DE2756740A1

DE2756740A1 - Signaldetektorschaltung mit zwei kanaelen

Info

Publication number: DE2756740A1
Application number: DE19772756740
Authority: DE
Inventors: Arthur Philip Geffon; George Victor Jacoby; Robert Price
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Unisys Corp
Priority date: 1976-12-30
Filing date: 1977-12-20
Publication date: 1978-07-06
Also published as: SE416853B; SE7714921L; DE2756740C2; US4081756A; FR2376582A1; IT1143798B; GB1590746A; ES465416A1; CA1097750A; CH628455A5; JPS53107807A; FR2376582B1; JPS6228503B2

Description

Signaldetektorschaltung alt «wei Kanälen

Die Erfindung betrifft einen Signaldetektor ait zwei Kanälen, der zur zuverlässigen und genauen Wahrnehaung von Signalen in Systemen sua Auslesen τοη digitalen Daten an eines magnetischen Aufseichnungstrager angewendet wird·

Wie an sich bekannt ist, erfolgt die magnetische Aufzeichnung digitaler Daten durch Bin&rwerte in der Weise, daß Inderungen der Polung oder Obergange in einen magnetischen Aufzeichnungsträger hervorgerufen werden. In einem derartigen Datenspeicher sucht man.die Packungsdichte, also die Anzahl der je Langenein· heit des Aufzeichnungsträgers eingeschriebenen Bits mit Hilfe verschiedener Verfahren sur Verschlüsselung zu steigern; bei die· sen wird die Anzahl der Übergänge je Bit oder je Bitgruppe vermindert, wahrend zugleich sichergestellt wird, daft der maximale Zwischenraum zwischen den Übergängen ausreichend, also derart kurz bleibt, daß beim Auslesen die Fähigkeit zu einer eigenen Taktgabe für die Wiedergewinnung der Daten erhalten bleibt·

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ORIGINAL INSPECTED

Falle die Übergänge infolge einer unangemessen hohen Packungsdichte zu eng benachbart sind, tritt nichtsdestoweniger wegen der Eigentümlichkeiten des magnetischen SchreibVLesevorganges eine sog. Impulsanhäufung auf, die sich z. B. im Verlaufe des Lesens durch eine Störung unter den Leseimpulsen äußert, die an den benachbarten übergängen hervorgerufen werden. Hierbei überlappen sich nämlich die Leseimpulae zeitlich bis su einem gewissen Grad; erschwerend wirken dabei die Asymmetrie und die Phasenverzerrung der Leseimpulse« die sich aus Differenzen der Phasenverschiebung der sie aufbauenden Frequenzkomponenten ergibt, wodurch die einzelnen Impulse verbreitert werden. Wie aus der magnetischen Speichertechnik von Daten bekannt ist, weisen die von einem Lesekopf gelieferten Impulse jedoch in typischer Weise eine Verzerrung auf, die man zu kompensieren sucht. Gemäß der USA-Patentschrift Nr. 3ΛΟ5.4Ο3 vom 8. Dezember 1968 von Jacoby u. a. kann eine geeignete Phasenkompensation durch die Anwendung einer Phasenausgleichschaltung erreicht werden. Selbst in Abwesenheit einer solchen Verzerrung und Asymmetrie oder von ihrer Kompensation treten in jedem Fall bei einer Überlappung der Leseimpulse, die auf eine Impulsanhäufung zurückzuführen ist, Störungen zwischen den benachbarten Impulsen auf, die eine sich

ändernde Amplitude und Verschiebung der Spitzen des Lesesignals, nämlich eine sog. Bitverschiebung bewirken, die Fehler entweder als Folge einer falschen Wahrnehmung eines ein Bit anzeigenden Überganges oder durch eine falsche Auslegung des Rausehsignals innerhalb des Lesesignals nach sich ziehen, das ein Datenbit

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Die Art und Weise, in der die Amplitudenschwankung der wirklichen Impulse die Fähigkeit zur Wahrnehmung der Signale beeinflussen kann, sei noch später erörtert; an dieser Stelle sei nur die Verschiebung der Spitzen als unerwünscht betrachtet, insofern diese Spitzen Daten als in den Aufzeichnungsträger eingeschriebene übergänge wiedergeben. Für eine genaue Wahrnehmung der Signale muß folglich ihr relatives zeitliches Auftreten bewahrt «erden, um die Daten wiedergewinnen zu können. Daher ist ist es in der Praxis üblich, bei der magnetischen Datenspeicherung eine Art Kompensation oder Ausgleich vorzusehen, bei dem die Breite der einzelnen Leseimpulse eingeengt wird> damit sie sich nicht merklich überlappen und somit keine unzulässige Verschiebung der Spitzen oder Amplitudenschwankungen des Lesesignals verursachen. Dieser Ausgleich kann, wie bereits in Verbindung mit der USA-Patentschrift Nr. 3.503.059 vom 24. März 1970 erwähnt ist, beim Einschreiben der Daten in den Aufzeichnungsträger durch eine Wirkung auf das Schreibsignal, nämlich durch eine sog. Schreibkompensation vorgenommen werden. Andererseits können die Leseimpulse im Verlaufe des Lesevorganges dadurch eingeengt werden, daß auf sie unmittelbar im sog. Leseausgleich eingewirkt wird, wie in der USA-Patentschrift Nr. 3*516.066 vom 2. Juni 1970 von G. V. Jacoby erläutert ist.

Wie bereits erwähnt, erfolgt die Wiedergewinnung der Daten im Gefolge des Auslesens aus einem Aufzeichnungsträger in typischer Weise durch die Abtastung der Spitzen des Lesesignals, und aus

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diesem Grunde werden die Ieseimpulse eingeengt, nämlich im gegenseitigen Störungen vorzubeugen, die sonst die Spitzen in unzulässiger Weise verschieben könnten. Jedoch müssen noch zusätzliche, mit der Impulse.lnengung einhergehende Faktoren, die die Wiedergewinnung der Daten beeinflussen, auch in Betracht gezogen werden. Je mehr ein Impuls beispielsweise eingeengt wird, desto größer wird seine Bandbreite, so daß eine entsprechende Zunahme der Bandbreite der Lese3chaltung mit einer sie begleitenden Steigerung des Rauschens erforderlich ist. Dies ist jedoch wiederum nicht erwünscht, da das Rauschen an oder nahe bei der Spitze de3 Leseimpulses eine Verschiebung dieser Spitze bewirken kann, was als sog, rauschinduzierte Spitzenverschiebung bezeichnet wird. Deshalb ist ein an ziemlich breiten Leseimpulsen vorzunehmender Ausgleich von Bedeutung, damit eine Impulsein^ngung zustandekommt, die zur Ausschaltung oder zumindest fUr eine beträchtliche Verminderung der gegenseitigen Störungen zwischen den Impulsen ausreichend ist; hierbei werden die Amplitudenschwankungen und Bitverschiebungen zufriedenstellend vermieden, aber die Einengung der Impulse darf nicht so weit gehen, daß die erforderliche Bandbreite des Systeme wesentlich vergrößert wird, weil hiermit das Rauschen im System in unangemessener Weise zunehmen würde. Zur Erreichung dieses Ergebnisses sollten die einzelnen Leseimpulse derart eingeengt werden, daß sie ein gebundenes Amplitudenspektrum, nämlich ein Spektrum eines begrenzten Frequenzbereiches aufweisen. Da ja die Bitverschiebung sowohl durch gegenseitige Störungen unter den

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Impulsen als auch durch Rauschsignale verursacht werden kann, sollte im Hinblick auf die Impulseinengung eine Wegnahme erfolgen, wodurch die Störungen unter den Impulsen vorteilhaft vermindert werden, aber sich unglücklicherweise zugleich das Rauschen verstärkt. Obgleich dieses Rauschen in einem gewissen Maß aufgehoben werden kann, falls infolge des Ausgleichen^ die eingeengten Impulse ein Amplitudenspektrum mit einer reduzierten Amplitudenerhöhung aufweisen, kann das verstärkte Rauschen dennoch andere schädigende Wirkungen ausüben, die noch in Verbindung mit der Detektorschaltung erläutert werden.

