DE1211004B - Verfahren zur Bildung der Differenz zweier gleichzeitig auftretender Signale und Signalspeicherroehre zur Ausfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

G06f

Deutsche Kl.: 42 m-14

E19172IX c/42 m
8. April 1960
17. Februar 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung der Differenz zweier gleichzeitig auftretender Signale, bei dem eine Signalspeicherröhre verwendet wird.

Es ist häufig erforderlich, Signale in Abhängigkeit von der algebraischen Summe gleichzeitig auftretender positiver und negativer Signale zu bilden. Weiterhin besteht oft die Forderung, z. B. bei Radarsystemen, periodische Signale, die positiv oder negativ sein können und gleichzeitig auftretende positive und negative Komponenten enthalten können, zu integrieren. Unterliegen derartige positive und negative Signale starken Amplitudenschwankungen, was häufig vorkommt, ist die Ausführung der Integration mit Schwierigkeiten verbunden. Bekannte Einrichtungen zur Durchführung der Differenzbildung oder Integration sind kompliziert und aufwendig.

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bildung der Differenz zweier gleichzeitig auftretender Signale zu schaffen, bei dem diese Schwierigkeiten vermieden werden. Hierzu sieht die Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung vor, daß zwei durch jeweils eines der Signale modulierte Elektronenstrahlen über gemeinsame metallische Speicherelemente geführt werden, denen zwei auf einem beim Auftreffen der Elektronenstrahlen während des Abtastvorganges leitend werdenden Material angeordnete Elektroden zugeordnet sind, denen eine positive bzw. negative Spannung zugeführt wird, daß anschließend die beiden Elektroden an einen gemeinsamen Ausgang angelegt werden und daß schließlich die Speicherelemente symmetrisch zu den Elektroden von einem Lesestrahl abgetastet werden.

Signalspeicherrö'hren sind an sich bekannt. Die in ihnen verwendeten modulierenden Signale sind allgemein positiv. Wenn jedoch negative Signale verwendet werden sollen, kann den die Speicherelektrode abtastenden Schreibquellen eine positive Vorspannung zugeführt werden, so daß die Gesamtspannung gleich der Differenz von Vorspannung und Signalspannung ist.

Die Signale, die den der Signalspeicherröhre zügeführten positiven Signalen entsprechen, werden so geführt, daß sie den einen Strahl modulieren, während die von den negativen Signalen abhängigen, in bekannter Weise positiv gemachten Signale so geschaltet sind, daß sie den anderen Strahl modulieren.

Materialien, die normalerweise Isolatoren sind, jedoch bei Aufprall eines Elektronenstrahles leitend werden, sind an sich bekannt. Näheres ist in der Zeitschrift »Physical Review«, Bd. 75, 1949, S. 479, beschrieben. Derartige Materialien werden in der Be-Schreibung sowie in den Ansprüchen kurz als elektronenempfindliche Materialien bezeichnet.

Verfahren zur Bildung der Differenz zweier
gleichzeitig auftretender Signale und
Signalspeicherröhre zur Ausführung des
Verfahrens

Anmelder:

English Electric Valve Company Limited,

London

Vertreter:

Dr. W. Müller-Bore und Dipl.-Ing. H. Gralfs,
Patentanwälte, Braunschweig, Am Bürgerpark 8

Als Erfinder benannt:

Eric Brian Butler Callick, Chelmsford, Essex;

Jervois Campbell Firmin,

Little Baddow, Essex (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 26. Juni 1959 (21 946),
vom 2. Dezember 1959

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Signalspeicherröhre zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung mit zwei Schreibstrahlquellen, einem Ablenksystem für die Elektronenstrahlen und einer Speicherelektrode, ist so ausgebildet, daß die Speicherelemente der Speicherelektrode streifenförmig ausgebildet und nebeneinander auf dem elektronenempfindlichen Material angeordnet sind, auf deren anderer Seite sich die beiden Metallelektroden befinden, von denen jede die Speicherelemente um etwas weniger als die Hälfte überlappt.

Bei einer weiteren Ausführungsform einer Signalspeicherröhre ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Speicherelemente streifenförmig ausgebildet und nebeneinander auf dem elektronenempfindlichen Material angeordnet sind, daß neben den Speicherelementen mit Abstand die beiden Metallelektroden verlaufen und daß auf der den Speicherelementen gegenüberliegenden Seite des Materials eine Metallplatte angebracht ist.

