DE2541345A1

DE2541345A1 - Verfahren und vorrichtung zum entschluesseln von binaersignalen

Info

Publication number: DE2541345A1
Application number: DE19752541345
Authority: DE
Inventors: Leo S Miller; Freddie W Wenninger
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1974-09-30
Filing date: 1975-09-17
Publication date: 1976-04-15
Also published as: FR2286553A1; JPS5159612A; US3974523A; FR2286553B3; AU8525475A; JPS562120U; GB1486655A; CA1068814A

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM ENTSCHLÜSSELN VON BINÄRSIGNALEN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entschlüsseln von Binärsignalen, die auf einem Magnetband in der Form von "kurzen" oder "langen" Abständen zwischen Flußübergängen gespeichert sind, wobei das Magnetband entlang einer Abfülleinrichtung für den Magnetfluß bewegt wird, ein Referenzzeitintervall definiert wird, ein Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Flußänderungen des Magnetbandes abgefühlt wird, und das abgefühlte Zeitintervall mit dem Referenzzeitintervall verglichen und als ein "langer" Abstand oder ein "kurzer" Abstand entschlüsselt wird, falls es größer bzw. kleiner als das Referenzzeitintervall ist.

Um die beiden Logikpegel der auf einem Magnetband gespeicherten Binärinformation zu entschlüsseln, muß zwischen den "kurzen" und den "langen" Abständen unterschieden werden. Ein Entschlüsselungsverfahren besteht darin, daß das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Flußübergängen gemessen wird, und dieses Zeitintervall mit einem Referenzzeitintervall verglichen wird. "Kurze" und "lange" Abstände können dann entsprechend Zeitintervallen definiert werden, die kleiner oder größer als das bekannte Referenzzeitintervall sind. Wegen Schwankungen der Magnetbandgeschwindigkeit ist es erforderlich, daß der "lange" Ab-

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stand wesentlich größer als der "kurze " Abstand ist, so daß auch bei den zu erwartenden Maximalschwankungen die "langen" und "kurzen" Zeitintevalte mit Sicherheit größer bzw. kleiner als das festgelegte Referenzzeitintervall sind. Durch diese Bedingungen wird die auf einem Magnetband speicherbare Informationsdichte herabgesetzt. (US-PS 3 763 353, US-PS 3 720 927 und US-PS 3 644 910). Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine für dessen Durchführung geeignete Vorrichtung zum Entschlüsseln von Binärsignalen zu schaffen, welche in hohem Maß unabhängig von Änderungen der Bandgeschwindigkeit sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs gekannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Referenzzeitintervall entsprechend den vorher abgefühlten Zeitintervallen zwischen Flußänderungen, welche eine Angabe über die Geschwin-_C digkeit des Magnetbandes enthalten, derart neudefiniert- wird, daß das Referenzzeitintervall stets größer als ein abgefühltes Zeitintervall ist, welches einem "kurzen" Abstand-zwischen Flußänderungen entspricht, und kleiner als ein abgeführtes Zeitintervall ist, welches einem "langen" Abstand zwischen Flußänderungen entspricht.

Das Zeitintervall zwischen Flußänderungen wird dement sprechend, mit dem veränderlichen Referenzzeitintervall verglichen/ das eine Funktion der Magnetbandgeschwindigkeit ist. Das veränderliche Referenzzeitintervall wird abgeleitet aus den Zeitintervallen zwischen vorhergehenden Flußübergängen, welche eine Anzeige über die Magnetbandgeschwindigkeit ergeben.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Zeitbasisintegrator vorgesehen werden, welcher Spannungen erzeugt, die den Zeitintervallen zwischen den Flußänderungen entsprechen. Eine Referenzspannung kann erhalten werden, indem die Zeitintervalle darstellenden Spannungen zwischen Flußübergängen abgetastet werden. Die Referenzspannung wird regelmäßig entsprechend der Bandgeschwindigkeit neu definiert. Die die Zeitintervalle zwischen

