DE974189C - Hochfrequenz-Nachrichtenspeicher - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Hochfrequenz-Nachrichtenspeicher einer Bauart, bei der Ziffernachricht mit zweierlei Bedeutung jeweils in Form von zwei verschiedenen Ladungszuständen aufgezeichnet wird, die auf einem Elementarbereich einer nichtleitenden Speicherfläche vermittels eines zur Aufzeichnung dienenden Elektronenstrahles erzeugt werden.

Es wurde schon früher vorgeschlagen (beispielsweise in einer Veröffentlichung in den »Proceedings of the Institution of Electrical Engineers«, Bd. 96, Teil III, Nr. 40, S. 81, vom März 1949), Ziffernachricht in Form von Ladungszuständen bestimmter Bereiche einer Speicherfläche aufzuzeichnen, die beispielsweise durch den Schirm oder irgendein anderes geeignetes, von dem Strahlenbündel getroffenes Ziel einer Kathodenstrahlröhre gegeben ist, wobei, wenn eine Ziffer der einen Bedeutung aufgezeichnet werden soll, eine positive Ladung, die zuvor durch Sekundäremission von 2c diesen bestimmten Bereichen erzeugt wurde, unverändert bleibt, während dieselbe jedoch, wenn eine Ziffer der anderen Bedeutung aufgezeichnet werden soll, später vermindert wird, indem veranlaßt wird, daß weitere Sekundärelektronen auf diesen bestimmten Bereich gelangen. Der Vorgang der Aufzeichnung von Ziffernachricht wird gewöhnlich mit »Schreiben« bezeichnet.

Bei praktischen Ausführungen von Geräten zur Aufzeichnung binärziffriger Nachricht werden die

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für die Ausführung der »Modelungs«-Phase beim Schreibvorgang der einzelnen Ziffern benötigten Sekundärelektronen im allgemeinen von Bereichen auf der Aufzeichnungsfläche abgeleitet, die von den Bereichen, auf welchen die positiven Ladungen zuerst erstellt wurden, verschieden sind. Im Fall der sogenannten »Punkt-Strich«-Arbeitsweise kann eine auf einem bestimmten Einzelbereich aufgebrachte Ladung dadurch gemodelt werden, daß von einem ίο danebenliegenden vergrößerten Fleck bzw. »Striche-Bereich her eine Sekundäremission erfolgt,, während . bei anderen Arbeitsverfahren, beispielsweise dem sogenannten »Außerbrennpunkt - Brennpunkt - Verfahren« der Bereich, auf welchem die ursprüngliche positive Ladung aufgebracht wurde, und der Bereich, von welchem die für die Modelung benutzte Sekundäremission bezogen wird, verschieden groß sind, wobei ein Bereich innerhalb des anderen gelegen ist. Es wird bemerkt, daß zahlreiche dieser bekannten Verfahren zur Zifferaufzeichnung sowie die Abwandlungen solcher Verfahren die Auslösung technischer Vorgänge erfordern, die komplizierter sind als z. B. das einfache Ein- und Ausschalten des Kathodenstrahles während der einzelnen, dem Schreiben einer Ziffer zugeordneten Intervalle. So ist es beispielsweise erforderlich, daß der Kathodenstrahl abgelenkt wird oder daß er gezwungen wird, einen bestimmten Bereich abzutasten, oder es muß die Größe des von dem Strahl erzeugten Ladungsbereiches geändert werden. Im allgemeinen löst außerdem bei den bekannten Verfahren zur Durchführung der erwähnten Art von Zifferaufzeichnung nur ein Bruchteil des beim Schreiben einer Ziffer anzustrahlenden Aufzeichnungsbereiches einen Speichereffekt aus, der danach »gelesen« wird. Die Art einer aufgezeichneten Ziffer wird jeweils durch die erste Phase eines darauffolgenden Schreibevorganges festgelegt bzw. »gelesen«, in dessen Verlauf auf einem entsprechenden Bereich der Aufzeichnungsfläche eine stabile positive Ladung erzeugt wird. Wenn die zuerst auf dem Bereich erzeugte positive Ladung danach nicht verändert wurde, braucht im Verlauf der ersten Phase des darauffolgenden Schreib Vorganges diese positive Ladung nicht wiederhergestellt zu werden, während, wenn die zuerst aufgebrachte positive Ladung danach verändert wurde, im Verlauf des darauffolgenden Schreibvorgangs zuerst der stabile Pegel der positiven Ladung wiederhergestellt werden muß, wodurch im Ausgang einer Zeichenabgreifvorrichtung, die mit der Aufzeichnungsfläche in einer bestimmten Beziehung steht, ein charakteristisches Signal erzeugt wird. Dieses die Ziffer kennzeichnende, während eines »Lese«-Vorganges abgeleitete Signal ist infolgedessen nur von dem Teil des einer Ziffer zugeordneten Aufzeichnungsflächenbereiches abgeleitet, auf welchem eine Ladungsänderung herbeigeführt wurde; dieser Bereich kann im allgemeinen für jede Ziffer nur ein Bruchteil des angestrahlten Gesamtbereiches sein.

