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1937 - Das Deutsche Museum stellt "Fernsehen" aus.

Eine Fernsehausstellung 1 Jahr nach den Olympischen Spielen 1936

Die Begleitbroschüe für 50 Reichspfennige erläutert dem Publikum mit 24 handfesten Beispielen und 30 Bildern, wie das Fernsehen funktioniert bzw. was es damit auf sich hat.

(4) Entwicklung der Fernsehgeräte mit elektrischen Zerlegern (Braunsche Röhre)

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a) Erster Fernsehversuch mit Braunscher Röhre

Zur Aufzeichnung des Fernsehbildes muß der Kathodenstrahl in gleichsinnigen Zeilen über den Leuchtschirm geführt werden und vom Ende der untersten Zeile zum Anfang der obersten Zeile hinaufspringen. Er muß außerdem in seiner Helligkeit durch die empfangenen Bildströme moduliert werden.
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Abb. 18: Bildübertragungsgerät mit Braunscher Röhre von Professor Dieckmann 1906

Sowohl die Zeilenbewegung wie die Helligkeitssteuerung des Kathodenstrahls kann auf rein elektrischem Wege trägheitslos und mit geringstem Leistungsaufwand bewirkt werden und darin liegt der große Vorteil der Braunschcn Röhre gegenüber den früheren motorbetriebenen Empfängern.
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Damit jede einzelne Zeile gleichmäßig durchlaufen wird und sich die Zeilen stetig aneinanderfügen, müssen die Ablenkspannungen stetig ansteigen, um nach Erreichung ihres Höchstwertes am Ende der Zeile plötzlich auf den Anfangswert herunterzukippen.

Der erste von Professor Dieckmann im Jahre 1906 durchgeführte Versuch, mit der Braunschen Röhre Strichzeichnungen zu übertragen, ist in der Sonderschau durch eine betriebsfähige Nachbildung (Abb. 18) vertreten.
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Dazu Versuch Nr. 21 (6)

Abb. 19: Schaltbild des Gerätes von Prof. Dieckmann

Auf der Empfangsseite (Abbildung 19) wird die senkrechte Zeilenbewegung des Kathodenstrahls innerhalb einer zehntel Sekunde über das Ablenkspulenpaar a und b durch einen Wechselstrom von der Frequenz 200 Hz hervorgerufen, das waagrechte Auseinanderziehen der Zeilen durch ein auf der Maschinenachse sitzendes Potentiometer über die Spulen c und d bewirkt. Auf dem Schirm der Röhre erscheint infolgedessen ein gerastertes Quadrat von 4 x 4cm Größe.

Auf der Sendeseite wird eine gleichgroße Hartgummiplatte mit eingelegter Metallschablone durch eine auf der Achse der Wechselstrommaschine sitzende Nipkowscheibe abgetastet, die statt mit Löchern mit Metallbürsten versehen ist.

Diese sind mit dem einen Pol einer Batterie verbunden, während der zweite Pol über die hinter der Lochscheibe der Kathodenstrahlröhre sitzenden Ablenkspulen e und f an die Metallschablone angeschlossen ist. Sobald bei Drehung der Nipkowscheibe der Strom geschlossen ist, werden die Ablenkspulen erregt und der Strahl am Durchgang durch die Blendenöffnung verhindert, so daß der Fluoreszenzfleck auf dem Schirm für die Dauer des Kontaktes verschwindet. Durch Aneinanderlagern der der Abtastung entsprechenden dunklen Unterbrechung erscheint in dem leuchtenden Quadrat das Schattenbild der abgetasteten Schablone. Da die einmalige Abtastung in 1/10 Sekunde erfolgt, werden auch Drehungen der Schablone von dem Schattenbild getreu wiedergegeben.

b) Die Zeilenbewegung und Helligkeitssteuerung des Kathodenstrahles

Das 20-Zeilen-Raster war bei diesem frühen Gerät noch ziemlich grob. Inzwischen hat man gelernt, die Ablenkspannungen beliebig hoher Frequenzen in den sog. Kippschaltungen zu erzeugen.