609 508/201

Bei einer weiteren Ausführungsform der Signalspeicherröhre sieht die Erfindung vor, daß die Speicherelemente streifenförmig ausgebildet und nebeneinander auf einer Isolierplatte angeordnet sind, daß neben den Speicherelementen mit Abstand und durch das elektronenempfindliche Material mit den Speicherelementen verbunden die beiden Metallelektroden verlaufen und daß die Isolierplatte auf einer Metallplatte befestigt ist.

Vorzugsweise ist bei dem Verfahren gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Absolutwerte der an die Elektroden angelegten positiven bzw. negativen Spannungen gleich groß sind.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

Fig. 1 schematisch eine Signalspeicherröhre und deren Schaltung zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine erste praktische Ausführungsform einer Speicherelektrode für eine Signalspeicherröhre nach F i g. 1 in perspektivischer Darstellung und

F i g. 3 und 4 zwei weitere praktische Ausführungsformen der Speicherelektrode in perspektivischer Darstellung.

In der Zeichnung sind gleiche Teile durchweg mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet.

In F i g. 1 ist eine Speicherröhre 14 mit zwei gleichen, an sich bekannten Schreibstrahlquellen 1 und 2 dargestellt, von denen jede einen Elektronenstrah auf die Speicherelektrode 3 richtet.

Die Speicherelektrode, die in F i g. 2 im einzelnen dargestellt ist, umfaßt eine Anzahl streifenartiger metallischer Speicherelemente 6, die beispielsweise aus Gold bestehen können und auf einer Schicht 7 aus elektronenempfindliehem Material liegen. Auf der anderen Seite der Schicht 7 gegenüber den Speicherelementen 6 sind zwei Metallelektroden 8 und 9 angebracht, von denen jede so liegt, daß sie jedes der Speicherelemente 6 etwas weniger als deren halbe Länge überlappt. Die gesamte Anordnung wird von einer Isolierplatte 10 getragen. Die Speicherelektrode kann geeigneterweise durch Aufdampfung und/oder chemischem Niederschlag der Elemente und Elektroden 8 und 9 auf die Schicht 7, die selbst durch Aufdampfung gebildet werden kann, hergestellt werden.

Eine weitere Elektroneristrahlquelle 5, die Lesestrahlquelle, richtet ebenfalls einen Strahl auf die Speicherelektrode 3. Alle Elektronenstrahlen werden geeignet abgelenkt, und zwar durch geeignete Ablenkmittel, die hier herkömmlicherweise durch die Spule 4 repräsentiert werden. Die Art der Ablenkung wird im nachfolgenden beschrieben. Die beiden Elektroden 8 und 9 der Speicherelektrode 3 sind getrennt mit den beiden gekoppelten Schaltarmen eines Schalters S verbunden. Im Betrieb werden diese Arme zu Beginn in die Stellung P gebracht, in der beide Elektroden geerdet sind. In dieser Zeit sind die Schreibstrahlen abgeschaltet, und der Lesestrahl wird veranlaßt, die Speicherelektrode in der Mitte der Elemente 6, d. h. in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene von F i g. 1 abzutasten.

Die Geschwindigkeit des Lesestrahls liegt unter dem sogenannten ersten Übergangswert der Sekundäremissions-Kennlinie der Elemente 6, d. h., die Anzahl der von den Elementen 6 durch Sekundäremission emittierten Elektronen ist geringer als die Anzahl der Primärelektronen des Strahles, so daß die Elemente 6 auf das Kathodenpotential der Lesestrahlquelle . stabilisiert werden. Bekanntlich wird der Sekundäremissionskoeffizient oberhalb der dem ersten Übergangswert entsprechenden Primärelektronenenergie größer als 1, um bei einer zweiten Primärelektronenenergie, dem zweiten Ubergangswert, wieder auf unter 1 abzusinken.

Bei einer Alternativmethode zur Stabilisierung des Potentials der Elemente kann die Lesestrahlquelle abgeschaltet werden. Die Schreibstrahlen werden

ίο dann veranlaßt, die Speicherelektrode abzutasten, während beide Elektroden 8 und 9 auf einem Potential einer Potentialquelle liegen, das gleich dem Potential der Kathode der Lesestrahlquelle ist. Das Potential der Elemente wird dann auf Grund des Leitend' werdens des elektronenempfindlichen Materials gleich dem der Elektroden 8 und 9. Der Vorgang, durch den diese Stabilisierung bewirkt wird, ist also der gleiche, durch den das Schreiben bewirkt wird und der im nachfolgenden näher beschrieben wird.