Es ist sowohl vom Standpunkt der wirtschaftlichsten Ausnutzung der Aufzeichnungsfläche als auch hinsichtlich der Erzeugung eines großen Lesesignals wünschenswert, daß bei gleichzeitiger Erzeugung eines einwandfreien Lesesignals jeweils ein möglichst großer Anteil des beim Schreiben der einzelnen Ziffern anzustrahlenden Aufzeichnungsflächenbereiches zum Lesesignal beiträgt und der jeweils einer Ziffer zugeordnete Gesamtbereich der Aufzeichnungsfläche so klein als möglich gemacht wird. Es wurde bereits ein Verfahren zur Zifferaufzeichnung vorgeschlagen, nach welchem im wesentlichen der gesamte während des Schreibens einer Ziffer angestrahlte Bereich zur Bildung des Lesesignals beiträgt. Diese Wirkung wird dadurch erzielt, daß eine kurze Strecke einer abgetasteten Bahn als Aufzeichnungsbereich benutzt wird, wobei durch Abtastung mit hoher Geschwindigkeit eine stabile positive Ladung erzeugt wird, während die Sekundäremission für den Wiederaufladungsvorgang durch einen späteren, relativ langsamen Abtastungsvorgang entlang derselben Bahn erzielt wird.

Ein Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung einer elektrostatischen Zifferspeicheranordnung der erwähnten Bauart, bei welcher zwecks Aufzeichnung der einzelnen Ziffern nur ein kleinstmöglicher Bereich der Aufzeichnungsfläche bestrahlt zu werden braucht und bei welcher die gesamte der Aufzeichnung einer Ziffer zugeordnete Ladung auf go dem Gesamtbereich zum Lesen der aufgezeichneten Nachricht beiträgt.

Es ist bereits bekannt, Ziffern einer zweiten Bedeutung durch Änderung des Sekundäremissionsverhältnisses des Röhrenschirms eines Speichers darzustellen. Bei der bekannten Anordnung ist jedoch für die Zuführung eines Steuerpotentials eine geeignete Gitterelektrode vorgesehen, die den Elektronenfluß des Kathodenstrahls steuert.

Demgegenüber wird bei einem Kathodenstrahlröhrenspeicher, bei dem Ziffern einer ersten Bedeutung durch Bestrahlen von Elementarbereichen des Röhrenschirms mittels eines Kathodenstrahlbündels von bestimmter Geschwindigkeit derart aufgezeichnet werden, daß auf diesen Bereichen infolge von Sekundäremission ein stabiler positiver Ladungszustand geschaffen wird, und bei dem Ziffern einer zweiten Bedeutung durch Änderung des Sekundäremissionsverhältnisses dargestellt werden, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zur Änderung des Sekundäremissionsverhältnisses der Speicherbereiche Einrichtungen vorgesehen sind, die der mit dem Röhrenschirm kapazitiv gekoppelten Elektrode während der Bestrahlung einzelner Elementarbereiche eine Wechselspannung zuführen.

