DE1949167A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Zeitbasisfehlerkorrektur bei Magnetbandaufnahmegeraeten - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

RA/RO ⁸ MÜNCHEN 27, DEN MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

Ampex Corporation
Redwood City, Calif. (Y.3t.A.)

Vorfahren und Vorrichtung zur Zeitbasisfehlerkorrektur b3i lla^r.etbandaufnähmegarüten

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zeitbaaisf-j.ilfcrl:orral:tur bei Ha. ;.istbandauf nähme geräten, bei de:n eine kombinierte Pilotaignalsomponente und frequenzmoduliert Informations3igrialkomponente auf ein I¹Iedium aufgezeichnet -.-/erden und bei der Wiedergabe dieser Pilotton extrahiert und von einer Phasenvergleichseinrichtung empfangen wird zum Vergleich mit einem Frequenzstandard und zum Erzeugen eines Fehlersignals, das für den Zeitbasisfehler zwischen den Aufnahme- und WiedergabeSignalen bezeichnend iat.

Inabesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verhinderung von unerwünschten Zeitbasia-

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fehlern, die aus Bandausfällen in pilotstabilisierten Bandaufnahmegeräten resultieren. Pilotstabilisierte Bandauf nahmegeräte werden häufig zur Aufnahme von ::reitbundinstrumentierungs- und Videosignalen verwendet.

Bei pilotstabilisiarten Bandaufnahmesystemen wird ein Pilott'on, den man von einem Frequenzstandard erhält, mit einem Informationssignal vor dem Aufzeichnen auf das Bandmedium kombiniert. Das kombinierte Signal wird danach aufgezeichnet. Bei der Wiedergabe v/ird der Ton durch eine Filtereinrichtung extrahiert, dann verstärkt, begrenzt und mit dem Fre menzstandard phasenverglichen. Das resultierende Signal, genannt Fehlersignal, v/ird zum Steuern der Verzögerung einer Verzögerungsleitung verwendet, durch die das Informationssignal geschickt *,vird. Durch liese 3inrichtungen v/ird eine Zeitbasiskorrei-ctur des Infor&ationssignals erreicht=.

Jedoch v/ird die Zeitbasisstabilität durch Bandausfälle Gehindert, die Verzerrungen hervorrufen, wenn Daten in FIl-Form aufgezeichnet werden. Dieser Effekt ist insbesondere dann nachteilig, wenn die Daten digitaler Gestalt sind. Solche Ausfälle können durch Bandkratzer, Frenidteilohen, fehlerhaftes Aufzeichnen, Kopf-Band-Trennung usw. entstehen. Herrn ein Bandausfall im Pilotton auftritt, kann Rauschen durch den Begrenzer verstärkt und mit dem Frequenzstandard phasenverglichen.werden, was zu einem willkürlichen Fehlersignal und Feineinstellung der Verzögerungsleitung führt. Nach dem Ausfall verstreicht eine Zeit, die gleich der Einregelzeit der .Verzögerungsleitungssteuerschaltungen plus der Verzögerung des Pilotsignalfilterkreises ist, bevor das Informationssignal (das auch dem Ausfall unterworfen ist) richtig zeitbaeiskorrigiert wird. Dieser Effekt ist besonders schädlich, wenn ein Zweikanal-Redundanz-Aufzeichnen

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von fre iuenz:::o3".iliarten Signalen angewendet wird, wobei Signale auf separaten Teilen des "Bandes redundant aufgezeichnet '.verden, .,'ahrend der Erholungszeit, die "einem· Aus- ■ fall in einem Hünkanal folgt, wird das modulierte Signal in dijc?e:n "anal ,hasenfalsch relativ zum Signal im anderen Mar.ai "¹UiI ka;r-i letzteres Signal sogar aufheben und dadurch iu'i ifi-inzij: ler Redundanz vereiteln. Zumindest wird die 1·η·:^οΐι1'^1ί.^;ο:ΐ1αο1ί- in einem unerwünscht groiBen Zeitfehler Li;. -•.i-i-3.erjw;L3':on Aus gangs signal widergespiegelt. Selbst wenn das Häuschen nicht auereichend verstärkt v.'ird, um den Phasanv-rjleichskreis zu betreiben, bleibt ein - wenn auch geringer ο L- - Porsntialproblem, Das abrupte Verschwinden oter ,ι.. icr.:.uf tauchen des" I-ilot ";ones an den Htlndern les AVcj"ii,.-3 3 ;ieijt dazu, eine synchrone Phasenmodulation des extrahierten aV'iehiuenden caer wachsenden Pilctfiiterausjang3.jjjjiialt.s zs, verursachen,- Tiese synchrone LIodulation ii^igt da^u, en }.^:i ~R^:':naeTi! des Ausfalls und f".r jie oben er.-'hnte, de:,. Ausfall folgende Zeit eine Fehleinstellung der Verzögerungsleitung zu verursachen«,

