Magnettongerät. Infolge der nichtlinearen magnetischen Eigenschaften von Magnettonträgern werden Verzerrungen erzeugt. Trotz der Verwendung einer Hochfrequenzvorspannung erzielen die meisten Geräte noch nicht eine vollkommene Wiedergabe des Eingangssignals. Es wird un gefähr 3% harmonischer Verzerrung bei allen Frequenzen für die maximale Modulation ein geführt. Die Verzerrung ist bei niedrigerem llodulationspegel nur wenig geringer.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, diesen Nachteil zu beheben.
Das erfindungsgemässe Magnettongerät be steht aus einem Aufzeichnungskopf und Mit teln zur Erzeugung von Gegenkopplungs- signalen, die den .durch den Magnettonträger verzerrten Nachrichtensignalen entsprechen; ausserdem sind weitere Mittel vorhanden, um die Gegenkopplungssignale zusammen mit den Nachrichtensignalen an den Aufzeichnungs kopf anzulegen, wodurch die Verzerrung, in folge der nichtlinearen Eigenschaften des Magnettonträgers mindestens teilweise elimi niert wird.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Magnettongerätes an Hand der Zeichnung näher beschrieben.
Fig.1 zeigt eine schematische Ansicht eines Aufzeichnungs- und eines Wiedergabekopfes gemäss dem ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 2 ist eine mehr ins einzelne gehende Schnittansicht der zwei Tonköpfe. Fig.3 ist eine schematische Seiten- und Draufsicht des Wiedergabekopfes.
Fig. 4 und 5 beziehen sich auf das zweite Ausführungsbeispiel, bei welchem ein Auf zeichnungskopf mit drei Wicklungen verwen det wird, der in Fig. 5 in grösserem Massstab und mitsamt seiner Schaltung gezeigt ist.
Fig. 6 zeigt schematisch ein drittes Aus führungsbeispiel.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig.1 bis 3 wird das Nachrichtensignal auf dem Tonträger in der üblichen Weise aufge zeichnet und darauffolgend von dem Ton träger mittels eines Wiedergabekopfes abge nommen, sobald der Tonträger den Wirkungs bereich des Aufzeichnungskopfes verlassen hat. Alsdann wird das abgenommene Signal über ein Phasenkorrekturnetzwerk in den Auf zeichnungsverstärker eingeführt.
Durch das Phasenkorrekturnetzwerk wird die Phase des einzufügenden Signals für jede Frequenz um einen solchen Beitrag nach vorn verschoben, welcher genau die Phasenverzögerung kom pensiert, die infolge .der Laufzeit des Ton trägers von .dem magnetischen Spalt des Auf zeichnungskopfes nach dem Spalt des Wieder gabekopfes auftritt.
Die Phasenverzögerung des Signals infolge der Entferniulg d zwischen den Sprechköpfen vergrössert sieh linear mit der Frequenz. Mit tels eines Kreuznetzwerkes kann eine Phasen- voreilung erzielt werden, die praktisch linear mit der Frequenz verläuft, und das Netzwerk kann so bemessen sein, dass es die Phasenver zögerung infolge des Abstandes zwischen den zwei Sprechköpfen kompensiert.
In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Aufzeich nungskopf, welcher einen Kern 2 und eine Er- regerwickliung 3 aufweist, Ein Tonträger in Form eines Bandes oder Drahtes 4 aus magnetischem Material geht über einen Spalt 5 im Kern 2 von links nach rechts in ,der Fig.1.
Der Wiedergabekopf 6 besteht, wie die Fig.3 in vergrössertem Massstab zeigt, aus einem Kern 7, er aus einer einzigen Blatt feder besteht, die eine Wickhuig B trägt. Der Spalt 9 zwischen den Enden des Kernes 7 ist dicht am Spalt 5 des Aufzeichnungskopfes an geordnet. Die Entfernung d beträgt etwa 0,75 mm.
Fig.2 zeigt die relative Anordnung der Aufzeichniings- und Wiedergabespalte in grö sserem Massstab. Die zwei Kerne 2 und 7 sind durch einen nichtmagnetischen Zwischenteil 10 getrennt.