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Flußübergängen darstellenden Spannungen werden fortwährend mit der Referenzspannung verglichen, um eine Ausgangsanzeige über das Auftreten "langer" oder "kurzer" Impulse zu erhalten. Das gleiche Ausgangssignal wird auch dazu verwendet, einen der beiden Kanäle auszuwählen,durch welchen der Spannungspegel zur Neudefinition des Referenzspannungspegels abgetastet werden kann. Auf diese Weise kann die den Referenzspannungspegel erneuernde Abtastspannung derart normiert werden, daß sie die "langen" oder "kurzen" Abtastsignale entsprechend berücksichtigt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Neudefinition des Referenzzeitintervalles nicht den mit hoher Frequenz auftretenden Zeitintervallschwankungen unterliegt, welche typischerweise nicht durch Änderungen der Bandgeschwindigkeit sondern durch andere Einflüsse hervorgerufen werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert;

es stellen dar:

Fig. 1A den Verlauf von "langen" und "kurzen" Zeitintervallen zwischen Flußübergängen und ein mittleres Referenzzeitintervall bei einer nominellen Bandgeschwindigkeit;

Fig. 1B eine Zunahme der "langen" und "kurzen" Zeitintervalle bei herabgesetzter Bandgeschwindigkeit;

Fig. 2 eine proportionale Zunahme des Referenzzeitintervalles bei herabgesetzter Bandgeschwindigkeit;

Fig. 3 eine Decodierschaltung;

Fig. 4 verschiedene Zeitintervalle und entsprechende Spannungen, welche in der Decodierschaltung gemäß Fig. 3 auftreten.

Aus Fig. 1A und 1B läßt sich erkennen, wie schwierig das Entschlüsseln von "langen" und "kurzen" Impulsen bei einem festen Referenzzeitintervall ist. In Fig. 1A wird angenommen, daß ein Magnetband, auf welchem die Binärwerte "0" und "L" durch Fluß-

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übergänge dargestellt werden, die durch "kurze" bzw. "lange" Abstände getrennt sind, sich mit einer Geschwindigkeit von S=S- bewegt. Das Zeitintervall zwischen "kurz" aufeinanderfolgenden Flußübergängen ist mit t_g1 bezeichnet/ während das Zeitintervall für einen "langen" Impuls mit t_L-. bezeichnet ist.

In Fig. 1B wird davon ausgegangen, daß die Bandgeschwindigkeit momentan auf S=S₂ abfällt, wobei S₂ kleiner als S₁ ist.Es ergibt sich, daß das Zeitintervall zwischen übergängen für die "kurzen" und "langen" Impulse vergrößert ist. In Fig. 1B sind diese vergrößerten "kurzen" bzw. "langen" Zeitintervalle mit tg₂ bzw. tj-₂ bezeichnet. Da das Referenzzeitintervall T konstant geblieben ist, ist es kleiner als die "kurzen" und "langen" Zeitintervalle. Eine dieses feste Referenzzeitintervall benutzende Decodierschaltung würde beide Impulse als "lange" Impulse decodieren und ihnen fehlerhafterweise den Logikpegel "L" zuordnen.

Gemäß Fig. 2 wird das Referenzzeitintervall erhöht oder erniedrigt entsprechend Änderungen der Bandgeschwindigkeit. Wenn die Bandgeschwindigkeit von S=S₁ auf S=S₂ erniedrigt wird, werden das "kurze" und das "lange" Zeitintervall auf T_s2 bzw. T gemäß Fig. 1B erhöht. Das Referenzzeitintervall T_ wird ebenfalls proportional (T_ = T) erhöht und liegt damit zwischen T„_ und T_T„. Die Decodierschaltung liest daher in zutreffender Weise T₂ für den Logikpegel "0" und T₂ für den Logikpegel "L".

In der Schaltung gemäß Fig. 3 setzt ein Zeitbasisintegrator

11 Zeitintervalle in Spannungen um, wie in Fig. 4 veranschaulicht ist. Indessen sind andere Schaltungen, beispielsweise digitale Zählkreise ebenfalls einsetzbar, um elektrische Ausgangssignale abzugeben, die proportional Zeitintervallen sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird ein Eingangssignal 13, welches anzeigt, daß auf dem Magnetband ein Flußübergang

