DE3107069A1

DE3107069A1 - Mehrkanalige magnetische wandleranordnung

Info

Publication number: DE3107069A1
Application number: DE19813107069
Authority: DE
Inventors: Beverly R. 94087 Sunnyvale Calif. Gooch
Original assignee: Ampex Corp
Current assignee: Ampex Corp
Priority date: 1980-02-27
Filing date: 1981-02-25
Publication date: 1982-01-14
Also published as: DE3107069C2; JPS634245B2; BE887690A; CA1164090A; JPS56137518A; FR2476890B1; FR2476890A1; US4291352A

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrkanalige magnetische Wandleranordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs

Bekannte mehrkanalige Wandleranordnungen besitzen eine elektromagnetische Zwischenkanal-Abschirmung zur Reduzierung von Nebensprecheffekten zwischen benachbarten Kanälen. Zwar reduzieren diese Abschirmungen wirksam das Nebensprechen aufgrund von Leckfeidern, die von den inneren Bereichen der Wandlerstruktur, wie beispielsweise Wicklungen oder hinteren Spalten ausgehen. Sie eliminieren jedoch das Nebensprechen nicht vollständig. Die konventionellen Zwischenkanal-Abschirmungen erstrecken sich nicht über die Wandlervorderflache, so daß sie das durch Oberflächen-Leckfelder hervorgerufene.Nebensprechen nicht eliminieren, können. Die genannten Oberflächen-Leckfelder gehen beispielsweise vom Wandlerspalt oder von den äußeren Enden der Magnetpole der mehrkanaligen Wandleranordnung aus. Bei Wandleranordnungen mit einer Vielzahl von eng beabstandeten Wandlerkanälen tragen derartige Oberflächen-Leckfeider stark zum gesamten Zwischenkanal-Nebensprechen bei. Wie bekannt, ist in mehrkanaligen Wandleranordnungen der größte Anteil des Nebensprechens zwischen benachbarten Kanälen vorhanden, während weiter beabstandete Kanäle einen weit geringeren Einfluß haben, da die Intensität jedes magnetischen Feldes einschließlich von Leckfeldern progressiv mit dem Quadrat des Abstandes abnimmt.

Bei einigen bekannten mehrkanaligen Wäftdlerlmordnungen werden Zwischenkanal-Abschirmungen verwendet, welche sich über die vordere Endfläche der magnetischen Pol© erstrecken. Diese Abschirmungen können zwar das Nebensprechen aufgrund von Oberflächen-Leckfeldern geringfügig verbessern. Gleichzeitig vergrößern sie jedoch Kopfhocker wesentlich.

Es sind weiterhin Maßnahmen zur Unterdrückung des Neben-

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Sprechens bekannt, bei denen ein Teil des ursprünglichen elektrischen Signals eines angesteuerten Kanals in der Phase invertiert und in den benachbarten Kanal eingespeist wird. Neben dem Nachteil zusätzlicher elektronischer Schaltungen für die Phaseninversion sinkt die resultierende Unterdrückung des Nebensprechens weitgehend vom Phasen-FrequenzZusammenhang des ursprünglichen Signals und des invertierten Signals ab.

Gemäß einer weiteren bekannten Möglichkeit werden Zwischenkanal-Abschirmungen asymmetrisch zwischen Kanälen angeordnet, wobei deren sich gegenüberliegende Enden eng benachbart zu den benachbarten Kanälen zugeordneten sich gegenüberliegenden Polen angeordnet sind. Diese asymmetrisch angeordneten Abschirmungen erzeugen einen magnetischen Fluß gegensinniger Polarität in den benachbarten Kanälen. Damit wird jedoch das von Oberflächen-Leckflüssen hervorgerufene Nebensprechen nicht reduziert, da sich diese asymmetrischen Abschirmungen' nicht über die vordere Endfläche der Wandleranordnung erstrecken.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mehrkanalige Wandleranordnung mit verbesserter Nebensprech-Unterdrückung zwischen den Kanälen anzugeben, wobei die Nachteile der obengenannten bekannten Wandleranordnungen vermieden werden.

Insbesondere soll dabei das aufgrund von Oberflächen-Leckflüssen zwischen benachbarten Kanälen hervorgerufene Nebensprechen im wesentlichen eliminiert werden.

Darüber hinaus soll die Nebensprech-Unterdrückung als Funktion der Frequenz im wesentlichen konstant sein.

Schließlich soll auch keine zusätzliche Elektronik erforderlich und eine wirtschaftliche Herstellung möglich sein.

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Diese Aufgabe wird bei einer mehrkanaligen magnetischen Wandleranordnung der eingangs genannten. Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Eine erfindungsgemäße mehrkanalige magnetische Wandleranordnung besitzt eine Vielzahl von beabstandeten Kanälen, die jeweils ein Paar von einen Wandlerspalt definierenden magnetischen Polen aufweisen. Elemente aus magnetischem Material sind eng benachbart zu einem BoI jedes Paars von Polen an der Wandlervorderfläche angeordnet, um mit diesem Pol einen Weg geringen magnetischen Widerstandes zu bilden. Jedes Element erstreckt sich dabei über diesen Pol in Richtung einer Spurbreite und ist im Abstand vom Wandlerspalt und dem zugehörigen magnetischen Medium angeordnet, um eine magnetische Kopplung mit diesen Elementen zu vermeiden. Die magnetischen Elemente sind abwechselnd Polen zugeordnet, welche auf gegenüberliegenden Seiten der Spalte benachbarter Kanäle auf der Wandlervorderfläche angeordnet sind. Dadurch wird ein asymmetrischer magnetischer Kreis gebildet, in dem das Nebensprechen aufgrund des in benachbarten Kanälen induzierten Oberflächen-Leckflusses relativ zu dem von den inneren Teilen der Wandleranordnung hervorgerufenen Nebensprechen gegenphasig ist. Damit tritt ein abbauender Interferenzeffekt zwischen den gegenphasigen Nebensprech-Effekten auf, wodurch sich eine wesentliche Reduzierung im gesamten Zwischenkanal-Nebensprechen ergibt.

Weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand' von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

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Fig. 1 eine schematische Vorderansicht eines bekannten zweikanaligen Wandlers, aus der Oberflächen-Leckfelder und Nebensprech-Flüsse ersichtlich sind;

Fig.2 eine schemajkische Vorderansicht eines zweikanaligen Wandlers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei aus dieser Darstellung die Auslöschung des Nebensprechflusses ersichtlich ist;

Fig. 3 eine schematische Vorderansicht eines vierkanaligen Wandlers gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung;

Fig. 4 eine ebene Ansicht eines Elementes aus magnetischem Material gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 5 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines zweikanaligen Wandlers gemäß einer bevorzugten Ausführungsforst der Erfindung.

Figur 1 zeigt schematisch eine vordere Endfläche 1 eines bekannten mehrkanaligen magnetischen Wandlers mit parallelen beabstandeten Wandlerkanälen 10 und 12, welcher beispielsweise zur Aufzeichnung oder. Wiedergabe auf einem zugeordneten beweglichen magnetischen Medium (nicht dargestellt), wie beispielsweise einem Band oder einer Scheibe verwendbar ist. Wie bekannt, besitzt jeder Kanal ein Paar von sich gegenüberstehenden magnetischen Polen 16, 17 bzw. 18, 19, die zueinander ausgerichtet angeordnet sind und zur Bildung eines Wandlerspaltes 20 bzw. 21 nicht magnetisches Matex-ial zwischen sich aufweisen. Die Spalte 20 und 21 sind in einer eine Wandlerlinie 80 bildenden gemeinsamen Wandlerspaltebene angeordnet. Benachbart zu den Kanälen 10 und 12 sind magnetische oder elektromagnetische Abschirmungen 11, 13 und 15 vorgesehen und

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in an sich bekannter Weise durch einen (nicht dargestellten) nicht-magnetischen Abstandshalter, wie beispielsweise ein Epoxy-Füllmaterial von diesen getrennt. Die Abschirmung 13 bildet eine konventionelle Zwischenkanal-Abschirmung, welche zur Aufnahme eines von den inneren Teilen der benachbarten Kanäle 10 und 12 ausgehenden Leckflusses sowie zur Rückführung dieses Flusses in den ursprünglichen Kanal dient. Die konventionellen äußeren Abschirmungen 11 und 15 dienen in bekannter Weise zum Schutz der entsprechenden Kanäle 10 und 12 gegen äußere elektromagnetische Felder.

Wenn ein Kanal, beispielsweise der Kanal 10 des bekannten magnetisch symmetrischen mehrkanaligen Wandlers 1 durch ein Aufzeichnungs- oder ein Wiedergabesignal angesteuert wird, werden Leckfeider 7, 28 und 25 erzeugt. Das Leckfeld 7 geht von den inneren Teilen, beispielsweise von Wandlerwicklungen und vom rückwärtigen Spalt des angesteuerten Kanals 10 aus. Der Effekt dieses Feldes 7 wird durch die Zwischenkanal-Abschirmung 13 bis zu einem gewissen Maß reduziert. Der verbleibende Teil des Feldes 7 bewirkt einen Nebensprechfluß 9 im Kanal 12, welcher mit einem ursprünglichen Signalfluß 26 des angesteuerten Kanals 10 in Phase ist. Wie bekannt, werden die konventionellen Abschirmungen 11/ 13 und 15 des bekannten mehrkanaligen Wandlers nach Figur 1 so ausgestaltet, daß sie bündig mit der vorderen Endfläche 1 des Wandlers abschließen und sich somit nicht über diese hinauserstrecken. Diese Abschirmungen können daher ein Nebensprechen von Kanal zu Kanal nicht wirksam reduzieren, das durch die unmittelbar über der vorderen Endfläche 1 des Wandlers auftretenden Oberflächen-Leckfelder 23 und 25 hervorgerufen wird.

Zur Verdeutlichung der vorstehenden Ausführungen ist in Fig,1 ein Teil der Oberflächen-Leckfelder durch Linien 23 und 25 dargestellt, die vom angesteuerten Kanal 10 ausgehen und in den benachbarten Kanal 12 gerichtet sind. Speziell geht das

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Oberflächen-Leckfeld 23 vom Wandlerspalt 20 des Kanals 10 aus, während das Oberflächen-Leckfeld 25 seinen Ursprung in den äußeren Enden der magnetischen Pole 16 und 17 hat. Es ist festzuhalten, daß die magnetischen Felder und der auf sie bezogene Fluß dreidimensionale Größen darstellen, so daß in der Zeichenebene lediglich Teile dargestellt werden können.