Dazu Versuch Nr. 22. Die Kippschaltung (3)

Abb. 20: Zeilenbewegung durch Kippspannungen

Eine Glimmlampe G (Abb. 20) ist zu einem Kondensator C parallel geschaltet, der durch eine konstante Spannungsquelle B über einen Widerstand W aufgeladen wird. Bei einer bestimmten Aufladespannung zündet die Glimmlampe, der Kondensator entlädt sich, die Glimmlampe erlischt, die Spannung kippt auf den Anfangswert zurück. Der Kondensator wird von neuem aufgeladen bis die Lampe wiederum zündet, das Spiel beginnt von neuem. Die Frequenz dieser freien Kippschaltungen hängt von der Kapazität des Kondensators, dem Vorschaltwiderstand sowie von der Zünd- und Löschspannung der Lampe ab.
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Abb. 21: Schaltung für erzwungene Kippschwingungen

Zur Steuerung der Zeilenbewegung eines Fernsehbildes sind diese freien Kippschwingungen nicht regelmäßig genug; man arbeitet in der Fernsehröhre daher mit erzwungenen Kippschwingungen unter Verwendung hochevakuierter Dreipolröhren nach folgender Schaltung (Abb. 21):

Während der Aufladung des Kondensators C auf die Klemmspannung der Batterie AB (Dauer z. B. 1/4.500s) ist die parallel liegende Verstärkerröhre durch eine negative Vorspannung gesperrt. Gelangt nun an das Gitter der positive Zeilenimpuls, so wird die negative Gitterspannung augenblicklich so weit herabgesetzt, daß die Rühre für den Entladestrom des Kondensators durchlässig wird. Nach Ablauf des Impulses (Dauer z. B. 1/45.000s) nimmt die Röhre ihren hohen Widerstand an, das Spiel beginnt von neuem. Es ergibt sich ein sägezahnartiger Spannungsverlauf.

Versuch Nr. 23. 180-Zeilen-Raster auf dem Schirm der Braunschen Röhre (15)

Die an die Ablenkplatten Pi (Abb. 20) gelegten Kippspannungen der Zeilenfrequenz (4.500Hz) rufen die Punktverschiebung des Fluoreszenzfleckes hervor. Die Spannungsimpulse von der Bildfrequenz (25Hz) lenken über die Ablenkplatten P2 den Kathodenstrahl stetig nach unten ab und werfen ihn nach Durchlaufen der untersten Bildzeile in die oberste Zeile zurück. So leuchtet der Kathodenstrahl unter dem Einfluß der beiden Kippschwingungen den Fluorenszenzschirm in einem gleichmäßig gerasterten hellen Rechteck aus.

Die Punkt- und Zeilenbewegung des Kathodenstrahles kann auch magnetisch durch Anschließen von zwei Ablenkspulenpaarcn an die Kippspannungen erfolgen. Mitunter werden auch die elektrische und magnetische Ablenkung vereinigt.

Soll auf dem Schirm ein Bild entstehen, so muß der Kathodenstrahl in jedem Punkte die der Abtastung entsprechende Helligkeit hervorrufen. Für die Helligkeitssteuerung (Modulation) des Kathodenstrahles sind verschiedene Verfahren entwickelt worden, von welchen die drei wichtigsten in der Sonderschau durch einen Versuch erläutert werden.

Versuch Nr. 24. Helligkeitssteuerung des Kathodenstrahles (18)

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Abb. 22: Helligkeitssteuerung des Kathodenstrahles
  • 1. Lochscheiben Steuerung (Abb. 22).
    Die Steuerwechselspannung wird der negativen Gleichspannung der Lochscheibe Lo, die gleichzeitig zur Vorkonzentration dient, überlagert. Die Wirkungsweise des Zylinders entspricht der des Steuergitters einer Verstärkerröhre.
    Die den Glühdraht umhüllende Elektronenwolke, von der die Kathodenstrahlen ausgehen, wird mit zunehmender negativer Spannung des Zylinders mehr und mehr zusammengeschnürt. Damit wird die Zahl der zur ersten Anode A hinüberfliegenden Elektronen verkleinert und die Helligkeit des Flecks verringert (Raumladungssteuerung).
    Erreicht der Zylinder schließlich die sog. Sperrspannung, so gehen überhaupt keine Elektronen mehr über, der Stromdurchgang ist gesperrt.
  • 2. Anodenspannungssteuerung.
    Mit zunehmender Anodenspannung erhöht sich die Geschwindigkeit der Elektronen und damit die Helligkeit des Leuchtflecks.
  • 3. Ablenk-Steuerung.
    Diese beruht darauf, daß ein Kathodenstrahl trotz aller Feinheit der Ausblendung eine geringe seitliche Streuung zeigt. Fällt der Strahl auf eine Blende mit enger Öffnung, so geht nur der in der Achse liegende dichte Elektronenschwarm hindurch und ruft einen hellen Fluoreszenzfleck hervor, dagegen werden die nach der Seite zerstreuten schwächeren Strahlen aufgehalten. Legt man daher die Steuer-Wechselspannung an die zwischen der Kathode und der ersten Anode befindlichen Ablenkspulen Sp, so wird der Kathodenstrahl abgelenkt, es gehen nunmehr nur die seitlichen, weniger dichten Teile des Elektronenbündels durch die Blende, der Fluoreszenzfleck wird schwächer. Die Abschwächung wird um so größer, je höher die angelegte Steuerspannung ist.

