DE1412705C - Vorrichtung zur Steuerung der Dreh geschwindigkeit einer Magnetkopftrommel und det Geschwindigkeit eines Magnetban des eines Magnetbandgerätes - Google Patents
Vorrichtung zur Steuerung der Dreh geschwindigkeit einer Magnetkopftrommel und det Geschwindigkeit eines Magnetban des eines MagnetbandgerätesInfo
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Description
ι 2
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steue- magnetischen Köpfen vorgesehen ist. Die genauesten
rung der Drehgeschwindigkeit einer eine Magnet- dieser Systeme verwenden eine Mehrzahl von Köpfen,
kopfanordnung tragenden Trommel und der Ge- die am Umfang der Abtasttrommel angeordnet sind
schwindigkeit eines Magnetbandes eines Magnet- und bei denen sich die Trommel im wesentlichen
bandgerätes bei Wiedergabe einer auf dem Magnet- 5 quer in bezug zu einem relativ breiten Magnetband
band in Querspuren aufgezeichneten, kontinuierlichen dreht, das in Längsrichtung oder schraubenförmig
breitbandigen Signalinformation, wobei die Wieder- relativ zur Achse der Trommel angetrieben wird,
gäbe durch die von der Trommel getragene Magnet- Obwohl die Köpfe das Band mit großer Geschwiridig-
kopfanordnung erfolgt, an der das Magnetband vor- keit abtasten, ist die Längsgeschwindigkeit des Ban-
beibewegt wird und wobei eine erste, von auf einer io des vergleichsweise äußerst gering.
Längsspur aufgezeichneten Taktsignalen gesteuerte In solchen Querabtastsystemen oder in solchen
Servoeinrichtung zur Steuerung eines Bandantriebs- Systemen mit schraubengängiger Führung des Bandes
motors und eine zweite Servoeinrichtung zur Steue- sind die verschiedensten Synchronisierungsanordnun-
rung eines Trommelantriebsmotors vorgesehen ist. gen vorgesehen, mit denen eine Zeitbezugsmarke auf
Magnetbandsysteme werden vorwiegend zur Auf- 15 das Band während der Aufzeichnung aufgezeichnet
zeichnung und Wiedergabe großer Datenmengen wird. Diese Zeitbezugsmarken können dann bei der
über relativ lange Zeitdauern benutzt. Obwohl Ma- Wiedergabe dazu benutzt werden, die Zeitbasis-
gnetbandsysteme derart ausgebildet werden können, Stabilität sicherzustellen. Auf diese Weise erreicht
daß man relativ schnell Zugang zu gewissen Daten man eine Zeitbasisstabilität; die um wenigstens eine
findet, und obwohl sie innerhalb Zeiten von einer ao Größenordnung besser ist als die von anderen Breit-
Millisekunde oder weniger in Gang gesetzt oder an- bandsystemen. Bei der Wiedergabe werden in dem
gehalten werden können, sind ihre größten Vorteile System die Köpfe nacheinander beim Abtasten des
gegenüber Datenspeichersystemen doch darin zu Bandes eingeschaltet, so daß das kontinuierliche
sehen, daß sie die Aufzeichnung außerordentlich Signal wieder hergestellt wird. Diese Systeme finden
großer Datenmengen gestatten. 35 weithin bei der Aufzeichnung von Fernsehsignalen
Die Kapazität von Magnetbandsystemen in dieser Anwendung, können aber auch zur Aufzeichnung
Hinsicht beruht im wesentlichen auf ihrer Band- von Instrumentendaten verwendet werden, wobei
breitenkapazität, ihrer hohen Informationsdichte und vorzugsweise eine große Anzahl von Eingangsdaten
der Einfachheit ihrer Schaltung für die Aufzeichnung in mehrere Kanäle aufgeteilt wird (Multiplex-Be-
und Wiedergabe. Die anspruchsvollsten Forderungen 30 handlung) und bei der späteren Wiedergabe wieder
an solche Systeme ergeben sich bei der Aufzeichnung in einem Kanal vereinigt wird (Demultiplex-Behand-
von Fernsehsignalen und instrumentalen Daten. Bei lung).
der Aufzeichnung von Fernsehsignalen muß ein Es ist hier zu bemerken, daß, je kompakter und
solches System beispielsweise in der Lage sein, billiger diese Systeme sind, um gewünschte Resultate
Signale im Bereich eines 4-Megahertz-Bandes auf- 35 zu gewinnen, ihr Anwendungsbereich desto größer
zunehmen, darüber hinaus die verschiedensten Syn- ist. Bisher war es schwierig, Schaltübergänge zu elichronisierungs-
und Abgleichsignale. Dabei muß es minieren, die sich beim Umschalten zwischen den
aber eine sehr genaue Zeitbasisstabilität gewähr- Köpfen im Wiedergabebetrieb ergaben. Wenn die
leisten. Der geforderte Genauigkeitsgrad wird an- Schaltübergänge nicht eliminiert werden, verlaufen
schaulich, wenn man bedenkt, daß die horizontale 40 die wiedergegebenen Daten nicht kontinuierlich. Die
Abtastfrequenz in einem zusammengesetzten ein- Schaltübergänge wurden daher in die Rücklaufinterfarbigen
Fernsehsignal 15 750 Linien/Sekunde ist. valle von Fernsehsignalen gelegt, wobei sich keine
Eine vergleichbare Genauigkeit wird bei der Auf- ernsthaften Schwierigkeiten ergaben. Es war jedoch
zeichnung von Instrumentendaten gefordert, insbe- schwierig, zur Verarbeitung von Instrumentendaten
sondere dann, wenn sich rasch verändernde Daten 45 ein System anzugeben, das ohne Wartung lange Zeit
von einer großen Vielzahl von Datengattern zugleich bei Aufnahme von Informationen mit hohen Datenwährend
des Betriebs eines komplexen Systems ab- raten arbeiten konnte, beispielsweise werden Entgegeben
werden. Beispielsweise werden gesonderte fernungsmeßdaten, die FM/FM-möduliert sind, ins-Messungen
der Temperatur, des Drucks, der Be- besondere durch Längsflatterbewegungen des Maschleunigung
und der mechanischen Belastung wäh- 50 gnetbandes beeinflußt.
rend des Betriebs eines Flugzeugs wahrgenommen, Aus der deutschen Patentschrift 1 106 799 ist ein
und es wird gewünscht, diese Daten zusammen mit Magnetband bekanntgeworden, bei dem sowohl der
anderen und mit Sprachmitteilungen aufzuzeichnen. Magnetband-Antrieb als auch der Antrieb einer
Um die Aufzeichnung sehr rasch sich ändernder Magnetkopftrommel servogesteuert werden. Die An-
Übcrgänge oder anderer sich rasch ändernder Phäno- 55 Ordnung ist dabei so getroffen, daß die Servosteue-
menc zu ermöglichen, müssen die Aufzeichnungs- rung für den Magnetbandantrieb bei Wiedergabe
und Wiedergabesysteme eine Baiidbrcitcnkapazität durch Signale von Magnetband gespeist wird, wäh-
haben, die sich der eines Fcrnseh-Aufzcichnungs- rend die Servosteuerung für die Kopftrommel durch
systems nähert oder ihr gleicht. Von gleicher Wichtig- Signale erfolgt, die aus dem Phasenvergleich eines
keit ist, daß die Zeitbasisstabilität eines solchen 60 der Kopftrommclgeschwindigkeit entsprechenden Si-Systems
innerhalb von Bruchteilen einer Mikro- gnals und einem Frequenznormal gewonnen werden.
