Способ магнитной записи и воспроизведения непрерывного сигнала с использованием широтно-импульсной модуляции Советский патент 1990 года по МПК G11B5/02 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах точной магнитной записи и воспроизведения непрерывного широкополосного сигнала.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона записываемого сигнала и повышение помехоустойчивости .

На фиг. 1 приведены временные диаграммы при записи методом широт- но-импульсной модуляции; на фиг.2 - то же, при воспроизведении сигнала

тем же методом, на фиг. 3 структурная схема устройства, реализующего предложенный способ.

На фиг. 1 показан однополярный, непрерывный широкополосный сигнал U (однополярным можно сделать и двупо- лярный сигнал посредством добавления к нему постоянной составляющей). Цифрами I, 2, 3, ..., N-1, N на кривой сигнала U обозначены его дискретные значения, записываемые соответственно в каналах магнитофона с номерами 1, 2, 3,..., N-1, N.

ел

00

о

4Ь СО

На фиг. 1 показаны такие импульсные напряжения U1, Uz, U3,

UN.1(

U, которые записываются соответственно в каналах магнитофона с номерами 1, 2, 3, ..., N-1, N. Можно записывать не сами напряжения U,, U 2, 03, ..., Utf-i , и, а напряжения, получающиеся в результате их дифференцирования.

Для восстановления исходного непрерывного сигнала, дискретные знамения которого записаны в N каналах магнитофона, используются N каналов роспроизведения. В каждом из них осуществляется преобразование записанной на пленку последовательности ши- ротно-модулированных импульсов (или результат ее дифференцирования) в последовательность амплитудно-модули рованных импульсов, несущих информацию о дискретных значениях исходного непрерывного сигнала, причем ампли- гудно-модулированные импульсы имеют Ширину, равную периоду дискретизации Т;, и задержаны относительно передних фронтов широтно-модулированных импульсов на период их повторения, т.е. на время NT{. Это поясняется фиг. 2, на которой показаны последовательности , U 2, Uj, ..., U,.t , UJ амплитудно-модулированных импульсов на выходах каналов воспроизведения соответственно с номерами 1, 2, 3, о., N-1, N. Последовательности амплитудно-модулированных импульсов, получающиеся на выходах всех каналов Воспроизведения, складываются. В результате этого получается ступенчаты сигнал ttg-, показанный на фиг. 2„ Его огибающая, совпадающая по форме с записываемым сигналом, выделяется с Помощью фильтра нижних частот, имеющего полосу пропускания, равную ширине спектра записываемого сигнала.

Допустим, что имеется одноканаль- Ный магнитофон, позволяющий фиксировать и воспроизводить длительность импульсов с наименьшей шириной, равной „ц. Величина

мим

...- 5 21TF.

Пусть максимальное значение полезных изменений ширины записываемых на пленку импульсов равно /)Ј{ . Тогда средняя ширина импульсов составляет

мин

(1)

а глубина их широтной модуляции Л1

ot -V

(2)

15

Ясно, что 0 d . Из (2) следует, что:

х

(3)

На основании (1) и (3) получают

20

«;«

мин

+ ч

Отсюда

л MUH

ь« а в соответствии с (3)

W

Т

0/

л u мин

(5)

30

Минимально допустимый период дискретизации исходного сигнала составляет

т;

I МИН

- t- Is Ј 1мин (6)

В соответствии с теоремой отсчетов Котельникова максимальная частота спектра сигнала, который может быть записан на магнитофоне, равна

1 МИН

1 -d1

4

(7)

мин

Допустим, что имеется М-канальный магнитофон,, каждый канал которого фиксирует и воспроизводит длительность импульсов с такой же наименьшей шириной, что и одноканальный магнитофон, т.е. с шириной, равной ммн то позволяет выбрать интервал дискретизации исходного сигнала