Als Ausgangspunkt der Erfindung sei der Signaldetektor mit zwei Kanälen nach der USA-Patentschrift Nr. 3.631.263 vom 28. Dezember 1971 von I. H. Graham u. a. betrachtet, in dem zum Empfang des Lesesignals parallel verlaufende Kanäle zur Wahrnehmung der Spitzen und zur Erzeugung von Umschaltungen vorgesehen sind. Vom ersten Kanal werden die Spitzen des Lesesignals in üblicher Weise abgetastet, um entsprechende Datenimpulse hervorzurufen; aber die gleichzeitig mit den Leseimpulsen auftretenden Rauschsignale bewirken eine Verschiebung der Leseimpulse aus ihren passenden zeitlichen Lagen heraus, wodurch Fehler entstehen, die als Folge der rauschinduzierten Bitverschiebung in Erscheinung treten. Der andere Kanal spricht ebenfalls auf Spitzen des Rauschsignals an, die im Basisteil des Lesesignals zwischen den einzelnen Leseimpulsen auftreten, und bringt unechte, mit den Daten zu verwechselnde Impulse hervor, die gemeinsam mit den

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Datenimpulsen diese Rauschsignale wiedergeben. Diese rufen jedoch in einer Zweikanalschaltung keine Fehler hervor, da der Kanal zur Erzeugung der Umschaltung auf das Lesesignalanspricht und aufeinanderfolgende Umechaltimpulse hervorbringt, die nur den einzelnen Leseimpulsen entsprechen. Diese am Ausgang der Zweikanalschaltung erscheinenden Impulse werden dann einem IHID-Glled zugeleitet, damit dieses unter Ausschaltung der Rauscbimpulse nur die Datenimpulse hindurchtreten Ittflt. Wie beachtet sei, könnte das in den .Basisbereichen des Signals vorhandene Rausohsignal unechte Umschaltimpulse hervorrufen, die die mit den Datensignalen zu verwechselnden Rauschsignale am Ausgang des betreffenden Kanals durch das UND-Glied hindurchgehen lassen, die dann eine falsche Auslegung als Daten ergeben. Aus diesen Gründen 1st es von Bedeutung, daß die Bandbreite der Leseschaltung eingeschränkt wird, um sowohl der rauschinduzierten Spitzenverschiebung als auch der Erzeugung unechter, mit den Daten zu verwechselnder Impulse im Kanal zur Wahrnehmung der Spitzen vorzubeugen oder diese zumindest zu vermindern, und um unechte Umschaltsignale Im Kanal zur Erzeugung der Umschaltung zu vermelden.

Wie den vorangehenden Erläuterungen zu entnehmen 1st, sollte das den beiden Kanälen zugeführte Signal gewisse Eigenschaften aufweisen, die die Amplitude, die Phase, die Dauer und das Amplitudenspektrum der einzelnen Impulse berücksichtigen und ferner auf den ebenen Verlauf der Basisabschnitte des Signals zwischen den Impulsen Rücksicht nehmen, damit die beiden Kanäle und ins-

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besondere der zur Erseugung der umschaltungen vorgesehene Kanal auf das Lesesignal in einer Heise ansprechen kennen, daß eine genaue und suverl&esige Wahrnehmung sichergestellt ist. Die but Zeit verfügbaren Signaldetektoren einschließlich derjenigen mit zwei Kanälen liefern verschiedene kombinierte Charakteristiken, aber dennoch fehlt ihnen in Jeder Hinsicht die Fähigkeit, eine verminderte Zunahme von Bauschsignalen und einen Schutz gegen die Erseugung unechter Umschaltimpulse zu erzielen.

Die Signaldetektorschaltung gernU der Erfindung enthält zum Empfang eines phasenkompensierten Lesesignals, dessen Spitzen die Daten darstellen, und das als Eingangssignal mit einer veränderlichen Amplitude betrachtet sei, eine Ausgleich-schaltung, von der dieses Signal in ein Ausgangssignal mit einer konstanten Spitzenamplitude überführt wird, in dem einer zugeordneten Spitze des Eingangssignals je ein Impuls entspricht, der eines der Daten wiedergibt; darin 1st jeder Impuls passend seitlich begrenzt und auf dem liveau null nahezu eben an beiden Seiten, wobei das Amplitudenspektrum und das zugehörige lineare Phasenspektrum innerhalb eines vorgeschriebenen Frequenzbandes festgelegt sind. Der Ausgang der Ausgleichschaltung ist bei der einen AusfUhrungsform der Erfindung mit dem Eingang der beiden Kanile, nimlich dem zur Wahrnehmung der Spitzen und dem sur Erzeugung des Schaltvorganges in der Detektorschaltung verbunden. Bei den anderen Ausfunrungsformen kann nur der ein· Kanal angeschlossen sein; aber man sieht in jedem Fall den sur Erzeugung der Om-

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schaltung vorgesehenen Kanal vor. Im Falle, daß die Ausgleich«· schaltung beispielsweise nur am letzteren liegt, kann eine unterschiedliche Ausgleichfunktion in den Kanal zur Wahrnehmung der Spitzen eingebracht werden. Unabhängig davon, in welchem der beiden Kanäle des Detektors die Ausgleichschaltung vorgesehen ist, liefert die bevorzugte Form eine Gestalt des Amplitudenspektrums in einer geradzahligen Potenz, vorzugsweise etwa in der vierten Cosinuspotenz; die Ausgleichschaltung reagiert demnach auf einen zeitlich isolierten Domänen-Eingangsimpuls, der ein Amplitudenspektrum etwa von der vierten Cosinuspotens in der Frequenzdomäne aufweist. Diese Gestalt ist besonders gut für den 3PM-Code geeignet, wie in der USA-Patentanmeldung Nr. 705,199 vom 14.JuIi 1976 von G. V. Jacoby beschrieben ist. Natürlich kann stattdessen auch ein Code in der Richtungsschrift oder allgemein ein Code mit einer begrenzten Lauflänge hier angewendet werden.

Mit Hilfe der Gestalt des Amplitudenspektrums in einer geradzahligen Potenz im allgemeinen und in der vierten Cosinuspotens insbesondere werden die veränderlichen Spitzenamplituden la Eingangssignal der Ausgleichschaltung in vorteilhafter Weise kompensiert, um es in ein Ausgangesignal mit einer konstanten Spitzenamplitude zu überführen, in dem eingeengte Impulse mit eines vorgeschriebenen Amplitudenspektrum eines begrensten Frequenzbereiches enthalten sind. Auf Grund dieser Merkmale werden nahezu die Bitverschiebung infolge von gegenseitigen Impulsstörungen

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-und die sog, r*uschindü«ierte Bitverechiebung Ausgeschaltet, wodurch etnegeflÄue Zeitlage der aus dem Kanal.^:für? dig Wahrnehmung der 3plti«en abgeleiteten Datenimpulee erhalten wird. Die bevoraugtiGestalt des Äm^iitudenapektPoms wirkt guch dahingehend, daß das Eiaga^gfteignäT alt de* Veränderlichen Spittehaaplitude derart tr«ji*ffereiert wird, d*B auf Ihren beiden Selten die Im* pulse, die³\tt* AüigangesigÄai der Auagleichftchaltüng bilden, auf dtÄ Hiv^e^ i^l i^ wesentlichen eben ei^^^ dieses

ilerk^i^mF«^nhil#i^a8%ni^^«^ tnpuieen wird die Bneugung von tö^löeOV die keine ÜaterAmpul^ elnd/ und τοη unechten Ua-In den belae^ΊCanftίen behindert; aulerde« wird

geaeinseai «it andere^ Ifericmalen eine getätoere und «uverUssigere Wahrnehmung der Signale sichergeatelit. Dm Signal mit einer kcnstanten Spit«enamplitude, da^ wn der Auefgleichechaltung abgeben wird, setet den Kanal but Br^eugun« von Scheitvorgingen, (der auch ein Kanal sur Wahrnehmung der Amplituden ist), instand, mit einer einfachen Technik der Anseige «ines Amplituden-Schwellwertes su arbeiten, bei der but wiedergabe der abwechselnd positiven und negativen, die Daten darstellenden Impulse als Auegangssignal der Ausgleichschaltung eine Auslosung «fischen den positiven und negativen Besugsniveaus des Amplituden-Schwellwertes erfolgt.