Fig.3_ zeigt in vergrösserter Darstellung den Wiedergabekopf, dessen Kern 7 aus einer einzigen Blattfeder besteht, deren Enden sich überlappen und durch einen kleinen Spalt 9 getrennt sind.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel wird die Zeitverzögerung zwischen dem Rückkopp- hmgssngnal und dem Signal im Verstärker an dem Einführungspunkt der Rückkopplung. dadurch eliminiert, dass als Rückkopplungs spannung ein Signal von den magnetisierten Partikeln ,des Tonträgers verwendet wird, während sie sich noch über dem Aufzeichr- nungsspalt befinden. Zu diesem Zweck wird ein Aufzeichnungskopf mit drei Wicklungen verwendet.
In der Anordnung nach Fig.4 speist ein Aufzeichnungsverstärker 11 die zwei Spulen 12 und 13 .des Aufzeichnungskopfes. Die dritte Spule 14 desselben Kopfes nimmt die Signale von dem magnetisierten Tonträger wieder auf und auch zu einem geringeren Betrag Streu signale von den Spulen 12 und 13. Die Aus- gangstspannung .der Spule 14 wird über ein Filter 15 und einen Rückkopplungsverstärker 16 als Gegenkopplungsspannung an den Ein gang des Aufzeichnungsverstärkers 11 ange legt.
Wie aus, Fig. 5 ersichtlich ist, weist der Kern 17 drei Schenkel 18, 19 und 20 auf, die die Spulen 12, 13 und 14 tragen. Die Schenkel 18 und 19 sind von dem Schenkel 20 durch je einen Luftspalt 21 und 22 getrennt. Die zwei Luftspalte sind magnetisch identisch, aber der Luftspalt 21 liegt nicht in der glei chen Höhe wie der Luftspalt 22. Die Spulen 1.2 und 13 werden von dem Aufzeichnungs verstärker gespeist. Der magnetische Fluss in folge der Spulen 12 und 13 zirkuliert über die äussern Schenkel 18 und 19, wobei nur ein Streufluss nach,der Spule 14 auf dem mittle ren Schenkel 20 auftritt.
Dieser Streufluss kann durch die Einstellung,der variablen Wi derstände 23 und 24, die die Spulen 12 und 13 überbrücken, auf ein Minimum reduziert wer den. Der Streufluss, von dem die Spule 14 durchsetzt wird, ist um mindestens 40 db schwächer als der Fluss in den Spulen 12 und 13.
Der Spalt 21 ist lediglich vorgesehen, inn den Aufzeichnungskopf symmetrisch zu ma chen und nimmt @an der Aufzeichnung nicht teil.
Bei der Aufzeichnung wird der Tonträger 4 über den Luftspalt 22 gezogen, und irgendein magnetisches Teilchen wird durch dass geringe Streufeld magnetisiert werden, - welches vor der vordern Kante des Spaltes 22 liegt. Es tritt deshalb in den Spalt 22 als magnetisier tes Teilchen ein und erzeugt einen magneti schen Fluss in dem magnetischen Kreis, der den Duftspalt 22 zwischen den Schenkeln 19 und 20 umgibt. Wegen der Änderungen .dieses Flusses wird in der Spule 14 eine Spannung induziert, die proportional dem Magnetisierungszustand des Tonträgers ist.
Um diese induzierte Span nung als Gegenkopplungsspannungsquelle ver wenden zu können, muss .diese .Spannung grö sser sein als diejenige, die in der Spule 14 durch die Streufelder von 12 und 13 induziert wird.
Versuche haben ergeben, dass bei Verwen dung von Eisenoxydpulver Fe304 als magne- tisches Element des Tonträgers die in der Spule 14 infolge des aufgezeichneten Signals induzierte Spannung etwa 18 db grösser ist als die vom Streufeld der Spulen 12 und 13 in der Spule 14 induzierte Spannung. Diese von der Magnetisierung des Tonträgers her rührende Spannung ist in Phase mit der Aus gangsspannung vom Aufzeichnungsverstärker und wird dann mit umgekehrter Phase an den Eingang des Aufzeichnungsverstärkers rück gekoppelt und kompensiert dort :die bei dem Aufzeichnungsverfahren erzeugte Verzerrung.
