Устройство для компенсации временных искажений в аппарате магнитной записи

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (g))g G 11 В 20/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4648871/24-10 (22) 03.01.89 (46) 15.11.90. Вюл. Р 42 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (72) В.В,Кашевский и И.И.Маркович (53) 681,846.7 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 651405, кл. С 11 В 5/06, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Ф 781895, кл. С 11 В 5/00, 1980. (54) УСТРОЙСТВО 7 ЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ВРЕМЕННЫХ ИСКАЖЕНИЙ В АППАРАТЕ МАГНИТНОЙ

ЗАПИСИ (57) Изобретение касается накопления информации. Целью изобретения является расширение частотного диапазона и повышение точности компенсации временных искажений (ВИ).. Устройство содержит блок 1 магнитной записивоспроизведения (МЗВ) с каналами опорного и информационного сигналов, к выходу которого подключены соединенные последовательно аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, регистр

7 памяти цифро аналоговый прео бразователь (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 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.

1607010

Изобретение относится к накоплению информации, а именно к устройствам магнитной записи-воспроизведения (МЗВ) с компенсацией временных иска5, жений (ВИ) воспроизведенного сигнала, обусловленных колебаниями скорости (КС) носителя записи, Цель изобретения — расширение частотного диапазона и повышение точности компенсации временных искажений, На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на Фиг.2 - временные дИаграммы, поясняющие формирование импульсов считывания из регистра памяти.

На фиг.2 обозначены: а — последовательность импульсов с выхода второго формирователя импульсов и одного входа элемента И; б — последовательность импульсов стробирования АЦП с выхода первого формирователя импульсов (пунктиром

1показаиа условно паразитная временная одуляция для случая, когда временное 25 рассогласование между импульсами диаграмм а и б - 0; в — последовательность задержанных блоком на величину ь Т,/2=Т /4 импупьсов временных ворот разрешения и на втором входе элемента И (пунктиром показан спучай совпадения по времени импульсов диаграмм а, б, в только для начала первого такта Т, ); г — последовательность импульсов считывания цифровых выборок из регист35 ра памяти и на выходе элемента И (пунктиром показан случай совпадения импульсов предыдущих диаграмм для начала первого такта) „

На диаграммах g, е„ж йоказан случай, когда время 3/4 Т, .

Устройство содержит блок 1 записивоспроизведения с шинами каналов опор-ного и информационного сигналов, генератор 2 синхронизирующего сигнала, делитель 3 частоты и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, сигнальный вход которого соединен с шиной канала информационного сигнала, стробирующий

50 вход соединен с выходом генератора 2 через соединенные пос.педовательно делитель 3 частоты, 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 которого соединен с выходом генератора 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,âðåìåííîé задержки и формирователь 12 импульсов разрешения, к выходу регистра 7 памяти последовательно подключены цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13 и интегратор 14, выход которого является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом, Запись-воспроизведение информационного и опорного сигналов о уществляется одновременно на различных дорожках магнитной ленты. Записываемьй гармонический опорный сигнал формируется из сигнала генератора делителем

3 с коэффициентом деления, равным, например, двум. Воспроизведенный информационный сигнал поступает на сигнальный вход АЦП 4, на стробирующий вход которого подаются импульсы, сформированные из воспроизведенного гармонического опорного сигнала первыми усилителем-ограничителем 5 и формирователем 6. Частота следования этих импульсов является переменной вследствие временных искажений, вызванных КС носителя записи, а средняя их частота не менее чем в два раза превышает верхнюю частоту информационного сигнала Q. ст о 2 9с в соответствии с теоремой отсчетов.

Причем возможное повышение средней частоты импульсов с тро биров ания АЦП и импульсов считывания из регистра памяти в извес. тном устройстве не приводит. к повышению точности компенсации ВИ.

Для подтверждения этих выводов рассмотрим особенности компенсации временных, частотных и фазовых искажений в предлагаемом и известном устройствах, объединив их под более об".. щим названием паразитной угловой модуляции (ПУМ) для случая записи гармонического информационного сигнала и гармонического закона КС при записи (КЗС) и воспроизведении (КСВ).

