DE2023567B2 - Schaltung zur magnetischen aufzeichnung binaer kodierter daten auf einem magnetisierbaren traeger mit schreibimpulsen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung ;:ur magnetischen Aufzeichnung binär kodierter Daten auf einem magnetisierbaren Träger in Form von Sättigungsflußwechseln mit einer Schreibkopfanordnung, der zur Erzeugung der Flußwechsel aus Taktirnpulsen und Datenimpulsen abgeleitete Schreibimpulse aus einer Impulsgeberschaltung zugeführt werden, wobei zur Aufzeichnung eines der beiden Binärwerte zwei Schreibimpulsc pro Taktintervall erzeugt werden, und wobei ein Lesekopf zum Ablesen der magnetischen Aufzeichnung vorgesehen ist.

Gemäß britischer Patentschrift 10 80138 haben die beiden Schreibinipulse einen kleineren Abstand als eine Taktperiode und werden bei Auftreten eines einer binären Null entsprechenden Datenimpulses auf dem Träger aufgezeichnet. Beim Ablesen der aufgezeichneten Magnetisierung durch den Lesekopf werden die von den beiden Schreibimpulsen erzeugten entgegengesetzten Flußwechsel auf den Träger nicht unterschieden, so daß eine binäre Null abgelesen wird. Gleichzeitig sollen die zeitlichen Verschiebungen, die sich bislang beim Aufzeichnen binärer Einsen ergaben, ausgeglichen und die Packungsdichte aufgezeichneter Daten erhöht werden können. .

Dieses erwünschte Ergebnis wird mit der bekannten Einrichtung häufig deshalb nicht erreicht, weil die zusätzlichen Schreibimpulse nicht mit der genügenden Genauigkeit auftreten, dann vom Lesekopf doch festgestellt werden und damit Anlaß zu Fehl-Ablesungen geben. Mit der Erfindung soll daher eine Schaltung geschaffen werden, mit der die sich bei hohen Packungsdichten aufgezeichneter Impulse ergebenden Verschiebungen der vom Träger abgelesenen Lesesignale zuverlässiger vermieden werden können.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Schaltung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Impulsgeberschaltung aus jedem aufgenommenen Taktimpuls drei Impulse erzeugt, von denen der dritte Impuls relativ zum ersten Impuls um eine Zeitspanne verzögert ist, die kleiner ist als der durch das Auflösungsvermögen des Lesekopfes bestimmte zeitliche Mindest-Impulsabstand, und der zweite Impuls relativ zum ersten Impuls um weniger als der dritte Impuls und wesentlich weniger als das halbe Taktintervall verzögert ist, daß eine Verknüpfungsschaltung zur Bildung eines Schreibimpulspaares aus dem ersten und dritten Impuls sowie einem den einen der beiden Binärwerte repräsentierenden Datenimpuls, sowie eine weitere Schaltung vorgesehen sind, in der aus dem zweiten Impuls und einem den anderen Binärwert repräsentierenden Datenimpuls ein Schreibsignal gebildet wird. Die erfindungsgemäße Schaltung arbeitet genauer und zuverlässiger als bekannte Einrichtungen, weil die Schreibimpulse im wesentlichen aus den Taktimpulsen abgeleitet werden, die mit großer Exaktheit und lokal erzeugt werden können.

Eine weitere Verbesserung in der Unterdrückung von Zeitverschiebungen der Lesesignal-Amplituden ist mit einer Weiterbildung der Erfindung zu erreichen, gemäß der die Impulsgeberschaltung eine erste Verzögerungsschaltung enthält, in der aus jedem empfangenen Taktimpuls der zweite Impuls gebildet wird, der gegenüber dem ersten Impuls um etwa ¹A der Taktperiode verzögert ist, und gemäß der die Impulsgeberschaltung eine zweite Verzögerungsschaltung enthält, die aus jedem empfangenen Taktimpuls den dritten Impuls erzeugt, der gegenüber dem ersten Impuls um etwa Ve Taktperiode verzögert ist, wobei der erste Impuls zweckmäßig der unverzögert weitergeleitete, empfangene Taktimpuls ist. Auf diese Weise rückt ein erstes Schreibimpulspaar näher an einen vorhergehenden, einzelnen Schreibimpuls heran; daher kann bei dieser Weiterbildung der Erfindung die Packungsdichte der aufgezeichneten Daten noch weiter erhöht werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g 1 einige 1 mpulszüge, die in der in

Fi g. 2 dargestellten . Schaltung zur magnetischen Aufzeichnung binär kodierter Daten auftreten und

Fig.3 einige Impulszüge zur Erläuterung des Betriebsverhaltens der Schaltung nach F i g. 2.