Die Lesestrahlquelle wird nun abgeschaltet und der Schalter S in die Stellung W gebracht, wodurch positive und negative Spannungen gleicher Werte den Elektroden 8 bzw. 9 zugeführt werden. Diese Spannungen sind mit + 20 V bzw. — 20 V angegeben, jedoch ist klar, daß diese Werte nur beispielgebend und in keiner Weise einschränkend sind. Die beiden Schreibstrahlen werden nun eingeschaltet und veranlaßt, gleichzeitig die Enden der Elemente 6 zu überstreichen, wobei der Schreibstrahl von der Strahlquelle 1 die Speicherelektrode gegenüber der Elektrode 8 und der andere Schreibstrahl die Speicherelektrode gegenüber der Elektrode 9 abtastet, derart, daß die Strahlen auf den Enden der Elemente und/ oder auf die Schicht 7 außerhalb der Enden der EIemente 6 auf treffen.

Den Steuergittern (nicht gesondert dargestellt) der Elektronenstrahlquellen 1 und 2 werden die Signale, die gespeichert werden sollen, zugeführt, um die Schreibstrahlen zu modulieren, wobei alle Signale, die denen positiver Polarität entsprechen, der einen Strahlquelle und alle Signale, die denen negativer Polarität entsprechen, der anderen Strahlquelle zugeführt werden. Normalerweise werden alle Signale, ungeachtet welcher Strahlquelle sie zugeführt werden, im positiven Sinne angelegt, d. h., Signale mit negativer Polarität werden in positive Signale-umgewandelt, bevor sie der Strahlquelle 2 zugeführt werden, obgleich, wie im vorstehenden ausgeführt wurde, negative Signale verwendet werden können, wenn die Schreibstrahlquellen geeignet positiv vorgespannt sind, so daß im Effekt die Signale vor der Vorspannung subtrahiert werden. Wenn die Signale, die gespeichert werden sollen, nicht getrennt als positive und negative Signale bestehen, so können sie in bekannter Art getrennt werden.

Bei Auftreffen der Schreibstrählen auf der Speicherelektrode 3 wird die Schicht 7 über eine Fläche, auf der die Strahlen in Abhängigkeit vom Grad ihrer Modulation auftreffen, leitend. Wird daher eine Zone der Schicht 7 vom Strahl getroffen, so wird sie leitend, und das ihr benachbarte Element nimmt durch Leitung zwischen ihm und der positiv vorgespannten Elektrode 8 ein positives Potential an. Die Höhe des Potentials ist durch den Grad der Strahlmodulation und durch die Zeit, während der die dem Element benachbarte Zone der Schicht? dem Beschüß ausgesetzt ist, bestimmt. Im Gegensatz dazu wird, wenn eine Zone der Schicht 7 in Nachbarschaft des EIe-

mentes von dem modulierten Strahl der Strahlquelle 2 getroffen wird, das Element ein von der Elektrode 9 abgeleitetes negatives Potential annehmen. Daraus erhellt, daß, wenn beide Strahlen gleichzeitig moduliert werden, das Element ein Potential annehmen wird, das von der Differenz der Größen der beiden modulierenden Signale abhängig ist.

Wenn nur gewünscht wird, Signale zu speichern oder auszulesen, die algebraischen Summen der ursprünglichen Signale entsprechen, so brauchen die Schreibstrahlen nur einmal die Oberfläche der Speicherelektrode abzutasten, bevor ausgelesen wird. Sollen jedoch periodisch auftretende Signale integriert und zufällige Signale eliminiert werden, können die Schreibstrahlen so eingerichtet werden, daß sie die Speicherelektrode vor dem Auslesen mehrmals abtasten. So wird, wenn ein spezielles Element während eines Abtastvorganges auf ein kleines Potential angehoben wird und den Schreibstrählquellen in einander entsprechenden Zeiten aufeinanderfolgender Abtastvorgänge entsprechende Signale zugeführt werden, das Potential des Elementes während der aufeinanderfolgenden Abtastvorgänge zunehmen. Die Potentialzunahme ist dabei im wesentlichen linear, solange das Potential, auf das das Element gehoben ist, klein in bezug auf die an den Elektroden 8 und 9 liegenden Potentiale ist. Ändern darüber hinaus die den Schreibstrahlquellen in entsprechenden Zeiten aufeinanderfolgender Abtastvorgänge zugeführten Signale ihre Werte zufällig, so bleibt das Potential des betreffenden Elementes wahrscheinlich klein.