Используя метод замены аргумента, I воспроизведенный информационньй сигнал, искаженный ПУМ, можно представить в следующем виде:

1607010

v (t) =cot(я (х-dt c (t))) = +It (jdcc) х

Рпв " " пв Г пв где 2 — частота сигнала; (>33 nB и с) (> — частоты помехи и коэфЬици Ъ енты КСЗ и КСВ;

htn(t) =

=ztt »>(t)++

+> пв() - паразитное временное смещение при КСЗ и КСВ;

h, tn (t)=t»>núsingn t3 апб((-) п.в

Е бз 1п gnat;3 ()в

И, t = — — — амплитуп>пв в ns п)пц да временного смещения; n (s (пз,„ )(пв Рв () (- пв

+nb +n3 кгпв

)I+ пв — — индексы ПУМ.

<пе

3 в(,), Я и — паразитная девиация пв частоты;

I (P n ), I1, ((3 пб) — фУнкЦии Бесселя 1-го рода, порядка r, р.

Воспроизведенный опорный импульс- ный сигнал представим в виде последовательности дельта-функций:

Й-1 (t)= Д(-(к3-dt „„.(k3))j . (2) к=о.где )с=0,1,2....,(>)-1 — номера синхроимпульсов или амплитудных выборок информационного сигнала;

Т вЂ” период следования синхроимпульсов;

)>)Т=T — - длительность с воспроизведенного сигнала, Из (1) и (2) видно, что паразитное временное смещение, обусловленное влиянием КС на процесс ЯЗВ, преобразуется в ПУХ с индексами фп.

Взятие амплитудных выборок в аналоговом устройстве выборки запоминания АЦП (до их преобразования в цифровой код) предоставим в виде произведения

К-(и (t)=v(t)z,(t)=v(t) g(t— к=о

-(kl-dt„„(t))) . (3) Спектр или прямое преобразование

Фурье этого произведения

s,(и)= j v(t)z ()е vt о можно получить, используя фильтрующее

5 свойство дельта-функции

j Hx)R(x-x,)йх=Е(х,) >

1{ — (3 ((a)=+v(kv-dt,„(kT)) х

- > ca 5 k7 — А 4 Än (kTË х е

Предс тав ив воспроизведенный информационный сигнал (1) в экспоненциальной форме cos(d)t=1/2(е +е >+), после

15 очевидных преобразований получаем дискретное преобразование Фурье (ДПФ) сигнала V,.(t) во временной области:

1 (- (а-g,1 7 т 2 к=о(е (3) )(>3>п в " ?пв" 33пв " пф"

1 (< )+ с) к(+p ((>

:(5)

Из (5) легко получить ДПФ в частотной области, т.е, выраженное через частотные выборки, заменив (t) =nlrb(, 6),=2Qn>/N=2 и/NT=2 >(/Ò где(3),„=>(/Х Д вЂ” необходимая частота дискретизация согласно теоремы отсчетов;

35 g в- верхняя частота спектра информационного сигнала; п=О, + 1, + 2,..., + +(N-1) /2;

40 Я (п(Д ) = —, Ге (>)Я Qv) 1сТ

2 к=о

- < (>> Я, - Q,) h t K (> (9 T) - ((>) С(>, t Q; ) j(T ., (" - >3 (k > j (6>

45 д дл сокращения записи временное смещ>ение gt (kT) записано в общем виде, п

Из (5) и (б) следует, что в спектре широкополосного воспроизведенного и дискретизированного сигнала для дискретных частот n(2 О,, пЫ,-Яс=О вторые сомножители в обоих слагаемых под знаком суммы равны единице, что означает полную компенсацию ПУХ в дискретизированном сигнале для всех составляющих его спектра пЯ;= ?, При этом максимумы спектральной плотности формируются на частотахQ=пЯ,-i g, а (6) принимает вид, свободный от временных искажений.