In der vorstehend beschriebenen symmetrischen Ausführung des bekannten Wandlers nach Figur 1 wird vom angesteuerten Kanal 10 aufgrund der Oberflächen-Leckfelder 23 und 25 ein resultierender unerwünschter Nebensprechfluß 25 im benachbarten Kanal 12 induziert. Der ;durch die Oberflächen-Leckfelder hervorgerufene Nebensprechfluß 27 und der oben genannte, von den inneren Teilen des Kanals 10 ausgehende Nebensprechfluß 9 sind mit dem ursprünglichen Signalfluß 26 des Kanals 10 in Phase. Sie tragen daher wesentlich zum gesamten Nebensprechen des bekannten Wandlers bei. Gemäß der Erfindung wird der vom Oberflächen-Leckfluß hervorgerufene Nebensprechfluß,-27 eliminiert, wie aus den folgenden Ausführungen hervorgeht.

Figur 2 zeigt schematisch eine vordere Endfläche 30 einer zweikanaligen Wandleranordnung entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung. Beim Vergleich der entsprechenden vorderen Endflächen 1 und 30 der Wandler nach Fig. 1 und zeigt sich, daß beide Anordnungen abgesehen von Elementen und 32 aus magnetischem Material, welche an der vorderen Endfläche 30 der Wandleranordnung nach Fig. 2 vorgesehen sind, gleichartig sind. Diese Elemente 31 und 32 sind in der dargestellten Ausführungsform als rechteckige Streifen ausgebildet und in bezug auf benachbarte Wandlerkanäle 30 und asymmetrisch angeordnet. Die Streifen 31 und 32 sind an jeweils einem magnetischen Pol 37 bzw. 40 eines Paars von Polen 37, 38 und 39, 40 befestigt. Jedes Paar bildet dabei einen benachbarten Wandlerkanal 33 bzw. 34. Die Pole 37 und

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40 mit den an ihnen angebrachten Streifen 31 und 32 sind auf entgegengesetzten Seiten der vorderen Endfläche 30 der Wandleranordnung vorgesehen. Die Streifen 31 und 32 stehen in magnetischem Kontakt mit dem zugeordneten Pol 37 und 40 sowie mit einer benachbarten äußeren Abschirmung 41 bzw. 43. Die beiden Streifen 31 und 32 stehen jedoch mit einer Zwischenkanal-Abschirmung 42 außer Kontakt, um eine direkte magnetische Kopplung zwischen den benachbarten Kanälen 10 und 12 über diese Zwischenkanal-Abschirjnung 42 zu vermeiden.

Eine bevorzugte erfindungsgemäße AusfÜibxungsform eines magnetischen Elementes ist in Figur 4 als rechteckiger Streifen dargestellt. Dieser Streifen ist vorzugsweise aus einem generell flexiblen Material hoher Permeabilität, wie beispielsweise Mumetall hergestellt. Der Streifen 31 kann beispielsweise aus einer Materialplatte auf die gewünschte Form ■ausgeschnitten oder ausgestanzt werden. Da die Streifen 31 und 32 identisch sind, ist in Fig. 4 lediglich ein Streifen dargestellt, welcher im folgenden beschrieben wird. Die Breite des Streifens 31 in Richtung der Spurbreite ist so gewählt, daß er sich über den magnetischen Pol .37 und die äußere Abschirmung 41 hinaus erstreckt, während er zur Vermeidung eines Kontaktes in einem ausreichenden Abstand von der Zwischenkanal-Abschirmung 42 gehalten ist. Eine Länge 1 ist vorzugsweise so gewählt, daß ein äußeres Ende des Streifens 31 eine Seite 45 bzw. 48 des magnetischen Pols 37 bzw. der äußeren Abschirmung 41 überlappt. Das entgegengesetzte innere Ende des Streifens 31 befindet sich in einem so ausreichenden Abstand vom Wandlerspalt 35, daß ein Kontakt mit einem zugehörigen Aufzeichnungsmedium und eine magnetische Kopplung mit diesem vermieden wird, d.h., der Streifen 31 kann keinen ins Gewicht fallenden Betrag des Nutzflusses zwischen dem Aufzeichnungsmedium und dem Wandlerspalt 35 aufnehmen.

In der bevorzugten Ausführungsform ißt eine Dicke d des Streifens 31 in der Größenordnung von 5,08 χ 10 bis 15,24 χ 10 cm gewählt. Eine derartige Dicke stellt einen Kompro-

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miß zwischen einem magnetischen Weg geringen magnetischen Widerstandes und geringen Wirbelstromverlusten dar. Für eine hochfrequente Aufzeichnung sind daher dünne magnetische Streifen bevorzugt.

Aus den vorstehenden Ausführungen folgt, daß sich durch Verwendung der Streifen 30 und 31 der symmetrische magnetische Kreis des Wandlers nach Fig. 1 in einen asymmetrisch ausgebildeten magnetischen Kreis gemäß Figur 2 ändert. Aufgrund dieser asymmetrischen Ausgestaltung ist ein Nebensprechfluß 44, der im Kanal 34 des Wandlers nach Fig. 2 induziert wird, und proportional zu den vom angesteuerten Kanal 33 ausgehenden Oberflächen-Leckfeidern ist, in bezug auf den oben erwähnten, von den inneren Teilen der Wandleranordnung ausgehenden Nebensprechfluß 9 gegenphasig. Es tritt daher eine Auslöschung zwischen den entsprechenden gegenphasigen Nebensprechflüssen 44 und 9 bei der Ausführungsform nach Fig. 2 auf.