Ist der Schreibvorgang abgeschlossen, so werden die Schreibstrahlen abgeschaltet und der Schalter S in die Stellung R gebracht, wodurch eine positive Vorspannung, deren Wert größer ist als das maximale Potential jeder Polarität, welches auf einem der Elemente der Speicherelektrode erzielt worden ist, in Reihe mit der Ausgangsbelastung an die Elektroden 8 und 9 gelegt wird. Der Lesestrahl wird nun eingeschaltet und veranlaßt, nacheinander die Mitten aller Elemente 6 der Speicherelektrode wie zuvor abzutasten. Da die nun vom Strahl getroffene Zone der Schicht 7 klein ist, ist die Elektronenempfindlichkeit vernachlässigbar, und die Schicht 7 wirkt im wesentlichen als Isolator. Die Elemente 6 sammeln nun in Abhängigkeit von ihren Potentialen Elektronen aus dem Strahl, und an der Ausgangslast (Arbeitswiderstand) entstehen Ausgangssignale entsprechend den vorher gespeicherten Ladungen, die geeigneten Ausnutzungsmitteln zugeführt werden können. Für die Entfernung des Vorspannungspotentials aus den Signalen sind Mittel vorgesehen. Der Schalter S wird dann in die Stellung P gebracht, wodurch die Kathode der Lesestrahlquelle geerdet wird und der Strahl wieder die Speicherelektrode abtastet, um die Potentiale der Elemente wie zuvor auf das Potential der Lesestrahlquellen-Kathode zu bringen.

F i g. 3 zeigt eine Alternativanordnung der Speicherelektrode, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Speicherelemente 6 streifenförmig und parallel zueinander auf einer Seite einer elektronenempfindlichen Schicht 7, die von einer Isolierplatte 10 getragen wird, angeordnet sind und zwei streifenförmige Metallelektroden 8', 9' quer zu und in Abstand von den Elementen 6 auf der gleichen Seite der elektronenempfindlichen Schicht 7 wie die Elemente 6 außerhalb der Enden der Elemente 6, und zwar eine auf der einen Seite und die andere auf der anderen Seite, angebracht sind sowie eine streifenförmige metallische Signalplatte 11 auf der den Elementen 6 gegenüberliegenden Seite der Schicht 7 quer zur Ausrichtung der Elemente 6 angebracht ist.

F i g. 4 zeigt eine weitere Form einer Speicherelektrode, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Speicherelemente 6 streifenförmig und parallel zueinander auf einer Isolierplatte 12, die von einer metallischen Signalplatte 13 getragen wird, angeordnet sind, daß zwei streifenförmige Metallelektroden 8', 9' quer zu und in Abstand von den Elementen 6 außerhalb deren Enden auf der gleichen Seite der Isolierplatte 12, und zwar die eine auf der einen Seite und die andere auf der anderen Seite der Elemente 6 angeordnet sind und daß je eine Schicht elektronenempfindliches Material T zwischen jeder der beiden Elektronen 8', 9' und den Enden der Elemente 6 liegt und diese berührt.
Bisher wurde angenommen, daß die Geschwindigkeit des Lesestrahls unterhalb des sogenannten ersten Sekundäremissionsübergangswertes liegt. Das gleiche Ergebnis kann jedoch bei Betrieb des Strahls mit einer Geschwindigkeit oberhalb des erwähnten zweiten Sekundärübergangswertes erzielt werden. WaM-weise kann der Strahl so eingerichtet werden, daß er zwischen den beiden sogenannten Übergängen betrieben wird, so daß die Sekundäremission der Elemente 6 die Sammlung von Elektronen auf diesen überschreitet. (Der Sekundäremissionskoeffizient also größer als 1 ist.) Die Sekundärelektronen können von einer positiv vorgespannten Elektrode gesammelt werden, wie z. B. von einer mit einer Öffnung versehenen Netzelektrode, die nahe der Speicherelektrode und in der oder um die Bahn des Strahles herum angebracht ist. In diesem Fall sammeln die Elemente positive Ladungen beim Auslesen, und die den Elektroden 8 und 9 zugeführte Auslesevorspannung muß daher bei der unter bezug auf F i g. 1 beschriebenen Ausführung negativ sein.