In F i g. 1 stellt der Impulszug (A) eine Taktimpulsreihe und der Impulszug fß)eine Datenimpulsreihe dar, die in Wechselschrift aufgezeichnet werden soll. Wenn ein Signal der Form (B), das die Reihe 11100110100 an Binärwerten repräsentiert, auf den Aufzeichnungskopf einer Schreibkopfanordnung gegeben wird, führt jeder

Obergang des Datenimpulszuges zu einem Wechsel von _etoem Sättigungsfluß zu dem entgegengesetzten Sättigungsfluß in dem mapetisierbaren Träger. Wegen der Eigenart der magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe, insbesondere wegen der endlichen Spaltbreite des Usekopfes, erzeugt jeder Übergang bei der Wiedergabe einen Leseimpuls mit merkbarer Anstiegs und Abfallzeit Damit kann die Impulsdauer bei der Wiedergabe wesentlich langer sein als die minimale Periode T zwischen den Datenbus. Wenn daher eine Reihe von mehreren binären Einsen mit einer oder mehreren binären Nullen vorher oder nachher aufgezeichnet wird, ist das Les^signal am Lesekopf durch die Wechselwirkung der sich überlappenden Datenimpulse gestört. Die Kurvenform des Lesesignals entspricht der algebraischen Summe der Impulse, die von jedem Übergang erzeugt werden. Je näher die magnetischen Übergänge in Relation zur Breite des Lesekopfspaltes liegen, umso größer ist die Wechselwirkung und die auftretende Störung. Die Grenze der effektiven Packungsdichte ist erreicht, wenn die Störung zu Informationsfehlern führt, weil das System für die korrekte Wiedergabe der digitalen Information keine ausreichende Festlegung mehr schafft.

Der Einfluß der Störung auf das Wiedergabesignal ist durch die Kurve (C) angedeutet. Bei drei in Reihe liegenden magnetischen Übergängen, die drei binäre Eingangsbits repräsentieren, sieht man, daß das Maximum des anfänglichen Ausgangsimpulses ehe Zeitverschiebung um dT erfährt, wobei es sich um eine Vorverschiebung des Maximums handelt. Der zweite Übergang zeigt eine wesentlich kleinere Amplitude A\. die sehr viel kleiner ist als die Maximalamplitude A₂ des Anfangsimpulses dieser Reihe. Die dritte Spitze der Reihe der drei Eingangsübergänge ist um ein Intervall dTverschoben und tritt später als der Takt auf. F i g. 1C zeigt im weiteren Verlauf der Kurvenform zwei bei aufeinanderfolgenden Takten auftretende Übergänge. Wiederum tritt eine Verschiebung der Maxima zwischen den resultierenden beiden Ausgangsimpulsen auf. Die Datenimpulse sind beide nicht symmetrisch und zeigen einen schärferen Anstieg an der Vorderkante als an der Hinterkante.

