Способ магнитной записи и воспроизведения непрерывного сигнала с использованием широтно-импульсной модуляции

 

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 амплитудномодулированные и последующего суммирования. При этом амплитудномодулированные импульсы имеют длительность, равную периоду дискретизации, и задержаны относительно передних фронтов широтномодулировонных 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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

„„SU„„ l 580431

,) C» В 5/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ Сса

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ..

И А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4414926/24-10 (22) 25.04.88 (46) 23.07.90. Бюл. Р 27 (71) Горьковский политехнический институт (72) В.В.Иаланов, Н.П.Оганезов, В.И.Быков и Н.В.Ципайло (53) 534.852(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 773924, кл. G !! 8 5/02, 1979.

Слепое Н.Н. и др.йиротно-импульсная модуляция. - М.: Энергия, 1978, с. 113"115, !18-12". (54) СПОСОБ МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОГО СИГНАЛА С

ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИИ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть испогьзовано в устройствах точной магнитной записи и воспроизведения непрерывноИзобретение относится к импульсной технике и монет быть использовано в устройствах точной магнитной записи и воспроизведения непрерывного широкополосного сигнала.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона записываемого сигнала и повышение помехоустойчи" вости, На фиг. 1 приведены временные диаграммы при записи методом широтно"импульсной модуляции; на фиг.2то же, при воспроизведении сигнала

2 го широкополосного сигнала. Цель изобретения - расширение частотного диапазона записываемого сигнала и повышение помехоустой чи вости. Непрерывный входной сигнал с использованием широтно-импульсной модуляции записывается 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-модулированных 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. 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 двуполярный сигнал посредством добавления к нему постоянной составляющей). Цифрами 1, 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.

1 580

431

На Фиг. 1 показаны такие импульсные напряжения U, U, U, ..., U „

U<, которые записываются соответственно в каналах магнитофона с номерами 1, 2, 3, ..., N-1, N. Можно записывать не сами напряжения U,, U, 0, ..., Ug<, U+, а напряжения, получающиеся в результате их дифференцирования.

Для восстановления исходного непрерывного сигнала, дискретные знаения которого записаны в N каналах агнитофона, используются N каналов воспроизведения. В каждом из них осу- 15 ществляется преобразование записанной на пленку последовательности широтно-модулированных импульсов (или результат ее дифференцирования) в последовательность амплитудно-модули- 0 рованных импульсов, несущих информаПусть максимальное значение полезных изменений ширины записываемых на пленку импульсов равно д 7 . Тогда

5 средняя ширина импульсов составляет и(л <( о = "мин "(<

d(«< с =— л<

Ь (2) Ясно, что 0 (g((1.

Из (2) следует, что, <, = С <;

<<< (3) ми«

Т:К (4) соответствии с (3) л О

"мин

1 -«t

1 гт

1 мин ( м «« с (7) 4 армии

4-5

Т, е ль

"мин (8} цию о дискретных значениях исходного непрерывного сигнала, причем амплитудно-модулированные импульсы имеют

Ширину, равную периоду дискретизации

Т;, и задержаны относительно передних Фронтов широтно-модулированнь<х импульсов на период их повторения, т.е. на время NT Это поясняется

Фиг. 2, на которой показаны последоВательности U„, U< О, ..., Uz,, U амплитудно-модулированных импульсов на выходах каналов воспроизведения соответственно с номерами t, 2, 3, ..., N-1, N. Последовательности амплитудно-модулированных импульсов, получающиеся на выходах всех каналов воспроизведения, складываются. В результате этого получается ступенчатый сигнал U показанный на Фиг. 2. Его огибаюцая, совпадающая по Форме с записываемым сигналом, выделяется с помощью Фильтра нижних частот, имеющего полосу пропускания, равную шиМ о<«С сигнала.

Допустим, что имеется одноканальный магнитофон, позволяюц<ий фиксировать и воспроизводить длительность импульсов с наименьшей шириной, равной 8 м„. Величина мин где P> — частота верхней границы полосы пропускания канала записи"воспроизведения магни" тофона.

50 а глубина их ииротной модуляции

На основании (1) и (3) получают л(Ф <л л ="мИ fЫл мин <<

Отсюда

Минимально допустимый период дискретизации исходного сигнала составляет

2 т< А,и„= г гэ < — (т он <6) В соответствии с теоремой отсчетов

Котельникова максимальная частота спектра сигнала, который может быть записан на магнитофоне, равна

Допустим, что имеется N-канальный магнитофон,. каждый канал которого фиксирует и воспроизводит длительность импульсов с такой же наименьшей шириной, что и одноканальный магнитофон, т.е. с шириной, равной

Это позволяет выбрать интервал дискретизации исходного сигнала

Тогда максимальная частота спектра сигнала, который можно записать на

N-канальном магнитофоне, равна

1 1

2Т; 2бмнн

1580431

2 (01 . мин (9) маркс (17) (10) кон = 1 = " мнн ц МО КС

Г 1 ма кс (19) Если М = Имин мальную возможную

2 и зна мин то а о(имеет максивеличину, т.е. a = чит N

2 мнн 1- (Ь1

4б 2 б

О

N (13) (20) (21) Т. ) Т, i кон мнн

35 л

4бщ

"о (22) л л бмнн

6 1 о 7 и мин бМНН

2 (23) f л о(л

4бГп= 1 Ыу б мин где N мин (N мин мин 2 и> дбВ л (24) .Отсюда

1 мин

N мин 1 —,( (25) M Следовательно: или с(с 1 мин (16) 2 нмн \ или

Период следования импульсов в каждом из каналов многоканального магнитофона

При этом можно принять среднюю ширину импульсов в канале

1 л л Т * бубис

О- 2 1 кон 2 а максимальное значение полезных изменений ширины импульсов

Тогда глуби на широтной модуля ции импульсов в каждом из каналов магнитофона

Для обеспечения возможности достижения в канале многоканального магнитофона укаэанных параметров импульсов должно выполняться условие которое на основании (6) и (10) можно записать в виде