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festgestellt worden ist, zur Rückstellung des Integrators 11 verwendet. Nach der Rückstellung erzeugt der Integrator ein Rampensignal mit einer Steigung m und einem Spannungspegel V_Q/ der proportional dem Zeitintervall-Zwischenflußübergängen ist. Ein Bruchteil der mit ctV_Q bezeichneten Spannung wird durch ein Spannungsteiler-Netzwerk 15 erhalten und einem Eingang eines !Comparators 17 zugeführt. Der andere Eingang des Komparators 17 erhält eine Referenzspannung V_n.
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Die Referenzspannung V₀ tritt an einem Kondensator 21 auf. Bei dieser Ausführungsform stellt die Referenzspannung V_n das Referenzzeitintervall T_n dar. Zur Vereinfachung werde angenommen, daß 3?_n eine Konstante ist. Dann wäre auch die Referenzspannung V_O eine (feste) Konstante. Der Komparator

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17 würde dann eine konstante Spannung V_n an seinem einen

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Eingang feststellen, während eine Rampenspannung otV_Q, deren Maximalwert proportional dem Zeltintervall zwischen Flußübergängen ist, am anderen Eingang auftreten würde. Sobald das veränderliche Eingangssignal aV_Q kleiner als die Spannung V_R wird, würde der Komparator 17 einen niedrigen Spannungspegel abgeben, der einen "kurzen" Impuls und damit einen Logikpegel "0" darstellt. Wenn der Wert αν,, größer als V_n

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wird, würde der Komparator 17 den "hohen" Spannungspegel erzeugen, der einen "langen" Impuls , bzw. den Logikpegel "L" darstellt. Bei dieser Art der Entschlüsselung mittels eines festen Referenzzeitintervalles ergeben sich die eingangs genannten Probleme bei Veränderungen der Bandgeschwindigkeit.

Statt der festen Referenzspannung V_n wird nunmehr eine

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Spannung erzeugt, welche kontinuierlich durch Abtasten der Ausgangsspannung V des Integrators 11 neu definiert wird. Beispielsweise kann die Spannung V_n ursprünglich durch Ab-

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tastung der Ausgangsspannung des Integrators 11 festgelegt sein, wenn kurz aufeinanderfolgende Flußübergänge auftreten. In der Praxis kann dieses erreicht werden, indem das Magnet-

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band mit einem Signal markiert wird, das aus einer Reihe von "kurz" aufeinanderfolgenden Flußübergängen besteht, denen in einem "langen" Abstand ein Flußübergang folgt, bevor das erste Informationswort eingelesen wird. Während dieses Zeitintervalles wird die Ausgangsspannung V„ zur Ladung eines Kondensators 21 durch einen Schalter 23 ("kurz") zugeführt. Mit Hilfe von Fig. 4 ergibt sich, daß der Kondensator 28 sich auf einen Referenzspannungspegel auflädt, der gleich m · t ist, wobei t_ das Zeitintervall zwischen "kurz" aufeinanderfolgenden Flußänderungen und m die Steigung der Rampenspannung des Integrators 11 ist. Bei konstanter Bandgeschwindigkeit kann das Referenzzeitintervall T ausgedrückt werden durch Bezugnahme auf t , da der Schwellwert ,über welchem der Komparator 17 den oberen Spannungspegel anzeigt, gegeben ist durch aV_Q = V oder am = am _g. Da diese Schwellwertspannung einem Zeitintervall t = t_, entspricht, muß das Referenzzeitintervall t„ _ ( 1/a)t_ sein, wobei α derart gewählt werden kann, daß unter stationären Bedingungen t_<t_<t_T ist.

Wenn das Band weiter bewegt wird, ist es wünschenswert, das Zeitintervall entsprechend Änderungen der Bandgeschwindigkeit neu zu definieren . Bei der bevorzugten Ausführungsform entspricht eine erneute Definition des Zeitintervalles t einer erneuten Bestimmung der Referenzspannung V_,. Diese erneute Bestimmung beruht auf vorherigen Werten von fcg (und t_L), wobei das Zeitintervall V durch Abtasten der Spannung V_n neu definiert wird. Dieses kann erreicht werden, indem die Ausgangsspannung des Integrators 11 kontinuierlich abgetastet und dadurch der Kondensator 21 aufgeladen wird. Der Referenzspannungspegel sollte nicht davon abhängen, ob die Abtastung während einer "langen" oder einer "kurzen" Spanne zwischen Flußänderungen erfolgte. Die Referenzspannung ist unabhängig davon, ob ein "langer" oder "kurzer" Impuls durch Abtastung über einen der beiden Kanäle erfaßt wurde. Falls gerade ein "kurzer" Impuls abgetastet wird, wird der Kon-