üor vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Vorstehenden diskutierten llachteile durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verhindern der unerwünschten Zeitbasisfehler, 3ie von 3andausfallen bei Ivlagnetbandaufnaliniegeräten herr'Ihren, zu vermeiden,

Eei feinem Verfahren der eingangs genannten Art ist genä:i der Erfindung zur Lösung der vorstehenden Aufgabe vorgesehen, daß die Pilottonkomponente von der aufgezeichneten Information extrahiert wird und ein charakteristisches elektrisches Signal erzeugt v/ird, da3 die Amplitude der Einhüllenden einer der Komponenten der aufgezeichneten Information abgetastet v/ird, la.? ein PegelhalteiBipulssignal erzeugt v/ird, das für den Wechsel der Amplitude der Einhüllenden bezeich-

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neiid ist, *ieJ das F'reauenzstandard und der extrahierte „ Pilotton phasenverglichen werden suiii ICrzeugen eines auf die Phasendifferenz ansprechenden Penlersignals und daß' aas Phasenvergleichen.während des Vorhandenseins eines Pegelhalteimpulssignals unterbrochen uni das dein Pegelhalteimpuls vorausgehende Pehlersignal gehalten, wird,

Zum Nachweis des Vorhandenseins eines Ausfalles entweder des Pilo/tsignals oder des Informationssignalo ist eine . Pegeldetektoreinrichtung vorgesehen« Das Abt as I en eines Ausf allei: führt zu der Erzeugung eines Pegelh&l^esigrials, uni das -,Viadergegebene Pilotsignal während dec; Pilotausfalls und vorzugsweise «in Zeitintervall danach am Erreichen des Phasenkcinparators zu hindern. Der Pilotphasenkomparator wird verursacht, den letzten ,/ert zu halten, der dem-Ausfall vorausgeht. Dadurch wird die Fehleinstellung der Verzögerungsleitung minimalisiert. "Jenn das frequenzmodulierte Ii-ifcrmationesignal zum Anzeigen des Vorhandenseins eines Ausfalls -nachgewiesen wird, dann, wird in den Fällen, in denen das Pilotsignal eine niedrigere Frequenz als das Informationssignal aufweist, der nachgewiesene Ausfall dem Verschwinden des Pilotsignals vorausgehen. Das ist der Tatsache zuzuschreiben, daß das FM-Signal, das auf des; Eand die kürzere 'Wellenlänge hat, empfindlicher für Sanddefekte und für Kopf-Band-Trennungen ist, die gewöhnlich die Bandausfälle verursachen. Zweitens verzögert das Pilotsignalextrahierfilter das Pilotsignal, .so daS der Pilotausfall relativ zum Ausfall des Informationssignals verzögert ist. '"enn das Ende des angezeigten Ausfalls absichtlich um einen geringen Betrag verzögert ist, dann kann der Phasenkomparator während der Zeit der synchronen Phasenmodulation an den Rändern des Ausfalls gesperrt werden. Somit wird die Zeitbasisverschiebung, die am Beginn und Ende des Pilotausfalls auftritt, an einem Widerspiegeln

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Im Foul"»r'-Tij^ul zu den Verzögerungsleitungen gehinderte

Life .lern erfina-mga.^imn'm Verfahren und der Vorrichtung ./erden αϊ ο ο P:.uij.'.i-iJi'.'ilie bei pilots babilisierten !.."ugnethunauafuuririiegerduOXi Haohge.'/ieseu und störende Zeitbasisfyirlar V3i·:.,L eier·, roi der Wiedergabe weist eine Pegeldetek¹ rreinrichLung dus Vorhandensein von Baniausfallen der '.Uifeao-iohneten oLgriula nach. Sperreinrichtungen sprechen auf -.'l-iS Vorhandensein eines Bandausfalles an und das dem Ausfall vorangehende Zeitbasisfehlersignal wird während des Ausfailintervalls und eine Zeit danach aufrechterhalten.