Sekunde gewährleistet sein muß und daß die Daten Dabei ergibt sich der Nachteil, daß die Steuerung
kontinuierlich aufgezeichnet werden müssen, damit der Kopftrommclgeschwindigkeit bei Aufnahme und
bei der Wiedergabe die übermittelte Information den Wiedergabe nicht korrelicrt ist. Schwankt beispicls-
vollen Inhalt der Daten wiedergibt. 65 weise die Geschwindigkeit der Kopftrommel bei Auf-Außerordentlich
zufriedenstellende Resultate er- nähme auf Grund von Instabilitäten im Antriebskreis,
geben sich bei der Anwendung von Systemen, in so werden diese bei Wiedergabe nicht mehr identisch
denen eine Ahlnsttrommcl mit einem oder mehreren vorhanden sein, so daß trotz Steuerung der Kopf-
3 4
trommel bei Wiedergabe Fehler vorhanden sein einer stabilisierten Quelle geliefert wird und eine
werden. Frequenz hat, die außerhalb des Frequenzspektrums
In der deutschen Auslegeschrift 1 071 754 ist eine der Breitbanddaten liegt. Bei der Wiedergabe der
Einrichtung zur Wiedergabe eines in mehreren par- Signale wird der Pilotträger von den Daten abgeallelen
Spuren auf einem bandförmigen Aufzeich- 5 trennt, jedoch als Zeitbezugssignal verwendet. Das
nungsträger aufgezeichneten Signals großer Band- Zeitbezugssignal wird zur Servosteuerung bei der
breite beschrieben, aus der als bekannt hervorgeht, Wiedergabe und auch zur elektronischen Justierung
abgenommene Signale durch Verzögerungsglieder zu im Sinne einer Zeitbasisfeineinstellung verwendet. In
beeinflussen, bevor sie wieder zusammengefaßt wer- einer besonderen Ausführungsform solcher Systeme
den. Die in dieser Einrichtung enthaltene Schaltung io erfolgt die Feinjustierung der Zeit vor dem endgültidicnt
lediglich zur Korrektur von Phasenabweichun- gen Umschalten durch eine elektronisch variable
gen zwischen parallelen, longitudinal aufgezeichneten Verzögerungskette, die mit Phasendetektoren zukontinuierlichen
Spuren. sammenarbeitet, welche auf eine Standardfrequenz
Das ältere deutsche Patent 1170 451 schlägt vor, und auf einen wiedergegebenen Pilotträger anbei
auf einem Magnetband aufgezeichneten Fernseh- 15 sprechen. Diese Schaltung wird zusammen mit Mitsignalen
die Horizontal-Synchronimpulse bei Wieder- teln zum allmählichen Überblenden der Signale der
gäbe zur Steuerung der Kopftrommelgeschwindigkeit einzelnen Köpfe unter nachfolgender Feineinstellung
heranzuziehen. Dabei fehlt jedoch eine entsprechende der Zeit verwendet. Es wird eine Zeitbasisstabilität in
Steuerung der Bandgeschwindigkeit vollständig. der Größenordnung von einigen Mikrosekunden er-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- ao reicht, obwohl vollständige Austauschbarkeit zwigrunde,
bei einer Vorrichtung der in Rede stehenden sehen verschiedenen Aufzeichnungs- und Wieder-Art
eine Korrelierung der Steuerung sowohl der gabesystemen besteht und die Wiedergabe kontinu-Bandgeschwindigkeit
als auch der die Magnetkopf- ierlich erfolgt. Extrem kompakte tragbare Aufzeichanordnung
tragenden Trommel bei der Wiedergabe nungssysteme können daher in mobilen oder nur
der aufgezeichneten Signale anzugeben, wobei dar- as vorübergehend aufgebauten Anlagen verwendet werüber
hinaus die bei der Aufnahme auftretenden den, und die Informationen können später, wenn es
Fehler eine entsprechende Korrektur bei der Wieder- gelegen ist, mit irgendeinem Wiedergabegerät abgegabe
erfahren. spielt werden. Ein weiteres Kennzeichen der Erfin-
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der ein- dung ist die Verwendung spezieller elektronisch
gangs genannten Art dadurch gelöst, daß zur Steue- 30 variabler Verzögerungsmittel zur Feineinstellung der
rung der Servoeinrichtung für den Trommelantriebs- Zeitsteuerung. Zusammen mit den elektronisch varimotor
bei Aufnahme in den Querspuren aufgezeich- ablen Verzögerungsmitteln können zwei Seryoschleinete
und bei Wiedergabe von der Magnetkopfanord- fen vorgesehen sein, die entweder offen oder genung
abgetastete Pilotsignale dienen, wobei die um- schlossen sind und von denen die eine die Verzögelaufende
Trommel mehrere, aufeinanderfolgende 35 rung auf einen geeigneten mittleren Arbeitspunkt
Querspuren nacheinander in Überlappung abtastende herstellt und von denen die andere eine Feineinstel-Magnetköpfe
trägt und an diese Magnetköpfe aus- lung der Zeit in bezug zu eine'r außerordentlich gegangsseitig
einstellbare Verzögerungsglieder ange- nauen vorgegebenen Zeitbasis gestattet,
schlossen sind, daß eine von den abgetasteten Pilot- In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wersignalen gesteuerte, die Verzögerungsglieder ein- 40 den besondere Vorteile durch die Art und Weise stellende dritte Servoeinrichtung vorgesehen ist und gewonnen, mit der der Pilotträger benutzt wird. Die daß an die Verzögerungsglieder ausgangsseitig eine Daten werden um eine ausgewählte mittlere Fredie aus den Verzögerungsgliedern zeitlich gestuft quenz frequenzmoduliert, so daß sie einen ausgekommenden Informationssignalabschnitte zu einem wählten Bereich im Frequenzspektrum einnehmen, kontinuierlichen breitbandigen Informationssignal zu- 45 Dann wird ein Pilotträger außerhalb dieses Speksammensetzende Schaltung angeschlossen ist. trums linear zu den frequenzmodulierten Daten-
schlossen sind, daß eine von den abgetasteten Pilot- In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wersignalen gesteuerte, die Verzögerungsglieder ein- 40 den besondere Vorteile durch die Art und Weise stellende dritte Servoeinrichtung vorgesehen ist und gewonnen, mit der der Pilotträger benutzt wird. Die daß an die Verzögerungsglieder ausgangsseitig eine Daten werden um eine ausgewählte mittlere Fredie aus den Verzögerungsgliedern zeitlich gestuft quenz frequenzmoduliert, so daß sie einen ausgekommenden Informationssignalabschnitte zu einem wählten Bereich im Frequenzspektrum einnehmen, kontinuierlichen breitbandigen Informationssignal zu- 45 Dann wird ein Pilotträger außerhalb dieses Speksammensetzende Schaltung angeschlossen ist. trums linear zu den frequenzmodulierten Daten-
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen Signalen vor der Aufzeichnung hinzugefügt. Bei der
sich Phasenabweichungen innerhalb und zwischen Wiedergabe wird der Pilotträger von den Daten abeiner
Vielzahl aufeinanderfolgender Spurensegmente gefiltert und mit einem Standard verglichen,
korrigieren, die quer über ein Band in einem Auf- 50 Eine weitere Ausbildung der Erfindung ergibt sich nahmesystem redudanten Typs aufgezeichnet sind. dann, wenn man das Umschalten und die Arbeit der Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nicht variablen Verzögerungsschaltungen während der nur eine Phasen- und Frequenzkorrektur durchge- Wiedergabe der Signale in gegenseitige Beziehung führt, sondern die Vorrichtung enthält auch eine setzt. Einander gegenüberstehende Köpfe, von denen integrale Schalteinrichtung zum Kombinieren der 35 der eine aktiv und der andere inaktiv ist, werden wiedergegebenen Signalsegmente der Information zunächst zusammengekoppelt, um die wiedergegebezum Bilden eines kontinuierlichen Ausgangssignals. nen Signale abwechselnd in zwei Signalköpfen zu Die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt also geben. Dann erfolgt eine Feineinstellung der Zeit eine Schalteinrichtung, mit der aufeinanderfolgende durch eine elektronisch variable Verzögerungsleitung Segmente einer Information gleichzeitig kombiniert 60 in jedem Kanal. Eine endgültige Vereinigung der beiwerden können, ohne daß ein Phasenverschieben den Signale erfolgt durch ein relativ allmähliches oder anderweitige Verluste einer Signalinformation Überblenden, wobei der Beitrag des einen Kanals in auftreten können, wobei während des Schaltens Ein- dem Maße verringert wird, wie der Beitrag des anschaltstoßsignale weitgehend unterdrückt werden. deren Kanals erhöht wird.
korrigieren, die quer über ein Band in einem Auf- 50 Eine weitere Ausbildung der Erfindung ergibt sich nahmesystem redudanten Typs aufgezeichnet sind. dann, wenn man das Umschalten und die Arbeit der Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nicht variablen Verzögerungsschaltungen während der nur eine Phasen- und Frequenzkorrektur durchge- Wiedergabe der Signale in gegenseitige Beziehung führt, sondern die Vorrichtung enthält auch eine setzt. Einander gegenüberstehende Köpfe, von denen integrale Schalteinrichtung zum Kombinieren der 35 der eine aktiv und der andere inaktiv ist, werden wiedergegebenen Signalsegmente der Information zunächst zusammengekoppelt, um die wiedergegebezum Bilden eines kontinuierlichen Ausgangssignals. nen Signale abwechselnd in zwei Signalköpfen zu Die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt also geben. Dann erfolgt eine Feineinstellung der Zeit eine Schalteinrichtung, mit der aufeinanderfolgende durch eine elektronisch variable Verzögerungsleitung Segmente einer Information gleichzeitig kombiniert 60 in jedem Kanal. Eine endgültige Vereinigung der beiwerden können, ohne daß ein Phasenverschieben den Signale erfolgt durch ein relativ allmähliches oder anderweitige Verluste einer Signalinformation Überblenden, wobei der Beitrag des einen Kanals in auftreten können, wobei während des Schaltens Ein- dem Maße verringert wird, wie der Beitrag des anschaltstoßsignale weitgehend unterdrückt werden. deren Kanals erhöht wird.