Das dritte Ausführungsbeispiel weist Mit tel auf für die künstliche Herstellung der bei dem Aufzeichnungsprozess erzeugten Verzer rung.
Die Verzerrung in dem aufgezeichneten Signal auf einem Tonträger wird zu einem grossen Betrag durch .die Nichtlinearität der Hystereseschleife verursaacht. Wenn ein Trans formator verwendet wird, dessen Kern aus demselben magnetischen Material besteht, das im Tonträger enthalten ist, so wird die Ver zerrung sekundärseitig wellenförmig ähnlich derjenigen sein, die durch den Tonträger ver ursacht wird; der wichtigste Unterschied ist der, dass die Wellenform auf der Sekundärseite des Transformators das Differential der Wel lenform des auf dem Tonträger aufgezeichne ten Signals ist.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 wird ein Teil der Ausgangsspannung des Aufzeich nungsverstärkers 11 an eine Wicklung 25 eines Transformators 26 angelegt, der einen Kern aus demselben permanentmagnetischen Material aufweist, wie im Tonträger verwen det wird. Die Maximalamplituden des in dem Kern auftretenden Flusses sind auf niedrige Werte begrenzt, so dass das Material niemals über den obern Knick der Magnetisierungs- kurve beansprucht wird.
Die Sekundärwicklung 27 des Transforma tors ist über ein Filter 28 an einen integrie renden Verstärker 29 angeschlossen, der zur Kompensation .der Differentiation durch den Transformator dient. Am Ausgang des Ver stärkers 29 wird ein Signal erhalten, welches die Harmonischen prakthieh im selben Ver hältnis enthält, wie sie bei .der Signalaufzeich nung erzeugt werden. Die Ausgangsspannung des integrierenden Verstärkers 29 wird nun über einen Phasenschieber 30 an den Eingang des Aufzeichnungsverstärkers angelegt.
Die dadurch erzeugte Gegenkopplung ergibt eine Verringerung der infolge der nichtlinearen Eigenschaften des magnetischen Materials des Tonträgers entstehenden Harmonischen bei der Aufzeichnung. Wenn eine Hochfrequenz- vorsrpannung, zum Beispiel 30-100 kHz, ver wendet wird, so muss diese Spannung sowohl an den Aufzeichnungskopf als auch an den Transformator gelegt werden.
Der Hochfrequenzoszillator 31 ist über ein Dämpfungsglied, zum Beispiel einen variablen Widerstand 36, über die Verbindungsleiter 32, 3 3 und die Anschlussklemmen 34 und 35 mit dem Aufzeichnungskopf verbunden; ferner ist er mittels der Verbindungsleiter 38 über einen variablen Widerstand 39 als Dämpfungsglied mit einer Wicklung 37 des Transformators 26 verbunden. Die Amplituden der hochfrequen- ten Vorspannung im Aufzeichnungskopf und Transformator werden durch Einstellung der Dämpfungsglieder 36 und 39 gleich gemacht.
Ein Bandfilter 40, das! die Oszillatorfre- quenz absperrt, ist zwischen den Abgriffpunkt der Gegenkopplungsspannung auf der Aus gangsseite des Aufzeichnungsverstärkers 11 und dem Aufzeichnungskopf eingefügt, um zu verhindern, dass vom Transformator 26 her stammende hochfrequente Ströme in den Ver- stärkerausgang zurückgekoppelt werden, die ausser Phase mit der direkten vom Hochfre- quenzoszillator 31 erzeugten Vorspannung sind.
Das Tiefpassfilter 28 im Rüekkopplungs- w eg verhindert, dass die Hochfrequenzvor- spannung den Gegenkopplungseingangspunkt am Verstärker 11 erreicht und kann auch eine Grenzfrequenz haben, um die Zuführung ir gendwelcher Frequenzen zu verhindern, die eine Unstabilität in der Rückkopplungsschleife verursachen könnten. Dies gilt auch für das Filter 15 in Fig. 4.