Die Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in welcher Fig. ι ein Erläuterungsdiagramm ist, Fig. 2 in schematischer Blockform ein elektrostatisches Speichersystem darstellt, welches im all-

emeinen dieselbe Bauart wie die bereits vorgeschlagenen Speichersysteme hat und welches Ziffergrößen sowohl speichern als auch regenerieren kann, und

Fig. 3 ein erläuterndes Wellenformdiagramm jeigt.

Fig. ι gibt an, wie auf einer Fläche mit Sekundärstrahlung, die mittels eines Kathodenstrahlbündels mit gegebener Geschwindigkeit und Intensität bestrahlt wird, mit dem Potential E der Fläche des Bereiches sich der zu diesem Bereich fließenden Strom ändert. Wenn der zu dem angestrahlten Bereich fließende Strom gleich Null ist, ist die diesen Bereich verlassende Anzahl von Sekundärelektronen gleich der Anzahl von Primärelektronen, welche den Bereich mit dem einfallenden Strahl erreichen; das Flächenpotential wird in diesem Fall gleich dem Gleichgewichtspotential E₀ sein, welches bei einem normalen, d. h. bei einem Sekundäremissionsverhältnis größer als Eins in bezug auf das Potential der Endanode oder dasjenige einer anderen, als Sammler für die Sekundäremission dienende Elektrode leicht positiv ist. Dieses Gleichgewichtspotential E₀ ist in Fig. ι als Ausgangspotential genommen. Es ist klar, daß, wenn vermittels irgendwelcher besonderer Einrichtungen oder auf sonstige Weise das Flächenpotential stärker positiv als das Potential E₀ gehalten wird, das effektive Sekundäremissionsverhältnis infolge des Zurückfallens von mehr Sekundärelektronen auf den Bereich nunmehr kleiner wird, was zur Folge hat, daß von dem Bereich ein »negativ gerichteter« Strom wegfließen wird. Die den Strom in Abhängigkeit von dem Flächenpotential angebende Kurve nähert sich, wie aus der Figur ersichtlich ist, asymptotisch einem Grenzwert I₁,, d. h. dem Strom in dem einfallenden Strahl. Wenn andererseits das Flächenpotential in bezug auf das Gleichgewichtspotential negativ gehalten wird, wird ein »positiv gerichteter« Strom zu dem Bereich hinfließen, da von dem Bereich mehr Sekundärelektronen abgehen, als mit dem einfallenden Strahl Primärelektronen ankommen. Ein Grenzwert dieses »positiven« Stromes/_s—/p wird erreicht, wenn alle Sekundärelektronen von dem Bereich angezogen werden, wobei /_s jeweils der Sekundäremissionsstrom ist, der durch den Primärstrom I_p ausgelöst wird.

Die relative Stärke der positiven und negativen Ströme, die jeweils fließen können, hängt von dem

.. jeweiligen Sekundäremissionsverhältnis-=Λder an-

gestrahlten Fläche ab. Es ist klar, daß die stärksten erzielbaren positiven und negativen Ströme gleich sein werden, wenn dieses Verhältnis gleich zwei ist, weil dann I_s—I_v=I_p wird.

Wenn nun, während ein Bereich so angestrahlt wird, daß sein Flächenpotential sich auf den Gleichgewichtswert E₀ einstellt, dieses Flächenpotential durch Zuführung einer entsprechenden EMK gezwungen wird, sich abwechselnd zu ändern, so wirkt sich dies so aus, als ob eine entsprechende Potentialänderung um E₀ (Fig. 1) stattfinden würde. Es ist klar, daß durch diese Änderungen des Flächenpotentials entsprechende Änderungen des Stromflusses zur angestrahlten Fläche ausgelöst werden, und zwar in einer Weise, die jeweils durch die Gestalt der Kurve der Fig. 1 und durch die Gestalt der Wellenform der jeweils zugeführten wellenförmigen EMK festgelegt ist. Bei einer sinuswellenförmigen (bzw. rechteckwellenförmigen) Änderung des Flächenpotentials mit großer Amplitude wird der jeweilige Stromfluß zu dem Bereich während des Stattfmdens der Potentialänderung nur von den jeweiligen relativen Werten von I₁, und /_s abhängig sein. Wenn I₁, gleich I₈-I₁, ist, wird der Stromfluß gleich Null sein, und das mittlere Flächenpotential wird ungestört bleiben, während,