In einer Ausführungsform der nrlindung werden 65 Weitere Einzelheiten Und Vorteile der Erfindung
Breitbanddaten durch ein Querspur-Abtastsystem ergeben sich aiis der nachfolgenden Beschreibung
aufgezeichnet, und zwar zusammen mit einem Pilot- unter Hinweis auf die Figuren.
Träger oder einem Standardfrequenzsignal, das von Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Auf/eich-
nungs- und VVicdcrgabc-Magnctbandsystcms nach
der Erfindung;
F i g. 2 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild und
die Schcmadarstelliing eines Aufzeichnungssystems
nach der Erfindung;
Fig. 3 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild und eine schematischc Darstellung eines Magnetband-Wiedergabesystems
nach der Erfindung;
F i g. 4 zeigt ein Diagramm des Energieinhalts in Abhängigkeit von der Frequenz für ein Frequenzspektrum
von Daten und Pilotträgersignalen, die in den erfindungsgemäßen Systemen verwendet werden;
F i g. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Beispiels einer Modulatorschaltung, die erfindungsgemäß in
den Systemen nach F i g. 2 und 3 verwendet werden kann;
F i g. 6 zeigt in einem Blockschaltbild eine servogestcucrte
Vorrichtung zur Feineinstellung der Zeit und ein Umschaltsystcm für Magnetbandsysteme
nach der Erfindung;
Fig. 7 zeigt in einem Blockschaltbild eine Gattersignal-Generatorschaltung,
die in den Systemen nach F i g. 2 und 3 erfindungsgemäß angewendet werden
kann;
F i g. 8 zeigt eine andere Ausführungsform eines Zeiteinsteil- und Umschaltsystcms nach der Erfindung
im Blockschaltbild;
F i g. 9 zeigt das Schemaschaltbild einer elektronisch variablen Verzögerungslinie, wie sie in einem
erfindungsgemäßen System verwendet wird.
Der allgemeine Aufbau eines Aufzeichnungs- und Wiedergabesystems nach der Erfindung ist in Fig. 1
dargestellt. Es ist ein einziges System dargestellt, das sowohl die Funktionen der Aufzeichnung als auch
die der Wiedergabe ausführen kann. Aus den später im einzelnen beschriebenen Beispielen läßt sich jedoch
erkennen, wie diese Funktionen vorteilhaft getrennt ausgeübt werden können.
Die Anordnung nach F i g. 1 ist zur Verarbeitung von Instrumentendaten bestimmt. Als Datenquellen
dienen drei gesonderte Datenquellen 10 bis 12, die Signale mit hoher Informationsrate liefern. Diese
Daten sollen aufgezeichnet und gesondert kontinuierlich wiedergegeben werden. Wegen der Bandbreitenkapazität
kann das System in gleicher Weise zur Aufzeichnung von Fcrnseh- oder anderen Signalen
dienen, obwohl solche Signale vor und nach der Aufzeichnung anders verarbeitet werden.
Bei der Aufzeichnung und Verarbeitung von Instrumentendaten liegen in der Regel die aufzuzeichnenden
Informationen in einer Anzahl verschiedener Formen vor. Das von der ersten Datenquelle 10 gelieferte
Signal kann beispielsweise eine Entfcrnungsmcß-lnformation
hoher Geschwindigkeit sein, also ein Signal, für das in der Regel eine FM/FM-Aufzeichnung
erfolgt. Die von der zweiten Datenquelle kommenden Signale können mit einer Impulskodierung
modulierte Signale sein (PCM-Signalc), und die Signale von der dritten Datenquelle 12 können hochficquenzmodulicrt
sein. Die verschiedensten Arten von Quellen, und vor allem mehr als drei Quellen
können vorgesehen sein. Die Informationsraten der Signale von den verschiedenen Quellen können sich
von der relativ niedrigen Hochfrequenzrate bis zur hohen Bitratc in den PCM-Datcn erstrecken. Nach
der Lehre der Erfindung werden diese verschiedenen Signale in besonders vorteilhafter Weise durch Modulation
mit einem Träger kombiniert, so daß sie . verschiedene Bänder in einem vorgegebenen Frequenzspektrum
einnehmen. Die Signale der ersten Datenquelle 10 werden also mit einem ersten Träger
einer ausgewählten Frequenz /, durch einen Modulator
14 moduliert. Ein Teil des Frequenzspektrums wird daher an die FM/FM-Signale gegeben, und zwar
der Teil des Frequenzspektrums, der durch das von den Seitenbändern des Signals bedeckte Band bestimmt
ist, wenn eine Amplitudenmodulation durch
ίο den /,-Träger erfolgt. Geeignete übliche Filter (nicht
dargestellt) können zur Ausscheidung von Komponenten aus dem ausgewählten Frequenzband vorgesehen
sein. In gleicher Weise werden die PCM-Signale von der zweiten Datenquelle 11 zur Amplitudenmodulation
des Trägers f., anderer Frequenz in einem zweiten Modulator 15 verwendet. Das Frequenzband,
das nun von der PCM-Information um die ^-Trägerfrequenz herum besetzt wird, überlappt
nicht die FM/FM-Information, die um die /,-Träger-
ao frequenz herum liegt. In ähnlicher Weise wird ein
dritter Modulator 16 verwendet, um noch einen weiteren Träger /3 mit hörfrequentcn Signalen von der
dritten Datenquelle 12 zu modulieren. Die Signale von den drei Modulatoren 14, 15, 16 gelangen par-
as allel zu Summationskreisen 18, in denen sie additiv
vereinigt werden. Die vereinigten Signale besetzen sich gegenseitig ausschließlich Abschnitte eines vorgegebenen
Frequenzspektrums, das die Frequenzen /, bis /., umfaßt und in einem Modulator 19 zur Fre-
quenzmodulation eines Trägers verwendet wird. Die von den Summationskreisen 18 abgeleiteten Komponenten
werden als Analogsignale zur Steuerung des FM-Trägers verwendet. Die Mittelfrequenz des FM-Trägers
verschiebt das gesamte Frequenzspektrum auf ein anderes Band, das zwischen den Frequenzen
/4 und /5 liegt. Die Frequenzmodulation hat zur
magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe eine Anzahl von Vorteilen. Die Aufzeichnungsköpfe
können fortlaufend auf ihrem optimalen Aufzeichnungspegel betrieben werden. Ein Vorerregungssignal
wird nicht benötigt. Ferner wird die Gesamtzahl der Oktaven, die von den Köpfen erfaßt werden, verringert,
so daß die Ausbildung der Köpfe unter Berücksichtigung schwerwiegender Kompromisse erfolgen
muß. Bei Wiedergabe der aufgezeichneten Information kann, wie noch später erläutert wird, eine
Signalbegrenzung erfolgen, um Fehler zu vermindern, die sich durch Teilausfälle ergeben, wie sie etwa von
Ungenauigkeiten und Unsauberheiten der magnetisehen Beschichtung des Magnetbandes herrühren
können.
Das tatsächlich aufzuzeichnende Signal enthält zusätzlich zum Signal vom Frequenzmodulator 19 eine
sehr genau gesteuerte Standardfrequenz oder einen Pilotträger, der von einer stabilen Oszillatorquelle
erhalten wird. Der Oszillator kann ein kristallgesteuerter Oszillator sein und beispielsweise eine
Frequenzstabilität von 1 : K)7 oder größer haben. Die Frequenz Fn des Pilotträgers wird derart gewählt, daß
sie außerhalb des von /4 bis /, reichenden Frequenzbandes
liegt. Am zweckmäßigsten liegt die Frequenz /0 unterhalb /,. Diese Signale werden nun in
einem Addierer 22 kombiniert, wobei eine Filterung, wenn gewünscht, erfolgen kann, und dann zur Aufzeichnung
einem Breitbandaufzeichnungs- und Wiedergabesystem zugeführt, das mit Querspurabtastung
arbeilet.