Hauptsiel der Erfindung 1st somit ein· Ausgleichschaltung für einen Signaldetektor, die auf das eingehende Datensignal mit einer veränderlichen Spitsenamplltude derart einwirkt, dafi «in

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Ausgangssignal mit einer im wesentlichen konstanten Spitzenampli tude mit den vorgeschriebenen Eigenschaften unabhängig von der Verteilung der eingehenden Daten zustandekommt; dieses Signal ist für gesonderte Kanäle zur Wahrnehmung der Spitzen bzw. Amplituden bestimmt, damit das relative zeitliche Auftreten der die Daten darstellenden Spitzen im Eingangssignal genauer in den Kanal für deren Wahrnehmung festgelegt werden kann, während der Amplitudenkanal auf der Basis der einfachen Wahrnehmung eines Amplituden-Schwellwertes das im Eingangssignal vorhandene Rauschen bei der übertragung zum Kanalausgang ausschalten soll.

Einzelheiten der Erfindung werden in Verbindung mit der Zeichnung in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Se zeigen:

Figur 1 das Blockschaltbild des bisherigen Signaldetektore der hier in Betracht kommenden Art,

Figur 2 das Blockschaltbild einer bevorzugten AusfUhrungsform des Signaldetektors gemäß der Erfindung,

Figur 3 der zeitliche Verlauf von Spannungen, die am Ein- und Ausgang eines Differentiators in der Schaltung gemäß der Figur 2 in Abhängigkeit von dem aus dem Lesekopf gelieferten Signal auftreten,

Figur k Amplitudenspektren mit quadrierten und in die vierte

Potenz erhobenen Cosinus-Funktionsmerkmalen, sowie das Amplitudenspektrum, das durch eine zeitliche Domänen- Differentiation eines Impulses erhalten ist, der ein Amplitudenspektrum in der vierten Cosinuspotenz hat,

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Figur 5 die Domänen-Amplitude über der Zeit, deren Verlauf ein Amplitudenspektrum in der vierten Cosinuspotenz ist,

Figur 6 die Domänen-Ableitung des Impulses der Figur 5 über der Zeit,

Figur 7 die Amplitude eines isolierten Impulses vor und nach den Ausgleich über einer gleichen Auftragung der Zeit, wobei der Impuls dem der Figur 5 entspricht;

Figur 8 die Amplitudenspektren der Signale nach der Figur 7

und der in Beziehung stehenden, erwünschten Ausgleichfunktion,

Figur 9 Amplituden-Öbertragungefunktionen, die mit Filtern in den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung erhalten sind, und außerdem die tatsächliche Ausgleichfunktion, die von einer Kombination derartiger Filter relativ zur theoretisch erwünschten Ausgleichfunktion gemäß der Figur 8 erzeugt wird,

Figur 10 eine bekannte Ausgleichschaltpng mit ihren Spannungsübertragungs-Funktionen, die zum Verständnis beitragen, wie die tatsächliche Ausgleichfunktion der Figur 9 erhalten wird,

Figur 11 ein Blockschaltbild einer abgeglichenen Ausgleichschal tung, mit der die tatsächliche Ausgleich funktion der Figur 9 ersielt wird,

Figur 12 einen Abschnitt der abgeglichenen Abgleichschaltung nach Figur 11,

Figur 13 das Blockschaltbild eines Signaldetektors nach Figur 3 mit dem Kanal zur Wahrnehmung der Amplituden und

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Figur 14 ein Blockschaltbild einer weiteren AusfUhrungsfom der Erfindung.

In der Schaltung nach der Figur 1, die der in Figur 8 der USA-Patentschrift Nr. 3.631.263 vom 28.Dezember 1971 entspricht, liefert ein Lesekopf 12 dadurch ein Lesesignal, daß er auf die in einem Aufzeichnungsträger, z. B. einer Magnetscheibe eingeschriebenen Daten anspricht, und führt es über einen Linearverstärker 14 mit Filter und einen Differentiator 16 einem Detektor 18 für die Spitzen in dem einen Kanal und einem Generator 20 von Umschalt Signalen in dem anderen Kanal zu. Vom Detektor 18 wird eine Folge von Datenimpulsen ausgebildet, die zeitlich je mit einer Spitze des Lesesignals zusammenfallen, die eines der Daten wiedergibt. Die Datenimpulse werden dann von einem Verzögerungsglied 24 zeitlich hinausgezögert, damit sie mit den Impulsen aus dem Generator 20 zusammenfallen, der gleichzeitig auf das differenzierte Eingangssignal anspricht, um in Abhängigkeit von jeder Spitze des Eingangssignals, die eines der Daten darstellt, einen Umschaltimpuls hervorzurufen. In diesem zweiten Kanal sollen jedoch keine Umschaltimpulse entstehen, die Spitzen ohne Bedeutung entsprechen, die also durch Rauscheignale oder Verzerrungen innerhalb der Schaltung verursacht sind. Die Datenimpulse aus dem Detektor 18 und die Umschaltimpulse aus dem Generator 20 werden somit in zeitlicher Koinzidenz einem UND-Glied 26 zugeführt, das als Ausgangssignale die Datenimpulse liefert, die

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die auf dem Aufzeichnungsträger eingeschriebenen übergänge wiedergeben.

Die Schaltung der Figur 1 läßt sich in der Weise abändern, daß der Generator 20 vom Differentiator 16 abgetrennt und mit der Ausgangsklemme des Linearverstärkers 14 verbunden wird, damit das verstärkte und gefilterte Lesesignal unmittelbar in den Kanal mit dem Generator 20 gelangt, wie in der genannten USA-Patentschrift Nr. 3.631.263 als Figur 3 gezeigt 1st.

In der Figur 1 gibt der Verlauf der Spannung am Ausgang des Differentiators 16 die Zeiten von Spitzen 28 geringer Amplitude in bezug auf Spitzen 30 von hoher Amplitude und verhältnismäßig lange Basisteile 32 an, die einzelne Spitzen von geringer Amplitude trennen. Diese Besonderheiten versteht man bei einer Betrachtung der Art des vom Lesekopf 12 herangeführten Signals. Natürlich können die verhältnismäßig langen Basisteile 32 auch in dem vom Lesekopf 12 gelieferten Lesesignal vorhanden sein und treten somit Im differenzierten Lesesignal auf. Ferner ist das Eingangssignal in den Bereichen hoher Packungs- oder Übergangsdichte als Folge von gegenseitigen Störungen amplitudengedämpft, also von einer Störung zwischen den benachbarten Lese-Impulsen, die sich auf die entsprechenden übergänge beziehen. Trotz dieser Amplitudendämpfung erkennt man, daß die Neigung des Leseeignais von Spitze zu Spitze wegen der großen Dichte der Übergänge in diesen Bereichen ebenfalls größer ist; daher er-

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scheinen die Spitzen von hoher Amplitude am Ausgang des Differentiators 16 in den Bereichen einer großen Dichte der übergänge, während die Spitzen geringer Amplitude in den Bereichen einer niedrigen Dichte liegen, so daß die Spitzen 28 und 30 der Figur 1 Leseimpulsen in den Bereichen einer verhältnismäßig geringen bzw. hohen Übergangsdichte entsprechen. Unabhängig davon ob diese Amplitudenschwankungen und Basisteile im Signal aus dem Lesekopf oder in seiner Ableitung auftreten, können sie die genaue und zuverlässige Wahrnehmung der aufgezeichneten Daten beeinträchtigen, insbesondere wenn der Generator der Umschaltsignale auf der Basis einer Wahrnehmung des Amplitudenschwellwertes arbeitet. Als Folge der Amplitudendämpfung können also Fehler auftreten, durch die Impulse_s die die tatsächlichen Daten wiedergeben, nicht wahrgenommen werden können. Weitere Fehler können auch besondere in den langen Basisteilen als Folge einer Verzerrung von Rauschsignalen in Erscheinung treten, wenn unechte, mit den Daten zu verwechselnde Impulse fälschlich als Daten ausgelegt werden.