7ei ::ei---3--i.-er!cmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Erläuterungen sowie aus der "fesohi-eibung si-its Aucführungsbeispieles anhand -ler Figuren 2 und 3.

Figur 1 zeigt ein Blockdiagrämm eines Segmentes einer bekannten V7.iedergubeelektron.ik f 'ir^s ein digitales Magnetband-" aufciolcnmi-ngssyatem, bei dem ein redundantes Aufzeichnen ausgenutzt "^rird. ■ - -.-·■"-

Figur 2 zeigt ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Die Figuren 3 A bis 3 Γ zeigen verschiedene -Velienformen der Signale an 'verschie-Ibnen Punkten der Schaltung nach Figur 2." ■ -....■' ..-■■-

Figur 1 zeigt ein Segment einer· "bekannten Wiedergabeelekironik für ein digitales Magnetbandaufaeichnungs'system, bei dem ein redundantes Aufzeichnen 'frequenzmodulierter Signale ausgenutzt " wird. Das aufgezeichnete Signal umfaßt gewöhnlich ein--frequenzmoduliertes· (FM)-informationsslghal mit einer

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' ßAD ORIGINAL

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•lu'-lei· A

Informationskompononte Jiria. einem Pilotton ausgewählter Frequenz. Die Elektronik kann man als aus z.vei und 3 zusammengesetzt betrachten, die i,iagnet1--'.^:-_.'fe i hz".v, 3 haben. Au3er während eines Signalausfalles erscheint das gleiche J¹L-Signal an jeden Kanal. Die Zopfe 1 v.r.d 3, die als "kandiere inriehtungen z>im Erzeugen eines :1aa aiuVe- zeichnete Signal repräsentierenden elektrischen Signalo dienen, sind jeweils mit einer Entzerrerschal Lung 5 bzw.' 7 verbunden, so" da3 der '.Tiedergabefrequenzgang entzerrt -wer- ' den kann. Die Entzerrer 5 und 7 sind über Zeitbasiskorrev;- ^; türschaltungen 9 und 11 Tüit einem Addierer 13 verbunden, in dem die Redundanzsignale kombiniert werden. Die addierten Signale werden dann in einem" Frequenzdemodulator 15 demoduliert. Das demodulierte Inf ο rina ti ons signal wird dann einer AufbereitungselexCtronik zugeführt, um di^ Ursprung- -■'" lioh aufgezeichneten Daten wiederzuerhalten. - - "■ - '

In Figur 2' ist in Form ein^s Blockdiagrairiis eine Verrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß der Erfindung zum Emp-^; _ ·/ fangen eines freciuenzmodulierten- Informätiorissignala' d-arge--- stellt. Man kann sich diese Vorrichtung" an "Stelle einer der-Zeitbasiskorrekturschaltungen 9 und 11 de'r'Figur- V gesetzt ^'^r denken, mit denen das-Informationssignal von einem-'Entzerrer" ^: 5 oder "7 empfangen wird. Die erfindungsgemäBe' Vorrichtung -^:-- '-'■ '■-■ umfaßt einen •-Hüllkurvengleichrichter' 21',' einen Schwellwert^ ^ε-^;:· detektor 23 und einen'Impulsstrecker 2'5_r die in Kaskade^'ge-' "^r--schaltet und mit einem' bistabilen MultivibrätOr in Ge'stalV ^u1· einer Flip-Flop-Schaltüng 27'verbunden'sind» Die Flip-FlOp- --^; Schaltung 27 empfängt außerdem eine begrenzte"'Pilotsignal-"' '' impulsreihe, die durch die auf das Bandmedium'auf^gezeiöhno't'ö'-Pilotsignalkomponente entsteht/ Der Ausgang des'Flip-Flop'27 ' ist mit einer Elektrode eines UND-Gatters 53''verbunden,"das¹ '" außerdem das begrenzte Pilotsignal empfangt.-Der' Ausgang '"

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des UND-Gatters 3i ist mit einer Abtast- und Halteschaltung 35 verbunden, die durch einen Sägezahngenerator 31 gesteuert wird, der mit einem Freαueii?standard 37 synchronisiert 1'3\; c ■