Zur weiteren Erläuterung der vorstehenden Ausführungen stellt eine Linie 81 in Fig. 2 ein magnetisches Null-Potential U=O dar, welche entsprechende Bereiche positiver und negativer magnetischer Polarität U^O und U^O trennt. Es zeigt sich, daß das magnetische Potential gleicher Polarität auf entgegengesetzten Seiten der vorderen Endfläche 30 der Wandleranordnung in bezug auf die benachbarten Kanäle 33 und 34 auftritt,'während auf den gleichen Seiten der Fläche 30 gegensinnige magnetische Polaritäten in benachbarten Kanälen auftreten. Die resultierende nachteilige Interferenz zwischen dem Nebensprechfluß 44 aufgrund der Oberflächen-Leckfelder und dem gegenphasigen Nebensprechfluß 9 aufgrund der inneren Leckfelder reduziert das gesamte Nebensprechen zwischen den Kanälen der asymmetrischen mehrkanaligen Wandleranordnung nach Figur 2 wesentlich.

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Die vorstehend erläuterte Eliminierung des Nebensprechens gemäß der Erfindung hat einen wesentlichen Vorteil, da die durch die magnetischen Elemente hervorgerufene Phasenänderung im wesentlichen konstant mit der Frequenz ist. Daher ist auch die resultierende Nebensprech-Unterdrückung virtuell frequenzunabhängig.

Im Zusammenhang mit unterschiedlichen Äusführungsformen der Erfindung hat sich gezeigt, daß die Gestalt des magnetischen Elementes im Sinne der gewünschten erfi.ndungsgemäßen Nebensprech-Unterdrückung nicht kritisch ist'. Werden beispielsweise die rechteckförmigen Streifen gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel hinsichtlich sich gegenüberliegender Seiten nicht genau parallel oder gerade ausgeführt, so werden die Ergebnisse bei der Nebensprech-Unterdrückung nicht beeinflußt. Die magnetischen Elemente können beispielsweise auch als Parallelogramme oder Streifen mit abgerundeten Ecken ausgeführt werden, wobei die gewünschte Nebensprech-Unterdrückung gewährleistet bleibt.

Bei der in Fig. 3 schematisch dargestellten Ausführungsform besitzt eine Mehrkanal-Wandleranordnung mit vier Wandlerkanälen 51 bis 54 und mit diesen verschachtelten magnetischen Abschirmungen 55-59 eine vordere Endfläche 50. Aufgrund der Gleichartigkeit der Ausführungsformen der Wandleranordnungen nach den Fig. 2 und 3 werden lediglich ,diejenigen Teile und Merkmale der Wandleranordnung nach Fig. 3 beschrieben, welche sich von der Ausführungsform nach E*ig. 2 unterscheiden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind magnetische Elemente in Form von rechteckförmigen Streifen 60-63 an jeweils einem Pol 70, 73, 74 und 77 befestigt, die jeweils zu den benachbarten Wandlerkanälen 51-54 gehören. Die Streifen 60-63 entsprechen in ihrer Ausgestaltung dem vorstehend anhand von Fig. beschriebenen Streifen 31. Die Streifen sind abwechselnd an Polen befestigt, die auf sich gegenüberliegenden Seiten

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der vorderen Endfläche 50 der Wandleranordnung an aufeinanderfolgenden benachbarten Kanälen liegen. Die den äußeren Kanälen 51 und 54 zugeordneten Streifen 60 und 63 sind an den Polen 70 und 77 sowie an benachbarten äußeren Abschirmungen 50 und

59 befestigt, wie dies den Streifen 31 und 32 der Ausführungsform nach Fig. 2 entspricht. Gemäß den obigen Ausführungen stehen die Streifen 60 und 63 nach Fig. 3 außer Kontakt mit den Zwischenkanal-Abschirmungen 56, 57 und 58 und sind in einem so ausreichenden Abstand von diesen angeordnet, daß eine direkte Kopplung zwischen benachbarten Kanälen durch eine Zwischenkanal-Abschirmung vermieden wird. Die den inneren Kanälen 52 und 53 zugeordneten Streifen 61 und 62 sind daher in bezug auf die Breite der Streifen 60 und 63 schmaler.

Wird beispielsweise der Kanal 51 der Wandleranordnung nach Fig. 3 durch ein Nutzsignal, wie beispielsweise ein Aufzeichnungs- oder Wiedergabesignal angesteuert, das durch eine Flußlinie 6 5 angedeutet ist, so wird aufgrund von Oberflächen-Leckfeldern ein Nebensprechen im benachbarten Kanal 52 und auch in den folgenden weiter beabstandeten Kanälen 53 und 54 induziert. Da jedoch die Größe der Oberflächen-Leckfelder und auch des zugeordneten Nebensprechens mit dem Abstand progressiv abnimmt, ist das Nebensprechen in den weiter weg liegenden Kanälen von geringerer Bedeutung. Die entsprechenden Nebensprecherscheinungen aufgrund der von den inneren Teilen der mehrkanaligen Wandleranordnung nach Fig. 1 ausgehenden Leckfelder sind durch Pfeile 78, 79 und 99 in den entsprechenden Kanälen 52, 53 und 5.4 angedeutet. In an sich bekannter Weise sind die Nebensprech-Flüsse in Phase mit dem ursprünglichen Signalfluß 65 im Kanal 51. Aufgrund der asymmetrischen Ausgestaltung von Kanal zu Kanal durch die magnetischen Streifen

60 bis 63 bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind Nebensprech-Flüsse 66 und 68 aufgrund des Oberflächen-Leckflusses in den Kanaillen 52 und 54 in bezug auf die Flüsse 65, 78 und 79 gegenphasig.

