DE1424492A1

DE1424492A1 - Signalverarbeitungseinrichtung

Info

Publication number: DE1424492A1
Application number: DE19621424492
Authority: DE
Inventors: Coleman Jun Charles H; Plathe Richard W
Original assignee: Ampex Corp
Current assignee: Ampex Corp
Priority date: 1961-07-10
Filing date: 1962-07-04
Publication date: 1968-10-24
Also published as: US3263222A; DE1424492B2; GB961634A

Description

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, Dr. Ing. A/Weickmann, Dipl.-Ing. H. Weickmann Dipl.-Phys. Dr.K.Fincke Patentanwälte * LOLLQO

MÜNCHEN, BR.UNNSTRASSE 5 u. 7, RUFNUMMER 221604 u. 299078

AMPEX CORPORATION, 934 Charter Street, Redwood City /Calif.

USA

Signalverarbeitungseinrichtung.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verarbeitung eines elektrischen Signals, insbesondere auf eine Einrichtung zur Änderung der Irequenz eines Signals.

In vielen elektronischen Systemen, die elektromechanischen Geräten zugeordnet sind, ist es notwendig, für ein zu verarbeitendes Signal eine zeitliche Stabilität und Synchronisierung zu bewirken. In Magnetbandgeräten zur Verarbeitung breitbandiger Signale, bei denen eine Drehkopftrommel vorgesehen ist, die beispielsweise eine Mehrzahl magnetischer Köpfe trägt, sollen die mechanischen Elemente zum Antrieb des magnetischen Mediums oder des Bandes und der Drehkopf in genau derselben Phasen- und Frequenzrelation beim Rückspielen stehen, die beim Aufzeichnen herrschte. Irgendwelche zufälligen Unterschiede, die sich in diesen Beziehungen einetellen, führen zu zeitlichen Instabilitäten und zu einem

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Verlust an Synchronisation des wiedergegebenen Signals, Es muß daher notwendigerweise eine Kompensation durch. Zeitjustierungsmittel erfolgen.

Aus diesem Grunde wird zur Synchronisierungssteuerung ersten Grades eine Längs st euer spur längs eines Randes des Magnetbandes in bekannter Weise aufgezeichnet. Ein höherer Grad der Zeitbasissteuerung kann erreicht werden, indem man ein Synchronisierungssystem verwendet, das unter dem Namen "Intersynk-Synchronisator" bekannt ist. Ein solcher Synchronisator ist in der US-Patentschrift 3 017 beschrieben. ("Intersynk" ist ein Warenzeichen der Anmelderin) ο In diesem Intersynk-Synchronisator wird ein Synchronisierungssignal, das mehrere Komponenten hat,.erzeugt. Beispielsweise handelt es sich dabei um die horizontalen und vertikalen Synchronisierungsimpulse eines Standardise rnsehsignals. Eine erste Synchronisierungskomponente wird verwendet, um eine relativ grobe Justierung der Drehgeschwindigkeit der Drehkopfabtastmittel vorzunehmen, um die vom Band abzunehmende Information mit einer anderen Quelle von Signalinformationen zu synchronisieren. Eine zweite Synchronisierungskomponente, die eine wesentlich größere Frequenz hat als diejenige der ersten Komponente, wird verwendet, um eine relativ feine Justierung der Winkelgeschwindkigkeit der Abtastmittel vorzunehmen.

Werden jedoch breitbandige Informationssignale, die kon-

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tinuierlich sind und die keine periodischen Synchronisierungeimpulse enthalten, aufgezeichnet und wiedergegeben , etwa Signale nach Art von Standard-Fernsehsignalen, so sind zusätzliche Mittel notwendig, um die Zeitstabilität derart zu verbessern, daß im wesentlichen keine unerwünschten Übergangserscheinungen in dem wiedergegebenen Signal auftreten.