Aus Gründen der Einfachheit ist der Kopfmccha-
nismus 24, der eine Mchrkopf-Abtasttrommel aufweist
und einen dieser zugeordneten Inipulsabnahmcmechanismus,
der die Kopistellung mit dem Magnetband in bezug bringt, gesondert von dem Magneiband-Antriebssysiem
25 dargestellt, in dem die Haspeln, der Kapstanantrieb und der Muttcr-Führungsmechanismus
vorgesehen sind, die in diesen Systemen bekannt und üblich sind. Längs-Aufzeichnungs-
und Wiedcrgabeköpi'e 27 können zur gesonderten Aufzeichnung eines hörfrequenten Signals
vorgesehen sein und auch zur Aufzeichnung eines Zeilkodierungssignals nach Maßgabe der vom Koni
aufgenommenen Signale. Das Magnetband-Antriebssystcm
25 liegt an einer Stromquelle 28. Diese Stromquelle 28 speist auch ein Zeitbasis-Scrvosteucrungssyslcm
30 für die verschiedenen servogesteuerten Elemente der Vorrichtung.
Obwohl die Betriebsweise eines Breitband-Aufzeichnungs- und Wiedergabesystems, in dem eine
Querspurabtastung erfolgt, so gut bekannt ist, daß sie nicht näher beschrieben zu werden braucht, so
soll doch hier der Übersicht halber eine kurze Beschreibung der verschiedenen servogesteuerten Vorrichtungen
erfolgen. Wenn aufeinanderfolgende Köpfe an der Abtasltrommcl nacheinander quer das Band
abtasten, werden Zeitkodicrungssignale erzeugt, die — in der Regel magnetisch oder photoclektrisch —
Kopfabnahmesignale liefern, welche die jeweilige Stellung des Kopfes zum Band beim Aufzeichnen
repräsentieren. Die Zcitkodierungssignale werden dann auf einer Längsspur auf dem Band aufgezeichnet.
Gleichlaufend wird der Pilotträger mit den Daten in den Querspuren aufgezeichnet. Bei der
Wiedergabe werden die Zeitkodierungssignalc von der Längsspur an das Zeitbasis-Servosteuerungssystem
30 zurückgegeben und mit den Kopfabnahmcsignalen verglichen, die von der sich drehenden Abtasttrommcl
abgeleitet werden; daraus wird ein Fehlerkorrektursignal erzeugt, das die Abtastgeschwindigkeit
steuert. Der Pilotträger wird hier als Bezugssignal zur Grob- und Feineinstellung benutzt, wodurch sich
eine außergewöhnlich gute Zeitbasisstabilität ergibt. Gesonderte Kreise in dem Zeitbasis-Servosteuerungssystem
30 liefern Signale zur Einstellung der Drehzahl der Kapstanwelle und zur Einstellung der Lage
der Band-Führung jeweils als Resultat des Vergleichs des wiedergegebenen Pilotträgers mit einer
gesondert erzeugten Bezugsfrequenz. Bei der Wiedergabe der Datensignale werden gesonderte Signale
von jedem der vier verschiedenen Köpfe abgeleitet und über gesonderte Vorverstärkerkreise 33 verschiedenen Filtern 34 einer Filtergruppe zugeführt. In
dem Filter 34 wird durch selektive Elemente nur der Pilotträger ausgefiltert. Dieses Signal wird zu dem
Zeitbasis-Servostcuerungssystem 30 zurückgeführt und ferner zur Frequenz- und Phasenstcucrung in
den Phasenjustier- und Umschaltkreisen 36 verwendet. Die Kreise 36 vereinigen die Signale von den
vqrschiedenen Köpfen in der Weise, wie sie aufgezeichnet waren. Nach Durchgang durch einen zugeordneten
Begrenzer 37 werden die Signale in einem Demodulator 39 in Amplitudensignale zurückverwandelt,
die Mittelfrequcnzcn /,. /._, und /., haben. Diese Signale durchlaufen dann Filterkreise 40, die
die drei Informationssignalhündcr voneinander trennen.
Die austretenden Signale werden dann als Ausgangssimiale
durch Abgleich- und Verslärkerkreisc 42 abgegeben.
Die Elemente des Systems nach F i g. 1 sind näher in den Fi g. 2 und 3 dargestellt. Diese Figuren zeigen
gesondert die Einheiten, die Aufzcichnungs- und Wiedergabefunktion haben, obwohl viele Elemente
zugleich beiden Zwecken dienen. F i g. 2 zeigt, dal.' das kombinierte Signal, das die frequenzmodulierten
Breitbanddaten und den Pilotträger enthält, vom Addierer 22 zu den KopfrSpeisekreiscn 50 gelangt,
die an die nicht im einzelnen dargestellten Köpfe auf
ίο der Abtasltrommcl 52 gekoppelt sind. Die Abtastiromnicl
52 läßt die Köpfe (im vorliegenden Beispiel sind vier Köpfe vorgesehen) quer über das Band 53
mit hoher Drehzahl laufen. Das Band 53 wird relativ längs der Steuerwirkung einer antreibenden Kapslanwelle
55 bewegt, die mit einer Andruckrolle 56 zusammenwirkt. Die Drehzahl der Abtasttrommel und
die Längsgeschwindigkeit des Bandes sind entsprechend der Bandbreite der aufzuzeichnenden Signale
ausgewählt. Um ein 4-Mcgahcrtz-Band zu überdecken, läuft die Trommel 52 beispielsweise mit
12 000 U/min, und das Band 53 wird durch die Kapstanwelle 55 mit 32 cm/scc vorbewegt. Zur Abdekkung
eines Megahertzbandes (1 MHz) können die Geschwindigkeiten auf 3000 U/min und 8 cm/scc
verringert werden, um ein typisches Beispiel zu nennen. Ein relativ breites Magnetband 53, beispielsweise
mit einer Breite von 5 cm, wird von einer Zufuhrhaspel 58 abgezogen und von einer Aufnahmehaspel
59 aufgenommen. Der Antrieb und der übrige Mechanismus für die Haspeln 58 und 59 und das
Band 53 sind üblich und nur in großen Zügen dar-· gestellt. Der Bereich, in dem das Band 53 die Trommel
52 passiert, ist so beschaffen, daß dort das Band 53 rinnenförmig gebogen ist, um sich so dem Umfang
der Trommel 52 anzupassen. Dies geschieht durch einen Führungsmechanismus 60, der überdies
das Band 53 in genauer Ausrichtlage relativ zur Trommel 52 hält.
Der Antriebsmechanismus für die Abtasttrommel 52 und die Kapstanwelle 55 weist einen Trommelmotor
62 bzw. einen Kapstanmotor 63 auf. Diese Motore werden durch Signale von einer Stromquelle,
die in Fig. 2 nicht dargestellt ist, gespeist. Eine Untersetzungskupplung 65 zwischen dem Trommelmotor
62 und der Abtasttrommel 52 — sie kann durch einen Riementrieb oder sonst ein Übersetzungsgetriebe
gegeben sein — dreht die Abtasttrommel 52 mit der ausgewählten Nenn-Drchzahl. In gleicher
Weise wird die Kapstanwclle 55 durch den Kapstanmotor 63 über eine Untcrsctzungskupplung 66 mit
Nenndrehzahl angetrieben. Schwankungen in der Drehzahl der sich drehenden Elemente 52 und 55,
die sich unvermeidbar durch Schwankungen des von der Stromquelle gelieferten Signals ergeben, und
durch einen Schlupf der Antriebe u. dgl. werden nicht während des Aufzeichnungsvorgangs genau
reguliert. Statt dessen ist ein Einstell-Mechanismus 68 an die Abtasttrommel 52 gekoppelt und genau zu
dieser ausgerichtet; dieser Einstell-Mechanismus wird als Bezug für ein Zeitkodicrungssignal verwendet.
Obwohl die verschiedensten Zeitsignalgeneratoren benutzt werden können; besteht doch der Einstell-Mechanismus
68 vorzugsweise und in der Regel aus einem Magnetabnchmermechanismus 69, der Signale
synchron zur Drehung der Abtastlrommel 52 beim Aufzeichnungsbetrieb erzeugt. Diese schwankenden
Signale werden nach Verarbeitung in geeigneten Form- und Verstärkerkreisen 70 einem Steuerspur-
ίο
verbleibenden Steucrschleifen erzeugen. In einer der Steuerschleifen führt das Hochpaßlilter 88 die sich
schnell verändernden Komponenten in dem Phasenfehlersignal
dem Steuercingang des Phasenschieber- und Modulatorkreises 83 zu. Veränderungen des
Phasenschieberausgangssignals ändern dementsprechend die Drehzahl des Trommelmotors 62. Die sich
relativ langsam ändernden Komponenten des aus dem Phasenkomparator- und Filterkreis 87 austretenden
kopf 72 zugeführt und längs einem Rand des Bandes 53 als Zeitkodcmustcr aufgezeichnet. Ein weiterer
Kopf 73, der am gegenüberliegenden Rand des Bandes 53 liegt, liefert einen weiteren Kanal für hochfrequente
oder sonstige Informationen. Löschköpfe und andere Konstruktionsmerkmale, die beim Aufzeichnungsvorgang
verwendet werden können, sind aus Gründen der Einfachheit in der Figur nicht dargestellt.
