Устройство для компенсации временных искажений в аппарате магнитной записи Советский патент 1990 года по МПК G11B20/22 

10

Изобретение относится к накопле- н;ию информации, -а именно к устройствам магнитной записи-воспродзведения (МЗВ) с компенсацией временных и ска- жеНИИ (ВИ) воспроизведенного сигнала, обусловленных колебаниями скорости (КС) носителя записи.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона и повыше ние точности компенсации временных искажений.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2- временные дцаграммы,поясняющие формирование им- 5 пульсов считывания из регистра памяти. На фиг.2 обозначены: а - последовательность импульсов с выхода второго формирователя им- :пульсов и одного входа элемента И; 20

б - последовательность импульсов стробирования АЦП с выхода первого .формирователя импульсов (пунктиром ЬоказаНа условнопаразитная временная :|модуляДия для случая, когда временное 25 рассогласование между импульсами ди- аграмм а и б с)р - 0; : в - последовательность задержанных блоком на величину & (-2/4 импульсов временных ворот разрешения и на втором входе элемента И (пунктиром показан случай совпадения по времени импульсов диаграмм а, б, в только для начала первого такта Т;);

г - последовательность импульсов считывания цифровых выборок из регистра памяти и на выходе элемента И (пунктиром показан случай совпадения импульсов предыдущих диаграмм для начала первого такта)„

На диаграммах д, е,, ж показан случай, когда время с р с 3/4 Т; .

Устройство содержит блок 1 записи- воспроизведения с шинами каналов опор- - ного и информационного сигналов, ге- д нератор 2 синхронизирующего сигнала, делитель 3 частоты и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, сигнальный вход которого соединен с шиной канала информационного сигнала, стробирующий вход соединен с выходом генератора 2 через соединенные последовательно делитель 3 частоть:, канал опорного сигнала блока 1 (дополнительная шина), первые усилитель-ограничитель 5 и формирователь 6 импульсов, а выход АЦП 4 соединен с сигнальным входом регистра 7. памяти, считывающий вход v которого соединен с выходом генерато30

35

40

50

55

0

5 0

5

30

35

ра 2 через соединенные последовательно вторые усилитель-ограничитель 8 и формирователь 9 импульсов и элемент . И 10, другой вход которого соединен с выходом первого формирователя 6 через соединенные последовательно блок 11 .временной задержки и формирователь 12 импульсов разрешения, к выходу регистра 7 памяти последовательно подключены цифроаналоговый преобразователь (ЦАЦ) 13 и интегратор 14, выход которого является- выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

ЗаписГь-воспроизведение информационного и опорного сигналов осуществляется одновременно на различных дорожках магнитной ленты. Записываемый гармонический опорный сигнал формируется из сигнала генератора делителем 3 с коэффициентом деления, равным, например, двум. Воспроизведенный информационный сигнал поступает на сиг- нальньш вход АЦП 4, на стробирующий вход которого подаются импульсы, сформированные из воспроизведенного гармонического опорного сигнала первыми усилителем-ограничителем 5 и фор- .мирователем 6. Частота следования этих импульсов является переменной вследствие временных искажений, вызванных КС носителя записи, а средняя их частота не менее чем в два раза превьш1ает верхнюю частоту информационного сигнала О.

CtpO

2Й,в

соот

ветствии с теоремой отсчетов. I

Причем возможное повышение средней частоты импульсов стробирования АЦП и импульсов.считывания из регистра памяти в известном устройстве не приводит, к повьшению точности компенсации ВИ.

Для подтверждения этих выводов рассмотрим особенности компенсации временных, частотных и фазовых искажений в предлагаемом и известном устройствах, объединив их под более обг щим названием паразитной угловой модуляции (ПУМ) для случая записи гармонического информационного сигнала и гармонического закона КС при записи (КЗС) и воспроизведении (КСВ). Используя замены аргумента, воспроизведенный информацйон«ьй сигнал, искаженньй ПУМ, можно представить в следующем виде:

S2.

U(t),(t).Ii(/5n3b

(/3nB)cos()t, (1) где Qj, - частота сигнала;

пз пв

ир, РЦ- частоты помехи и коэффициенты КСЗ и КСВ; tn(t) /i.tn3(t)++ &t j,g(t) - паразитное временное сме- щение при КСЗ и КСВ;

At(t)ft.,,sinS2n t, iitng(t) . t ngsin gt;

Рв

fr- - амплиту ПБ

да.временного смещения;

П пз f. пвРв

Н - -Q;- г -й;7

iOne - индексы ПУМ;

йСОпэ пв паразитная девиация частоты;

) функции Бесселя 1-го рода, порядка г, р.