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Der letztgenannte Sachverhalt gilt auch hinsichtlich der Polaritäten des in allen folgenden ungeradzahligen Kanälen, wie beispielsweise dem 5., 7. und jedem weiteren ungeradzahligen Kanal aus dem Kanal 51 induzierten Nebensprech-Fluß. Da die entsprechenden Nebensprech-Flüsse 66, 78; 68, 99 in den entsprechenden Kanälen 52 und 54 in bezug aufeinander in der Phase gegensinnig sind, werden sie eliminiert.

Da der Kanal 53 symmetrisch zum Kanal 51 ist, d.h., die entsprechenden magnetischen Streifen 60 und 62 befinden sich auf der gleichen Seite der vorderen Endfläche 50 der Wandleranordnung, ist der aufgrund des Oberflächen-Leckfeldes induzierte Nebensprech-Fluß 67 in bezug auf den von den inneren Teilen der Wandleranordnung ausgehenden Uebensprech-Fluß 79 von der gleichen Polarität. Dies gilt auch in bezug auf weitere geradzahlige Kanäle, wie beispielsweise den 4., 6 und jeden weiteren Kanal in bezug auf den angesteuerten Kanal 51, wenn eine Wandleranordnung mit einer größeren Anzahl von Kanälen verwendet wird. Daher wird das Nebensprechen aufgrund von Oberflächen-Leckfeldern in den letztgenannten geradzahligen Kanälen nicht eliminiert; vielmehr werden die entsprechenden Nebensprech-Komponenten zueinander addiert. Es ist darauf hinzuweisen, daß dieser letztgenannte Effekt in den meisten Anwendungsfällen nicht nachteilig ist, 4a der Betrag des Nebensprechens wie bekannt progressiv mit dem Abstand von der Quelle des Leckflusses abnimmt. Die erfindungsgemäß erzielte Gesamtverbesserung hinsichtlich des NebenSprechens zwischen unmittelbar benachbarten Kanälen kompensiert daher eine relative Zunahme zwischen weiter beabstandeten Kanälen.

Beispielsweise für die erfindungsgemäße Ausfiihrungsform nach Fig. 3, deren magnetische Pole und Kerne aus Ferrit und deren magnetische Streifen aus Mumetall hergestellt sind, wurde die nachfolgend angegebene Verbesserung hinsichtlich des Nebensprechens in bezug auf eine bekannte Wandleranordnung entsprechender Struktur gemessen. Bei einer Messung einer vier-

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kanaligen Wandleranordnung mit einem Abstand der Zentren benachbarter Kanäle von 330,2 χ 10 cm ergibt sich eine Verbesserung der Nebensprech-Unterdrückung von -40 dB auf -50 dB, während eine relative Zunahme im Nebensprechen in einem Abstand von 2 Kanälen von -70 dB auf -60 dB auftritt.

Es zeigt sich, daß die vorgenannte verbesserte Nebensprech-Unterdrückung zwischen benachbarten Kanälen die Qualität von Aufzeichnung und Wiedergabe bei Verwendung einer erfindungsgemäßen mehrkanaligen Wandleranordnung wesentlich verbessert. In bestimmten Anwendungs£allen, wie beispielsweise bei analoger Aufzeichnung von Instrumentenwerten oder digitaler Aufzeichnung auf sehr dichten schmalen Spuren wird die relative Abnahme in der Nebensprech-Unterdrückung zwischen weiter beabstandeten Kanälen durch die relative Verbesserung im Nebensprechen zwischen benachbarten Kanälen ausreichend kompensiert.

Figur 5 zeigt eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform einer zweikanaligen Wandleranordnung 85, welche für eine magnetische Aufzeichnung und/oder Wiedergabe verwendbar ist. Diese Wandleranordnung 85 ist abgesehen von den magnetischen Elementen 31 und" 32 sowie deren Kombination mit den entsprechenden Wandlerelementen konventionell ausgebildet.

Gemäß der Explosionsdarstellung der Wandleranordnung 85 nach Fig. 5 entspricht eine vordere Endfläche der oben anhand von Fig. 2 beschriebenen entsprechenden Fläche. Zur Erleichterung eines Vergleichs sind entsprechende Elemente der Anordnungen nach den Fig. 2 und 5 mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Die Wandleranordnung 85 besitzt eine magnetische Polspitzeneinrichtung 86 sowie eine rückwärtige Kerneinrichtung 87. Diese rückwärtige Kerneinrichtung 87 besitzt in an sich bekannter Weise eine nicht-magnetische Halterung 91, beispielsweise aus Aluminium» mit Schlitzen 92 und ¹U zur Aufnahme von magnetischen Kernen 94 bzw. Abschirmungen 95. Wandlerwicklungen

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96, wie sie für eine Aufzeichnung oder Wiedergabe notwendig sind, sitzen auf jeweils einem Schenkel der rückwärtigen Kerneinrichtung. In der Darstellung nach Fig. 5 ist eine magnetische Abschirmung weggebrochen, um die Struktur der rückwärtigen Kerneinrichtung deutlicher zu machen. Wandlerwicklungsanschlüsse 97 sind in an sich bekannter Weise an einer Anschlußplatte 98 befestigt.