Das erfindungsgcmüßc System hat den Vorteil, daß to Signals werden durch ein Tiefpaßfilter 89 gewonnen
die Aufzeichnungselemente, die in F i g. 2 darge- und zur Steuerung der Frequenz des Oszillators 85
stellt sind, gesondert verwendet werden können oder variabler Frequenz verwendet. Die äußere Steucrals
Teil einer kombinierten Aufzcichnungs- und Wie- schleife, die das Tiefpaßfilter 89 enthält, integriert die
dcrgabeeinhcit. Werden die genannten Elemente ge- Phasendifferenz, um sicherzustellen, daß kein statiosondert
benutzt, so ist das System leicht, kompakt 15 närer Phasenfehler entsteht oder benötigt wird. Ein
und erfordert eine geringe Speiselcistung. Ferner extrem kleiner Phasenfehler, der von dem Gewinn
können — was von großer Bedeutung für Breitband- der äußeren Schleife herrührt, kann die Schleife über
systeme ist — die aufgezeichneten Daten mit hoher ' den zu erwartenden Schwankungsbereich hinaus be-Zeitbasisstabilität
mit irgendeinem Wiedergabesystem lasten. Ein solcher Fehler ist jedoch so gering, daß
wiedergegeben werden, das erfindungsgemäß dazu 20 durch ihn eingeführte Abweichungen in den wiederangeordnet
werden kann. Ein solches Wiedergabe- gegebenen Daten ohne weiteres durch die Wirkungssystem, das mit gleichen oder ähnlichen Elementen weise des nachfolgenden Verarbeitungskreises 75 eliaufgcbaut
ist wie das System nach Fig. 2, ist in miniert werden. Der gesamte Servomechanismus kann
Fig. 3 dargestellt. Bei der Wiedergabe der Signale Zeitbasisfehler in den wiedergegebenen Daten innerwird
jeder der Köpfe der Abtasttrommcl 52 über eine *5 halb ±0,25 Mikrosekunden halten,
geeignete Drehkontaktanordnung, die im einzelnen Gewisse Einzelheiten der Schaltanordnungen, wie nicht dargestellt ist, und einen Vorverstärkerkreis 33 sie eben beschrieben wurden, sind in der USA.-Paan die Filterkreise 34 gekoppelt, die den Pilotträger tentschrift 3 017 462 erläutert. Aus dieser Patentextrahieren und Datensignalc den zugeordneten Ver- schnft ergeben sich auch noch weitere Einzelheiten arbcitungskreisen 75 liefern, die an anderer Stelle 30 übe>" die Wirkungsweise und die Eigenschaften der diskutiert sind. Eine Anzahl verschiedener Servo- Schalteinheiten.
geeignete Drehkontaktanordnung, die im einzelnen Gewisse Einzelheiten der Schaltanordnungen, wie nicht dargestellt ist, und einen Vorverstärkerkreis 33 sie eben beschrieben wurden, sind in der USA.-Paan die Filterkreise 34 gekoppelt, die den Pilotträger tentschrift 3 017 462 erläutert. Aus dieser Patentextrahieren und Datensignalc den zugeordneten Ver- schnft ergeben sich auch noch weitere Einzelheiten arbcitungskreisen 75 liefern, die an anderer Stelle 30 übe>" die Wirkungsweise und die Eigenschaften der diskutiert sind. Eine Anzahl verschiedener Servo- Schalteinheiten.
Steucrschleifen trägt kumulativ zu der hochstabilen °as Servosystem zur Steuerung des Kapstan-
Zeitbasis bei. Motors 63, der die Kapstanwelle 55 antreibt, verwen-
Dic Stcuerschlcife für den Abtastkopf 52 weist det die Zeitkodicrungssignalc vom Steuerspurkopf 72
drei miteinander verkettete Schleifen auf, die zu- 35 untJ die Signale vom Abnehmcrmechanismus 69. Von
sammen ein in der Phase festgehaltenes Servosystem dem Former- und Verstärkerkreis 70 werden zykbilden.
Der Pilotträger, der von dem wiedcrgegebc- ''sehe Wcllenformen geliefert und dem Abnehmernen
Signal abgeleitet ist, enthält Felllerinformationen, mechanismus 69 zugeführt. Ähnliche Former- und
während das Bezugssignal vom Frequenznormal 20 Verstärkerkreise 90 führen zyklische Wellenformen
abgeleitet ist. Das Frequenznormal kann ein geson- 40 dem Steuerspurkopf 72 zu. Diese Kreise sind im übridertcr
stabiler Oszillator sein oder, wie unten crläu- gc" die gleichen wie im Servosystem für die Abtasttert,
eine Vorrichtung variabler Frequenz, die in be- trommel. Die Zeitkonstanten sind dabei jeweils gestimmter
Weise aufgebaut ist. Die Signale werden in eiSnet eingestellt. Die Signale von den Former- und
gekoppelten Frcquenzteilerschaltungen 77 bzw. 78 Verstärkerkreisen 70 und 90 gelangen also sowohl
auf niedrigere Frequenzen gebracht. Dabei werden 45 7U den Phasenkomparator- und Filterkreisen 87' als
aber die bestehenden Frequenz- und PhascndilTeren- auch zu einem Phasendiskriminatorkreis 82'. Dem
zen zwischen den Signalen aufrechterhalten. Jede der Phasenschieber- und Modulatorkreis 83' werden Gedrei
miteinander verketteten Schleifen trägt in be- schwindigkcitsrückkopplungssignalc nach Maßgabe
stimmtcr Weise zur Steuerung des Trommelsynchron- der Signale des Frcquenzdiskriminators 82' zugeführt,
motors 62 bei, der durch einen Motorantriebsver- 50 Eine genaue Justierung der Drehzahl des Kapstanstärker
80 erregt wird. Zur besseren Dämpfung der motors 63 erfolgt durch die Signale in der mittleren
i i i Shlif di
Drehung des Troinmclmotors 62 wird ein Geschwindigkeits-Rückkopplungssignal
von einer Schleife abgeleitet. Diese Schleife enthält einen Frcquenz-Diskriminalor
82, der Fehler- und Bezugssignale von 55 den Frcquenzteilersclialtungen 77 und 78 erhält. Das
Signal vom Frcquenz-Diskriminator 82 gelangt zu einem Phasenschieber- und Modulatorkreis 83, der
auf die Signale eines Oszillators 85 variabler Frequenz anspricht. Wenn sich der Trommelmotor 6»
62 zur Verringerung des Fehlers in seiner Drehzahl ändert, verringert sich das Frequenzfehlcr-Slciierungssignal
von dem Diskriminator 82, so daß ein Übersteuern iler Dieh/ahlkonekttii begrenzt
wird. Λ 5
Das wiedergesehene Pilotsignal und das UezugssijMiiil
werden ferner Phasenkomparator- und Filterkissen H7 zugeführt, die Fchlcrsignalc für die beulen
Schleife, die vom Ilochpaßfiller 88' zum Phasenschieber
83' gelangen und durch Steuerung des Oszillators 85' variabler Frequenz durch den Tiefpaßfilter
89'. Im Effekt wird, wie dies auch in der USA.-Patentschrift3OI7
462 beschrieben ist, die Drehzahl der Kapstanwelle 55 auf die korrigierte Drehung der
Trommel 52 eingestellt.
Die letzte Servosteuerung, die in dieser Anordnung vorgesehen ist, steuert die Stellung der Miitteil'ührung
60 relativ zur Ablasllronimel 52. Da das Magnetband in seinen Abmessungen nicht stabil ist, insbesondere
nach lirhitzuiig permanent schlupft, können
beim Ablesen der Daten Änderungen tier Daleiigeschwindij'keit
auftreten, wenn die körperlichen Abinessiiiigsäiuleruiigen
des Magnetbandes nicht kompensiert werden. Hierzu muster! die Mutlei führung
60 die OuernhiucsNiiug des Miiguclhandcs 53, indem
sie das Magnetband in entsprechender Weise über die
Trommel 52 streckt. Im Verarbeitungskreis 75 erfolgt ein Phasenvergleich zwischen dem wiedergegebenen
Pilotsignal und dem Bczugssignal. Das sich dabei ergebende Phascnfehlersignal wird einem Ncigunj;:;-tiiterkreis
92 zugeführt. Die sich langsam verändernde Komponente des Signals vom Neigungsfilterkreis 92
wird durch ein Tiefpaßfilter 93 gewonnen und dem Muiterführungsmotor 94 zugeführt. Eine solche Anordnung
wird weithin in Querspurabtastungs-Aufzeic'.inungs- und -Wiedergabesystemen verwendet
und braucht daher hier nicht im einzelnen beschrieben zu werden.