wenn -γ- größer als Zwei ist, ein positiver Strom

zu dem Bereich fließen wird, der bewirkt, daß das mittlere Flächenpotential in positivem Sinn an-

steigt, wohingegen, wenn -~ kleiner als Zwei (je-

doch größer als Eins) ist, ein negativer Strom von dem Bereich fließen wird, der eine Änderung des mittleren Flächenpotentials in negativem Sinn bewirkt. Es ist also möglich, einerseits einen Bereich auf einer Fläche, auf der Sekundäremission stattfindet, dadurch auf Gleichgewichtspotential zu laden, daß derselbe einfach angestrahlt wird; andererseits kann derselbe angestrahlt werden und gleichzeitig sein Flächenpotential verändert werden, in welch letzterem Fall der Bereich jeweils in Abhängigkeit von dem Sekundäremissionsverhältnis auf ein in bezug auf das Gleichgewichtspotential positives oder negatives Potential geladen werden go kann. Es zeigt sich, daß, wenn die vorgenommene Änderung des Potentials der angestrahlten Fläche eine kleinere Amplitude hat, als nötig ist, um die negativen bzw. positiven Grenzströme fließen zu lassen, die Wirkung eines mittleren Stromflusses zum bzw. vom angestrahlten Bereich noch eintritt, solange der von der Potentialänderung umschlossene Teil der Kurve der Fig. 1 um den Ursprung unsymmetrisch ist.

Es wird nunmehr Bezug auf Fig. 2 genommen. Diese zeigt eine Kathodenstrahlröhre 1, die mit einer Abgreifplatte 2 ausgestattet ist, die ihrerseits kapazitiv mit dem Schirm bzw. dem von den Strahlen getroffenen, als Ladungsspeicherfläche benutzten Ziel gekoppelt ist. Die von der Abgreifplatte abgeleiteten Ausgangssignale werden über einen Verstärker 3 einem Schaltkreis 4 zugeführt, der einen Leseeinheit R.U. und eine Schreibeeinheit W.U. enthält. Die Leseeinheit R.U. wird von einem Generator 5 her mit einer in Fig. 3(a) gezeigten Strobo-Impulswellenform beschickt, deren Impulse sich synchron mit der Zifferwiederholungsfrequenz wiederholen, während die Schreibeeinheit W.U. mit sich entsprechend wiederholenden »Punkt«- und »Strich«-Wellenformen beschickt wird, die in Fig. 3 (b) und 3 (c) gezeigt sind und die von Generatoren 6 und 7 herrühren.

Das System ist, soweit es bisher beschrieben wurde, gleich dem vorher erwähnten »Punkt-Striche-System; wenn der Röhre 1 entsprechende Ablenkspannungen zugeführt werden, wird das System normalerweise so arbeiten, daß das Kathodenbündel über die Speicherfläche hinwegstreicht und daß, um zu bewirken, daß für jede Zifferstelle auf der Speicherfläche ein »Punkt« geschrieben wird, zu dem Steuergitter bzw. der