Wie man dem differenzierten Signal der Figur 1 entnimmt, sind die Spitzen 28 von geringer Amplitude etwa halb so groß wie die Spitzen 30 von hoher Amplitude, während die Amplituden der Basisteile 32 bei etwa 20 % der Amplituden der kleineren Spitzen 28 liegen, obgleich sie meistens noch geringer sein können. Wie daher einleuchtet, würde der Generator 20 bei der einfachen Technik der Wahrnehmung des Amplituden-Schwellwertes, der auf etwa 35 % der großen Spitze 30 eingestellt ist, zur Wahrnehmung

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der Datenimpulse und zur Unterdrückung der mit den Daten su verwechselnden Impulse ausreichen. Wie man jedoch in der Praxis bemerkt hat, können die Spitsen 28 und 30 vorübergehend bis au 50 % unter den angezeigten Niveaus infolge von Störsignalen liegen, die sich aus Mängeln im Aufzeichnungsträger in Kombination mit anderen Rauschsignalen ergeben, die normalerweise in der Schaltung vorhanden sind. Die sich ergebenden Rauschsignale können die Spitzen 28 von geringer Amplitude sogar bis auf nur 25 £ des normalen Wertes der Spitzen 30 der hohen Amplitude reduzieren und somit nicht durch einen auf 35 % festgesetzten Schwellwert angezeigt werden. Ein solcher fahler bei der Wahrnehmung der eines der Daten wiedergebenden Spitze sei als Ausfall bezeichnet. Wenn andererseits der Schwellwert auf 25 % der hohen Amplitude der Spitze 30 oder etwas darunter gesenkt wird, um einen solchen Ausfall zu vermeiden, kann ein Fehler im Aufzeichnungsträger scheinber die Basis des Rauschens in einem Maße steigern, daß sie über den verminderten Schwellwert hinaus anwächst, so daß irgendwelche Rauschsignale fälschlich als Daten angesehen werden.Im Signaldetektor der Figur 1 oder in der geänderten AusfUhrungsform kann eine Schaltung zur selbsttätigen Steuerung der Verstärkung entweder am Ausgang des Differentiators 16 oder des Linearverstärkers 14 mit dem Eingang der beiden Kanäle zur Wahrnehmung der Spitzen und zur Erzeugung der Schaltsignale verbunden sein, um das Problem der Ausfälle etwas leichter zu lösen. Von einer solchen Steuerschaltung wird das Lesesignal auf einer konstanten Spitzenamplitude nur hinsichtlich langsamer Änderungen

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gehalten, die sich aus Geschwindigkeitsänderungen des Aufzeichnungsträgers bezüglich des Lesekopfes ergeben. Dagegen werden von der automatischen Steuerschaltung Änderungen der Signalamplitude bei der Augenblicksfrequenz des Lesesignals nicht kompensiert.

Die Rauschsignale, die durch Fehler im Aufzeichnungsträger oder anderweitig in der Leseschaltung entstehen, können Fehler in den auf die Lauflänge beschränkten Datenverschlüsselungs-Verfahren hervorrufen, aber statistisch betrachtet, werden die vom Aufzeichnungsträger erzeugten Rauschsignale wahrscheinlicher in die Fehler von Codes, z. B. des 3PM-Code eingeführt, wenn der maximale Zwischenraum zwischen den übergängen ziemlich lang, aber dennoch so kurz ist, daß die Eigentaktgebung beibehalten wird. Als Folge dieser Einflüsse würde es scheinen, daß der Kanal zur Erzeugung der Umschaltung auf der Basis der Wahrnehmung eines Amplitudenschwellwertes keine zuverlässige Anzeige liefern könnte. Wie sich jedoch herausgestellt hat, ist eine Wahrnehmung des Amplitudenschwellwertes in der Tat zum Erzeugen der Umschaltimpulse für die Daten doch einwandfrei, wenn das Lesesignal passend umgewandelt wird, damit die vom Aufzeichnungsträger hervorgerufenen Rauschsignale und eine in der Schaltung vorhandene Verzerrung keinen nachteiligen Einfluß auf das transformierte Signal ausüben können. Eine derartige Transformation geschieht durch eine Einengung der Leseimpulse, um die gegenseitigen Störungen zwischen den Impulsen zu vermindern, wie an Hand der Figuren 2 und 3 erläutert ist.

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Gemäß der Ausführungsform der Erfindung in Figur 2 führt ein Lesekopf ein Lesesignal über einen Vorverstärker 36, eine Ausgleich» schaltung 38 und eine Steuerschaltung 40 zur selbsttätigen Verstärkung beiden Kanälen zur Wahrnehmung der Spitzen und Amplituden zu. Der erstere weist einen Differentiator 42, einen Detektor 44 und ein Verzögerungsglied 46 auf; diese Elemente arbeiten etwa genauso wie die in der bekannten Schaltung der Figur 1, um Datenimpulse in zeitlicher Koinzidenz mit den Spitzen des Lesesignals aus dem Lesekopf 34 hervorzubringen. Wie bei der bekannten Schaltung dient auch ein Generator 48 im anderen Kanal der Erzeugung von üaaschaltimpulsen, um Fehlern vorzubeugen, die auf Rauschsignale in den Basistellen des Lesesignals zurückzuführen sind. Diese aus dem anderen Kanal kommenden Umschaltimpulse werden gemeinsam mit den Datenimpulsen aus dem ersten Kanal einem UND-Glied 50 zugeleitet, das die Datenimpulse erzeugt, die die auf dem Aufzeichnungsträger eingeschriebenen Obergänge wiedergeben.

Daß der Generator 48 für die tlmschaltsignale als Detektor von Amplituden-Schwellwerten arbeitet, ist deshalb möglich, weil die Ausgleichschaltung 38 auf das eintretende Signal derart einwirkt, daß an ihrem Ausgang und an dem der Steuersenkung 40 ein konstantes Spitzenamplltudensignal entsteht, das unabhängig von dem Impulsabstand in der Datenverteilung gleiche positive und negative Spitzen enthält (52 im Signalverlauf A der Figur 3)· Da all diese Spitzen dieselbe Amplitude aufweisen, kann der Schwellwert sur Wahrnehmung der Amplituden z. B. auf 45 % der Spitzen-

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amplitude eingestellt werden und dabei noch die Auslosung des Generators 48 gewährleisten, um Ausfälle selbst bei Störungen, die von Fehlern im Aufzeichnungsträger herrühren, oder bei anderen Rauschsignalen zu vermeiden, die die Spitzenamplitude auf etwa 50 Ί» vermindern könnten. Darüberhinaus schützt der den Generator 48 auslösende Schwellwert von 45 $ der normalen Spitzenamplitude ausreichend gegen innere Fehler, die durch Rauschen oder Verzerrungen in den Basisteilen (54 der Figur 3) des von der Ausgleichsschaltung 38 abgegebenen Signals zum Vorschein kommen.

Der Signalverlauf 8 der Figur 3 gibt das ausgeglichene Signal nach der Differenzierung im Kanal zur Wahrnehmung der Spitzen an. Die in diesem Signalverlauf vorhandenen Spitzen veränderlicher Amplitude sind für deren Wahrnehmung ohne Folgen. Die bedeutsamsten Eigenschaften der Ausgleichschaltung betreffen bei der Wahrnehmung der Spitzen die Breite und die Amplituden- und Phasenspektren der ausgeglichenen Impulse. Diese und zusätzliche Eigenschaften der konstanten Spitzenamplitude und der Ebenheit der Basistelle sind auch für die richtige Erzeugung der Umschaltsignale von Bedeutung, wie nun in Verbindung mit den Figuren 4 bis 7 erläutert ist.

