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Magnetbandgerät
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Die Erfindung betrifft ein Magnetbandgerät zur Speicherung breitbandiger
Signale mit Magnetköpfen, die auf einem umlau-' fenden Kopfrad angeordnet sind und
das Magnetband in paralellen Spuren in einem Winkel zur Bewegungsrichtung des Magnetbandes
bestreichen.
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Magnetbandgeräte dieser Art werden insbesondere zur Speicherung von
Fernsehsignalen verwendet. Bei einem bekannten System wird ein verhältnismäßig breites
Magnetband trogartig verformt und>an der Innenseite von einem rasch umlaufenden
0 Kopfrad berührt, an dessen Umfang vier jeweils um 90 versetzte elektromagnetische
Wandler - im folgenden Magnetköpfe genannt - angebracht sind. Die magnetisch wirksamen
Pole der Magnetköpfe stehen um ein bestimmtes Maß über den Rand des Kopfrades vor
ond erhalten so den notwendigen Berührungsdruck auf die magnetisierbare Schicht
des Magnetbandes. Infolge der großen Umfangsgeschwindigkeit des Kopfrades und der
verhältnismäßig geringen Bandgeschwindigkeit ist die gespeicherte Information in
einer Reihe von parallelen Spurabschnitten annähernd quer zur Längsrichtung des
Magnetbandes festgehalten.
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Bei anderen bekannten Systemen rotiert das mit einem oder mehreren
Magnetköpfen bestückte Kopfrad in der Ringfuge eines quergeteilten Führungszylinders,
der von dem verhältnismäßig schmalen Magnetband wendelförmig umschlungen wird. Auch
hier ist die Umfangsgeschwindigkeit des Kopfrades wesentlich höher als die Bandtransportgeschwindigkeit,
jedoch verlaufen die von den Magnetköpfen auf dem Magnetband beschriebenen Spurabschnitte
infolge der wendelförmigen Umschlingung des Kopfrades in einem wesentlich flacheren
Winkel zur Bandlängsrichtung als bei dem
erstgenannten Aufzeichnungsverfahren
und sind daher auch länger.
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Bei der Speicherung von Information auf magnetisierbaren Speichermitteln
besteht ganz allgemein ein Bedürfnis nach der Verwirklichung einer möglichst großen
Speicherdichte, d.h. der Speicherung von möglichst viel Information pro Flächeninhalt
des Speichermediums. Es besteht daher in diesem Zweig der Technik die Tendenz, die
Aufzeichnung#und Wiedergabegeschwindigkeiten zu reduzieren und die Breite der Spuren,
in denen die Information aufgezeichnet ist, zu vermindern. Beides führt zu einer
wesentlichen Verkleinerung der Speichereinrichtungen und zur Verringerung des Bedarfes
an Speichermaterial, beispielweise von Magnetband, für einen bestimmten Umfang von
zu speichernder Information.
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Leider erwachsen aus der Tendenz zur Verkleinerung magnetischer Speichereinrichtungen
auch Probleme, die geeignet sind, die Zuverlässigkeit der Speicherung ernSthaft
zu gefährden Die Reduzierung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit, d.h. der Relativgeschwindigkeit
zwischen dem (oder den) elektromagnetischen Wandlern und dem Speichermedium (beispielsweise
Magnetband) führt zu einer Verringerung der aufgezeichneten Wellenlängen. Damit
die kleinste aufgezeichnete Wellenlänge noch einwandfrei aufgezeichnet und vor allem
wiedergegeben werden kann, darf die wirksame Breite des Spaltes zwischen den Polen
der Wandler nur sehr klein sein. Sie liegt heute beispielsweise bei der Speicherung
von Fernsehinformationen auf Magnetband in der Größenordnung von 1/um. Wird nun
bei der Wiedergabe das Magnetband am Arbeitsspalt des Wandlers vorbeigeführt, so
müssen zur verzerrungsfreien Wiedergabe exakt die gleichen Bewegungsverhältnisse
vorliegen wie bei der Aufnahme. Dies bedingt einen erheblichen Aufwand für die Gleichlaufregelung
des Magnetbandes und der Wandler.
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Auch sind die in den elektromagnetischen Wandlern durch das Magnetband
induzierten Spannungen infolge der Kleinheit
der Wandler so gering
und die Speicherplätze nehmen so wenig Raum auf der Oberfläche des Magnetbandes
ein, daß die Empfindlichkeit gegen Fehler der Magnetschicht oder Berührungsverhältnisse
stark wächst.