Der Hüllkurvenglelchrichter 21, mit dem die Informationsui^n&le empfangen v/erden, dient als eine Einrichtung zum überwachen der ;vie<lergegebenen FM-Welle und erzeugt ein Signal, das proportional der Amplitude ies FlI-Trüge rs ist» ,/enn, ein Ausfall des Inforiaationssignals eintritt, wie das in Figur 3 A gezeigt ist, dann reagiert der Gleichrichter _' ::iit eineiii .Veohsel der Amplitude der Hüllkurve, wie das in Figur 3 3 dargestellt ist. Der Schwellwertdetektor dient; als eine .Einrichtung zum Erzeugen eines PegeihalteimoUlssignalK, das f"r einen Ausfall bezeichnend ist, und erzeugt einen Pegelhalteimpuls mit einer Breite, die mix der Bauer des Ausfalles übereinstimmt, -,vie das in Figur 3 C gezeigt ist. Die Impulsstreclcersehaltung 25 dehnt den Pegelhalteiin-uls aus, wie das mit dein Impuls der Figur-3 D angedeutet ist, um ein vollständiges Umgeben des Endes des Ausfalles su sichern. Die Syaiine der Ausdehnung ist nicht kritisch, und .:-ie liegt gewöhnlich in der Größenordnung von einigen IuikroSekunden. Der gestreckte Pege!halteimpuls wird dem Eingang des Flip-Flop 27 zugeführt, das vom D-T-yp-sein kann.. Das Flip-Flop ί?-7· '.vird durch die Impulsreihe der Figur 3 E gesteuert, die das begrenzte Pilotsignal repräsentiert, das mit de*m auf iem Liagnetbandmedium aufgezeichneten Pilotton entsteht. Auf diese Weise ist der gestreckte Pege!halteimpuls mit dem Pilotsignal synchronisiert. Das Ausgangssignal des Flip-Flop 27 hat die in Figur 3 F dargestellte Gestalt. Die Vorder- und Hinterflanken des in Figur 3 F dargestellten Impulses sind in Phase mit einer ins Negative gehenden Flanke der Impulse der Taktreihe nach Figur 3 E. Das üUD-Gatter empfängt die den Ausfall bezeichnenden Signale des Flip-

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Flop 27 und das Pilotsignal der Figur > E, das mittels einer Filtereinrichtung vom Band entnommen, verstärkt und " begrenzt wurde. Das in Figur 3 E dargestellte, begrenzte Pilotsignal hat konsistente Kaxiinalemplituden und ITuIldurchgänge, die für die Zeitbasis des ',/iedergabetransportes bezeichnend sind. Das UND-Gatter 33 spricht auf das Pilotsignal und das den Ausfall bezeichnende Signal- an und erzeugt eine Impul3reihe, die beim Auftreten eines Ausfallimpulses unterbrochen ist, wie das in Figur 3 G dargestellt ist. Die Unterbrechung entzerrt eine ganze Zb.nl von Pilotimpulsen in Abhängigkeit von der Länge des Ausfalles. Die synchronisierten Ausfallsinvpulse vom Flip-Flop 27 steuern das UND-Gatter und verhindern den Durchgang des begrenzten Pilotsignals durch das Gatter 33. Durch das Strecken des Pegelhalteimpulses und dessen Synchronisierung mit der Pilotimpulssignalreihe ist gewährleistet, daß eine Verzögerung nach dem Ende des Ausfalles auftritt, bevor^Pilotimpulse durch das Gatter.33 hindurchgelassen werden» Das Ausgangs signal vom. UITD-Gatter 33 wird von einer Abtast- und Halteschaltung 35 empfangen, die als Phasenkomparator dient und ein Fehlersignal zum Steuern sfiarinungsvariabTer Verzögerungsleitungen (nicht dargestellt) erzeugt, die das Informationssignal passiert. Die Schaltung 35 empfängt außerdem ein Bezugssignal mit Sägezahnwellenfprin vom Generator 31, der ein Frequenzstandardsignal nach Figur 3 H in eines der Form nach Figur 3 I/umwandelt. Das Frequenzstandardsignal hat die gleiche Frequenz wie das. Pilotsignal. Es sei hier bemerkt, daß das -Bynchronisieren"des Flip-Flop 27 mit dem Pilotsignal hilft, ein Auftreten des Ausfallsignals vom Strecker 25 zeitlich so dicht hinter einem Abtastimpuls-zu verhindern, daß die Abtastphasenkomparätorschaltung 35 versagen und ein unerwünschtes Ausgangssignal liefern würde. ~ Das Phasenfehlersignal von der Schaltung 35 stellt die Amplitude des Sägezahnes 2ur Zeit des Abtastehs dary Bei "