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c) Entwicklung der Fernseh-Empfangsröhre

In der Sonderschau ist die Entwicklung der ersten lufthaltigen und der seit 1932 gebauten Hochvakuum-Fernsehröhre durch eine reichbesetzte Reihe bis zu den neuesten Projektionsröhren (1 u. 3) dargestellt, nämlich:
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  • 1. Braun'sche Rühre mit Glühkathode und Gaskonzentration, die erstmalig- den Weh-neltzylinder zur Intensitätssteuerung für Fernsehzvveeke benutzt. Elektrische Vorkonzentration. Hersteller: v. Ardenne, 1931.
  • 2. Fernsehröhre mit Ablenklichtsteuerung für Fernsehen. Hersteller: v. Ardenne, 1931.
  • 3. Fernsehröhre mit herabgesetzter Liehfhofstörung für 10x12cm große Fernsehbilder und Wehneltzylindersteuerung. Hersteller: v. Ardenne, 1931.
  • 4. Gasgefüllte Fernsehröhre nach E. Hudec. Beseitigung der Nullpunktsanomalie durch Verlegung des Leucbtpunktes im Ruhezustand an den Rand des Leuchtschirmes. R.P.Z. 1932.
  • 5. Fernseh-Empfangsröhre mit Gaskonzentration. Hersteller: Telefunken, 1932.
  • 6. Kineskop von V. K. Zworykin 1931; erste Hochvakuum Fernseh-Empfangsröhre.
  • 7. Eine der ersten Hochvakuumröhren für Fernsehzwecke mit Immersionslinse. Hersteller: R.P.Z. (W. Heimann), 1934.
  • 8. Hochvakuumröhre mit elektrischer Elektronenlinse auf Kolbenhals aufgedampft. Hersteller: Telefunken, 1933.
  • 9. Hochvakuum-Elektronenstrahl-Fernsehröhre Typ FRL der Radio AG. D.S.Loewe. Doppelt elektrostatische Ablenkung für Gegentakt-Betrieb. Betriebsspannung: 3.000 Volt, Gittersteuerbereich: ±12 Volt. Hersteller: D.S.Loewe, 1935.
  • 10. Fernseh-Röhre mit Leuchtschirm von 30cm Durchmesser. Hersteller: Leybold und v. Ardenne, 1936.
  • 11. Normale Fernseh-Empfangsröhre der Telefunken-Ges., Type RFB1 TE 4. Hersteller: Telefunken, 1935.
  • 12. Braun'sche Röhre mit magnetischer Ablenkung der Fernseh-AG. Hersteller: Fernseh-AG., Berlin, 1936.
  • 13. Braun'sche Röhre mit doppelt-elektrostatischer Ablenkung und Nachbeschleunigung. Ablenkempfindlichkeit 0,3mm/Volt bei 6.000 Volt Anodenspannung.
  • 14. Hochvakuum-Fernsehröhre mit doppelt elektrostatischer Ablenkung. Hersteller: Reichspostzentralamt, 1936.
  • 15. Fernsehröhre für magnetische Ablenkung. Schirm-Durchmesser 50cm. Hersteller: Fernseh-AG.
  • 16. Projektionsröhre von Telefunken, 1936.
  • 17. Projektionsröhre der Fernseh-AG. 1936.
  • 18. Schnittmodell der Bauelemente der Kathodenröhre für Großbild-Empfang. Hersteller: C. Lorenz A.-G.

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d) Neuzeitliche Empfänger mit Braunscher Röhre

Die neuesten Bauformen des Fernsehempfängers mit Braunscher Röhre, wie sie Telefunken, C.Lorenz, D.S.Loewe und die Fernseh-AG. in den letzten fünf Jahren entwickelt haben, sind zum drahtlosen Empfang der Tonfilmsendungen aufgestellt.