Die Polspitzeneinrichtung 86 besitzt eine Halterung 88 aus nicht-magnetischem Material, wie beispielsweise Aluminium, mit Schlitzen zur Aufnahme der Polpaare 37, 38 und 39, 40 sowie der magnetischen Abschirmungen 41 _r 42 und 43. Die genannten Polpaare definieren genau Wandlerspalte 35 und 36, welche beispielsweise mit Mica oder Glas ausgefüllt sind. Die Pole 37, 38, 39 und 40 sowie die Kerne 94 können aus Ferrit oder laminiertem Mumetall hergestellt werden, während die Abschirmungen 41, 42, 43 und 95 aus laminiertem Mumetall hergestellt werden können.

Die Polspitzeneinrichtung 86 sowie die rückwärtige Kerneinrichtung 87 sind zur Bildung einer starren einheitlichen Struktur miteinander verbunden, was beispielsweise in an sich bekannter Weise durch einen Epoxy-Kleber erfolgen kann. Die magnetischen Polpaare 37, 38 und 39, 40 der resultierenden mehrkanaligen Wandleranordnung 85 sind jeweils zu einem entsprechenden rückwärtigen Kern genau ausgerichtet und stehen mit diesem in innigem Kontakt. Entsprechend sind die Abschirmungen 41, 42 und 43 in an_ sich bekannter Weise genau zu den rückwärtigen Kernabschirmungen 93 ausgerichtet.

Die Wandleranordnung 85 ist an ihrer vorderen Endfläche so geformt, daß sich eine gewünschte Zwischenfläche zwischen Wandleranordnung und Aufzeichnungsmedium ergibt. Diese geformte Fläche ist in an sich bekannter Weise geläppt und poliert. Die magnetischen Streifen 31 und 32 werden sicher und starr an den Polen 37 und 40 auf den sich gegenüberliegenden Seiten

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der vorderen Endfläche der Wandleranordnung befestigt. Diese Streifen 31 und 32 sind vorzugsweise aus Mumetall hergestellt und an den Polen 37 und 40 mit einem geeigneten Kleber, wie beispielsweise dem von der Firma Eastman Kodak Corporation hergestellten Kleber Eastman 9-10 befestigt. Um den bestmöglichen Kontakt an der gesamten Verbindungsfläche der Streifen 31 und 32 und der Wandleroberfläche zu gewährleisten, wird auf die Streifen ein gleichförmiger Druck ausgeübt, bis der Kleber ausgehärtet hat. Dazu kann beispielsweise eine geeignete Klemmvorrichtung verwendet werden. Bei Verwendung eines schnell aushärtenden Klebers kann jedoch auch ein manueller Druck ausgeübt werden.

Es hat sich gezeigt, daß für die wirksamste Nebensprech-Unterdrückung ein enger magnetischer Kontakt, d.h. ein minimaler Abstand zwischen dem· magnetischen Pol und dem an ihm befestigten magnetischen Element gewährleistet sein muß, um den magnetischen Widerstand der asymmetrischen Anordnung minimal zu halten.

In Fällen, in denen die mehrkanalige Wandleranordnung eine konturierte vordere Endfläche, beispielsweise für den Kontakt mit einem Magnetband besitzt, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, ist es zweckmäßig, den magnetischen Streifen aus einem generell flexiblen Material, beispielsweise aus Mumetall herzustellen. Damit kann Sich das magnetische Element an die Kontur der Wandleranördnung anpassen, wobei der gewünschte enge Kontakt gewährleistet bleibt. Es wird dabei auch die Möglichkeit des Platzens oder Brechens des Elementes vermieden. Die letztgenannten unerwünschten Effekte können auftreten, wenn ein hartes, steifes und sprödes magnetisches Material, wie beispielsweise Ferrit verwendet wird.

Die folgenden Beispiele zeigen die beträchtliche Verbesserung in dar Nebensprech-Unterdrückung in einer zweikanaligen Wandleranordnung gemäß der Ausführungsform nach Fig. 5 im Vergleich zu bekannten Wandleranordnungen. Die rückwärtigen Kerne und die

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Polspitzen der speziell gemessenen Wandleranordnung wurden aus einem MnZn-Ferrit und die magnetischen Streifen sowie die Abschirmungen aus Mumetall hergestellt. Für einen Vergleich wurden die entsprechenden Messungen unter identischen Bedingungen bei einer bekannten Wandleranordnung gleicher Struktur jedoch ohne magnetische Streifen durchgeführt.

Zunächst wurde das Wiedergabe-Nebensprechen wie folgt gemessen. Mittels einer Spur der zweikanaligen Wandleranordnung wurde auf einem Magnetband ein Signal mit 1 kHz und einem Referenz-Aufzeichnungspegel aufgezeichnet. Das voraufgezeichnete Signal wurde durch den Kanal 2 wiedergegeben, wobei gleich zeitig das im Kanal 1 induzierte Nebensprechen relativ zum Referenz-Wiedergabesignalpegel des Kanals 2 gemessen wurde. Sodann wurde das Band umgekehrt und die voraufgezeichnete Spur durch den Kanal 1 wiedergegeben, wobei das Nebensprechen im Kanal 2 der Wandleranordnung gemessen wurde. Dabei ergaben sich folgende Resultate:

Nebensprechen

gemessen in: - Mit Streifen: Ohne Streifen:

Kanal 1: -81 dB -61 dB

Kanal 2: -85 dB -59 dB

Danach wurde ein kombiniertes Auf zeichnung s-* und Wiedergabe-Nebensprechen wie folgt gemessen: Auf einer Spur 1 des Bandes wurde ein Signal mit 1 kHz und einem vorgegebenen Referenzpegel aufgezeichnet, während auf Spur 2 lediglich ein Vorspannungssignal aufgezeichnet wurde. Sodann wurden die beiden voraufgezeichneten Spuren 1 und 2 durch entsprechende Wandlerkanäle 1 und 2 wiedergegeben und der im "Wiedergabesignal des Kanals 2 vorhandene Nebensprech-Pegel.'in bezug auf den Wiedergabesignalpegel des Kanals 1 gemessen» Sodann wurde das Band in bezug auf die Wandlerkanäle 1 und 2 umgekehrt, wobei die entsprechenden Wiedergabesignal-Messungen im Kanal 1 in bezug

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auf Kanal 2 wiederholt wurden. Dabei ergaben sich folgende Ergebnisse:

kombiniertes Nebensprechen Mit Streifen Ohne Streifen

Aufzeichnung auf Spur. 1; Vorspannung auf Spur 2} gemessenes Nebensprechen

in Kanal 2 -80 dB - 60 dB

Aufzeichnung auf Spur 2; Vorspannung auf Spur 1; gemessenes Nebensprechen

in Kanal 1 -81 dB -57 dB

Es ist darauf hinzuweisen, daß die vorstehend angegebene Differenz in den resultierenden Gesamt-Nebensprech-Werten zwischen benachbarten Kanälen durch geringfügige Differenzen in den Eigenschaften von Kanal zu Kanal der Wandleranordnung bedingt ist, wie sie in an sich bekannter Weise nicht zu vermeiden sind.

Aus den vorstehenden Beispielen geht hervor, daß zwischen benachbarten Kanälen bei einer erfindungsgemäßen zweikanaligen Wandleranordnung eine Nebensprech-Reduzierung von 20 dB, d.h., ein Verhältnis von 10:1 und höher erzielbar ist.

Aus den vorstehenden Ausführungen folgt, daß die erfindungsgemäß erreichbare Nebensprech-Unterdrückung sich mit der physikalischen Gestalt und den physikalischen Abmessungen der verwendeten Wandleranordnung, den Eigenschaften und den Parametern des ansteuernden elektromagnetischen Signals, beispielsweise Frequenz, Amplitude usw. sowie mit der Permeabilität und anderen Parametern der entsprechenden für

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die einzelnen Wandlerelemente verwendeten Materialien ändern kann. Je höher beispielsweise die Permeabilität der magnetischen Elemente ist, um so wirksamer wird die Nebensprech-Unterdrückung zwischen benachbarten Kanälen.

Wie bekannt, besitzen bekannte mehrkanai L<je Ir₁ xrjnetische Wandler anordnungen mit Polen und Körnen aus Ferrit typischerweise ein höheres Nebensprechen zwischen den Kanälen als Wandler, welche aus metallischem Material, wie beispielsweise Mumetall, hergestellt sind. Dieser Effekt ergibt sich primär aufgrund der relativ kleinen Permeabilität von Ferrit und den entsprechend großen I.ock feldern. Obwohl im erfindungsgemäßen Sinne für jede Art von für die einzelnen Teile der Wandleranordnung verwendetem ferromagnetischem Material eine wesentliche Nebensprech-Reduzierung von Kanal zu Kanal erzielbar ist, ergibt sich die wesentlichste Verbesserung bei Wandlern mit Polen und/oder Kernen relativ kleiner Permeabilität und bei Verwendung von magnetischen Elementen mit relativ hoher Permeabilität

Eine verbesserte Nebensprech-Unterdrückung aufgrund von erfindungsgemäß vorgesehenen magnetischen Streifen ergibt sich auch für Wandleranordnungen, wenn die Zwischenkanal-Abschirmungen der oben erläuterten Ausführungsformen mit konventioneller elektromagnet!scher Abschirmung weggelassen werden. Die dabei erzielbare Gesamt-Nebensprech-Unterdrückung ist in einer derartigen Wandleranordnung jedoch wesentlich kleiner, da der von den inneren Teilen der mehrkanaligen Wandleranordnung ausgehende Leckfluß nicht reduziert wird.

Die erläuterte Nebensprech-Unterdrückung wird auch erzielt, wenn erfindungsgemäße magnetische Streifen bei mehrkanaligen Wandleranordnungen verwendet werden, deren Wandlerspalte nicht auf einer gemeinsamen Spaltlinie liegen.

Wie bereits ausgeführt, können die erfindungsgemäßen magnetischen Elemente auch eine von dar Gestalt der bevorzugten

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Ausführungsform abweichende Gestalt aufweisen. Beispielweise können relativ dünne Platten aus magnetischem Material mit verschiedenen gewünschten Gestalten verwendet werden. Die Dicke der Elemente sollte im Sinne eines Kompromisses zwischen dem gewünschten geringen magnetischen Widerstand des asymmetrischen magnetischen Weges und geringer Wirbelstromverluste gewählt werden. Anstelle der Befestigung diskreter Elemente aus magnetischem Material an den Polen d er mehrkanaligen Wandleranordnung, wie dies oben beschrieben wurde, kann auch eine Schicht aus geeignetem magnetischem Material, wie beispielsweise Mumetall oder Permalloy direkt in gewünschter Gestalt und Dicke auf der vorderen Endfläche der Wandleranordnung abgeschieden werden. Bekannte Abscheideverfahren wie beispielsweise eine Vakuumabscheidung oder ein Sputtern eignen sich für diesen Zweck. Es ist darauf hinzuweisen, daß dabei eine geeignete Maske zur Abdeckung des Restes der Oberfläche während des Abscheidevorgangs erforderlich ist. Bei den letztgenannten Verfahren wird ein körperlicher Abstand zwischen den magnetischen Elementen und den Polen vermieden, wodurch der magnetische Widerstand des resultierenden asymmetrischen magnetischen Kreises abgesenkt und der Wirkungsgrad der Gesamt-Nebensprech-Unterdrückung verbessert wird.