Der Betrieb des Lesestrahles oberhalb des ersten Ubergangswertes hat den Vorteil, daß Fokussier- und Ablenkschwierigkeiten, die bei einem Strahl geringerer Geschwindigkeit beobachtet wurden, verringert oder vermieden werden. Die Verwendung eines Strahls mit geringer Geschwindigkeit, der unterhalb des »ersten Überganges« betrieben wird, gestattet jedoch die Anwendung eines alternativen Ausleseverfahrens gegenüber dem unter Bezug auf F i g. 1 beschriebenen, bei dem der Lesestrahl in Abhängigkeit von den darauf gespeicherten Potentialen Elektronen an die Speicherelektrode abgibt, wobei die verbleibenden Strahlelektronen von der Speicherelektrode reflektiert und von geeigneten Elektroden gesammelt werden, an denen man die gespeicherte Information erhält. Dieses alternative Ausleseverfahren erfordert keine weitere Beschreibung, da es dem in der bekannten Super-Orthikon-Fernsehkameraröhre durchgeführten ähnlich ist.

Obgleich die Einrichtung nach F i g. 1 nach der Beschreibung drei getrennte Elektronenstrahlquellen aufweist, ist dies offensichtlich nicht notwendig. Die beiden Schreibstrahlen können von einer einzigen Strahlquelle, deren Elektronenstrahl in bekannter Art aufgeteilt wird, abgeleitet werden und die beiden Strahlen des aufgeteilten Strahles durch die Signale, die gespeichert werden sollen, getrennt moduliert werden. Ebenso ist in einigen Einrichtungen eine gesonderte Lesestrahlquelle nicht notwendig, da eine

i 211

oder beide Schreibstrahlquellen auch zum Lesen benutzt werden können.

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bildung der Differenz zweier gleichzeitig auftretender Signale, bei dem eine Signalspeicherröhre verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei durch jeweils eines der Signale modulierte Elektronenstrahlen über gemeinsame metallische Speicherelemente io' (6) geführt werden, denen zwei auf einem beim Auftreffen der Elektronenstrahlen während des Abtastvorganges leitend werdenden Material (7) angeordnete Elektroden (8, 9) zugeordnet sind, denen eine positive bzw. negative Spannung zugeführt wird, daß anschließend die beiden Elektroden (8, 9) an einen gemeinsamen Ausgang angelegt werden und daß schließlich die Speicherelemente (6) symmetrisch zu den Elektroden (8, 9) von einem Lesestrahl abgetastet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absolutwerte der an die Elektroden (8, 9) angelegten positiven bzw. negativen Spannungen gleich groß sind.

3. Signalspeicherröhre zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2 mit zwei Schreibstrahlquellen, einem Ablenksystem für die Elektronenstrahlen und einer Speicherelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente (6) der Speicherelektrode (3) streifenförmig ausgebildet und nebeneinander auf dem elektronenempfindlichen Material (7) angeordnet sind, auf deren anderer Seite sich die beiden Metallelektroden (8, 9) befinden, von denen jede die Speicherelemente (6) um etwas weniger als die Hälfte überlappt.

4. Signalspeicherröhre zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2 mit zwei Schreibstrahlquellen, einem Ablenksystem für die Elektronenstrahlen und einer Speicherelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente (6) streifenförmig ausgebildet und nebeneinander auf dem elektronenempfindlichen Material (7) angeordnet sind, daß neben den Speicherelementen (6) mit Abstand die beiden Metallelektroden' (8', 9') verlaufen und daß auf der den Speicherelementen (6) gegenüberliegenden Seite des Materials (7) eine Metallplatte (11) angebracht ist.

5. Signalspeicherröhre zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2 mit zwei Schreibstrahlquellen, einem Ablenksystem für die Elektronenstrahlen und einer Speicherelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente (6) streifenförmig ausgebildet und nebeneinander auf einer Isolierplatte (12) angeordnet sind, daß neben den Speicherelementen (6) mit Abstand und durch das elektronenempfindliche Material (7') mit den Speicherelementen verbunden die beiden Metallelektroden (8', 9') verlaufen und daß die Isolierplatte (12) auf einer~Metallplatte (13) befestigt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Elektrotechnische Zeitschrift ETZ-A, 1. August 1957, Bd. 78, Heft 15, S. 543 bis 548.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 508/201 2.66 © Bundesdruckerei Berlin