Den inneren Aufbau eines Fernsehempfängers, der grundsätzlich stets für Bild- und Tonempfang eingerichtet ist, veranschaulichen zwei mit Glaswänden versehene Empfänger von C. Lorenz AG. aus den Jahren 1935 und 1936. Durch Konstruktionsverbesserungen wurde in einem Jahre eine erhebliche Verkleinerung des Gerätes bei gleicher Leistung erzielt. Die mit einer etwa 2 m langen Antenne versehenen Geräte werden durchwegs an 220V oder 110V Wechselstrom angeschlossen.

Abstimmung, Bildschärfe, Bildkontrast, Lautstärke und Klangfarbe werden meist durch 5 Knöpfe eingestellt. Die Schaltungen der Empfänger der verschiedenen Firmen weichen grundsätzlich nur wenig von einander ab.

Ein tiefer Einblick in die Schaltung !!

Abb. 23: Schema des Telefunken Fernsehers F.E.IV

Als Beispiel für die Schaltung eines neuzeitlichen Fernsehempfängers ist das grundsätzliche Schema des Telefunkenfernsehers FE IV angebracht (Abb. 23).
Der Bild- und Tonempfänger stellt einen Überlagerungsempfänger (Super) dar. Er besteht aus der an die Antenne angeschlossenen H.F. (Hochfrequenz-) Vorstufe und dem Mischteil, in welchem den Ultrakurzwellen für Ton und Bild eine Hilfswelle überlagert wird. Dadurch entstehen zwei feste Zwischenfrequenzen (z. B. 1,2 und 3MHz), die in zwei getrennten Zwischenfrequenzteilen für Ton und Bild verstärkt werden. Für beide Wellen erfolgt die Abstimmung gemeinsam im Mischteil, und zwar mit einem einzigen Knopf. Die Abstimmung erfolgt nach dem Ton, genau wie beim Rundfunkgerät. Bei richtig abgestimmtem Ton ist wegen des festen Abstandes der Bild- und Tonzwischenfrequenz selbsttätig auch der Bildempfänger abgestimmt.

Die Bildzwischenfrequenz wird in einem dreistufigen Verstärker verstärkt und dann der Steuerungselektrode der Braun sehen Röhre zugeführt. Die Einstellung der Helligkeit des Bildes und des Bildkontrastes erfolgt durch einen Doppelknopf. Die der Bildzwischenfrequenz überlagerten Gleichregelzeichen werden durch eine elektrische Weiche abgezweigt und dem Ablenkgerät zur Steuerung der Kippschwingungen zugeführt. Hierdurch wird die Punkt- und Zeilenverschiebung genau im Gleichlauf mit der Abtastung am Sender gehalten.

Der Mischteil des Bildempfängers liefert außer der Bildzwischenfrequenz auch die Zwischenfrequenz für den Ton, die über eine Weiche in den Ton-Zwischenfrequenzverstärker geleitet wird und nach Gleichrichtung und Endverstärkung den Lautsprecher erregt. Die Bedienung des Tonteils erfolgt ebenfalls durch einen Doppelknopf. Der eine Knopf regelt die Lautstärke, der andere die Klangfarbe.

Der an das Netz (220 V) anzuschließende Netztransformator liefert sämtliche Betriebsspannungen für Empfänger, Ablenkgerät, Lautsprecher usw. sowie die Anodenspannung von 3.000-5.000 Volt für die hochevakuierte Braunsche Röhre.

Die magnetische Ablenkung des Kathodenstrahles erfolgt durch zwei Spulenpaare, die über dem Hals der Röhre angeordnet sind. Die Bildgröße beträgt 18 x 21cm. Als Antenne dient ein besonderes Spezial-Gummikabel von 2,5m Länge, dessen freies Ende an der Decke oder Wand befestigt werden kann. Insgesamt ist der Empfänger mit 13 Verstärkerröhren und 5 Gleichrichterröhren bestückt.

Die Bildschärfe steigern . . . .