Kathode der Röhre I »Punkt«-Impulse zugeführt werden, wobei auf der Speicherfläche jeweils ein Punkt durch einen in bezug auf E₀ positiv geladenen Punktbereich dargestellt wird. Wenn jedoch während der Punktperiode vom Leseteil zum Schreibeteil der Einheit 4 oder von irgendeiner äußeren Schreibeeinrichtung zum Schreibeteil der Einheit 3 ein positives Signal zugeführt wird, werden dem Steuergitter bzw. der Kathode der Kathodenstrahlröhre »Strich«-Wellen zugeführt, wie solche z. B. in Fig. 3(c) dargestellt sind; die Wirkung der dadurch erzielten längeren Ausleuchtung während der Zifferperiode wird sein, daß die während des Punktintervalls erzeugte positive Ladung von B₀ vermindert wird. Die vom Ausgang des Verstärkers 3 während der einzelnen »Punkt«-Intervalle abgeleiteten Signale geben den ursprünglichen Ladungszustand des angestrahlten Bereiches an; sie können somit dazu benutzt werden, das jeweilige Ladungsbild zu regenerieren, indem die längere Ausleuchtung der Röhre 1 jeweils zugelassen oder verhindert wird. Bei der praktisch ausgeführten Anordnung wird ein positives Augenblickssignal dann erhalten, wenn auf einem Bereich, auf welchem die positive Ladung zuvor vermindert wurde, das Kathodenstrahlbündel eingeschaltet wird. Dieses Augenblickssignal wird in dem Schaltkreis 4 durch den in Fig. 3 (a) dargestellten Strobo-Impuls zeitlich entsprechend ausgerichtet und bildet sodann das positive Signal, welches benötigt wird, um die Zuführung der »Strich«-Welle zum Kathodenstrahlröhrenmodulator zu steuern. Es ist gewöhnlich der Brauch, die Ziffer ο als unveränderte positive Ladung bzw. als »Punkt« und die Ziffer 1 als verminderte positive Ladung bzw. als Strich aufzuzeichnen.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist jedoch das Strahlablenksystem der Röhre 1, welches der Einfachheit halber in Fig. 2 nicht angegeben ist, so ausgebildet, daß nur die Ablenkungen ausgelöst werden, die den Strahl für jede Ziffer auf eine bestimmte Stelle richten; es findet also während eines Zifferintervalls vom Beginn eines Punktes bis zum Ende eines Striches keine Bewegung des Strahles statt. Zu diesem Zweck kann in bekannter Weise eine entsprechend abgestufte Sägezahn-Ablenkwellenform Anwendung finden. Während des Verlängerungsteiles der Zifferperioden, d. h. während des Teiles, der zwischen dem Ende eines Punktes und dem Ende eines Striches liegt, wird jedoch der Signalplatte 2 von einem Hf-Oszillator 8 her ein Schwingungsimpuls zugeführt, der in Fig. 3 (d) angegeben ist. Diese Schwingung wird zuerst durch einen Filterkreis 9 geführt, der verhindert, daß die normalen Abgreifplatten-Ausgangssignale den Oszillator erreichen; zwischen die Abgreifplatte und den Verstärker ist ein weiteres Filter 10 geschaltet, das verhindert, daß die Hochfrequenz dem Verstärker zugeführt wird. Der Verstärker 3 kann so beschaffen sein, daß er auf die verwendete Hochfrequenz, die von der Größenordnung von etwa 20 Megahertz sein kann, nicht anspricht. Die Zifferwiederholungsfrequenz ist von der Größenordnung von etwa 100 Kilohertz. Der Oszillator 8 wird mittels eines Impulswellengenerators 11 getastet, der eine »Strichminus-Punkt«-Welle erzeugt, die in Fig. 3 (e) dargestellt ist. Die tatsächliche Form der in Fig. 3 (a) dargestellten Welle kann jeweils so gemodelt werden, wie dies erforderlich ist, um die entsprechenden Hochfrequenzimpulse zu erzeugen. Die Generatoren 5, 6, 7 und 11 können in irgendeiner Weise miteinander synchronisiert sein, beispielsweise indem sie vermittels einer gemeinsamen Impulswellenform gesteuert werden.

Es zeigt sich, daß die Zuführung der Hochfrequenz zur Abgreifplatte sich so auswirkt, daß infolge der kapazitiven Koppelung zwischen der Fläche und der Zeichenabgreifplatte eine entsprechende Änderung des Potentials der Aufzeichnungsfläche bewirkt wird und daß infolgedessen, wenn das Kathodenstrahlbündel auf Grund eines »Strich«-Impulses eingeschaltet wird, das nach dem Abschalten des Strahles auf der angestrahlten Stelle verbleibende Potential sich im allgemeinen von E₀ d. h. dem auf der betreffenden Stelle durch einfaches Einschalten des Strahles auf Grund eines bloßen Punktimpulses geschaffenen Potential, unterscheiden wird.