Die von der Ausgleichschaltung 38 gelieferten eingeengten Impulse weisen ein Amplitude.l-Spaktrum in der vierten Cosinuspotenz auf, das an ein begrenztes Tiefpaß-Frequenzband mit einer Sperrfrequenz f_c " l/T gebunden ist, wie die Kurve für cos*(tffT/2) in

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der Figur k zeigt. Ein eingeengter,isolierter Domänenimpuls, der sich auf dieses Amplitudenspektrum bezieht, ist über der Zeit in der Figur 5 aufgetragen und berührt die Grundlinie in den Zeiten +3T/2, von denen aus er im wesentlichen auf Null verbleibt. Die Ableitung dieses Impulses ist in der Figur 6 wiedergegeben, und das Amplitudenspektrum des differenzierten Signalverlaufes ist in der Figur 4 als Kurve cos^(iTfT/2).2.sin{iffT) gezeichnet. Wie in der USA-Patentschrift Nr. 3.516.066 beschrieben ist, wird diese Funktion durch eine Differentiation mit einer Verzögerungsleitung erhalten. In der Figur 7 sind die isolierten Domänenimpulse vor und nach dem Ausgleich über derselben Zeiteinteilung aufgetragen, von denen der erste Impuls das Eingangssignal der Ausgleichschaltung 38 bildet und der zweite als Ausgangssignal dem Impuls in der Figur 5 entspricht. Nach dem Ausgleich hat der Impuls bei der halben Amplitude etwa die 2/3 Breite von dem vor dem Ausgleich, wodurch eine übermäßige Steigerung der Bandbreite vermieden wird, welche auftreten würde, wenn das Maß der Einengung wesentlich größer gemacht wird. In jedem Fall reicht dennoch das Maß an Impulseinengung durch die Auegleichschaltung aus, um die einzelnen Impulse im wesentlichen voneinander vollständig auflösbar zu machen. Wie beachtet sei, sind die Impulse vor und nach dem Ausgleich zu ihren Spitzen symmetrisch, womit das Ausbleiben einer Phasenverzerrung und die gewünschte Einengung ohne Störung des linearen Phasenspektrums gezeigt sind. Wie aus der Asymmetrie des Leseimpulses erkennbar ist, ist das vom Lesekopf gelieferte Signal in typischer Weise phasenverzerrt. Der Impuls

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vor dem Ausgleich in der Figur 7 stellt daher einen phasenkompensierten Leseimpuls dar, der wegen seiner Symmetrie ein lineares Phasenspektrum besitzt. Diese Kompensation kann von einer Phasenausgleichschaltung nach der USA-Patentschrift Nr. 3.405.403 vorgenommen werden, die in der Figur 2 zwischen dem Vorverstärker 36 und der Ausgleichschaltung 33 oder in einen Abschnitt der letzteren eingefügt wird.

Das Amplitudenspektrum der angehobenen und/oder quadrierten Cosinusfunktion der Figur 4 dient einem Vergleich mit der vierten Cosinuspotenz. Wie beachtet sei, besitzen die beiden Funktionen dieselbe Sperrfrequenz f„ = l/T, aber die bevorzugte Cosinusfunktion in der vierten Potenz hat eine geringere Amplituden-Erhöhung Über dem Paßband und steigert daher das Rauschen in geringerem Haß; das bedeutet also eine geringe Verstärkung der Rauschsignale, die im Paßband als Folge der Einengung der Eingangsimpulse vorhanden sein können, so daß eine gegenseitige Störung vermieden wird. Das Amplitudenspektrum des differenzierten Impulses hat im Kanal für die Wahrnehmung der Spitzen eine gerößere Amplitudenerhöhung und ist somit für das Rauschen etwas empfänglicher, aber dieses wird vom Generator für die Umschaltsignale aus dem Ausgangssignal der Detektorschaltung entfernt.

Die Gestalt der quadrierten Cosinusfunktion im Empfänger eines Nachrichten-Ubertragungskanals auszunutzen, ist aua der USA-Patentschrift Nr. 3.647.964 vom 7. März 1972 von D. T. Tang be-

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kennt, gemäß der der auf die Zelt bezogene Domänenimpuls den ersten Nulldurchgang bei +T und einen zusätzlichen Nulldurchgang jeweils O,5T jenseits des ersten aufweist, wobei die Zeit T zur Sperrfrequenz reziprok ist. Wie in der Figur 3 der genannten USA-Patentschrift gezeigt ist, rufen diese zusätzlichen Nulldurchgänge ein schwingendes Endstück an dem Domänenimpuls über der Zeit hervor, die vorteilhaft zur übertragung aufeinanderfolgender Datenimpulse in den Intervallen von nT/2 geeignet sind, wo. bei η eine ganze Zahl und größer oder gleich 2 ist. Auf diese Weise können die Datenimpulse bei den ganzzahligen Vielfachen von O,5T ohne eine gegenseitige Störung abgegriffen werden, vorausgesetzt dafl jeweils swel Impulse keinen kleineren Abstand als T aufweisen. Falls also ein weiterer Impuls nur in den Intervallen T, 1,5T, 2T usw. nach dem ersten Impuls auftritt, erfolgt keine Störung, da der erste Impuls durch Null hindurchgeht, während der zweite abgegriffen wird. Wenn ein magnetisches Speichersystem für Daten vorliegt, sollten diese Störungen in ähnlicher Weise dadurch vermieden werden können, dafi die Datenübergänge auf dem Aufseichnungsträger derart eingeschrieben werden, dafl die Leseimpulse in den vorgeschriebenen Intervallen hervorgerufen werden. Die Bitverschiebung macht die Situation lift« zu einem Grad komplizierter, da nicht sicher ist, daß ein Leseimpule in der Tat beim Nulldurchgang eines weiteren Leseimpulses auftritt. Mit Hilfe der bevorzugten Gestalt des Spektrumsin der vierten Potenz des Cosinus wird dieses Problem nahezu umgangen, da sie einem Impuls ohne den schwingenden Endabschnitt mindestens

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in einem Maß entspricht ₃ das zur Herbeiführung der erwünschten Ebenheit im Nullniveau im Bereich /wischen den Impulsen erforderlich ist,, also in denjenigen Bereicher hinter den die Grundlinie berührenden Punkten von +3T/2, damit eine zuverlässige Arbeitsweise im Kern) zvr Wahrnehmung der Amplituden gewährleistet ist· In Wirklichkeit besitzt der Impuls der Figur 5 ein ausschwingende ^ς Endstück, dessen Spitzen jedoch lw.r etwa ein Sechstel der Größe der Spitzen des Endstückes erreichen, das zu einem Impuls mit dem Amplitudenspektrum der quadrierten Gosinu3funktion gehurt. Für einen identischen, niedrigen Bandpaß mit der Sperrfrequen« von f_r = l/T liefert die Gestalt des Spekbrumsin der dritten Cosinuspotenz eine etwas stärkere Amplitudenerhöhung als die vierte Potenz de3 Cosinus und einen Impuls mit einer unerwünscht hohen Amplitude in dem anschwingenden Endstück wie die quadrierte Cosinusfunktion, während die Gestalt des Spektrums in der fünften Cosinuspotenz eine etwas geringere Amplitudenerhöhung und einen Impuls ergibt, dessen ausschwingendes Endstück eine sogar kleinere Größe als die Cosinusfunktion in der vierten Potenz aufweist. Daher liefert die Gestalt des Spektrums in der fünften Cosinuspotenz ebenfalls einen im allgemeinen einwandfreien Ausgleich, der aber nicht so geeignet wie die Cosinusfunktion in der vierten Potenz betrachtet wird, da der entsprechende Domänenimpule über der Zeit nicht ganz so stark eingeengt wird und folglich die Arbeitsweise der beiden Kanäle zur Wahrnehmung der Spitzen und Amplituden etwas verschlechtert. Abgesehen von seinen anderen Eigenschaften ist üe tlie vierte Cosinuspoten?. der Spektrumgestalt

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hervorbringende Ausgleichschaltung in einzigartiger Weise zur Wahrnehmung des 3PM-Code mit einem minimalen Abstand der übergänge von 3T/2 geeignet, da sie einem Impuls entspricht, der die Grundlinie in den Punkten +3f/2 berührt.