In einer Art von Magnetbandgeräten wird ein Trägersignal verwendet, das durch ein Informationssignal frequenzmoduliert ist und mit einem Pilotsignal beim Aufzeichnen addiert wird. Das Pilotsignal erhält dann die gleichen Zeitfehler, wie das frequenzmodulierte Informationssignal beim Aufzeichnen und Wiederspielen. Daher können die Zeitfehler, die im Pilotsignal erscheinen verwendet werden, um eine Kompensation in dem Sinne zu bewirken, daß das aufgezeichnete Signal getreu wiedergegeben wird. Es ist daher wünschenswert, ein Pilotsignal zu verwenden, um Synchronisierungsinformationen zu gewinnen, um mit diesen mittels des Intersynk-Synchronisators die Phase des frequenzmodulierten, wiederzugebenden Signals zu justieren, das die gleichen Zeitfehler enthält wie das Pilotsignal. Um diese Justierung zu erreichen muss jedoch dem Pilotsignal eine Frequenz gegeben werden, die nahe der Frequenz eines Bezugssynchronisierungssignals ist, das von dem Synchronisator verwendet wird, um aus einem Yergleich eine Fehlerspannung abzuleiten, die die fehlerhafte Zeitverschiebung des Pilotsignals repräsentiert. Diese

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Fehlerspannung kann dann zur momentanen Justierung der mechanischen Antriebselemente verwendet v/erden.

Zur Vereinfachung der folgenden Erläuterungen, wird im folgenden angenommen, daß das Pilotsignal eine Frequenz von 500 Hz hat und das das Bezugssynclironisierungssignal das von dem Intersynk-Synchrpnisator zur Feinphasenjustierung geliefert wird, eine Frequenz von 15625 Hz hat. Das ist selbstverständlich nur ein Beispiel. Die Pilot- und Bezugssignale können auch andere Frequenzen haben, ohne daß dadurch die Erfindung verlassen wird»

Aufgabe der Erfindung ist es nun, in obigem Sinne verbesserte Signalverarbeitungseinrichtungen anzugeben.

Die Erfindung schafft hierzu insbesondere eine Gatterschaltung, die relativ scharfe Impulse einer vorgegebenen Frequenz erzeugt, welche die gleichen zeitlichen Informationen enthalten, die ein wellenförmiges Signal unterschiedlicher Frequenz enthält.

Nach der lehre der Erfindung wird ein Zeitinformationen enthaltendes, wellenförmiges Signal, das eine relativ hohe Frequenz hat, in eine Reihe unipolarer scharfer Impulse umgewandelt, die einem UND-Gatter zugeführt werden.

Gleichlaufend dazu wird ein wellenförmiges Synchronisierungs-

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impulssignal mit einer relativ niedrigen Sequenz zu kurzen Impulsen gleicher Polarität, wie sie die hochfrequenten Impulse haben, wobei die Dauer der aus dem Synchronisierungsimpulssignal abgeleiteten Impulse eine sehr kurze Anzahl der Hochfrequenzimpulse umfasst. Die relativ niederfrequenten und die hochfrequenten Impulssignale werden zugeleich dem Gatter zugeführt, das die sehr kleine Anzahl hochfrequenter Impulse durchlässt, die die zeitlichen Informationen oder die Phaseninformationen des zeitgebenden Signals enthaltene Der erste Impuls des Gatterausgangesignals wird zur Auslösung eines Einschlag-Multivibrators verwendet, um einen Synchronisierungsimpuls vorgegebener Frequenz und Dauer zu erhalten, der einem Standard-Bezugsimpuls ähnlich ist, der von einem Synchronisierungssystem zu Vergleichszwecken geliefert wird. Der erzeugte Synchronisierungsimpuls und der Bezugaimpuls werden in Ihrer Phase verglichen und aus dem Vergleich wird eine Fehlerspannung abgeleitet, die zur Phasenkompensation verwendet v/erden kann, etwa zur Justierung der Winkelphase einer Drehkopfanordnung in einem Magnetbandapparat.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Rechteckwellen-Pilotsignal relativ hoher Frequenz, das von einem Frequenzstandard abgeleitet ist und auf einem Magnetband zusätzlich zu einem frequenzmodulierten Informationssignal aufgezeichnet ist, beim Abtasten vom Band abgeleitet

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und der erfindungsgemäßen Schaltung zugeführt. Das Pilotsignal, das die gleichen zeitlichen Fehler oder Phasenfehler wie das aufgezeichnete Informationssignal hat, wird einem Sperrschwinger zugeführt oder einem Multiar, der Ausgangssignale in Form von scharfen. Impulsen mit positiven Spitzen liefert, die mit den ins Positive gehenden Vorderkanten der Rechteckwelle icoinsidieren«, Nach· dem Abschneiden der negativen Spitzen werden die verbleibenden scharfen positiven Impulse einer Seite eines UMD-Gatters zügeführt_o