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densator 21 über den Schalter 23 in der beschriebenen Weise geladen. Falls gerade ein "langer" Impuls abgetastet wird/ wird ein Kondensator 21 über einen zweiten Schalter 25 ("lang") geladen. Die Ladespannung des Kanals für "lange" Impulse wird einem Spannungsteiler 27 entnommen/ der den Wert V₀ der Spannung mit einem vorbestimmten Faktor multipliziert, welcher dem nominellen Verhältnis von t„ zu t (tg/tu.) entspricht. Die Neudefinition der Spannung V ist somit unabhängig von t_ und t_T, insoweit nicht Geschwindigkeitsänderungen bewirken, daß das tatsächliche Verhältnis von t_a zu t_T von dem nominellen Verhältnis abweicht. Da beide Zeitintervalle t_g und t, durch Geschwindigkeitsänderungen beeinflußt werden, die im allgemeinen ^m:'-^t relativ niedrigen Frequenzen im Verhältnis zur Bitfrequenz auftreten, bleibt das tatsächliche Verhältnis zu jedem Zeitpunkt relativ konstant und gleich dem nominellen Verhältnis, welches für die Normierung der Referenzspannung verwendet wird.

Vorstehend wurde vorausgesetzt, daß der Kondensator 21 über den Schalter 23 oder den Schalter 25 geladen wird, je nach dem ob Impulse abgetastet werden, die "lange" oder "kurze" Zeitintervalle begrenzen. Der richtige Schalter wird durch eine Kanalwähleinrichtung 29 geschlossen, die durch die aufgenommenen Flußänderungen getriggert wird. Die Kanäle werden entsprechend der Ausgangsspannung des Komparators 17 gewählt. Wenn daher CtV_n größer als V_n ist, gibt der Komparator 17 den oberen Spannungspegel ab. Die Kanalwähleinrichtung 29 schließt den Schalter 25, so daß der Kondensator 21 durch den Kanal für "lange" Zeitintervalle geladen wird. Wenn umgekehrt ctV« kleiner als V_ ist, gibt der

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Komparator 17 den niedrigen Spannungspegel ab und der Schalter 23 wird dementsprechend durch die Kanalwähleinrichtung geschlossen. Es wird dadurch sichergestellt, daß der Kondensator 21 stets über den richtigen Kanal geschlossen wird. Es' versteht sich, daß die Schalter 23 und 25 und die Kanalwähleinrichtung 29 in verschiedener Weise realisiert werden

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können. Beispielsweise können die Schalter 23 und 25 Analog-Schalter, beispielsweise MOS-FET-oder J-FET-Schalter sein. Die Kanalwähleinrichtung 29 kann eine Verknüpfungsschaltung sein, welche die Betätigung des richtigen Schalters von dem Aus gangs signal des !Comparators abhängig macht.

Es ergibt sich, daß die Referenzspannung V_R und damit das Referenzzeitintervall fc„ dauernd entsprechend den in "langen" oder "kurzen" Zeitintervallen aufeinanderfolgenden Flußänderungen neu definiert wird, die von der Entschlüsselungseinrichtung festgestellt werden. Die Neudefinition erfolgt durch Laden des Kondensators 21 auf einen neuen Wert während des Abtastzeitintervalles, und zwar mit einer Zeitkonstante, die von dem Reihenwiderstand des RC-Ladekreises abhängt. Die Ansprechcharakteristik bei der Erneuerung der Referenzspannung kann gesteuert werden durch die Länge des Abtastinterva^Lles und die RC-Zeitkonstante der Schaltung. Dadurch kann die Neudefinition des Referenzzeitintervalles unbeeinflußt von sehr schnellen Geschwindigkeitsänderungen erfolgen, die auf zufälligen Faktoren, nicht jedoch auf Änderungen der Bandgeschwindikeit beruhen.