N бб ) б мин 1 — мин

" наименьшее целое число, 2 большее или равное

Исходя из (15), можно записать

В соответствии с (16) и (17) получают

1 — . с1 — — (1„) 2 2 о мнн 1 мин

10 Если в одноканальном магнитофоне принято некоторое значение величины д(, удовлетворяющее условию (18), то число каналов в многоканальном магнитофоне должно быть не менее N мнн

15 На основании (7) и (9) найдем вы" игрыш в ширине спектра записываемого сигнала, обеспечиваемый N-канальным магнитофоном flo сравнению с однока20 нальным, и

З0 б 1 ми н l ìèí о 2.

В л л

Лб б (!) Это означает, что импульсы в ка55 налах многоканального магнитофона имеют такие же параметры, что и в одноканальном магнитофоне. При этом одноканальный и многоканальный магнитофоны имеют одинаковую помехоза7, 158043 1 щищенность при записи импульсов.

Но многоканальный магнитофон дает выигрыш в ширине спектра записываемого сигнала, определяемый величиной

1 -ц( (26) Если пРинять Ы N и и сохранить 10 мин

/ 2 — 1 -, то импульсы в каналах армии многоканального магнитофона могут иметь следующие параметры:

< 1 «мин

/\ ьр 2 У л л аь ю мин(2 ) 20 д" ю. 2 л

1 ьр N

Сравнивая их с параметрами импульсов в одноканальном магнитофоне,, определяемыми выражениями (23-25), проходят к вь<воду, что

) <, Дь, 7 8<щ, причем ЗО и

<р

"в мин

В m N — 2 и

) (28) а И н- 2 (29) мин

Следовательно, в многоканальном

40 магнитофоне при N ) Е„ „можно обеспечить большее, чем в одноканальном магнитофоне максимальное значение полезных изменений ширины записываемых на пленку импульсов и боль45 шую глубину их широтной модуляций.

Это свидетельствует о том, что MHO гоканальный магнитофон имеет большую по сравнению с одноканальным магнитофоном помехозащищенность при записи импульсов, причем выигрыш в помехозащищенности определяется величиной .а в — устанавливаемой выражением ю (28) . 55

При N v И выигрыш в ширине ми и спектра записываемого сигнала., обеспечиваемый многоканальным магнитофоном по сравнению с одноканальным, будет таким же, <4То и при N = N „„ который определяется соотношением . (26). устройство для реализации предлагаемого способа (фиг. 3) содержит генератор 1 тактовых импульсов с периодом следования Т., распределитель

2 тактовых импульсов по М каналам записывающей асти устройства, выходы 2-1, ...,,2-i, ;, 2-N которого подключены к первым входам преобразователей 3-1, ..., 3-i, ..., 3-N дискретных значений записываемого сигнала в широтно-модулированные импульсы первого, ..., i-ro. ....N-го каналов, причем к вторым входам преобразователей 4-1, ..., ч-i,...

4-N подключен .выход усилителя записываемого сигнала, подаваемого на входную шину 11, а к вьходам преобразователей 3-1, ..., 3-i, 3-N подключены магнитные головки -1, 5-i, ..., 5-N первого, i-го, ..., N-го каналов записывающей части у. геройства. Воспроизводящая часть устр;..йства содержит считывающие магнитные:-;ловки 6-1, ...,6-i„

6-N, из выходных сигналов которых усилители-формирователи 7-1, 7-i, ...; 7-N формирую", последовательности широтно-модулированных импульсов. Они подаются на преобразователи 8-1, ..., 8-i, ..., 8-N последовательностей широтно-модули" рованных импульсов в последовательности задержанных на время NT амп1 литудно-модулированных импульсов шириной Т;. причем выходы преобразователей 8-1, ..., 8-i, 8-N под ключены к входам 9»1, ..., 9-1, 9»N сумматора 9 выходных сигналов первого, ..., i-го, ..., N-ro каналов воспроизводящей части устройства, а результирующий сигнал с входа сумматора 9 подается на фильтр нижних частот 1О, выделяющий огибающую результирующего сигнала, поступающую на выходную шину 11.

Формула изобретения

Способ магнитной записи и вос" произведения непрерывного сигнала с использованием широтно-импульсной модуляции, включающий запись дискретных значений сигнала с периодом

Т; = 1/2Гм«кс гле F макс " максимальная частота спектра, и воспроиз1580431 ведение, состоящее из преобразования последовательности широтно-модулированных импульсов в последовательность амплитудно-модулированных импуЛьсов с длительностью, равной периоду дискретизации Т,, выделения огибающей последовательности амплитудно-модулированных импульсов, о тл и ч а ю ц и и с я тем, что, с

10 целью расширения частотного диапазона записываемого сигнала и повышения помехозащищенности, запись дискретных значений сигнала с использова". нием широтно-импульсной модуляции !

5 осуществляется в N узкополосных каналах с номерами 1, 2, ..., i,..., N, причем в -м канале записывают импульсы с номерами i + KN, где К =

0,1,2,..., cn следующие через интервал времени NT; и имеющие увеличенную по сравнению с одноканальной записью в И раз длительность, а при воспроизведении в N каналах воспроизведения преобразование последовательности 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.

1 580431 и

1 и„

Фиг.Z

Составитель В.Шубин

Техред И.Моргентал Корректор М.Кучерявая

Редактор А.Иотыль.,Заказ 2016 Тираж 494 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,101