Wie bereits erwähnt, nmß die Ausgleichschaltung für die erwünschte Funktion des Kanals zur Wahrnehmung der Spitzen die eingebenden Impulse in entsprechend eingeengte Av.sgangsimpulse mit einem festgelegten Amplitudenspektrum und einem linearen Phasenspektrum transformieren. In Verbindung mit der Figur 6 ist von weiterem Interesse zu bemerken, daß der nach dem Ausgleich differenzierte Impuls nicht vor den Punkten +2T die Grundlinie berührt und sich trotz des Ausgleiches in den Punkten J3T/2 auf einem endlichen Signalniveau befindet. Infolgedessen kann die gegenseitige Störung der Impulse im Kanal zur Wahrnehmung der Spitzen im Falle des 3PM-Code auftreten, für den der minimale Abstand der Obergänge 1,5Tq beträgt, wobei Tg die Rate der Datenbits ist. Durch eine Vergrößerung der Bandbreite kann diese Störung vermieden werden. Gemäß der Figur 6 erreicht der differenzierte Impuls das Niveau O ungefähr bei +1,88T. Somit braucht der erforderliche minimale Abstand zwischen den Obergängen oder Leseimpulsen zur Vermeidung der genannten Störung nicht 2T zu betragen, sondern könnte auf die Größe von 1,88T vermindert werden. Hiervon ausgehend, sollte der minimale Abstand Tj_41n im Bereich von Ι,βθΤ bis 2T liegen, wobei T die reziproke Sperrfrequenz F_c bedeutet. Um dieser Bedingung für den 3PM-Code zu genügen, für den T_MIN = 1,5Tg gilt, soll-

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te di« Sperrfrequenz f_ß = l/T im Bereich von 1,25/Tg bis 1,33/Tg liegen. Mit anderen Worten ausgedrückt, sollte für den 3PM-Code die Sperrfrequenz ?5 bis 33$ höher als die Datenbitfolge liegen, damit im Kanal zur Wahrnehmung der Spitzen keine gegenseitigen Störungen unter den Impulsen stattfinden. Diese Störung kann leicht kompensiert oder soger vermieden werden, ohne daß die Bandbreite durch eine sog. Vorschreibkompensation gesteigert zu werden braucht, also durch ein Verfahren zur Kompensierung der Bitverschiebung, bei dem während des Verlaufes der Aufzeichnung um ein kleines Stück entgegen der Richtung der Verschiebung, die die Störungen unter den Impulsen hervorruft, alle übergänge versetzt werden. Nach der Figur 5 sind die von der Ausgleichschaltung gelieferten Impulse in der Nachbarschaft der Nullberührungen bei +3T/2 ziemlich eben. Daher bringt eine kleine Verschiebung der Spitze eines bei diesen Berührungspunkten liegenden, benachbarten Impulses nur eine vernachlässigbare Störung unter den Impulsen mit sich. Wenn somit der Ausgleich mit Hilfe des Spektrums mit dem Cosinus in der vierten Potenz mit einer Vorschreibkompensation kombiniert wird, ist der minimale Abstand zwischen den Impulsen vorzugsweise mit 1,5T zu wählen; da für den 3PM-Code Tjjjjj = l»5Tg ist, kann die Sperrfrequenz gleich der reziproken Datenbitrate gemacht werden, was eine beträchtliche Verminderung der Bandbreite ergibt, ohne daß die unzulässigen gegenseitigen Störungen unter den Impulsen weder im Kanal noch in der Schaltung auftreten.

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Natürlich ist die Erfindung nicht nur auf den 3PM-Code beschränkt, für den entsprechend den Berührungspunkten des von der Ausgleich-Schaltung abgegebenen Signal» der minimale Abstand zwischen den Übergängen öder Impulsen +?T/2 beträgt, sondern auch für die MFM- und M FM-Code*, sowie tatsächlich auch filr die Richtungsschrift oder sonstigen Codesmit einer begrenzten Lauflänge brauchbar, da das Ansprechen auf die Domäne mit der Zeit jenseits der Nullberührung3punkte gleichmäßig ist und diese Punkte bei +3T/2 so gelegt werden können, daß sie einem minimalen Abstand zwischen den übergängen in der Richtungsechrift oder des sonstigen Code mit einer begrenzten Lauflänge entsprechen. Die Lagen, in denen andere Impulse oder Obergänge bei Abständen auftreten, die über den minimalen Abstand bei einem beliebigen Code hinausgehen, sind bedeutungslos ; weil die von der Ausgleichschaltung abgegebenen Impulse auf dem Niveau O nahem eben sind und jenseits des minimalen Abstandes liegen.

In Verbindung mit den Figuren 8-12 sei eine Ausführungsform der Erfindung ausführlich erläutert, von der die Gestalt des Amplitudenspektrums in der vierten Potenz des Cosinus hergestellt wird. Der isolierte Eingangsimpuls der Ausgleichschaltung (Figur 7) hat in einem magnetischen Lesesystem die typische Form nach Lorentz, die mathematisch durch die Funktion l/fl+T ) angegeben werden kann, in der T die normierte Zeit bedeutet, und ein Amplitudenspektrum, das in der Figur 8 durch die Kurve L(f) dargestellt ist. Die weitere Kurve RU) zeigt das Amplitudenspektrum, wie es

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nach dem Ausgleich für den isolierten Impuls erwünscht ist. Die Kurven L(f) und R(f) kann man durch die Gleichungen mathematisch definieren:

Ui '■· co-'* ff
²^

in denen f die Frequenz, f_c die Sperrfrequenz oder Bandbreite dee Systems, T die reziproke Sperrfrequenz und T^₀ die Zeitdauer bei den halben Amplitudenwerten des Impulses vor dem Ausgleich bedeuten.

Um das Amplitudenspektrum gemäß der Kurve L(f) in das der Kurve R(f) zu transformieren, ist eine Ausgleichfunktion E~(f) von der Art erwünscht:

L(f).E_D(f) - R(f)

die als Kurve E(f)/Ke in der Figur 8, nämlich als mit dem Wert Ke normierte Ausgleichfunktion aufgetragen ist. Mit Hilfe einer numerischen Analyse läßt sich festlegen, daß die gewünschte Ausgleichfunktion Ejj(f) mathematisch angenähert durch die Gleichungen dargestellt werden kann:

E_Dtf) - K₃Il - K_? cos2S£).

- V_f.,Btf)

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~Vg, in denen f die Frequenz bedeutet, K, und K^ Konstanten sina und f_n diejenige Frequenz ist, bei der der Term einschließlich des Cosinus null ist; ferner bedeutet B(f) ein Bessel-Filter vierter Ordnung, vorzugsweise ein Bessel-Unbehauen-Filter.

Aus der Figur 9 geht hervor, wie das Produkt der Größen V und B(f) als Funktionen der spektralen Dichte die Funktion E.(f) des tatsächlichen Ausgleiches liefert, die sich im gesamten Bandpaß des Systems der gewünschten Ausgleichfunktion E_D(f) annähert. Wenn anstelle des bevorzugten Bessel-Unbehauen-Filters ein gewöhnliches Bessel-Filter benutzt wird, vermindert sich die Kurve von B(f) beim Wert l/T nicht auf Null, und die Funktion E_A(f) des tatsächlichen Ausgleiches nimmt ebenfalls nicht bis Null ab, sondern weicht stattdessen von der angeseigten Kurve in einem schmalen Frequenzbereich unmittelbar unter der Sperrfrequenz ab.