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Eine weitere Fehlermöglichkeit ergibt sich aus der fortlaufenden Verringerung
der Spurbreite. Bei der Wiedergabe muß zur Gewinnung eines ausreichenden Signalpegels
gewährleistet sein, daß der oder die elektromagnetischen Wandler genau den vorher
aufgezeichneten Spuren folgen. Geraten sie auf die zur Verringerung des Ubersprechens
von einer Spur auf die benachbarten vorgesehenen unmodulierten Sicherheitsstreifen
(Rasen) so sinkt der Signalpegel stark ab. Insbesondere bei der Speicherung breitbandiger
Signale in Spuren, die mit der Längsachse des Magnetbandes einen Winkel einschließen,
stellt diese Forderung erhöhte Ansprüche an die Gleichlaufregelungs-Einrichtung
zur Koordinierung von Band-und Magnetkopfbewegung.
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Bei der Wiedergabe der auf dem Magnetband gespeicherten Bild-Information
werden bei den bekannten Systemen mittels geeigneter Regelschaltungen die gleichen
Bewegungs- und Zeitverhältnisse hergestellt wie bei der Aufzeichnung, so daß die
Magnetköpfe nun die vorher geschriebenen Spuren abtasten. Für die Aufzeichnung und
für die Wiedergabe werden also die gleichen Magnetköpfe benutzt. Diese Tatsache
hat eine Reihe von Nachteilen im Gefolge: Die Verwendung des gleichen Magnetkopfes
sowohl für die Aufzeichnung als auch für die Wiedergabe erfordert einen Kompromiß
hinsichtlich der günstigsten Gestaltung des magnetisch aktiven Teils. Für die Aufzeichnung
ist es nämlich erwünscht, daß das Streufeld des Magnetkopfes möglichst tief in die
magnetisierbare schicht des vorbeibewegten Magnetbandes eindringt. Zur Ausbildung
eines solchen Streufeldes trägt eine
- bezogen auf die kleinste
aufzuzeichnende Wellenlänge -große Spaltbreite bei. Für die Wiedergabe dagegen ist
es zwingend notwendig, den Abstand zwischen den beiden Polen eines Magnetkopfes
gleich oder kleiner als die Hälfte der kleinsten aufgezeichneten Wellenlänge auszubilden,
wenn keine Höhenverluste auftreten sollen.
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Die Breite der auf dem Magnetband niedergelegten Spuren entspricht
der Breite der magnetischen Pole der Magnetköpfe.
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Bei der Wiedergabe sollen aufwendige Regelschaltungen dafür sorgen,
daß die Magnetköpfe diese Spuren exakt und ohne seitliche Abweichung abtasten. Diese
Forderung läßt sich nicht vollständig erfüllen. Zur Vermeidung des Ubersprechens,
d.h der Wiedergabe von Teilen der Nachbarspur, sind die Abmessungen und Bewegungsverhältnisse
im allgemeinen so gewählt, daß zu beiden Seiten jeder Spur' ein unmodulierter Sicherheitsstreifen
(Rasen) verbleibt. Geraten die Magnetköpfe nun bei der Wiedergabe infolge eines
Spur fehlers teilweise auf diesen Rasen, so sinkt der Signalpegel stark ab und das
Verhältnis Nutzsignal : Störsignal verschlechtert sich.
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Bei der zur Speicherung breitbandiger Signale vielfach angewendeten
Frequenzmodulation muß zur Gewinnung eines möglichst großen Ausgangssignals bei
möglichst geringem Hintergrund-Rauschen der Aufzeichnungsstrom auf einen optimalen
Wert eingestellt werden. Dieser Wert ist jedoch Änderungen infolge Abnutzung der
Magnetköpfe; herstellungsbedingten Streuungen, Wechsel der Magnetbandsorte, unterworfen,
so daß er vor jeder Aufseichnung neu eingestellt werden muß. Nach einem bekanntgewordenen
Verfahren wird dafür die Bandgeschwindigkeit reduziert, so daß die von den Magnetköpfen
bestrichenen Spuren sich teilweise überlappen. Dann wird ein Magnetkopf auf Aufzeichnung
geschaltet und die restlichen auf Wiedergabe. Durch Xnderung des Aufzeichnungsstromes
dieses einen Kopfes und
Kontrolle durch die anderen läßt sich der
Aufzeichnungsstrom optimieren. Das Verfahren ist jedoch immer noch recht zeitaufwendig
und während einer laufenden Aufzeichnung nicht durchführbar.
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Soll ein Magnetband bearbeitet werden, d.h. sollen in ein bereits
bespieltes Band einzelne Beiträge eingefügt oder angefügt werden, so bevorzugt man
das Verfahren des elektronischen Schnittes. Bei diesem Verfahren werden Regiearbeiten
nicht durch körperliche Trennung und Zusammenfügung einzelner Bandabschnitte durchgeführt,
sondern mit dem neuen Beitrag wird der vorhergehende überschrieben. Bei dem allgemein:
angewendeten Frequenzmodulationsverfahren wird zwar das Band bis in die Sättigung
durchmagnetisiert, der alte Beitrag infolgedessen fast vollstandig gelöscht, aber
durch Spurfehler, die sich auch durch aufwendige Regelschaltungen nicht ganz vermeiden
lassen, können noch Teile der alten Hagnetspur neben der neuen stehenbleiben. Bei
der Wiedergabe zeigen sich diese Reste aAs Moiré-Störung.