Es wird ein Aufzeichnungsverfahren vorgeschlagen, das die vorbeschriebenen Störungen durch Verschiebung der Maxima und Schwankungen der Amplituden dadurch nahezu ausschaltet, daß während des Aufzeichnens der digitalen Information auf das Band eine Kompensation eingeführt wird. Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung werden zusätzliche Kornpensationsübergänge auf das magnetische Trägermaterial zwischen den Datenübergängen, die beim Aufzeichnen der Daten erzeugt werden, aufgezeichnet. Diese Kompensationsübergänge werden paarweise zwischen benachbarten Datenübergängen immer dann aufgezeichnet, wenn das Intervall zwischen den Datenübergängen das normale Taktintervall überschreiiet, d. h. wenn eine oder mehrere binäre Nullen zwischen binären Einsen in einer Digitreihe auftreten. Im Beispiel der Fig. 1, bei dem binäre Nullen durch Fehlen von Übergängen zur Taktzeit repräsentiert werden, wird ein Paar von Übergängen zu Steuerzwecken für jede binäre Null eingefügt. Wie man aus Fi g. ID entnimmt, ist die Eingangskurvenform aus F i g. 1B durch Zufügen eines Paares von Übergängen 10 für jede binäre Null modifiziert, indem der Abstand zwischen den das Kompensationspaar ausmachenden Übergängen relativ Hiin vprcrlichen mit der Spaltweite des zugeordneten Wiedergabekopfes wird, erzeugen die Kompensationsübergänge kein merkbares Signal bei der Wiedergabe, werden vielmehr durch den gleichen Häufungseffekt wirkungsvoll unterdrückt, der andererseits die Störung der Datenimpulse bewirkt. F i g. 1E zeigt das Ausgangssignal, das aus einem Lesekopf auf ein Schreibsignal hin mit vorhandenen Kompensationsübergängen abgeleitet wurde. Der bemerkenswerte Effekt der Einfügung von Kompensationsübergängen besteht darin, daß diese die Maximumverschiebung wesentlich reduziert und die Amplituden der Informationsimpulse am Ausgang untereinander angleicht, wodurch sich eine beträchtliche Verbesserung des Rauschabstandes ergibt.

Die Verteilung und relative Positionierung der Kompensationsübergänge kann so getroffen werden, daß sich die bestmögliche Wirkung der Kompensation einstellt und kann je nach Packungsdichte, den Magnetkopf-Parametern, dem Abstand zwischen Kopf und Aufzeichnungsfläche, dem Aufzeichnungsformat sowie dem Informationsmuster sch-·\ anken.

Mit der im Zusammenhang mit F 1 g. 1 beschriebenen Aufzeichnungsart hat eine gemäß F 1 g. 1 D vorgenommene Kompensationsübergangs-Veneilung zu außerordentlich befriedigenden Kompensationsergebnissen geführt, wobei das Taktintervall T, ausgedrückt in der ihm entsprechenden Aufzeichnungsträgerlänge, geringfügig größer als die halbe Spaltbreite des Aufzeichnungskopfes war. Der Abstand der Übergänge ist in Fig. ID durch die Anzahl der '/β-T-Intervalle pro Abstand angegeben. Der Abstand zwischen benachbarten Kompensationsübergängen beträgt Vs T sowie Vb T wobei der erste Kompensationsübergang bei ^b/s Γ nach dem unmittelbar vorhergehenden Daienübergang auftritt. Der erste Kompensationsübergang eines Paares tritt also -/» Γ vor dem nächsten Takt auf. während der zweite Kompensationsübergang des Paares dem Takt um '/β T nachhinkt. Das bedeutet, daß der letzte Kompensationsübergang dem folgenden Datenübergang um ⁷/8 Γ vorläuft. Die unsymmetrische Verteilung gemäß dem ¹Ve-T- und dem ⁷/8-7"-lntervall. das vor dem ersten Kompensationsübergang bzw. nach dem letzten Kompensationsübergang liegt, schafft eine wirkungsvolle Kompensation des nicht symmetrischen Impuls-Musters, das oh.ie die Kompensation erzeugt wird. Der Vs-Γ-Abstand zwischen den beiden Kompensationsübergängen wurde gewählt, um einen minimalen Überhang (overshoot) der Rückflanke des vorhergehenden Datenimpulses aus dem ausgelesenen Signal zu erhalten.

F i g. 2 zeigt eine geeignete Eingangsschaltung zur Gewinnung einer Signalform gemäß F i g. 1D. Die Taktimpulse werden auf eine Eingangskiemme 12. und die binäre Information wird auf eine Eingangskiemme 14 gegeben. Die Kurvenform der an dem Eingang 12 auftretenden Taktimpulse ist in F i g. 3A. die Kurven der am Eingangsanschluß 14 auftretenden Informationssignale ist in F i g. 3B dargestellt. Üblicherweise wird die Information durch einen Eingangspegel repräsentiert, wobei ein Eingangspegel eine binäre Null und ein zweiter Eingangspegel eine binäre Eins darstellt. Das Eingangssignal am Anschluß 14 liegt an einer weiteren Schaltung in Form eines UND-Tores 16 zusammen mit den Taktimpulsen, die aus dem Eingangsanschluß 12 über eine erste Vcrzögerungsschaltung 18 aus der Impulsgeberschaltung zur Erzeugung einer Verzögerung von 'Λ Taktperiode herkommen. Der Ausgang des Tores 16 (vergleiche Fig. 3E) besteht aus einem Taktimpuls für jede binäre Eins, während für jede binäre

Null ein Taktimpuls fehlt. Der Ausgang des Tores 16 liegt an einem ODER-Tor 20 und gelangt danach zu dem invertierten Eingang eines Flip-Flops 22. Somit invertiert der Impuls am Ausgang des Tores 16 das Flip-Flop 22, das den benötigten Übergang für jede binäre Eins am Eingang erzeugt.