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах точной магнитной записи и воспроизведения непрерывного широкополосного сигнала. Цель изобретения - расширение частотного диапозона записываемого сигнала и повышение помехоустойчивости. Непрерывный входной сигнал с использованием широтно-мипульсной модуляции записыватся в нескольких узкополосных каналах и восстанавливается при воспроизведении путем преобразования сигнала в амплитудно- модулированные и последующего суммирования. При этом амплитудно- модулированные импульсы имеют длительность, равную периоду дискретизации, и задержаны относительно передних фронтов широтно- модулировонных импульсов на период их повторения. Огибающая результирующего сигнала выделяется фильтром нижних частот. В результате обеспечивают выигрыш в ширине спектра записываемого сигнала, обеспечиваемый многоканальным магнитофоном по сравнению с одноканальным. 3 ил.

где F6 - частота верхней границы полосы пропускания канала записи-воспроизведения магнитофона .

«им

(8)

Тогда максимальная частота спектра сигнала, который можно записать на N-канальном магнитофоне, равна

1

2Т;

1

2 Г

(9)

I « /НИН

следования импульсов в кажалов многоканального маг

т; к«н NTi NO«H«

(ю)

При этом можно принять среднюю ширину импульсов в канале

v4TiK,H JTMJL (11)

а максимальное значение полезных изменений ширины импульсов

С - 2 мин (75 (12)

( 12

Тогда глубина широтной модуляции импульсов в каждом из каналов магнитофона

N

Для обеспечения возможности дости- зо .N /и и v - хин

жения в канале многоканального маг-°2

нитофона указанных параметров импульсов должно выполняться условие

.л л(К ми«

1-П1 -/ИНН v

Т7 Т

i KOIH x i «им

которое на основании (6) и (10) можно записать в виде

К/Чин Гмин 1 -о/

где N

- о/ мии

- наименьшее целое число,

2 большее или равное -.--,t

- oi

Отсюда

NMim 7/

или

N

м«и

(16)

Исходя из (15) можно записать

N

мин

- 1

ИЛИ

1580431

(9)

1

(17)

В соответствии с (16) и (17) получают

N

мим

- 1

rrfVi N

(18)

/ИНН

Если в одноканальном магнитофоне принято некоторое значение величины Ж , удовлетворяющее условию (18), то число каналов в многоканальном магнитофоне должно быть не менее N м.

На основании (7) и (9) найдем выигрыш в ширине спектра записываемого сигнала, обеспечиваемый N-канальным магнитофоном по сравнению с однока- нальным,

- FMOtKC

F

АЛ КС

1 - сГ

(19)

и значит N

то

/мин

зо .N /и и v - хин

°2

Если N Ь мин, а о имеет макси- маяьную возможную величину, т.е. d

МИНt- а(

(20) (21)

1 (22)

(23)

.л л(К ми« - П

1-П1 -/ИНН v ;

35

1 ин

/i -/иин N мын- мин . 2

1 -о/

u мим

45

,2 (- D L/MUH v 2

/ - -m ,

-f I

о с

М КН

(24) (25)

50 Следовательно:

U.«t .

в

aVC.

Это означает, что импульсы в каналах многоканального магнитофона имеют такие же параметры, что и в одноканальном магнитофоне. При этом одноканальный и многоканальный магнитофоны имеют одинаковую помехоза7-1580 31

щищенность при записи импульсов. Но многоканальный магнитофон дает выигрыш в ширине спектра записываемого сигнала, определяемый величиной

8

М

2 N

tfi iN ЛАИН

(26)

Г 1 N

, то импульсы в каналах

мин

многоканального магнитофона могут иметь следующие параметры:

1 1 ин-

{,„ -2 /

ном по сравнению с одноканальным, будет таким we, что и при N который определяется соотношением (26).

