen aufzuteilen, wie dies in Fig. ¢ dargestellt ist. Dies erleichtert auch wesentlich die Fertigung dieser Spulen.In order to keep the front conductor of the coils as narrow as possible and a To get the largest possible effective coil length, it is advisable to use the longitudinal conductor in at least three, but preferably four or more uniform groups to divide the same spaces, as shown in Fig. This makes it easier the manufacture of these coils is also essential.

Ein Nachteil dieser Spulenform ist jedoch, wie bereits oben erwähnt, daß sich in ihnen bei Speisung der Spulen mit Impulsspannung die an sich unvermeidlichen Partialschwingungen der Spulen besonders stark ausbilden können. Diese Partialschwingungen sind gedämpfte Schwingungen, deren Frequenzen gleich der Eigenfrequenz einer Spule und deren ganzzahligen Vielfachen sind; sie werden j durch die Impulsspannung angestoßen. Die örtliche Verteilung dieser Felder längs des Spulenquerschnittes ist in Fig. 5 dargestellt. Das Kraftfeld 02 hat die doppelte, 03 die dreifache Frequenz von 01.However, as already mentioned above, a disadvantage of this coil shape is that in them, when the coils are fed with pulse voltage, the inevitable Partial vibrations of the coils can develop particularly strong. These partial vibrations are damped vibrations, the frequencies of which are equal to the natural frequency of a coil and their integer multiples are; they are triggered by the pulse voltage. The local distribution of these fields along the coil cross-section is shown in Fig. 5 shown. The force field 02 has double, 03 triple the frequency of 01.

Diese Partialfelder überlagern sich vektoriell dem homogenen Hauptfeld «)o und erzeugen am Anfang des Zeilenrasters wellenartige Rasterstörungen.These partial fields are vectorially superimposed on the homogeneous main field «) O and generate wave-like raster disturbances at the beginning of the line raster.

Eine wesentliche Schwächung der Partialschwingungen kann dadurch erreicht werden, daß die Länge des Rücklaufimpulses T2 der Impulsspannung gleich der Periodendauer der Eigenschwingung einer Spule (Spannung ici) gewählt wird, wie dies in Fig. 6 angedeutet ist. In diesem Fall werden die Partialschwingungen an der Stelle B durch die Rückfront der Impulsspannung u, im gleichen Maße aberregt, wie sie im Punkt A durch die Vorderfront der Impulsspannung angeregt werden. Die Länge des Rücklaufimpulses kann beispielsweise durch Einstellung eines parallel zum Ablenksystem liegenden Kondensators geregelt werden. Eine weitere Möglichkeit, den störenden Einfluß der Partialschwingungen zu verringern, besteht darin, daß die Eigenfrequenz der Ablenkspulen öder die ihrer schalenförmigen Teilspulen I, II, III ... (Fig. 7) so hoch, zweckmäßig mindestens dreißigmal so hoch, gewählt wird wie die Frequenz des Ablenlfeldes. Die Amplituden derartig hoher Partialschwingungen sind so klein, daß sie das Hauptfeld kaum noch stören.A substantial weakening of the partial oscillations can be achieved in this way be that the length of the return pulse T2 of the pulse voltage is equal to the period the natural oscillation of a coil (voltage ici) is selected, as shown in FIG. 6 is indicated. In this case, the partial vibrations at point B are through the back of the pulse voltage u, de-excited to the same extent as it is in the point A can be excited by the front of the pulse voltage. The length of the return pulse can, for example, by setting a parallel to the deflection system Capacitor can be regulated. Another way of reducing the disturbing influence of the To reduce partial vibrations, is that the natural frequency of the deflection coils or that of their shell-shaped sub-coils I, II, III ... (Fig. 7) so high, appropriate at least thirty times as high as the frequency of the Ablenlfeldes is chosen. the Amplitudes like that high partial vibrations are so small that they hardly disturb the main field.

Um sowohl Ablenkspulen mit hoher Eigenfrequenz, d. h. geringer Induktivität (L = 5 bis 7 mH), als auch kleine Röhrenströme anwenden zu können, ist es zweckmäßig, zwischen Ablenkspulen und Kippröhre einen Transformator mit geringer Streuung zu schalten, dessen Übersetzungsverhältnis so gewählt wird, daß dessen resultierende Primärinduktivität zusammen mit den transformierten Spulenkapazitäten und parallel liegenden Schalt- und Röhrenkapazitäten einen Schwingungskreis bildet, dessen Eigenperiodendauer gleich oder kleiner ist als die zulässige Rücklaufdauer der Kippschwingung.To both deflecting coils with high natural frequency, i. H. low inductance (L = 5 to 7 mH), as well as being able to use small tube currents, it is advisable to Connect a transformer with low leakage between the deflection coils and the tilting tube switch whose gear ratio is chosen so that its resulting Primary inductance together with the transformed coil capacitances and in parallel lying switching and tube capacitances forms an oscillation circuit, the natural period of which is equal to or less than the permissible return period of the tilting oscillation.

Claims

PATENT CLAIM: i. Deflection system for electromagnetic deflection of electron beams, consisting of deflection coils on a cylinder jacket are arranged whose axis lies in the direction of the electron beam and which from two longitudinal conductors running essentially parallel to a surface line and consist of two end ladders connecting these longitudinal conductors, characterized in that that the current coating of the longitudinal conductors is practically homogeneous and the longitudinal conductors each at least 1 / g, at most 117, of the cylinder jacket from the parting plane of the two coils cover on both sides and that at the same time means to suppress the Partial oscillations occurring in the coils during operation with sawtooth currents be applied either by dimensioning the inductance of each sub-coil as small is that the natural frequency of each sub-coil is at least thirty times higher than that Frequency of the deflection field, or by operating the coils with a pulse voltage whose pulse width is equal to the period of the natural oscillation of a coil or is equal to a multiple thereof.

2. deflection system according to claim i, characterized characterized in that it is fed via a low-leakage transformer whose Transformation ratio is chosen so that the resulting primary inductance of the transformer together with the transformed coil capacitances and in parallel lying switching and tube capacitances forms an oscillation circuit, the natural period of which is equal to or less than the permissible return period of the tilting oscillation.

3. Deflection system according to claim i, characterized in that the longitudinal conductors of the deflection coils are shell-shaped are divided so that each coil section receives a natural frequency that is at least thirty times higher than the frequency of the deflection field.

4. deflection system according to claim i and 2, characterized in that means are provided which are designed in this way and are dimensioned so that the length (TZ) of the return pulse of the pulse voltage (u,) is the same as the period of the natural frequency of a sub-coil of this coil system.

5. deflection system according to claim 4, characterized in that parallel to the entire coil system, preferably to the line deflection coils, a capacitor is connected which is dimensioned such that the length (T2) of the return pulse of the pulse voltage (u,) is the same Period of the natural frequency of a coil section of this coil system. Attracted publications Electrical communications engineering, Vol. 18, Issue ii, 1941, pp. 239 to 246; Electronics, October 1949, p. 102.