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ßADOffiQJNAL

der Abwesenheit eines Abtasteingangssignal3 vom UND-Gatter halt die Phusenkomparatoreinrichtung den Ausgang3pegel, der durch das letzte, nicht verhinderte Abtasten festgelegt ist, bis das Wiedererscheinen des Abtasteingangssignals vom UITD-Gatter 33 dem Ende des Ausfalles folgt» Ss sei außerdem bemerkt, daS, wegen der Verzögerung des Pilotsignals um eine Anzahl MikroSekunden durch das Pilotsignalfilter, es die Technik des Nachweises von Ausfällen im ΙΉ-Signal erlaubt, dem Auftreten eines Pilotausfalle um den Betrag dieser Verzögerung zuvorzukommen. Somit wird die scheinbare Zeitbasisverschiebung, die am Anfang und Ende des Pilotausfalle3 auftritt, daran gehindert, sich im TTehlersignal zu den Verzögerungsleitungen widerzuspiegeln.

Eine andere Ausfuhrungsform kann eine der in Figur 2 dargestellten Ausfährungsform ähnliche Struktur umfassen, au3er dai der Hüllkurvendetektor das Pilotsignal empfangen kann. Angenommen jedoch, die Pilotfrequenz ist kleiner als die des ΈΊΰ-Trägers, dann kann man dem Ausfall nicht v/ie in dem zuerst beschriebeneu Ausführungsbeispiel zuvorkommen.

Patentansprüche

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Claims (7)

P ate η t a ns ρ r .ü c h e

1. Verfahren zur Zeitbasisfehlerkorrektur bei Magnetbandaufnahmegeräten, bei dem eine kombinierte Pilottonsignalkomponente und frequenzmodulierte Informationssignalkomponente auf ein Medium aufgezeichnet werden und bei der Wiedergabe dieser Pilotton extrahiert und von einer PhasenvergLeieiiseinrichtung empfangen wird zum Vergleich mit einem Frequenzstandard und zum Erzeugen eines Fehlersignals, das für den Zeitbasisfehler zwischen den Aufnahme- und 'i'/iedergabesignalen bezeichnend ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Pilottonkornfjonente von der aufgezeichneten Information extrahiert v/ird und ein charakteristisches elektrisches Signal erzeugt wird, da:3 die Amplitude der Einhüllenden einer der Komponenten der aufgezeichneten Information abgetastet v/ird, daß ein Pegelhaiteimpulssignal erzeugt wird, das für den Wechsel der Amplitude der Einhüllenden bezeichnend ist, daß das Frequenzstandard und der extrahierte Pilotton phasenverglichen werden zum Erzeugen eines auf die Phasendifferenz ansprechenden Fehlersignals und dai3 das Phasenvergleichen während des Vorhandenseins eines Pegelhalteimpulssignals unterbrochen und das dem Pegelhalteimpuls vorausgehende Fehlersignal gehalten wird»

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS das Pegelhalteimpulssignal mit dem Pilotsignal synchronisiert wird.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen (21, 25, 25) zum Empfangen mindestens einer der vom Medium extrahierten Signal-

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komponenten sue Erzeugen eines Fegelhaltesignals, das f'ir den Wechsel der Aini-litude der Einhüllenden des empfangenen Signals bezeichnend ist und durch mit den Phasenvergleichs- , einrichtungen (35) verbundene Steuereinrichtungen (27» '33) zum I&npfangeii eines f'Ir die Pilottönsignallcomponente und das Pegelhaitesignal bezeichnenden Signals, wobei die Steuereinrichtungen während des Vorhandenseins des Pegelhalteoignals gesperrt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen. Multivibrator (27) sum Empfangen des Pegelhaltesignals und eines zweiten, für die Pilotsignalkomponente bezeichnenden Signals.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen ein"UND-Gatter (33) umfassen zum Empfangen des Ausgangssignals des Multivibrators (27) und eines für die Pilotsignalkomponente bezeichnenden Signals.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5» gekennzeichnet durch ein mit der Phasenvergleichseinrichtung (35) verbundenes Sägezahhgeneratornetzwerk (31), das ansprechend auf das Frequenzstandard (37) ein Sägezahnsignal liefert.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch eine Impulsstreckereinrichtung (25) zum Empfangen des_#PegelhalteimpulssignalsundzunuUrzeugen eines Ausgangsimpulses ansprechend auf das Pegelhaltesignal.

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BADORjGiNAL

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