Eine verallgemeinerte Darstellung des Frequenzspektrums der aufgezeichneten Signale ist in F i g. 4
gegeben. Wie aus dieser Figur ersichtlich, besetzen die Daten ein Frequenzspektrum von /4 bis /5, um
eine mittlere Trägerfrequenz, die in der Mitte dieser . beiden Grenzen liegt. Der Pilotträger hat eine Frequenz
/6, die außerhalb des Datenbandes liegt. Innerhalb des Datenbandes besetzen die verschiedenen
Eingangssignale sich gegenseitig ausschließend Abschnitte des Spektrums. Beide Seitenbänder um die
Mittelfrequenz herum werden selbstverständlich nicht benötigt. Tatsächlich bleibt eines der vollen Seitenbänder
in der Regel bei der Aufzeichnung und Wiedergabe nicht erhalten. Bei einer mittleren Trägerfrequenz
von 6 MHz beispielsweise und bei Brcitbanddaten über 4 MHz erstreckt sich das frequenzmodulierte
Spektrum von 2 bis 10 MHz. Es ist nicht notwendig, daß die Wiedergabeköpfe den ganzen Bereich
erfassen, da die frequenzmodulierten Signale es nur erforderlich machen, daß sie einen Bereich von
2 bis 7,5 MHz erfassen. Die Frequenzen oberhalb 7,5 MHz gehen beim Aufzeichnen verloren. Ihr Informationsgehalt
ist jedoch voll im anderen Seitenband vorhanden. Wenn die wiedergegebenen Signale
später durch den Begrenzer laufen, werden die oberen Frequenzkomponenten wiederhergestellt.
Ein insbesondere brauchbarer frequenzmodulierter Kreis 19 (P'ig. 1) zur Erzeugung einer Spektralverteilung,
wie sie in F i g. 4 dargestellt ist, ist als Blockschaltbild in F i g. 5 dargestellt. Die Eingangsdatensignale,
die als Analogsignale verwendet werden, steuern zwei Oszillatoren 96, 97 variabler Frequenz,
die in Abstand voneinander befindliche ausgewählte Mittelfrcquenzen haben. Es erwies sich insbesondere
als /weckmäßig, die Oszillatorenkreise unter Verwendung spaniHingsabhängigcr Kondensatoren frequenzzu-modulieren.
Solche Kreise sind außerordentlich empfindlich und erfassen einen weiten Bereich, und
es lassen sich im Gegentakt Kupplungselemente für Nichtlinearitäten in den charakteristischen Kurven der
spannungsabhängigen Kondensatoren betreiben. Für eine initiiere Trägerfrequenz von 6 MHz wurden beispielsweise
für die Oszillatoren 96, 97 Nennmittelfrcqiicn/cii
von 103 und 97MIIz gewählt. Die l'requenznioilulieiten
Ausgangssignale von den Oszillatoren 96 und 97 wurden dabei in einem Mischer überlagert, und danach wurden die unerwünschten
Harmonischen in l;ilterkrciscn 99 entfernt. Dadurch
entstanden Signale mit dein in l·' i g. 4 dargestellten Spektrum. Da Temperaturänderungen eine Frequenzänderung
der l'requcnz.überlagci ten Signale in gleicher
Richtung hervorrufen, ändert sich die Ausgangsfrequcnz
nur wenig mit der Temperatur. Die durch das Signal erzeugten unerwünschten Frequenzen, die kohärent
/in Fingangswello sind, werden auf einem
Pegel gehalten, der unterhalb des mittels des Signals erzeugten weißen Geräuschs liegt.
In der F i g. 1 ist ein bevorzugter Phascnjustier- und Umschaltkrcis 36 dargestellt. Die wicdergcgcbencn
Datensignale einschließlich des Pilotlrägcrs kommen von vier getrennten Vorverstärkerkreisen 33
(F i g. 1), während die vom Kopf abgenommenen Signale vom Servostcuersystem 30 der Fig. 1 geliefert
werden. Das in Fig. 6 dargestellte System ist im
ίο wesentlichen ähnlich dem in Fig. 1 dargestellten. Jedoch
wird das Bezugssignal von einem Oszillator variabler Frequenz gewonnen, und die Bandpaßfiltcr
zur Aussonderung des Pilotträgers sind getrennt dargestellt.
Die vom Kopf abgenommenen Signale betätigen einen Gattergenerator 100, der eine Anzahl verschiedener
Ausgangssignale erzeugt. Diese Signale sind direkt als Zeitsignalc zu verwenden. Diese Zeitsignalc
repräsentieren die jeweilige Drehzahl der Köpfe auf der Abtasttrommel und die jeweilige Lage der Köpfe
zu jedem Zeitpunkt. Befinden sich an der Trommel vier Köpfe, so liefert der Gattergencrator 100 acht
verschiedene Rechteckwellen mit einem Phasenabstand von 45° und der gleichen Frequenz wie die
.25 Drehzahl der Trommel.
Liegen die einzelnen Köpfe auf der Abtasttrommel im Winkelabstand von 90" voneinander, so befinden
sich jeweils zwei benachbarte Köpfe in Kontakt mit dem Magnetband. Sie liefern dann Signale, die in
einigen Abschnitten des vollständigen Zyklusses gleich sind. Die einander gegenüberstehenden Köpfe,
die Paare 1 und 3 und 4 und 2 geben während des gleichen Zeitpunkts nirgendwo im Zyklus Signale ab.
Diese Tatsache wird durch erste Gatterkreise 101 bzw. 102 ausgenutzt, die jeweils Signale von verschiedenen,
einander gegenüberstehenden Kopfpaaren erhalten. Unter der Stcuerwirkung der jeweiligen
Gattersignale wird daher jedes der Gatter 101 und 102 während eines 90°-Abschnitts der Drehung der
Abtasürommcl aktiviert, jeweils dann, wenn eines der
Kopfpaare in Kontakt mit dem Band ist, dann im nächsten 90°-Abschnilt entaktiviert, im folgenden
90"-Abschnitt reaktiviert usw.
Die wiedergegebenen Signale werden daher in zwei gesonderten Signalkanälen verteilt, in denen die endgültige
Zeitbasisjustierung erfolgt. Die Phasenjustierung der wiedergegebenen Signale erfolgt vor der endgültigen
Wiedervereinigung aus den verschiedenen Kanälen. In dem Kreis, der diejenigen Signale vom
Gatter 101 enthält, die an den ersten und dritten Kopf gekoppelt sind, wird eine gesteuerte und genaue
Verzögerung mittels einer elektronisch variablen Verzögerungsleitung 104 eingeführt, die von einem
Phasenkomparator 105 gesteuert wird. Die variable Verzögerungsleitung 104, die im einzelnen später
noch beschrieben wird, kann spaniuingsabhänpge
Kondensatoren enthalten, mit denen elektronisch die Zeitkonstanten der Hlemente der Verzögerungsleitung
zu verändern sind. Der Phasenkomparator 105 crhält Bezugssignale von eiiiein Oszillator 106 variabler
Frequenz, der relativ langsam durch die niedrige Frequcn/koinponente
justiert wird, welche durch ein Tiefpaßfilter 107 von dem System aufgenommen
wird.
Der Pilotträger, der durch die variable Verzögerungsleitung 104 läuft, wird son einem Handpaßliller
108 entfernt und dem Phasenkomparator 105 zuiiefüliit,
wo er in bezug zur variablen Frequenz des
Oszillators 106 gesetzt wird. Der Phasenkomparator
105 erzeugt ein Fchlersignal zur Steuerung der Verzögerung,
die durch die variable Verzögerungsleitung 104 erzeugt wird. Da dies die letzte Zeitkorrektur in
einer Reihe kumulativer Zeilkorrrektionen ist, ist die Justierung nur sehr gering. Sie liegt in der Größenordnung
von Zehnteln einer Mikrosekunde maximal. Daher bleibt das Signal, das von dem Bandpaßfilter
aufgenommen wird, sehr nahe an der Nenni'rcqiieii/.
des l'ilotlrägers. Aus diesem Grunde können die sich
sehr langsam verändernden Komponenten oder die lange andauernden Verschiebungen im Fehlersignal
zur Steuerung des Oszillators 106 variabler Frequenz in beschriebener Weise verwendet werden. Es wird
damit darauf hingewirkt, daß eine konstante PhascndilVerenz zwischen dem■ wiedergegebenen Pilolträger
und tier Standard! rcquenz beibehalten bleibt. Die
konstante Phasendilleienz wird dazu verwendet, um die variable Verzögerungsleitung 104 in der Mitte
ihres Arbeitsbereichs zu halten.