7nigleich wird ein Rechteckwellen-Impulesignal relativ niedriger Frequenz von dem Frequcasstandard abgeleitet und als Synohronisierungsinipulssignal verwendet· Das Rechteekwellen-lmpulssignal wird derart modifiziert, daß .sich ein Signal relativ kurzer Dauer ergibt, welches eine kleine Ansahl der scharfen Impulse umfasst, die von dem Sperrschwinger, dem Gatter zugeführt werden· Die modifizierten Impulse haben die gleiche Polarität wie das abgeschnittene Pilotimpulssignal. Sie werden dem anderen Ende des Gatters zugeführt, um das Gatter zu öffnen, so daß es eine kleine Anzahl scharfer Impulse durchlässt_s die das Rechteckwellen-Pilotsignal repräsentieren,, Der erste dieser scharfen Impuls®, der mit der ins Positive gehsn&en-Vorderkante des Reohteöiavellen-PilotsignalB koinsiöieri5_? löst einen Binsch^^-Multivibrator aiisu der einen Syriöiironigierungsimpuls erzeugt« Dieser SynoteoniigiöningBimpiilß hat eine vorgegebene

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Dauer, die mit der Zeitkonstante des Multivibrators in Beziehung steht. Der erzeugte Synchronisierungsimpuls hat eine Frequenz und eine Dauer die ähnlich der eines Synchronisierungssignals ist, das in einem Synchronisator für ein Magnetbandgerät verwendet wird. Er kann daher für einen Phasenvergleich verwendet werden, um eine Phasenfehlerspannung zu erzeugen. Die Fehlerspannung kann ihrerseits zur momentanen Justierung und Steuerung der Winkelgeschwindigkeit der sich drehenden Elemente des Magentbandgeräts verwendet werden. Auf diese Weise erfolgt eine genaue Synchronisation in einem Magnetbandapparat mit verbesserter und genauer Zeitstabilität, so daß ein aufgezeichnetes Signal naturgetreu wiedergegeben wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Hinweis auf die Figuren.

Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild nach der Erfindung. Figur 2 zeigt ein Schaltschema nach der Erfindung. Die Figuren 3a und b zeigen eine Reihe von Wellenformen, die in der Schaltung nach Fig. 1 auftreten.

Mit der Schaltung nach den Figuren 1 und 2 wird ein Eingangssignal, etwa ein Rechteckwellen-Pilotsignal (Fig.3a) von 500KHz aus einem mit Aufzeichnungen versehenen Band mittels eines Magnetbandgeräts 10 abgeleitet und einer Sperrschwingerstufe 12 zugeführt. Der Sperrschwinger 12

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kann ein Multiar sein-, wie er in dem Buch. "Pulse and Digital Circuits", Millman and Taub, Seite 480, veröffentlicht von der McGraw-Hill Book Company, 1956, beschrieben ist. Wenn die Eingangsspannung die Vorspannung übersteigt, die aus einer Spannungsquelle 14 über einen mit der Basis des Sperrschwingertransistors 18 gekoppgelten Widerstand 16 abgeleitet ist, wird eine Diode 20 im Basiskreis des Transistors 18 in Durchlassrichtung vorgespannt und bewirkt, daß der Transistor 18 leitend wird. Es beginnt nun ein Rückkopplungszyklus bei dem der Sperrschwinger 12 eine Folge von abwechselnd positiven und negativen Impulsen, wie sie in Figur 3b dargestellt sind, erzeugt. Diese Impulse treten in der dritten Wicklung 22 eines Transformators 24 auf, der an den Sperrschwinger 12 gekoppelt ist. Sie werden durch eine Diode 26 derart beschnitten, daß nur die positiven Impulse 28 in der nächsten Stufe auftreten, die ein UND-Gatter 30 ist. Es ist hier zu bemerken, daß die scharfen positiven Impulse 28 mit den ins Positive gehenden Vorderkanten des Hechteckwellen-Pilotsignals (Fig.3a) koinzidieren und im Ergebnis die Phasen- und Zeitinformation repräsentieren, die in dem Pilotsignal enthalten ist.

Gleichlaufend dasu wird eine 15625 Hz Rechteckwelle mit einer Impulsbreite von etwa 32 Mikrosekunden, wie sie in Figur 3d dargestellt ist, von einem Frequenzstandard

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32 abgeleitet und über einen Differenzkondensator 34 der Basis eines Transistors 36 in einer Einschlag-Multivibratorstufe zugeführt. Widerstände 40,42,44 liegen zwischen einer Spannungsquelle 46 und dem Transistor 36„ Sie liefern der Baas des Transistors 36 eine Vorspannung.