Wenn das Sekundäremissionsverhältnis der Aufzeichnungsfläche im Betrieb kleiner als Zwei ist, dann wird durch das Schreiben eines »Striches« das positive Potential der angestrahlten Stelle vermindert, so daß die während eines »Punkte-Intervalls an derselben Stelle darauffolgende Einschaltung des Kathodenstrahlbündels bewirkt, das von dem Strobo-Impuls ein positives Augenblickssignal ausgewählt wird und, falls das Schaltglied 4 gleich dem in der letzterwähnten Beschreibung erwähnten Schaltglied ist, dieses bewirkt, daß die, den »Punkt« modelnde Wellenform in einen »Strich« ausgedehnt wird, so daß die Anstrahlung während des Hochfrequenzimpulses weiter anhält und der Zustand der verminderten positiven Ladung regeneriert wird. Wenn das Sekundäremissionsverhältnis größer als Zwei ist, bewirkt das Schreiben eines »Striches«, daß das positive Potential der angestrahlten Stelle unter E₀ reduziert wird, so daß während einer folgenden Abtastung im Verlauf des »Punkt«-Intervalls ein negatives Signal erzeugt wird. Die Schaltung der Einheit 4 muß in diesem Fall so abgeändert werden, daß die Regeneration einer aufgezeichneten Größe möglich ist. Eine solche Abänderung braucht indessen nur insoweit zu erfolgen als eine entsprechende Polaritäts-Umkehrstufe vor den Schaltkreis geschaltet wird bzw. eine solche Stufe hinter den Schaltkreis gesetzt wird, in welch letzterem Fall eine Abänderung in bezug auf den Schaltkreis selbst erforderlich ist, wobei möglicherweise die Polarität des Strobo-Impulses verändert werden muß, um sicherzustellen, daß der Schaltkreis an Stelle von positiven Signalen negative Signale auswählt.

Es ist infolgedessen erforderlich, daß die der Signalplatte 2 zugeführte oszillatorische Spannung sich aus dem Schaltkreis 4 (z. B. mittels des Filters in Fig. 2) heraushalten läßt, da sonst die oszilla-

torische Spannung die auf der Signalplatte erzeugten Signale, die dea Ladungszustand der Elementarbereiche angeben, überdecken würde.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Kathodenstrahlröhren-Speicher, bei dem Ziffern einer ersten Bedeutung durch Bestrahlen von Elementarbereichen des Röhrenschirmes mittels eines Kathodenstrahlbündels von bestimmter Geschwindigkeit derart aufgezeichnet werden, daß auf diesen Bereichen infolge von Sekundäremission ein stabiler positiver Ladungszustand geschaffen wird und bei dem Ziffern einer zweiten Bedeutung durch Änderung des Sekundäremissionsverhältnisses dargestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung des Sekundäremissionsverhältnisses der Speicherbereiche Einrichtungen vorgesehen sind, die der mit dem Röhrenschirm kapazitiv gekoppelten Elektrode (2) während der Bestrahlung einzelner Elementarbereiche eine Wechselspannung zuführen.
2. 2. Kathodenstrahlröhren-Speicher nach An-Spruch ι mit einer Einrichtung zu einer derartigen schrittweisen Bewegung des Kathodenstrahlbündels über die Speicherfläche, daß das Bündel während der zwischen den einzelnen Schritten liegenden Intervalle im wesentlichen stationär gehalten wird, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (3, 4, 8, 9, 10 und 11), die die Wechselspannung nur während eines Teils dieser Intervalle an die Elektrode (2) legt, sowie durch Einrichtungen (5, 6, 7), mit deren Hilfe das Strahlenbündel während dieser Intervalle jeweils auf eine Dauer eingeschaltet wird, die denjenigen Teil eines Intervalls, in dem die Wechselspannung an die Elektrode gelegt wird, je nach der Bedeutung der jeweils zu speichernden Ziffer, entweder mit einschließt oder nicht mit einschließt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   »High-Speed Electrostatic Storage« von J. W. Forrester in Annals of Computation, Lab. Harvard University Press. Cambridge, Mass., Vol. XVI (1948), S. 125 bis 129.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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