55

7 16070 — Г - (Й c) т

+ к-о

-I(803, à,) kT

+ е

Из (5) и (6) также следует, что при отсутствии одного из воспроизведенных сигналов Q =0 или ng,=О другой сигнал содержит ПУМ, как в (1) и (2), т.е. компенсация ПУК происходит только в результате перемножения воспроизведенных сигналов для всех частот пЯ,= Р, в том числе верхней, которая в предлагаемом устройстве в два раза выше, чем в иэвестнсм.

Из выражений (5), (6) и (7) также следует, что для получения воспроизведенного сигнала и его спектра, свободных от ПУМ необходимо перейти от переменного периода стробирующих импульсов в (4) к постоянному периоду .считывания цифровых выборок из реги стра памяти Т=Тсч в (7).

Однако в известном устройстве при отклонении частоты генератора импуль- 25 сов считывания f z> от средней частоты опорного сигнала f возникает временная ошибка

1 1

ЬТ=Т-Т =- — — — ЬТ =, ЕЬ (8) 30 ь к=о которая накапливается со временем и приводит к изменению временного масштаба или длительности сигнала на величину Т . Это происходит потому, что тактовая синхронизация импульсов воспроизведенного опорного сигнала, стробирующих ЛЦП и генератора импульсов считывания иэ 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 совпа- . дению во времени импульсов стробирования АЦП и импульсов считывания, которое может произойти через m импульсов и 1 раз за время длительности сигнала т и (9) Т шТ m

Так, например, для верхней частоты спектра сигнала fc =10 кГц при частоте опорного сигнала 1=20 кГц, Т=50 мкс, для различных отклонений частот обоих генераторов Lf(X).имеем в прототипе при длительности сигнала

Тс =ИТ=1 с:

6f / 1 0,1 0,01 0,001

Гц .200 20 2 2 0,2

АТ, мкс 0,5 0,05 0,005 0„0005

ЬТ, мс 10 1 0 1 0 01 ш 10г 10з 1Ð4

1 200 20 2 0,2 0,2

Из (8) и (9) и приведенного примера видно, что при более длительных сигналах,. характерных для систем со сложными сигналами (сигналы с большой базой), возникают недопустимые искажения временного масштаба, например, в допплеровских системах, приводящие к ошибкам в измерении параметров сигнала.

Только при малой расстройке обоих генераторов ДГ.=0,001 Е получается.. приемлемый результат, когда искажениями временного масштаба можно пренебречь.

В устройстве выборки-хранения, входящем в состав АЦП 4, происходит 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 стробирования АЦП и соответствующих им текущих значений информационного сигнала одинаково, 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 ЦЛП 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 Я ч=Qc, и задержанными относительно них на величину и.

"s Тс Театро 2Ti. °

° Эти импульсы считывания формируются из гармонического сигнала генератора

2 с помощью двух различных каналов.

С помощью вторых усилителя-ограничителя 8 и формирователя 9 образуются импульсы с постоянной частотой Q;

=2<7, =2Я „, которые подаются на

1607010

Составитель Н.Макаренко

Редактор Л.Веселовская Техред M.Õîäàíè÷ Корректор A.Îáðó÷àð

Заказ 3552 Тираж 481 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ния частотного диапазона и повышения точности компенсации, в него введены

Ъ делитель частоты, подключенные между одним выходом генератора синхронизи5 рующего сигнала и дополнительной шиной канала опорного сигнала последовательно соединенные первые усилительограничитель и формирователь импульсов, включенные между шиной опорного сигнала и дополнительным стробирующим входом аналого-цифрового преобразователя последовательно соединенные вторые усилитель-ограничитель, второй формирователь импульсов и элемент И, включенные между другим выходом генератора синхронизирующего сигнала и считывающим входом регистра памяти, и формирователь импульсов разрешения, вход которого подключен через блок временной задержки к выходу первогоформирователя импульсов, а выход— к другому входу элемента И.

160701О!