Gemäß der Erfindung wird die abgeglichene Ausgleichschaltung 38 (Figur 2) deshalb vorgezogen, weil sie wesentlich stärker die Rauschsignale als eine einendige (nicht abgeglichene) Ausgleichschaltung zurückweist _t deren Arbeitsweise' an Hand der Figur 10 erläutert ist. Diese bekannte Cosinus-Ausgleichschaltung weist eine parallel angeschlossene Emitter-Folgeschaltung 56 und eine Verzögerungsleitung 58 auf, die über einen Differenz-Verstärker 60 mit einem vierpoligen Bessel-Tiefpaßfliter 62 verbunden ist. Die Verzögerungsleitung 58 besitzt eine charakteristische Impedanz Z₀ und eine Verzögerung Td = l/f_n» und ihr Eingangssignal

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an einer Klemme 64 kommt aua einer Quelle nsheau ohne Impedanz, z. B. aus einem einzelnen Vorverstärker und wird über einen Widerstand 66 der Emitter-Folgeschaltung 56 und der Verzögerungsleitung 58 abgeführt. Die Eingangsimpedanz an der positiv^Klemme des Different~Verstärkeΐ·3 6θ ist um roenrere Größenordnungen größer als die charakteristische impedanz der Veraögerungsleitung 58, damit der Endavngang der Verzögerungsleitung effektiv eine offene Schaltung darstellt. Dementsprechend ist als Funktion der Frequenz- die Spannung V, am Ausgang der Verzögerungsleitung eine Konstante, während die Spannung an ihrem Eingang sich als Funktion der Frequenz ändert, da von der offenen3chaltung am Ausgangsende der Verzögerungsleitung reflektierte Wellen erzeugt werden. Da nur ein Teil K,.V. der Spannung V. aus der Emitter-Folgeschaltung 56 abgegriffen wird, der zur negativen Klemme des Differenz-Verstärkers 60 gelangt, weist die von ihm abgegebene Spannung V eine Frequenzcharakteristik auf, die in der Figur 10 dargestellt ist. Dann geht sie durch das Bessel-Tiefpaßfilter 62 hindurch, so daß die Spannung Vg als Funktion einer Frequenz zustandekommt, die der tatsächlichen Ausgleichfunktion E^(f) der Figur 9 ent-» spricht.

Nun sei die Arbeitsweise der abgeglichenen Cosinus-Ausgleichschaltung in Verbindung mit der Figur 11 erläutert. In diesem Fall werden eine Spannung +V_A einer Klemme 70 und eine Spannung -V. einer Klemme 72 vom Vorverstärker 36 her zugeleitet. Der von gestrichelten Linien eingerahmte Abschnitt der Cosinue-Aus-

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gleichschaltung ist aus der Figur 11 zwecks Erleichterung des Verständnisses in die Figur 12 übertragen. Das der Klemme 70 aufgeprägte Signal, nämlich die Spannung-»V. geht durch eine Verzögerungsleitung 74 hindurch, die die konstante Spannung V» abgibt, die ihrerseits über eine Emitter-Folgeschaltung 76 dem einen Ende eines Potentiometers 78 mit dem Widerstand R^ zugeleitet wird. Die an der Klemme 72 auftretende Spannung -V. geht durch eine Emitter-Folgeschaltung 80 hindurch, die mit dem anderen Ende des Potentiometers 78 verbunden ist. Wenn somit der Potentiometerarm derart eingestellt ist, daß ein Teil (1-K₂) der Spannung Vg und ein Teil K₂ der Spannung V^ abgenommen wird, ergibt sich die an ihm liegende Spannung V_Aß durch die Gleichungen:

■- k(v_B -

K₂ in denen k - (l-K^) und KJ ■ r sind.

Im Falle der abgeglichenen Cosinus-Ausgleichschaltung gemäß der Figur 11 wird das zweifache Signal aus dem Vorverstärker 36 an Klemmen 82 und 84 angelegt» von denen die eine über einen Widerstand 86 an den Eingang der Verzögerungsleitung 74 und der Emitter· Folgeschaltung 88 geführt ist, deren Ausgang mit dem einen Ende eines Potentiometers 90 verbunden ist, während die andere

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»» 8k dvirch einen Widerstand 92 an einer Emitter-Folgeschal« tung 80 und an einer Verzögerungsleitung 94 angeschlossen ist, die über eine Emiv.ter-Fo3 geschal tung 96 am anderen Ende des Potentiometers 90 liegt. Sobald die Arroe der Potentiometer 78 und 90 U\ eine identische Lage gebracht !rind, wird eine Spannung von ?V"_AB ·"- ZkiVg-IUjVg' den Eingangsklemmen eines Differenz-Verstärkers 98 sugelestet, der die Spannung V_ß = K^.2V^g abgibt. Diese Gleichung für die Spannung V„ besitzt dieselbe funktioneile Beziehung hinsichtlich einer abgeglichenen Eingangsschaltung, wie sie mit der nicht abgeglichenen Eingangsschaltung der Figur 12 erhalten wird, und ihre Ähnlichkeit zu der zuvor aufgestellten Gleichung für die Spannung V_c leuchtet unmittelbar ein, nämlich:

⁷C " *1^{1 - ^K2 ^cos ._n

Die Spannung V^ wird dann in ein Bessel-Tiefpaßfliter 100 eingeführt, das das Ausgangssignal Vg der Ausgleichschaltung erzeugt.

Die Verzögerungsleitungen in den Schaltungen der Figuren 10 bis 12 bewirken eine Verzöge) tingsze it von T« » ■*=■ , die aus der Figur

9 und den Spannungen V_{ nd V_E bestimmt werden kann und erforder lich ist, damit der erwünschte Ausgleich erreicht wird oder zumindest eine Annäherung an ihn erfolgt.

Der abgeglichene Generator UH iür die Umsehaltsignale, der im Kanal v\\r Wahrnehmung der Amplituden (Figur 2) eingefügt ist, ist

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ausführlich in der Figur 13 wiedergegeben. Die von der Ausgleichschaltung 38 bewirkte Spannung Vg lauft durch die verstärkende Steuerschaltung 40 zu den Klemmen 102 und 104 des Generators MJ. Wenn ein sich ins Positive erstreckende!' -tnpuls der Sparnnng ^j₁-. an der Klemme 102 erscheint, der eine vorgegebene Schwellwerkspannung V*un übersteigt, auf die ein Potentiometer 110 eingestellt ist, entsteht an der Ausgangsklemme eine3 Komparators ein Stufensignal von Hoch nach Tief, das der Taktkleame eine»

Flipflop 112 zugeleitet wird, damit an einer Klemme φ das Niveau hinabgeschaltet wird. Dieses Signal auf tiefem Niveau läuft in ein Exclusiv-ODER-Glied 116 hinein, das mit Hilfe eines Signals auf hohem Niveau ein Exclusiv-ODER-Glied 118 zur Abgabe eines Signals auf tiefem Niveau und ein Exclusiv-ODER-Glied 120 zur Abgabe eines Signals auf hohem Niveau veranlaßt. Dieses das Exclusiv-ODER-Glied 118 verlassende Signal, das das tiefe Niveau annimmt, löst einen monostabilen Multivibrator 122 aus, der einen Impuls von vorgegebener Dauer als Schaltimpuls über ein ODER-Glied 126 zum UND-Glied 50 (Figur 2) liefert, dem er gemeinsam mit den Impulsen aus dem Kanal zur Wahrnehmung der Spitzen zugeführt wird. Das Signal aus dem Exclusiv-ODER-Glied 118 auf tiefem Niveau wird außerdem zu Klemmen J und K des Flipflop 112 zurückgeführt, damit es der Erzeugung eines weiteren Schaltimpulses in Abhängigkeit von einem unmittelbar nachfolgenden, ins Positive gehenden Impuls vorbeugt, der an der Klemme 102 auftritt. Wenn jedoch ein ins Negative gehender Impuls der Spannung Vg an der Klemme 104 erscheint, die einen gegebenen negativen Wert der