Das Bandpaßfiltcr 108 muß einen genügend breiten
Durchlaß haben, um alle normalen Schwankungen in dem wiedergegebenen Pilotträger zu erfassen. Dies
kann dadurch erreicht werden, daß man eine relativ allmählich anwachsende Dämpfung für Frequenzen
in dem Filter 108 vorsieht, die außerhalb der Nennfrequenz liegt.
Die Datensignale vom 2. und 4. Kopf werden in ähnlicher Weise hinsichtlich ihrer Phase in einer
variablen Verzögerungsleitung 114 justiert, die von einem Phasenkomparator 115 gesteuert wird. Der
Phasenkomparator 115 erhält Bezugssignalc von dem Oszillator 106 variabler Frequenz und den Pilotträger
von dem Bandpaßfilter 118. Die Pilotträgersignale
werden in beiden Signalkanälcn durch Bandeliminationsfiltcr
109 bzw. 119 gedämpft und gemeinsam einem zweiten und letzten Gatterkreis 122 zugeführt,
der von dem Gattergencrator 100 gesteuert wird. Diese Gatterkreise 122 bewirken ein langsames Übersehalten
derart, daß die Übergänge, die auf Grund der hohen Sehaltgeschwindigkeit auftreten konnten, völlig
aus dem letzten Ausgangssignal eliminiert werden, indem allmählich ein Signal eingeblendet wird, während
das andere Signal allmählich gedämpft wird. Existiert eine kleine Phasendifferenz zwischen den Signalen, so
kann in der Amplitude der vereinigten Signale eine kleine Delle auftreten. Eine solche Delle wird jedoch
jedenfalls durch die nachfolgenden Begrenzerkreise eliminiert, da die Daten frequenzmoduliert sind.
Die sich langsam ändernden Komponenten in den Fchlersignalen von den Phascnkomparatorcn 105 und
115 werden additiv in einem Addierkreis 120 vereinigt und zur Steuerung des Oszillators 106 variabler
Frequenz über das oben beschriebene, eine sehr niedrige Grenze aufweisende Tiefpaßfilter 107 verwendet.
Wie oben im Zusammenhang mit der Anordnung nach' Fig. 3 erörtert, kann das von dem Summierkreis
120 abgegebene Signal auch der Schaltung zugeführt werden, die zur Steuerung des Mutterführungsmechanismus
dient.
Es seien nun gewisse Vorteile erläutert, die sich aus der Verwendung der Anordnung nach F i g. 6 ergeben.
Zunächst stehen alle zeitlichen Zusammenhänge und zeitlichen Beziehungen in bezug auf den
stabilen und äußerst zuverlässigen Pilotträger. F.s können daher lang andauernde Verschiebungen nicht
vorkommen, und die Zeilbasis ist unter fortwährender Kontrolle. Weilerhin wird an Bauelementen hinsichtlich
Anzahl und Komplexität gespart. Es ergibt sich eine Herabsetzung der Gesamtkosten, dabei aber
eine Erhöhung der Zuverlässigkeit. Neben der Zeilbasisstabilität ist besonders wichtig die kontinuierliehe
Datenwiedcrgabc. Hier darf bemerkt werden, daß die verschiedenen Schaltungen, die zur Phaseneinstellung,
zur Verstärkungssteuerung und zur Signalformung in der Anordnung nach Fig. 6 dienen, aus
Gründen der Einfachheit nicht dargestellt sind.
ίο Ein geeigneter Gattcrsignal-Generator 100, der
Zeilimpulse zur Steuerung der Gatter 101, 102 und 122 in der Anordnung nach Fig. 6 liefert, ist in
F i g. 7 dargestellt. Das Umschaltsystem erfordert acht gleiche Abstände voneinander aufweisende Zcitsignale
bei jeder Umdrehung der Abtasttrommel. Diese Zeitsignale werden nach Maßgabe der von dem
Bezugsmechanismus 69 aufgenommenen Signale erzeugt; der Bezugsmechanismus 69 arbeitet mit der
Ablasttrommcl zusammen. Der sich drehende Be-Zugsmechanismus kann hierzu durch acht Radien in
gleiche Segmente unterteilt werden, die abwechselnd einen Magnetfluß leiten oder nicht leiten. Signale von
der Abnehmervorrichtung haben daher die vierfache Frequenz der Abtasttrommel und sind mit dieser synchronisicrt.
Diese Signale werden durch den Gattersignal-Generator 100 in acht gesonderte Signale umgewandelt,
von denen jedes die Frequenz der Abtastrommcl hat, die jedoch einen Abstand von 45°
untereinander relativ zur Trommcldrehung haben.
Die Eingangssignale für den Gattersignal-Generator 100 sind diejenigen, die vom Abnehmermechanismus
60 abgeleitet sind. Sie haben in der Regel Rechteckform. Die Rechteckwellen laufen durch einen Differenzierkreis
125, der abwechselnd ins positive und ins negative gehende Spannungsspitzen abgibt. Diese
Spannungspitzen werden dann zwei gegensinnig gepolten, in einer Richtung liegenden Vorrichtungen
126, 127 zugeführt. Nach Umkehr der negativen Impulse in einem geeigneten Inverter 129 wird jede der
gesonderten Impulsreihen einem Zähler 130 bzw. 131 zugeführt. Die Zähler 130 bzw. 131 sind Umlaufvorrichtungen
mit jeweils drei binären Stufen. Jeder Zähler steuert ein gesondertes Entscheidungsnetz 133
bzw. 134. Die Netze 133 und 134 sind Dioden, Matrizen oder andere Elemente, die logische Gatterfunktionen
auszuführen gestatten. Jedes der Entscheidungsnetze 133 und 134 steuert ein gesondertes,
ihm zugeordnetes Paar von Flip-Flops 135, 136 bzw. 137, 138.
Dieser Mechanismus arbeitet wie folgt: Die positiven Impulse und die negativen Impulse, die von
dem DifTerenzierkreis 125 abgegeben werden, haben einen Abstand von 45° untereinander (relativ zur
Drehung der Abtasttrommel). Es liegen acht Impulse pro Zyklus vor. Der erste, dritte, fünfte und siebente
Impuls sind im vorliegenden Beispiel positiv, die restlichen Impulse sind negativ. Zur Erzeugung einer
ersten Rcchtcckwelle mit der Abtasttrommelfrequenz in bezug zu einem ersten Impuls des Abtasttrommclzyklus
wird der Impuls der Reihe verwendet, um den ersten Flip-Flop einzustellen, und der fünfte Impuls,
um den Flip-Flop zurückzustellen. Danach wird der Flip-Flop wieder durch den ersten Impuls der folgenden
Reihe eingestellt. Auf diese Weise einsieht eine erste Rechteckwelle, wobei der eingestellte Ausgangsanschluß
am Beginn des Zyklus »hoch«-geht und am 180 -Punkt »nach unten« gehl. Auf diese Weise entsteht
ein Ausnaiiiissiiüial. das ein /1-Simial uenannt
führt, die eine Reihe von Induktivitäten 172,174,176
aufweist. Jede Induktivität liegt zwischen zwei Paaren von spannungsabhängigen Kondensatoren. Jedes Paar
steht miteinander im Gleichgewicht, wobei die Anode des jeweils ersten spannungsabhängigen Kondensators
178, 180, 182, 184 mit der Kathode des jeweils zweiten 186, 188, 190, 192 verbunden ist. Das Informationssignal
läuft durch die Verzögerungsleitung. Am Ende der Verzögerungsleitung wird ein Signal ab-
werden kann. Ein Signal, das um 180° außer'Phase
mit dem A -Signal ist (ein solches Signal kann Z-Signal
genannt werden), wird gleichlaufend von dem. Rückstellausgang des ersten Flip-Flops 135 abgeleitet.
Die Einstcll- und Rückstell-Funktionen des ersten Flip-Flops 135 wirken auf das Entseheidungsnetz 133
unter der Steucrungswirkung von Dreistufenzählern 130 in üblicher Weise.