О один вход элемента И 10 (временная рования АЦП Й считывания из регистра диаграмма а на фиг.2). На другой памяти от О 5 Т = /8T э — > cq до "з вход элемента И поступают импульсы Такое начальное рассогласогание > эжстр менных ворот (разрешения), которые произойти, например, в результаге . образуются из импульсов стробирования различных путей этих импульсов. ОднаАЦП 4 с выхода формирователя 6 (диаг- ко в данном устройстве, как это видно рамма б), задержанных на время из временных диаграмм, всегда можно блоком временной задержки 11 и форми- уменьшить величину, путем установки рователем 12 импульсов ворот (диаграм-, в блоке 11

ЪО ма в), Пунктиром показано условно В известном устройстве, как отме-! ,паразитное временное смещение импуль- чалось при рассмотрении выражений сов, вызванное КС носителя записи. (О) и (9), такая регу.жировка не искРанее отмечалось, что импульсы строби- лючает временных и амплитудных иска1 рования АЦП также сформированы из . жений, возникающих вследствие ухода !

I синхросигнала генератора 2 соединенны- частоты отдельных генераторов импуль ми ми последовательно делителем 3, кана- сов стробирования и считывания. Счилом опорного сигнала, первыми усилите- тываемые из блока 7 цифровые выборки лем-ограничителем 5 и формирователем воспроизведенного сигнала поступают

6. При этом на выходе элемента И 10, в блок 13 ЦАП, где они преобразуются ,который одновременно является делите- в последовательность импульсов, мо уд лем частоты импульсов Q на два, об- лированных по амплитуде. Посредством разуются задержанные относительно им- интегратора 14 из этой последовательпульсов стробирования АЦП импульсы ности выделяется воспроизведенный инсчитывания (диаграмма 2) с постоянной ?5 формационный сигнал, свободный от частотой следования временных искажений. Причем уход сЧ c ò ñ> частоты генератора 2 в допустимых равной средней частоте импульсов стро- пределах не нарушает частотного диаб ирования АЦП. Величина временной за — пазона и точности компенсации ВИ и. держки с блока 11 и длительность 30 Возможны различные варианты выбора импульсов ао временных ворот блока рабочих частот генератора 2 и частот

12 определяются из условий: остальных блоков.Так например для

° > >

" o "dmin =tg+t4t>,p+t сч 4 (10) звукового диапазона частот с верхней (11) частотой f =20 кГц можно принять где > „, „цп 0,5 мкс — длительность частоту генератора 2 fz=40 кГц час35

2 > импульсов тоту опорного сигнала f. =20 кГц .сп > выборки,счи- частоты импульсов стробирования и тывания и считывания f. =f < =40 кГц; частоту преобразова- импульсов формирователя f =80 кГц, ния для АЦП 40 при коэффициенте деления лока 3 среднего К =2 и коэффициентах умножения формибыстродей- рователей 6 и 9 К =2. ствия, Г

Если первое условие (10) не выпол- Формулаи изобретения няется и импульсы диаграмм а> б и г совпадают (пунктир в первом такте

Устройство для стройство для компенсации времендиаграмм), т,е. время рассогласования между ними t > О, то результат записи, содержащее шины опорного и ин. считывания из регистра памяти будет формационного сигналов каналов блока неопределенным. Однако в данном уст- записи-воспроизведения к шине инйо

50 роистве эта неопределенпость устра — мационного сигнала подключены соединяется, например, при первоначальной ненные последовательно аналого-цифронастройке аппаратуры путем введения и вой преобразователь регистр пам и

> памяти, временной задержки ь Т /2. На цифроаналоговый преобразователь и следующих трех временных диаграммах

55 интегратор выход которого явл е (д,е,ж) представлен случай > когда выходом устройства, а также генератор величина временного рассогласования синхронизирующего сигнала и б л ла и лок ь =3/4 Т, . При этом величина времен- временной задержки о т л и ч а ю

> ной задержки между импульсами строби- щ е е с я тем что с целью расш е