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Schwellwertspannung V_TH^ übersteigt, die am Potentiometer 110 eingestellt ist, wird ein S^ufensignal vom hohen zum tiefen Niveau von einem Komparator 108 dar Taktklerome eines Flipflop 114 ?; igele UeI₅ to daIJ sias Signal avi seiner Kleirae φ auf öws tiefe Niveau fällt. Das letztere gelangt über das Exclusiv-ODER-Glied 116 zum Exelusiv-ODSR-Glied 120_; dessen Ausgangssignal auf das tiefe Niveau gfetrieoen wird, und zum Exclnsiv-ODER-Glied 113, das ein Signal auf hohem Niveau erzeugt. Von dem auf das tiefe Niveau abfallenden Signal des Exclusiv-ODER-Gliedes 120 wird ein monostabiler Multivibrator 124 ausgelöst, dessen Ausgangsimpuls von vorgegebener Dauer über das ODER-Glied 126 als weiterer Schaltimpuls dem UND-Glied 50 zugeleitet wird. Das Signal auf tiefem Niveau aus dem Exclusiv-ODER-Glied 120 wird auch zu den Klemmen J und K des Flipflop 114 zurückgeleitet, damit der Erzeugung eines weiteren Schaltimpulses in Abhängigkeit von einem unmittelbar nachfolgenden, ins Negative gehenden Impulses vorgebeugt wird, der an der Klemme 104 erscheint. Im Hinblick auf das den Klemmen J und K des Flipflop 112 aus dem Exclusiv-ODER-Glied 118 augefuhrte Signal kann die Schaltung auf einen ins Positive ansteigenden impuls ler erforderlichen Amplitude an der Klemme 102 ansprechen, wonach sie wieder imstande ist, auf einen weiteren, ins Negative gehenden Impuls der erforderlichen Amplitude zu reagieren, der an der Klemme 104 erscheint. Somit arbeiten die Schaltungen durch Auslösungen mit abwechselnd positiven und negativen Eingangsimpulsen, denen die abwechselnden ins Positive und Negative gehenden Übergänge auf dem Aufzeichnungsträger zugeordnet sind.

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Obgleich die Erfindung speziell für die Gestalt des Spektrums in der vierten Potenz des Cosinus beschrieben ist, kann sie auch auf Funktionen gerichtet werden, die sich dieser vierten Potenz des Cosinus annähern, insofern als sie die Eigenschaften liefern, die für das Signal erwünscht sind, dae den Kanälen zur Wahrnehmung der Spitzen und Amplituden zugeleitet wird. Darüberhinaus ist die Erfindung entweder allein für den einen Kanal aar Wahrnehmung der Spitzen oder al)ein für den Kanal sur Wahrnehmung der Amplituden brauchbar, wobei die letztere Anwendung bevorzugt wird. Dann liefert sie die Ge.stalt des Spektrums in einer geraden Potenz, verglichen mit der ungeraden Potenz der Gestalt des Spektrums, das vom Differentiator im Kanal sur Wahrnehmung der Spitsen hervorgebracht wird.

In der Figur lh ist eine weitere Aueführungsform der Erfindung gezeigt, bei der die Auegleichschaltung nur im Kanal sur Wahrnehmung der Amplituden enthalten ist. Sie ist der der Figur 2 ähnlich, wenn man vom Platz der Ausgleichschaltang absieht.

Zusammenfassend betrachtet, soll die Ausgleichschaltung des Signaldetektors mit zwei Kanälen auf ein Eingangssignal mit einer veränderlichen Spitzenamplitude ansprechen, wobei die Spitzen Daten wiedergeben, damit ein Ausgangssignal mit einer nahezu konstanten Spltzenairplitude zustandekommt, dessen die gesonderten Daten darstellenden Impulse längs einer Grundlinie getrennt angeordnet sind«, die im Bereich zwischen den ImpλΙsen auf dem Niveau

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null nahezu eben ist. Der eine Kanal zur Wahrnehmung der Spitzen gibt die Datenimpulse ab, die je die Zeit für das Auftreten der Spitzen eines der Datenimpulse angeben, während der andere Kanal zur Wahrnehmung der Amplituden durch die Signalniveaus der die Daten wiedergebenden Impulse ausgelöst wird, wenn sie einen vorgegebenen Schwellwert übersteigen, wobei Schaltimpulse entstehen» die die Dateninipuläe nahezu ohne Rsu&chsienale _? die am Schaltungseingang vorhanden sein können.zur Schaltung hindurchgehen lassen·

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Leerse ite

Claims

/Ϊ) Schaltung zur Auswertung der v*djj^^|hem sich bewegenden Magnetspeicher ausgelesenen digitalen Signale, die von einem Lesekopf über einen Verstärker zwei Kanälen zuführbar sind, von denen der eine einen Differentiator, einen Detektor für die Spitzen des Lesesignales und ein Verzögerungsglied und der andere einen in Abhängigkeit

Q^nerator

von Ums^a^^g^n^len e^h^y^^ron denen ein am gemeinsame^ Ausgang der beiden Kalläüse liege9detaer(HH)-Glied derart einschaltbargist, daß es die DateÜsighale afOP^ea^^rloten Kanal zur Weiterverarbeitung austreten läßt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verstärker (36) und dem Generator (48) der Umschaltsignale eine Ausgleichschaltung (38) angeschlossen ist, von der das eingehende Le se signal. ijT eine Fplge nahezu symmetrischer Datenimpulse mit konstanten Spitzenamplituden (52) umwandelbar ist, die in bezug auf den Jeweils zugehörigen eingehenden Datenimpuls zeitlich eingeengt sind, sowie auf beiden Seiten ihrer Berührungspunkte mit der Nullinie nahezu eben verlaufen und ihr Amplitudenspektrum innerhalb eines begrenzten Frequenzbereiches festgelegt ist.
2) Schaltung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Ausgleichschaltung (38) umgewandelten Datenimpulse das Amplitudenspektrum einer Cosinus-Funktion in der vierten Potenz aufweisen, und daß unter der Festlegung einer Sperrfrequenz f = l/T die Berührungspunkte mit der Nulllinie zu beiden Seiten der im Zeitpunkt T=O auftretenden Impulsspitze durch die Zeiten +3T/2 bestimmt sind.
3) Schaltung nach dem Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß an der Ausgleichschaltung (38) zwei Komparatoren (106, 108) angeschlossen sind, die auf die Folge der die Ausgleichschaltung (38) verlassenden, symmetrischen Datenimpulse ansprechen, falls ihre Amplituden einen vorgegebenen Schwellwert (V_T„n) übersteigen, und daß den Komparatoren (106, 108) eine Sperrvorrich-

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tung (112, 114, 116, 118, 120) ,nachgeschaltet ist, von der ein nachfolgender, zweiter Datenimpuls Von derselben Polung wie der erste unterdrückbar ist, so daß nur abwechselnd positive und negative Datenimpulse von der Ausgleichschaltung (38) abgebbar sind.

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4) Schaltung nach dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den, Eingangsklemmen (70, 72) der Aus-

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gleichschaltung (38) jeweils eine Verzögerungsleitung (74 bzw. 94) und eine Summiervorrichtung (90 bzw. 78) angeschlossen sind, deren zweiter Eingaxig, sum. Ausgang der jeweils anderen Verzögerungsleitung (94 bzw. 74) geführt ist, und deren Ausgänge (-V^g und +V^g) mit einem abgeglichenen Filter (100) in Verbindung stehen. ■ ■ .'-.■?. "v; ·; .■*■■"■* ':.i:-i " .? "]ia ■ -3D . jÄugi.G aeav9 -ΙΉ £'i:*9o gn^bn.r"':-3 e ^;:G

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