Воспроизведенный опорный импульсный сигнал представим в виде послеовательности дельта-функций: NM

I/t)2 %- kT-it,.(kT)|, (2)

де ,1,2,...,N-1 - номера синхроимпульсов или амплитудных выборок информационного сигнала;

Т - период, следования синхроимпульсов ; - длительность

воспроизведенного сигнала.

Из (1) и (2) видно, что паразитное ременное смещение, обусловленное лиянием КС на процесс МЗВ, преобрауется в ПУМ с индексами f .

Взятие амплитудных выборок в анаоговом устройстве выборки запоминаия АЦП (до их преобразования в цифовой код) предоставим в виде произедения

М-1 U(t)U(t)l(t)U(t) (iiftkcO

- kT-ut,(t)i. (3) Спектр или прямое преобразование урье этого произведения

07010Tf6

S(CO)Ju(t)I/t)

Iо

можно получить, используя фильтрзпощее

с свойство дельта-функции 00

Jf(x)(x-x)(xp; М-1 р S/W) u kT-ut(kT) X

О/jflcoCkT-UKoCkT)- ,

Представив воспроизведенный информационный сигнал (1) в экспоненциальной форме cosa)t 1/2() , после 15 очевидных преобразований получаем дискретное преобразование Фурье (ДПФ) сигнала U(t) во временной области:

20S,(03) I .

i L

g-i()(tmn35i n3 TH Q ;nQn kT

,p-i(cO.QcU

.)(-nb r,,,9;nQ,kT)

;(5)

. Из (5) легко полз чить ДПФ в частотной области, т.е. выраженное через частотные выборки, заменив ° 03 nGO,, G},2aWN 2 ;r/NT 2 /Tc,

где СО 1 S2(..g- необходимая частота дискретизация согласно .теоремы отсчетов ; S2cB верхняя частота

спектра информационного сигнала; , ±1, ±2,..,, ±(N-0/2;

40S(nQ,)I re- /.)kT .

ei(nO,)ACun , -i(nco.4S)xr

бX

, e ()(kT)

5 ГД для сокращения записи временное смещение ut(kT) записано в общем виде. Из (5) и (6) следует, что в спектре широкополосного воспроизведенного и дискретизированного сигнала для 0 дискретных частот пСО, С ,, nCO, вторые сомножители в обоих слагаемых под знаком суммы равны единице, что означает полную компенсацию ПУМ в дискретизированном сигнале для всех 5 составляющих его спек тра nOj S. При этом максимумы спектральной плотности формируются на частотах (13 п СО, Т S2 , а (6) принимает вид, свободньй о/ временных искажений.

s.W,)-iXt-

li O м{поэ-,+C2e

+ e - .(7)

Из (5) и (6) также следует, что ;: при отсутствии одного из воспроизведенных сигналов QC.O или nQ,0 другой сигнал содержит ПУМ, как в (1) и (2), т.е. компенсация ПУМ происхо- :дит только в результате перемножения воспроизведенных сигналов для всех частот пСО, , в том числе верхней, которая в предлагаемом устройстве в два раза вьпие, чем в известном, Из выражений (5), (6) и. (7) также следует, что для получения воспроизведенного сигнала и его спектра, сво бодны.х от ПУМ, необходимо перейти от переменного периода стробирующих им- пульсов в (4) к постоянному периоду считывания цифровых выборок из реги- :стра памяти в (7).

Одн&ко в известном устройстве при

в. прототипе при длительности сигнала с:

0,01

2 2 0,05 0,005

0,1

10

0,001

0,2

0,0005

0,01

10

0,2

2 0,2

и приведенного примера видно, что при более длительных сигналах,- характерных для систем со сложными сигналами (сигналы с большо базой), возникают недопустимые искажения временного масштаба, например, в допплеровских системах, приводящие к ошибкам в измерении параметров сигнала.

Только при малой расстройке обоих генераторов ,001 % получается.-, приемлемый результат, когда искажениями -временного масштаба можно пренебречь,

В устройстве выборки-хранения,

Изобретение касается накопления информации. Целью изобретения является расширние частотного диапазона и повышение точности компенсации временных искажений (ВИ). Устройство содержит блок 1 магнитной записи-воспроизведения (МЗВ) с каналами опорного и информационного сигналов, к выходу которого подключены соединенные последовательно аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, регистр 7 памяти, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13 и интегратор 14, выход которого является выходом устройства, а также блок 11 временной задержки и генератор 2 синхронизирующего сигнала. В устройство введена тактовая синхронизация импульсов стробирования импульсов стробирования АЦП и задержанных импульсов считывания цифровых выборок из регистра памяти от генератора 2, выход которого соединен со стробирующим входом АЦП через соединенные последовательно делитель 3 частоты, канал опорного сигнала блока 1, первые усилитель-ограничитель 5 и формирователь 6 импульсов стробирования АЦП, а со считывающим входом регистра 7 памяти - через соединенные последовательно вторые усилитель-ограничитель 8 и формирователь 9 импульсов. Устройство также содержит логический элемент И 10, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя 6 импульсов через соединенные последовательно блок 11 временной задержки и формирователь 12 импульсов разрешения. 2 ил.