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Claims

Case 901 15. September 19 Hewlett-Packard Company KS/ps PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Entschlüsseln von Binärsignalen, die auf einem Magnetband in der Form von "kurzen" oder "langen" Abständen zwischen Flußänderungen gespeichert sind, bei welchem das Magnetband entlang einer Abfühleinrichtung für den Magnetfluß bewegt wird, ein Referenzzeitintervall definiert wird, ein Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Flußänderungen des Magnetbandes abgefühlt wird, das abgefühlte Zeitintervall mit dem Referenzzeitintervall verglichen und als ein "langer" Abstand oder ein "kurzer" Abstand entschlüsselt wird, falls es größer bzw. kleiner als das Referenzzeitintervall ist, dadurch gekennzeichnet , daß das Referenzzeitintervall entsprechend den vorher abgefühlten Zeitintervallen zwischen Flußänderungen, welche eine Angabe über die Geschwindigkeit des Magnetbandes enthalten, derart neu definiert wird, daß das Referenzzeitintervall stets größer als ein abgefühltes Zeitintervall ist, welches einem "kurzen" Abstand zwischen Flußänderungen entspricht, und kleiner als ein abgefühltes Zeitintervall ist, welches einem "langen" Abstand zwischen Flußänderungen entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das abgefühlte Zeitintervall in eine diesem entsprechende Spannung umgesetzt wird, das Referenzzeitintervall durch eine Spannung dargestellt wird, die durch Abtasten der die abgefühlten Zeitintervalle darstellende Spannungspegel abgeleitet und neu definiert wird und das abgefühlte Zeitintervall mit dem Referenzzeitintervall durch Vergleich von Abschnitten der diese Zeitintervalle darstellenden Spannungen verglichen wird.

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3. Verfahren nach. Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die das Referenzzeitintervall darstellende Spannung neu definiert wird, indem Spannungen, welche kürzere Zeitintervalle als das Referenzzeitintervall darstellen, durch einen ersten Kanal abgetastet werden, und Spannungen, welche längere Zeitintervalle als das Referenzzeitintervall darstellen, durch einen zweiten Kanal abgetastet werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer ersten Einrichtung zum Definieren eines Referenzzeitintervalles, einerAbfühleinrichtung zum Abfühlen eines Zeitintervalles zwischen aufeinanderfolgenden Flußübergängen auf dem Magnetband, einer Komparatoreinrichtung zum Vergleichen des abgefühHen Zeitintervalles mit dem Referenzzeitintervall und zum Entschlüsseln des abgefühlten Zeitintervalles als einen "langen" oder einen "kurzen" Abstand, falls das Zeitintervall größer bzw. kleiner als das Referenzzeitintervall ist, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung (23, 25, 27) zur Neudefinition des Referenzzeitintervalles auf der Basis der vorher abgetasteten Zeitintervalle zwischen Flußänderungen vorgesehen ist, welche eine Anzeige der Geschwindigkeit des sich bewegenden Magnetbandes abgibt, so daß das Referenzzeitintervall stets größer als ein abgefühltes Zeitintervall ist, das einem "kurzen" Abstand zwischen Flußänderungen entspricht und stets kleiner als ein abgefühlter Zeitintervall ist, das einem "langen" Abstand zwischen Flußänderungen entspricht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühleinrichtung (4) das abgefühlte Zeitintervall in eine entsprechende Spannung umsetzt, das Referenzzeitintervall durch eine Spannung dargestellt wird, die abgeleitet und neu definiert ist durch Abtastung von Spannungspegeln, welche die abgefühlten Zeitintervalle darstellen, die erste Einrichtung und die Einrichtung zur Neudefinition des Referenzzeitintervalles eine Spannung festlegen und neu defi-

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nieren, die das Referenzzeitintervall darstellt, indem die die abgefühlten Zeitintervalle darstellenden Spannungspegel abgetastet werden, und die Komparatoreinrichtung das abgefühlte Zeitintervall mit dem Referenzzeitintervall vergleicht, indem sie Abschnitte der diese Intervalle darstellenden Spannungen vergleicht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Neudefinition des Referenzintervalles eine Schalteinrichtung aufweist, welche Spannungen, die kleinere Zeitintervalle als das Referenzzeitintervall darstellen, durch einen ersten Kanal, und Spannungen, die größere Zeitintervalle als das Referenzzeitintervall darstellen, durch einen zweiten Kanal abtasten.

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