Die Kompensationsübergänge (Schreibimpulspaare) werden mit zwei UN D-Toren 26 und 28 erzeugt, die über einen Inverter 24 eingangsseitig am Anschluß 14 liegen. Die Taktimpulse aus dem Anschluß 12 liegen direkt am Tor 26 und über eine zweite Verzögerungsschaltung 30 zur Erzeugung einer etwa ³/8 einer Taktperiode entsprechenden Verzögerung am Tor 28. Somit liefert der Ausgang des U N D-Tores 26 einen Impuls für jede binäre Null, während der Ausgang des Tores 28 in ähnlicher Weise für jede binäre Null einen Impuls liefert, der jedoch um ³/e T verzögert ist. Die Ausgangssignale der Tore 26 und 28 zeigen die F i g. 3D und 3F.

Diese Ausgänge gelangen auch durch das ODER-Tor 20 auf den invertierenden Eingang des Flip-Flops 22. Der in Fig.3H dargestellte Ausgang des Flip-Flops ist die Zusammensetzung aus Datenübergängen und Kompensationsübergängen entsprechend der erwünschten Signalform, wie sie oben im Zusammenhang mit F i g. 1D erörtert wurde. Dieses Signal dient dann als Treibersignal für einen mrgnetischen Aufzeichnungskopf 30 zum Aufzeichnen auf ein Magnetband oder andere geeignete magnetische Informationsträger 32.

Die Information wird von einem Wiedergabekopf 34 abgelesen und wird in einem Verstärker und Filter 36 verstärkt und gelangt schließlich über einen Schwellendetektor, der nur Impulse mit einer bestimmten Mindestamplitude durchläßt, auf ein UND-Tor 38. Steuerimpulse, die im Taktintervall T auftreten, liegen an dem Tor 38. Sie gelangen bei Auftreten von binären Einsen auf dem Band durch das Tor hindurch, werden jedoch bei binären Nullen an der Weiterleitung gehindert.

Während die vorstehende Erfindung speziell im Zusammenhang mit dem NRZ- (nonreturn-to-zero) Schreibweise beschrieben wurde, bei dem die Datenübergänge binäre Einsen und das Fehlen von Übergängen binäre Nullen darstellen, kann die Erfindung auf viele andere Kodierungen Anwendung finden, solange mit einer Sättigungs-Aufzeichnung gearbeitet wird. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Aufzeichnung ist darin zu sehen, daß sie ein wirkungsvolleres Überschreiben ohne vorheriges Löschen ermöglicht, das bei bislang bekannten NRZ-Systemen stets ein Problem war, wenn Flußänderungen geringer Pakkungsdichte durch Flußänderungen hoher Packungsdichte überschrieben werden sollten, insbesondere wenn der gleiche Magnetkopfspalt zum Aufzeichnen und Lesen diente.

Ein wichtiger Gesichtspunkt der Erfindung ist ferner

der Umstand, daß die Kompensationsübergänge nicht gleichmäßig verteilt, sondern in vorbestimmten, engen, geregelten Paaren angeordnet sind, wobei ein größeres Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Paaren liegt. Diese unsymmetrische Anordnung ist für die Reduzierung der Maximalverschiebung der Datenmaxima sowie gleichzeitig zur Unterbindung des Auftretens sonstiger Maxima zwischen den Daten-Maxima am Auslesesignal wichtig. Die Kompensationsübergänge können, wenn

ίο sie in nahe zusammenstehenden Paaren angeordnet sind, eine kleine Welligkeit des Ausgangssignals zwischen den Daten-Maxima erzeugen, jedoch ist die Amplitude der Welligkeit weit unterhalb des Amplitudenpegels des Sch wellendetektors. Eine verbesserte Unterdrückung der Welligkeit kann noch durch Einsatz eines scharfen Kantenfilters 36 wegen des Unterschiedes zwischen Signal-Frequenz Spektrum und Rauschspektrum erreicht werden.

Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt der Erfindung ist c*ie Zeitverschiebung der Kompensationsübergänge reh.tiv zu den Taktimpulsen, so daß das Intervall zwischen einem Datenübergang und dem ersten Kompensationsübergang eines Paares kleiner ist als das Intervall zwischen dem zweiten Kompensationsübergang eines Paares und dem nächsten Datenübergang. In dem in Fig. 3 erläuterten Beispiel betragen diese Intervalle ⁶/8 Tbzw. ⁷Zs T.

Während in der vorstehend erläuterten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nur mit einem einzelnen Paar von Kompensationsübergängen gearbeitet wurde, können natürlich auch innerhalb der durch die praktischen Schaltzeiten gegebenen Schranken mehrere Paare von Kompensationsübergängen während jedes Taktimpulsintervalles vorgesehen sein. Durch Verwendung von mehreren Paaren und durch Einstellung der Zeitintervalle kann eine weitere Verbesserung des Wiedergabesignals erreicht werden. Die erfindungsgemäße Aufzeichnungsart ist nicht nur auf NRZ-Schreibweisen anwendbar, vielmehr ist eine Impulsanhäufung

zur Änderung des Ausgangssignals auch auf andere digitale Aufzeichnungsverfahren, beispielsweise die bekannten Frequenzmodulations-Verfahren anwendbar.

Es wird also eine Schaltungsanordnung für ein digitales, magnetisches Aufzeichnungsverfahren beschrieben, das mit der Sättigungs-Aufzeichnung arbeitet und bei dem die Intervalle zwischen aufeinanderfolgenden Datenübergängen von einem Sättigungspegel des magnetischen Trägermaterials zum anderen entspre-

so chend einem vorbestimmten Code variiert werden unc bei dem ein oder mehrere Paare von Kompensationsübergängen zwischen benachbarten Datenübergänger auf dem Band eingefügt werden, wobei die Anzahl dei Paare von Kompensationsübergängen durch der Abstand zwischen benachbarten Datenübergängei bestimmt ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schallung zur magnetischen Aufzeichnung binär kodierter Daten auf einem magnetisierbaren Träger in Form von Sättigungsflußwechseln mit einer Schreibkopfanordnung, der zur Erzeugung der Flußwechsel aus Taktimpulsen und Datenimpulsen abgeleitete Schreibimpulse aus einer Impulsgeberschaltung zugeführt werden, wobei zur Aufzeichnung eines der beiden Binärwerte zwei Schreibimpulse pro Taktintervall erzeugt werden, und wobei ein Lesekopf zum Ablesen der magnetischen Aufzeichnung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgeberschaltung (18,30) aus jedem aufgenommenen Taktimpuls drei Impulse erzeugt, von denen der dritte Impuls relativ zum ersten Impuls um eine Zeitspanne verzögert ist, die kleiner ist als der durch das Auflösungsvermögen des Lesekopfes (34) bestimmte zeitliche Mindest-Impulsabstand, und der zweite Impuls relativ zum ersten Impuls um weniger als der dritte Impuls und wesentlich weniger als das halbe Taktintervall verzögert ist; daß eine Verknüpfungsschaltung (26, 28) zur Bildung eines Schreibimpulspaares aus dem ersten und dritten Impuls sowie einem den einen der beiden Binärwerte repräsentierenden Datenimpuls, sowie eine weitere Schaltung (16) vorgesehen sind, in der aus dem zweiten Impuls und einem, den anderen Binärwert repräsentierenden Datenimpuls ein Schreibimpuls gebildet wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgeberschaltung eine erste Verzögerungsschaltung (18) enthält, in der aus jedem empfangenen Taktimpuls der zweite Impuls gebildet wird, der gegenüber dem ersten Impuls um etwa '/4 der Taktperiode verzögert ist sowie eine zweite Ver/ögerungsschaltung (30) enthält, die aus jedem empfangenen Taktimpuls den dritten Impuls erzeugt, der gegenüber dem ersten Impuls um etwa Ve der Taktperiode verzögert ist.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Impuls der unverzögert weitergeleitete, empfangene Taktimpuls ist.

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