Der Einschlag-Multivibrator 38 weist zwei Transistoren 36 und 48 auf. Der Transistor 48 ist normalerweise leitend, der Transistor 36 ist normalerweise gesperrt. Wenn jedoch ύ ein negativer Impuls von dem Differentiator 36,42,44 entsprechend der Vorderkante des Impulses nach Figur 3d der Basis des Transistors 36 zugeführt wird, so wird dieser Transistor leitend und seine Kollektorspannung geht auf Null zurück. Die sich ändernde Kollektorspannung des Transistors 36 liegt an der Basis des Transistors 40 über einen Kupplungskondensator 50. Wird diese Spannung hinreichend positiv, so wird der Transistor 48 gesperrt. Da die Transistoren 36 und 48 eine gemeinsame Emitterkupplung haben, beeinflusst jede Änderung der Leitfähigkeit des Transistors 48, die Leitfähigkeit des Transistors 36. Die Zeitdauer, während der der Transistor 48 gesperrt bleibt, hängt im wesentlichen von der RG-Zeitkonstante dea Kondensators 50 und eines Widerstandes 52 ab. Wenn die Basis dea Transistors 48 hinreichend negativ wird, beginnt dieser wieder zu leiten. Das Multivibrator-Ausgangssignal trifft an einer Verbindungsstelle SS 54 auf, die an den Kollektor des Tranaistors 48 über einen BelastungsiwJderstand 56 gekoppelt ist.

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Dieses Ausgangssignal hat den Verlauf einer Rechteckwelle (Figur 3e) , die im vorliegenden Beispiel eine Impulsbreite von etwa 3 Mikrosekunden hat_o Die Zeitkonstante des Multivibrators 38 ist derart eingestellt, daß eine vorgegebene Anzahl scharfer Impulse (Pig.3c) durch das UND-Gatter 30 laufen kann, wenn die Ausgangssignale des Sperrschwingers 12 und des Multivibrators zugleich an das Gatter 30 gelegt werden,, Der 3 Mikrosekunden-lmpuls (Fig. 3©} des Multivibrators 38 wird dann in seiner Polarität durch einen Inverter 58 umgedreht (vergl_eFig«3f) und über einen Emitterverstärker 60 der Basis des Transistors 62 und dem UlJS-Gatter 30 zugeführt. Das UND-Gatter 30 wird beim koiiizideaten Eintreffen der scharfen positiven impuls©( Fig»3c) bsi einem Transistor 64 und der positiven Eeehtsakwellsn-Impulsa (lig_s3f) beim Transistor 62, geöffnet? so äaü sin®-sehr kleine Anzahl scharfer Impulse (fig.3g) ? dia mit den Impulsen der ügur 3c kerizidieren zum Ausgang durchgelassen werden. Der erste dieser scharfen negativen Impulse (Fig.3g) zündet einen Einschlag-Multivibrator 68, der zwei Emittergekoppelte Transistoren 70 und 72 aufweist und eins Zeinkonstante zur Entwicklung eines Beehteckwellen-Impulses '. Iiatj, die eine Baues· von etwa 5 STikr ο Sekunden (lig_e3h) bekommt ο Bs r 5 Mikrosekunöen-Impuls _g der die gleiche Dauer ϊ,χ9 οία Bsziigssignsi iia'fe_s wird, iii ügfi lE*fe®rs; 24 % wie oben erorterr^ eh SwGoIi:@ix Awe I

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und
verwendetVwird durch eine Totempol-Verstärkerstufe geleitet, die negativ rückgekoppelt ist, damit sie eine niedrige Kopplungsfrequenz zum Intersynk-Synchronisator hat.

Im obigen wurde eine Transistor-Gatter-Schaltung beschrieben, die zur Umwandlung eines wellenförmigen Signals relativ hoher Frequenz, das Zeit- oder Phaseninformationen enthält, zu einem Impulssignal relativ niedriger Frequenz dient, das die gleichen Zeit-oder Phaseninformationen enthält.