отклонении частоты генератора импуль- 25 входя1цем в состав АЦП 4, происходит

соз считывания f сц от средней часто-ты опорного сигнала f возникает временная ошибка

,,- - -;ij; , (8)

которая накапливается со временем и приводит к изменению временного масштаба или длительности сигнала на величину ЛТ, Это происходит потому, что тактовая синхронизация импульсов воспроизведенного опорного сигнала, стробирующих АЦП и генератора импульсов считывания из регистра памяти осуществляется один раз первым воспроизведенным синхроимпульсом который задерживается мультивибратором, опрокидывает триггер и запускает генератор импульсов считывания, работающий затем в автоколебательном режиме. Накопление искажений временного масштаба приводит также к совпадению во времени импульсов стробирова ния АЦП и импульсов считывания, которо может произойти через m импульсов и 1 раз за время длительности сигнала

m

UT

(9)

NT N

тТ т Так,. например, для верхней частоты спектра сигнала 10 кГц при час- тоте опорного сигнала кГц, МКС, для различных отклонений частот обоих генераторов Д(%). имее

5

0

0

5

0

квантование информационного воспроизведенного сигнала во времени и, как показано выше, компенсация ПУМ согласно выражениям (3)-(7) для всех составляющих спектра информационного сигнала. Компенсацию ПУМ дополнительно можно пояснить тем, что паразитное временное смещение импульсов строби- рования АЦП и соответствующих им текущих значений информационного сигнала одинаков.о, поэтому соответствующие амплитудные выборки имеют такую же величину, как и выборки без паразитного временного смещения. Затем полученные амплитудные выборки, свободные от временных искажений, поочередно преобразуются ЦАП 4 в- п-разрядные цифровые слова, которые поступают на сигнальный вход регистра 7 памяти, где запоминаются на короткое время и считываются из него импульсами считывания .с постоянной частотой повторения, равной средней частоте импульсов стробирования АЦП Йсц , и задержанными относительно них на величину

S TC,

5

- Т - О Т i

- -стро - t Эти импульсы считывания формир уются

из гармонического сигнала генератора 2 с помощью двух различных каналов. С помощью вторых усилителя-ограничителя 8 и формирователя 9 образуются импульсы с постоянной частотой -2C cTDC- 5

04 которые подаются н а

НИИ частотного диапазона и повьшения точности компенсации, в него введены делитель частоты, подключенные между одним выходом генератора синхронизи- рующего сигнала и дополнительной шиной канала опорного сигнала последовательно соединенные первые усилитель- ограничитель и формирователь импульсов, включенные между шиной опорного сигнала и дополнительным стробирующим входом аналого-цифрового преобразоваСоставитель Н.Макаренко - Редактор Л.Веселовская Техред М.Ходанич Корректор А.Обручар

Заказ 3552Тираж 481Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 .

Производственно

.-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

теля последовательно соединенные вторые усилитель-ограничитель, второй формирователь импульсов и элемент И, включенные между другим выходом генератора синхронизирующего сигнала и считьшающим входом регистра памяти, и формирователь импульсов разрешения вход которого подключен через блок временной задержки к выходу первого - формирователя импульсов, а выход - к другому входу элемента И.

Фиг. 2

один вход элемента И 10 (временная диаграмма а на фиг.2). На другой вход элемента И поступают импульсы временных ворот (разрешения), которые образуются из импульсов стробирования АЦП 4 с выхода формирователя 6 (диаг- рамма б), задержанных на время 5 . блоком временной задержки 11 и фор 1и1607010

10

рования АЦП и считывания из регистра

памяти от г, 0,5 Т,, до 5/8Т.. Такое начальное рассогласование, мзжрт произойти, например, в результате - различных путей этих импульсов. Однако в данном устройстве, как это видно из временных диаграмм, всегда можно

ро.а :„:г..:: (.,„

МЯ R ) T VT4 Tr T -Lmr xjr 1-гг-.т/-

| ма в). Пунктиром показано условно паразитное временное смещение импульсов, вызванное КС носителя записи. Ранее отмечалось, что импульсы строби- Iрования АЦП также сформированы из ;синхросигнала генератора 2 соединенны- 1ми последовательно делителем 3, каналом опорного сигнала, первыми усилителем-ограничителем 5 и формирователем 6. При этом на выходе элемента И 10, (Который одновременно является делите- |Лем частоты импульсов Q. на два, образуются задержанные относительно импульсов стробирования АЦП импульсы

. 4JJ1D1-D1 пис1и выделяется воспиоизнрпрн; 1,гй

-«-ь- с„™„.