Устройство для реализации предлагаемого способа (фиг. 3) содержит генератор 1 тактовых импульсов с периодом следования Т., распределитель Если принять N 7 NM(JH и сохранить 10 2 тактовых импульсов по N каналам

2записывающей части устройства выходы 2-1, ...,,2-i, ..., 2-N которого подключены к первым входам преобразователей 3-1, ..«, З-i, ..., 3-N 15 дискретных значений записываемого сигнала в широтно-модулированные импульсы первого, ..., i-го, ...,N-ro каналов, причем к вторым входам преобразователей k-1, ..., Ц-i,..., 20 N подключен выход усилителя 3 записываемого сигнала, подаваемого на входную шину 11, а к выходам преобразователей 3-1, ..., 3-i, ..., 3-N подключены магнитные головки 5-1, ..., , ..., 5-N первого, ..., 1-го, .„., N-го каналов записывающей части у фойстеа. Воспроизводящая часть устройства содержит считывающие магнитные гьчовки 6-1, „,.,6-i, .,., 6-N, из выходных сигналов которых усилители-формирователи , .., формируют последовательности широтно-модулированных

. л л 4tm- t

#мимч2

о

3

1),

2

N

Сравнивая их с параметрами импульсов в одноканальном магнитофонеs on- 25 ределяемыми выражениями (23-25). проходят к выводу, что

,С d

причем

7 Д

m 1

yd ,

30

(27) (28)

импульсов. Они подаются на преобра35 зователи 8-1, ..., 8-i, ..., 8-N последовательностей широтно-модули- рованных импульсов в последовательности задержанных на ьремя NT- амп- литудно-модулированных импульсов ши(29)

мин

Следовательно, в многоканальном

магнитофоне при N Кмин можно обеспечить большее, чем в одноканальном магнитофоне максимальное значение полезных изменений ширины записываемых на пленку импульсов и большую глубину их широтной модуляций. Это свидетельствует о том, что многоканальный магнитофон имеет большую по сравнению с одиоканальным магнитофоном помехозащищенность при записи импульсов, причем выигрыш в помехозащищенности определяется величиной

/tfm

-рп , устанавливаемой выражением

u U ..

U8f.

При N 7 N

мин

выигрыш в ширине

спектра записываемого сигнала, обеспечиваемый многоканальным магнитофо8

импульсов. Они подаются на преобразователи 8-1, ..., 8-i, ..., 8-N последовательностей широтно-модули- рованных импульсов в последовательности задержанных на ьремя NT- амп- литудно-модулированных импульсов шириной Т,. причем выходы преобразователей 8-1, ..., 8-i, „.., 8-N подключены к входам , , ... 9-N сумматора 9 выходных сигналов первого, ..., 1-го, ..., N-ro каналов воспроизводящей части устройства, а результирующий сигнал с входа сумматора 9 подается на фильтр нижних частот 10, выделяющий огибающую результирующего сигнала, поступающую

на выходную шину 11 .

формула изобретения

Способ магнитной записи и воспроизведения непрерывного сигнала с использованием шиDOTно-импульсной модуляции, включающий запись дискретных значений сигнала с периодом

Т,- 1/2FMelwt где F

макс

- максимальная частота спектра, и воспроизведение, состоящее из преобразования последовательности широтно-моду- лированных импульсов в последовательность амплитудно-модулированных импульсов с длительностью, равной периоду дискретизации Т. , выделения огибающей последовательности амплитудно-модулированных импульсов, о т- личающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона записываемого сигнала и повышения помехозащищенности, запись дискретных значений сигнала с использованием широтно-импульсной модуляции осуществляется в N узкополосных каналах с номерами 1, 2, ..., i,..., N, причем в i-м канале записывают импульсы с номерами i + KN, где К

0,1,2,.,., со , следующие через интервал времени NT и имеющие увеличенную по сравнению с одноканальной записью в N раз длительность, а при воспроизведении в N каналах воспроизведения преобразование тоследова- тельности широтно-модулированных импульсов в последовательность амплитудно-модулированных импульсов осуществляют в каждом из каналов, при этом амплитудно-модулированные импульсы задерживают относительно передних фронтов широтно-модулированных импульсов на период их повторения NT-. складывают сдвинутые последовательности импульсов и из полученного ступенчатого сигнала выделяют его огибающую.

/