Aus den vorstehenden Ausführungen folgt auch, daß sich erfindungsgemäß ausgestaltete Wandleranordnungen für eine große Vielzahl von Anwendungsfällen, wie beispielsweise die mehrkanalige analoge oder digitale Aufzeichnung auf Bändern oder Scheiben von Ton-, Instrumenten- oder Videosignalen eignen.

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Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. W.-We*icκήα-νή, Öi?l.^Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Liska 3107069

8000 MÜNCHEN 86, DEN 25. ΡβΟ. 1981

^DXIIIil POSTFACH 860 820

125,001 MÖHLSTJR.ASSE 22, RUFNUMMER 983921/22

Ampex Corporation, 401 Broadway, Redwood City, Ca. 94063, V.St.A.

Mehrkanalige magnetische Wandleranordnung

Patentansprüche

.J Mehrkanalige magnetische Wandleranordnting mit einer Vielzahl von beabstandeten Wandlerkanälen, von denen jeder ein Paar von einen Wandlerspalt zwischen sich definierenden magnetischen Polen, einen an die Pole angrenzenden magnetischen Rückenkern und eine zugehörige Wandlerwicklung besitzt, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von an. einer Wandlervorderfläche (30, 50) fest angebrachten Elementen (31, 32; 60-63) aus magnetischem Material, die zur Bildung eines magnetischen Weges geringen magnetischen Widerstandes jeweils einem magnetischen Pol (37, 40; 70, 73> 74, 77) jedes Polpaares (37-40; 70-77) eng benachbart zugeordnet sind, die sich jeweils in Richtung einer Aufzeichnungsspurbreite über den zugehörigen Pol (37, 40; 70, 73, 74, 77) erstrecken und zur Vermeidung einer magnetischen Kopplung sowohl vom Wandlerspalt (beispielsweise 35, 36) als auch von einem

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magnetischen Aufzeichnungsmedium im Abstand angeordnet sind und die zur Bildung einer asymmetrischen magnetischen Mehrkanal-Wandlerstruktur abwechselnd polen (37, 40; 70, 73, 74, 77) zugeordnet sind, die aufeinanderfolgend auf entgegengesetzten Seiten der Wandlervorderfläche (30, 50) in bezug auf benachbarte Kanäle (33, 34; 51-54) angeordnet sind.
2. Wandleranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwischen benachbarten Wandlerkanälen (33, 34; 51-54) vorgesehene magnetische Zwischenabschirmungen (42; 56, 57, 58), die mit den Elementen (31/ 32; 60-63) aus magnetischem Material außer Kontakt stehen.
3. Wandleranordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, gekennzeichnet durch zu äußeren Wandlerkanälen (33, 34; 51, 54) benachbart angeordnete äußere magnetische Abschirmungen (41, 43; 55, 59), wobei sich die Elemente (31, 32; 60, 63) aus magnetischem Material _r die sich über den magnetischen Pol (37, 40; 70, 77) eines äußeren Kanals (33, 34; 51, 54) erstrecken, zur Bildung eines magnetischen Weges geringen · magnetischen Widerstandes auch eng über die benachbarte äußere magnetische Abschirmung (41, 43; 55, 59) in Richtung der Spurbreite erstrecken.
4. Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Rückenkerne (94) aus magnetischem Ferrit und durch Elemente {31, 32; 60-63), Pole (37, 40; 70, 73, 74, 77) sowie Zwischen- und Außenabschirmungen (41, 42, 43; 55-59) aus Mumetall.
5. Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (31, 32; 60-63) eine Permeabilität besifcSBön, die wenigstens gleich derjenigen der magnetischen Pole (37, 40; 70, 73, 74, 77) ist.

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6. Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (31, 32; 60-63) in einer Richtung normal zur Wandlervorderfläche (30; 50) eine kleine Abmessung relativ zu ihren anderen Abmessungen besitzen.
7. Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (31, 32; 60-63) aus magnetischem Material als Streifen aus flexiblem magnetischem Material hergestellt sind.
8. Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die streifenförmigen Elemente (31, 32; 60-63) aus einem hochpermeablen metallischen magnetischen Material hergestellt sind.
9. Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die streifenförmig^n Elemente (31, 32; 60-63) aus plattenförmigen^ magnetischem Material hergestellt und mittels eines Klebers an den magnetischen Polen (37, 40, 70, 73, 74, 77) befestigt sind.
10. Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (31, 32; 60-63) aus magnetischem Material durch eine direkt auf der Wandlervorderfläche (30, 50) abgeschiedene Schicht aus magnetischem Material gebildet sind.
11. Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die als magnetisches Material abgeschiedenen Elemente (31, 32; 60-63) eine rechteckförmige Gestalt mit einer breiten Abmessung in Richtung der Spurbreite, einer Längenabmessung in Richtung der Spurlänge und mit einer geringen Dicke relativ zu den anderen beiden Abmessungen besitzen.

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12. Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die als Schichten abgeschiedenen Elemente (31, 32; 60-63) aus Mumetall oder Permalloy hergestellt sind.
13. Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als zweikanalige Anordnung (Fig. 5).
14. Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als mehrkanalige Anordnung (Fig. 3).

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