Ähnlich, jedoch mit einer Phasenverzögerung von
45° in bezug zur beschriebenen ersten Rechteckwelle io gegeben, das eine feste Verzögerung relativ zum Einkommt
eine Rechleekwelle an den Einstell-Ausgangs- gangssignal hat. Wird jedoch ein Fehlersignal vom
anscliLuß des dritten Flip-Flops 137, der mit dem Phasenkomparator 105, 115 in Fig. 6 oder den Phazweiten
Impuls der Reihe beginnt und mit dem sech- sendetektoren 150, 151 in F i g. 8 der variablen Verstcn
Impuls der Reihe endet. Beides sind negative zögerungsleitung 104, 114 zugeführt, so wird die feste
Impulse. Diese Impulse werden unabhängig vpnein- 15 Verzögerung nach Maßgabe der Spannung des Fehander
durch das andere Entseheidungsnetz 134 unter lersignals verändert. Die Fehlerspannung verläuft
der Steuerwirkung der Zähler 131 ausgewählt. Die etwa proportional zur vierten Potenz der Änderung
Signale an den beiden Ausgangsanschlüssen des der festen Verzögerung. Jede Zunahme der Fehlerdritten
Flip-Flops 137 können B- und F-Signale ge- . spannung erhöht die zusammengefaßten Kapazitäten
nannt werden. Die Ausgangssignalc, die von dem 20 und das Ausmaß der Verzögerung. Die Fehler-Steuer-
zweiten bzw. vierten Flip-Flop 136 bzw. 138 angeliefert
werden, weiden in ähnlicher Weise gesteuert, um den gewünschten Zeitzusammenhang in den
Rechteckwellcn zu erhalten, die sie mit der Frequenz der Abtastlrommel erzeugen.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung besteht darin, eine oll'ene Servoschlcifen-Anordnung
zur Phasenjustierung und für die Umschaltkreise 36 der F i a. 1 zu verwenden. Eine solche Aiiordnuna ist
spannung kann im Gegentakt den Kathoden der spannungsabhängigen Kondensatoren 178-184 und
den Anoden 186-192 zugeführt werden. Nebenschlußkondensatoren 194-200 sind zwischen das Netz der
spannungsabhängigen Kondensatoren und ein Bezugspotential, wie etwa Erde, geschaltet.
Die Anzahl der aufeinander abgeglichenen Abschnitte der spannungsabhängigen Kondensatoren und
der Induktivitäten bestätigen das Ausmaß der Pha-
in F i g. 8 dargestellt. Einzelheiten, die bereits in Zu- 30 senverzögerung. Wird die Anzahl vergrößert, so ersnmmenhang
mit F i g. 6 erläutert wurden, sind in höht sich auch die feste Verzierung, und ferner ist
F i g. 8 aus Gründen der Einfachheit fortgelassen. eine größere Variation des Bereichs der einstellbaren
Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 6 erfolgt Verzögerung möglich. In Anbetracht des abgeglichecine
Vorumschaltiing in ersten Gattern 101 und 102, nen Systems wirken die gegeneinandergeschalteten
um einander gegenüberstehende Köpfe der Abtast- 35 spannungsabhängigen Kondensatoren eines jeden
trommel während Intervallen zusammenzukoppeln, in Paares derart, daß die Effekte von irgendwelchen
denen keine Übergänge in das System eingefühlt wer- Spannungsänderungen, die durch das Informationsden
können. Variable Verzögerungsleitungen 104 und signal allein verursacht sein können, aufheben. Nur
114 justieren die Phase des Signals, das von den die Fehlersteuerspannungen, die von den Phasen-Schaltern
10t, 102 kommt. Eine endgültige Kombi- 40 komparatoren 105.115 oder den Detektoren 150 und
dieser Signale in den beiden Kanälen erfolgt in den letzten Gattern 120, wobei vorzugsweise die
oben erörterten Techniken des allmählichen Überschaltcns verwendet werden. Die Steuerung dieser
Anordnung mit einer offenen Schleife erfolgt unter Verwendung dieses Frequenznormals 20 und von
zwei Phasendetektoien 150, 151. Wie es bei Anordnungen
mit offener Schleife üblich ist, sind die Fehlersignale, die von den Pliasendetcktoren 150,151 geliefert
werden, proportional zur Differenz zwischen dem Standardsignal und dem wiedergegebenen Signal.
Ys erfolgt eine Steuerung der variablen Verzögerungsleitungen !04 und 114 derart, daß eine kompensierende
Verzögerung eingeführt wird, die den Fehler
bcv.'iiu'i.
In Fig. 9 ist eine Ausfühiiingsform einer elektronisch
variablen Verzögerungsleitung 104, 114 dargestellt, in der sich eine Mehrzahl spannungsabhängiger
Kondensatoren (pn-übergang in Siliziumdioden) befinden, die gegeneinander abgeglichen zusammengeschaltet
sind und eine zusammengefaßte abgeglichene Parameterleitimg bilden. Die Kapazitäten der
-Kondensatoren ändern sich nach Maßgabe eines Steuersignals, das an sie im Gegentakt gelegt werden
kann. Im Betriebszustand werden die verarbeiteten Datensignal^· von den eisten Gattern 101 und 102 ab-
<!i.-nominell und über einen Absclilußwiderstand oder
einen Belastimgswiderstaiul 170 einer Schiene zugc-
151 kommen, bewirken eine Veränderung in der Verzögerung des Signalausgangs.
Obwohl im vorangehenden verschiedene Arten von Breitband-Aufzeichnungs- und Wiedergabesystemen
beschrieben wurden, bei denen eine Querspurabtastung verwendet wird, so ist doch die Erfindung
nicht darauf beschränkt. Die Erfindung kann auch für andere Systeme verwendet werden, wie -etwa Breitbandapparate
mit schraubengängiger Bandführung.
Claims (5)
1. Vorrichtung zur Steuerung · der Dreh-Geschwindigkeit einer eine Magnetkopfanordnung
tragenden Trommel und der Geschwindigkeit eines Magnetbandes eines Magnetbandgerätes bei
Wiedergabe einer auf dem Magnetband in Querspuren aufgezeichneten, kontinuierlichen breitbandigen
Signalinformation, wobei die Wiedergabe durch die von der Trommel getragene Magnetkopfanordnung
erfolgt, an der das Magnetband vorbeibev.eg't wird und wobei eine erste,
M)H auf einer I.üiigsspur aufgezeichneten Taktsignalen
gesteuerte Servoeinrichtung zur Steuerung eines Bandantriebsniotors und eine zweite
Servoeinrichtung zur Steuerung eines Tronimdantriebsmolors
vorgesehen ist. dadurch gek e η η ζ e i c Ii net, daß zur Steuerung der Servo-
109 623/28
einrichtung für den Trommelantriebsmotor (62) bei Aufnahme in den Querspuren aufgezeichnete
und bei Wiedergabe von der Magnetkopfanordnung abgetastete Pilotsignale dienen, wobei
die umlaufende Trommel (52) mehrere, aufeinanderfolgende Querspuren nacheinander in Überlappung
abtastende Magnetköpfe trägt und an diese Magnetköpfe ausgangsseitig einstellbare
Verzögerungsglieder (104, 114) angeschlossen sind, daß eine von den abgetasteten Pilotsignalen
gesteuerte, die Verzögerungsglieder einstellende dritte Servoeinrichtung (105, 106, 115; 150, 151)
vorgesehen ist und daß an die Verzögerungsglieder ausgangsseitig eine die aus den Verzögerungsgliedern zeitlich gestuft kommenden Informations-
signalabschnitte zu einem kontinuierlichen breitbandigen Informationssignal zusammensetzende
Schaltung (120; 122) angeschlossen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der die Informationssignalabschnitte
vereinigenden Schaltung (120,122) die Vereinigung der aus den Verzögerungsgliedern
(104, 114) kommenden Informationssignal-
abschnitte in deren Uberlappungsbereichen unter allmählicher Dämpfung der Amplitude des jeweils
endenden und allmählicher Verstärkung der Amplitude des jeweils beginnenden Informationssignalabschnitts
erfolgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen die allmähliche Dämpfung und
die allmähliche Verstärkung der sich jeweils überlappenden Informationssignalabschnitte steuernden
Trapezwellenformen liefernden Generator (100).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Servoeinrichtung
(105, 106, 115) einen Oszillator (106) variabler
Frequenz und von dessen Ausgangssignalen und deh Pilotsignalen gesteuerte Phasenkomparatoren
(105,115) zur Steuerung der Verzögerungsglieder (104, 114) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwischen die Verzögerungsglieder (104,
114) und die Schaltung (122) zur Zusammensetzung der Informationssignalabschnitte geschaltete
Sperrfilter (109, 119) für die Pilotsignale.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Family
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