в известном устройстве, как отмечалось при рассмотрении выражений (б) и (9), такая регушровка не исключает временных и амплитудных искажений, возникающих вследствие ухода частоты отдельных генераторов импульсов стробирования и считывания. Считываемые из блока 7 цифровые выборки воспроизведенного сигнала поступают в блок 13 ЦАП, где они преобразуются в последовательность импульсов, модулированных по амплитуде. Посредством интегратора 14 из этой последовательности выделяется воспроизведенный инчастотой следсвавшя

2 сч QcTpo

равной средней частоте импульсов стробирования АЦП. Величина временной задержки L: блока 11 и длительность импульсов Ср временных ворот блока 12 определяются из условий:

: 1 0л АЦг/- :сч;

временных искажений. Причем уход частоты генератора 2 в допустимых пределах не нарушает частотного диапазона и точности компенсации ВИ.

где t

,,

Т, ,

(10) (11)

,5 МКС- длительность

B -сн

импульсов выборки,счи- тьшания и преобразования для АЦП среднего быстродействия.

Если первое условие (10) не выполняется и импульсы диаграмм а, б и г совпадают (пунктир в первом такте диаграмм), т.е. время рассогласования между ними tp.- О, то результат считывания из регистра памяти будет неопределенным. Однако в данном устройстве эта неопределенность устраняется, например, при первоначальной настройке аппаратуры путем введения временной задержки Г л Т;/2. На следующих трех временных диаграммах (д,е,,ж) представлен случай, когда величина временного рассогласования Т, . При этом величина временной задержки между импульсами строби30 Возможны различные варианты выбора рабочих частот генератора 2 и частот остальных блоков.Так, например, для звукового диапазона частот с верхней частотой кГц можно принять частоту генератора 2 40 кГц; частоту опорного сигнала f.2С кГц; частоты импульсов стробирования и считывания кГц; частоту импульсов формирователя fa,80 кГц, Q при коэффициенте деления блока 3

и коэффициентах умножения формирователей 6 и 9 Ки.2. о

Формула изобретения

45

50

55

Устройство для компенсации временных искажений в аштарате магнитной зап иси, содержащее шины опорного и информационного сигналов каналов .блока записи-воспроизведения, к шине и нфор- мационного сигнала подключены соединенные последовательно аналого-цифровой преобразователь, регистр памяти, цифроаналоговый преобразователь и интегратор-, выход которого является выходом устройства, а также генератор синхронизирующего сигнала и блок временной задержки, о т л и ч а ю - Щ е е с я тем, что, с целью расшире1607010

10

рования АЦП и считывания из регистра

памяти от г, 0,5 Т,, до 5/8Т.. Такое начальное рассогласование, мзжрт- произойти, например, в результате - различных путей этих импульсов. Однако в данном устройстве, как это видно из временных диаграмм, всегда можно

пис1и выделяется воспиоизнрпрн; 1,гй

-«-ь- с„™„.

в известном устройстве, как отмечалось при рассмотрении выражений (б) и (9), такая регушровка не исключает временных и амплитудных искажений, возникающих вследствие ухода частоты отдельных генераторов импульсов стробирования и считывания. Считываемые из блока 7 цифровые выборки воспроизведенного сигнала поступают в блок 13 ЦАП, где они преобразуются в последовательность импульсов, модулированных по амплитуде. Посредством интегратора 14 из этой последовательности выделяется воспроизведенный ин -«-ь- с„™„.

временных искажений. Причем уход частоты генератора 2 в допустимых пределах не нарушает частотного диапазона и точности компенсации ВИ.

0 Возможны различные варианты выбора рабочих частот генератора 2 и частот остальных блоков.Так, например, для звукового диапазона частот с верхней частотой кГц можно принять частоту генератора 2 40 кГц; частоту опорного сигнала f.2С кГц; частоты импульсов стробирования и считывания кГц; частоту импульсов формирователя fa,80 кГц, Q при коэффициенте деления блока 3

и коэффициентах умножения формирователей 6 и 9 Ки.2. о

Формула изобретения

Устройство для компенсации временных искажений в аштарате магнитной зап иси, содержащее шины опорного и информационного сигналов каналов .блока записи-воспроизведения, к шине и нфор- мационного сигнала подключены соединенные последовательно аналого-цифровой преобразователь, регистр памяти, цифроаналоговый преобразователь и интегратор-, выход которого является выходом устройства, а также генератор синхронизирующего сигнала и блок временной задержки, о т л и ч а ю - Щ е е с я тем, что, с целью расшире