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Claims

Patentansprüche

Magnetbandgerät mit einem von einer sich drehenden Kapstanwelle angetriebenen Magnetband und mit einem sich, drehenden, das Band abtastenden Magnetkopf, von dem frequensmodulierte Informationssignale und Pilotsignale abgetastet werden, die beide dieselben zeitgebenden Informationen einschliesslich Signalphasenfehlern enthalte;!, die auch die Aufzeichnungen auf dem Magnetband aufweisen und in dem ein Synchronisierungssjstem vorgesehen ist, dae Bezugssynchronisierungssignale erzeugt und das die Winkelgeschwindigkeit und die Phase der sich drehenden Kapstanwelle und des Drehkopfes entsprechend Zeitfehlersignalen steuert, dadurch gekennzeichnet, daß scharfe Impulssignale aus den beim Hückspielbetrieb reproduzierten Pilotsignalen abgeleitet werden, daß diese scharfen Impulssignale die zeitgebenden Informationen einschließlich der Phasenfehler enthalten, .die auf dem Band beim Aufzeichnungsbetrieb registriert worden sind, dass die Folgsfrequenz der scharfen Impulssignale so geändert wird, dass sie gleich derjenigen der Bszugssynchronisierungssig- · nale ?/ird, die von dem Synchronisierungssyatem erzeugt werden, so daß die Pilotsignale und die Bezugssynehrcmisierung3signale in ihrer Phase vsr-

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IS

glichen werden können und daraus Zeitfehlersignale abgeleitet werden können, die zur Phasenkorrektur und Synchronisierung durch das Synchronisierungssystem verwertet werden können.
2. Magnetbandgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pilotsignale Wechselsignale relativ hoher Frequenz sind, daß die Bezugssynchronisierungssignale von relativ niedriger Frequenz sind und daß die Pilotsignale in scharfe Impulssignale umgewandelt werden, die die gleiche Frequenz haben, wie die Bezugssynchronisierungssignale.

3ο Magnetbandgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Gatterschaltung mit Mitteln zur Umwand-

wellenförmlgen

lung von zeitgebende Informationen enthaltenden^Signalen relativ hoher Frequenz in eine Folge von die gleichen zeitgebenden Informationen enthaltender %

scharfer unipolarer Impulee, durch ein UND-Gatter, dem die unipolaren Impulse zugeführt werden und dem ferner Bezugssynchronisierungsimpulseignale relativ niedriger Frequenz und einer Impulsdauer, die grosser ist als die Dauer einer geringen Anzahl von unipolaren Impulsen zugeführt werden, so daß eine Koinzidenz der Bezugssynchronisierungsimpulssignale und der unipolaren Impulssignale das Gatter öffnet, durch

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Mittel zur Ableitung von Synchronisierungssignalen vorgegebener Impulsdauer, aus den AusgangsSignalen des Gatters, die die zeitgebenden Informationen der wellenförmigen Signale in sich enthalten und die die gleiche Frequenz haben wie die Bezugssynchronisierungsimpulssignale, so daß die abgeleiteten, die zeitgebenden Informationen enthaltenden Synchronisierungssignale hinsichtlich ihrer Phase mit den Bezugssynchronisierungsimpulssignalen verglichen werden können und aus dem Vergleich fehlersignale abgeleitet werden können, durch die eine Synchronisierunge der Winkelgeschwindigkeit und der Phase der Kapstanwelle und des Drehkopfes zu erreichen ist.

4·. G-stterschaltung, gekennzeichnet durch Mittel zur Umwandlung von zeitgebendest Informationen enthaltenden wellenförmigen Signalen relativ hoher Frequenz in eine Folge scharfer unipolarer Impulse, die die· gleichen zeitgebenden Informationen enthalten, durch ein TMD-öatter, dem die unipolaren Impulse zugeführt werden und dem ferner Besugssynchronisierungsimpulssignale relativ niedriger Irequenz und einer Impulsdauer, die eine geringe Anzahl von unipolaren Impulsen umfasst, augeführt werden, so daß eine Koinzidenz der Bezugs-E/fiöfeonisierungsiffipiilssignale w&ü der unipolares. Impuls signale das MD-Gatter Öf fasst, und durch Mittel' 8"ώΐ? Ableitung von S.ynahronisieru&gssigiialen vorgege-

r Impuls dauer a-as äsa Auegasigseigaalen d#ö öattera

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die die gleichen zeitgebenden Informationen enthalten und die gleichen Frequenzen haben wie die Bezugssynchro nisierungsimpulBsignale, so daß die abgeleiteten Synchronisierungssignale die zeitgebenden Informationen enthalten und zur Ableitung von Fehlersignalen zu verwenden sind.

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