Die Steigerung der Schärfe des Fernsehbildes in der Braunschen Röhre mit zunehmender Zeilenzahl ist durch sechs Photographien von Schirmbildern (1) dargestellt:
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  • 1. Erstes mit Braun'scher Röhre projiziertes Fernsehbild. Intensitätssteuerung mittels Wehneltzylinder, Anodenspannung: 4.000 Volt, Strahlstrom: 0,3mA - Hersteller: M. v. Ardenne, 1931.
  • 2. 30zeiliges Fernsehbild. - Mittels Lochscheibe und Photozelle zerlegtes Diapositivbild. Hersteller: M. v. Ardenne, 1931.
  • 3. 60zeiliges Fernsehbild. - Diapositivbild, mittels Lochscheibe und Photozelle zerlegt. Hersteller: Hudec (R. P. Z.), 1932.
  • 4. 90zeiliges Fernsehbild. - Mittels Lochscheibe und Photozelle zerlegtes Diapositivbild. Hersteller: M. v. Ardenne, 1931.
  • 5. 180zeiliges Fernsehbild. - Freilichtaufnahme durch Zwischenfilmwagen, Bildzerlegung mittels Lochscheibe und Photozelle (Vervielfacher). Hersteller: Fernseh-AG., 1936.
  • 6. 375zeiliges Fernsehbild (Zwischenzeilenverfahren). Freilichtaufnahme und Zerlegung mittels Bildfänger. Hersteller: Telefunken, 1936.

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e) Elektronen-Bildfängerröhren

Bei den Fernsehgebern mit mechanisch-optischen Zerlegern kommt man mit 180 Zeilen an eine Grenze, die nur unter Einsetzung außerordentlicher Mittel (z. B. dem Linsenkranz von Telefunken) überschritten werden kann.

Einen neuen Weg zur Abtastung mit Hilfe der Braunschen Röhre hat 1932 in Amerika Dr. V. K. Zworykin gewiesen, bei dem eine Auflösung bis 600 Zeilen möglich ist. Das Ikonoskop Zworykins ist im Original (19) sowie in einer Ausführung von Telefunken (18) ausgestellt und wird auch im Betrieb vorgeführt.

Die Wirkungsweise dieses sinnreichen Apparates, der die Funktion des Auges in höchster Vollkommenheit nachbildet, sei hier an Hand einer schematischen Zeichnung kurz gekennzeichnet.

Wie das Iconoscope funktionert

Abb. 24. Schematische Darstellung der Bildfängerröhre

Das Ikonoskop (Bildfänger) enthält (Abb. 24) als wesentlichen Teil im Innern der Kathodenstrahlröhre eine Glimmerplatte, die auf der Rückseite mit Silber belegt ist, an die ein nach außen führender Draht angeschlossen wird.

Die Vorderseite der Glimmerplatte ist mit einem Mosaik von schätzungsweise 3 Millionen kleinster Photozellen besetzt. Die einzelnen Photozellen bestehen aus winzigen Silberteilchen, die mit Cäsium sensibilisiert sind. Das zu übertragende Bild wird mittels einer Linse auf dieses Mosaik geworfen, wobei die einzelnen lichtempfindlichen Elemente um so mehr Elektronen aussenden, je stärker das auffallende Licht ist. Durch die Aussendung der negativen Elektronen laden sich die belichteten, voneinander isolierten Silberteilchen positiv auf.

Der in der gleichen Röhre erzeugte Kathodenstrahl tastet wie beim Bildempfang die Mosaikfläche ab und hebt, da er selbst negativ geladen ist, die positive Ladung der Teilchen auf. Dabei entstehen von Punkt zu Punkt je nach der Belichtungsstärke wechselnde Entladungsströme, die über die rückwärtige Metallplatte und den angeschlossenen Draht nach außen abfließen. Man gewinnt so in denkbar einfacher Weise die Bildströme, die dann weiter verstärkt werden können.

Die Abtaströhre von Farnsworth

Abb. 25: Die Abtaströhre von Farnsworth

Eine zweite von Farnsworth entwickelte Abtaströhre ist durch eine Ausführung der Fernseh-AG. dargestellt. Ihre Wirkungsweise veranschaulicht Abb. 25. Das optische Bild wird auf eine Photokathode b geworfen, aus der entsprechend der Helligkeitsverteilung des Bildes Elektronenstrahlen austreten. Die Emissionsverteilung wird durch das Zusammenwirken einer elektrischen und einer magnetischen Linse genau in die Ebene x der Abtastblende abgebildet, deren Öffnung der Größe eines Bildpunktes entspricht.

Die Abtastung des Bildes erfolgt durch magnetische Ablenkung des in sich starren Elektronenstrahlenbündels in waagrechter und senkrechter Richtung. Es fällt dadurch jeder von einem Bildpunkt ausgehende Elektronenstrahl einmal durch die Blendenöffnung und löst beim Auftreffen auf eine hinter der Blende sitzende Anode den Bildstrom aus. Die sehr schwachen Bildströme werden noch in der Röhre durch einen Sekundärelektronenverstärker verstärkt.

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