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Bei dem eingangs erwähnten Querspurverfahren ist daher in Bandlaufrichtung
vor den Video-Magnetköpfen ein feststehender Löschkopf vorgesehen, der die Aufzeichnung
im Bereich der Videospuren löscht, bevor das Magnetband neu beschrieben wird.
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Bei der erwähnten allgemein als Schrägspurverfahren bekannten, zweiten
Kategorie von Bildaufzeichnungsverfahren ist die Anordnung eines feststehenden Löschkopfes
außerordentlich schwierig zu bewerkstelligen. Infolge der wendelförmigen Umschlingung
sind die Spurabschnitte länger als bei der Queraufzeichnung und geringfügige Änderungen
oder Bandspannung machen sich wegen der Schräglage der Spuren als Richtungsfehler
bemerkbar, so daß ein spurgenaues Löschen nicht
möglich ist. Für
die Zwecke des elektronischen Schnittes ist deshalb auf dem Kopfrad vor jedem Magnetkopf
für Ausfzeichnung bzw. Wiedergabe ein Löschkopf angeordnet. Diese Löschköpfe erfordern
einen höheren Schaltungsaufwand als ein feststehender Kopf und sind vor allem in
gleichem Maße dem Verschleiß unterworfen wie die Aufzeichnungs- bzw. Wiedergabemagnetköpfe,
obwohl sie nur gelegentlich in Funktion treten.
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müssen.
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Bei allen Systemen magnetischer Speicherung ist es erwünscht, unmittelbar
nach der Aufzeichnung deren Inhalt und Qualität beurteilen zu können. Für diese
Zwecke der Hinterbandkontrolle ordnet man daher häufig unmittelbar nach dem Aufzeichnungs-Wiedergabekopf
einen weiteren Magnetkopf an, der nur der Wiedergabe dient und die Kontrolle der
Aufzeichnung ermöglicht.
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Für ein System der Schrägspuraufzeichnung bedeutet dies die Notwendigkeit
eines weiteren Satzes von umlaufenden Magnetköpfen mit den damit verbundenen, oben
beschriebenen, Nachteilen.
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Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, ein Magnetbandgerät
der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine Hinterbandkontrolle ohne schaltungstechnischen
und mechanischen Mehraufwand möglich ist Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung
die Aufzeichnungverhältnisse zu verbessern.
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Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung,die Neuaufzeichnung von Beiträgen
ohne vorherige Löschung bereits bestehender mit verbessertem Störabstand zu ermöglichen.
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Ferner sollen die Auswirkungen von Spur fehlern verringert werden.
Schließlich soll die Einstellung und Optimierung des Aufzeichnungsstromes während
des laufenden Betriebes
durchführbar sein.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die Maßnahmen der Patentanspruches
gekennzeichnet.
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Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich
aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Von diesen zeigt: Fig. 1 das Spurbild bekannter Magnetbandgeräte zur
Speicherung breitbandiger Signale mit darin angedeutetem Kopfspiegel eines Magnetkopfes
für Aufnahme/Wiedergabe; Fig. 2 das Spurbild eines Magnetbandgerätes nach der Erfindung
mit den Darstellungen der Kopfspiegel des Aufnahme- und Wiedergabekopfes.
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In Fig. 1 ist mit 1 das Magnetband bezeichnet, das auf einer Anzahl
paralleler Spurabschnitte 2 die Information speichert.
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Die Aufzeichnung erfolgt mittels eines am Umfange mit mindestens einem
elektromagnetischen Wandler A/W versehenen Kopfrad das sich innerhalb eines Führungszylinders
dreht, der von dem Magnetband 1 wendelförmig umschlungen ist, wobei das Magnetband
1 langsam weitertransportiert wird. An einem oder auch an beiden Rändern des Magnetbandes
1 sind durch feststehende Magnetköpfe Hilfsspuren 31 4 aufgezeichnet. Bei der Wiedergabe
tastet der Aufnahme-Wiedergabekopf A/W die Magnetspuren 2 unter Einhaltung der gleichen
Bewegungsverhältnisse wie bei der Aufzeichnung ab. Voraussetzung für die Gewinnung
eines möglichst hohen Signalpegels ist, daß der Ma#gnetkopf A/W dabei den Magnetspuren
2 exakt folgt. Jede Abweichung verringert die Induktion und damit das Nutzsignal.
Um zu vermeiden, daß bei
einer Abweichung des Magnetkopfes A/W
bei der Wiedergabe von -der exakten Spur versehentlich Information von einer Nachbarspur
wiedergegeben wird, sind die Umlaufgeschwindigkeit des Kopfrades und die Transportgeschwindigkeit
des Magnetbandes so aufeinander abgestimmt, daß jeweils zwischen zwei Magnetspuren
2 eine unbeschriftete Sicherheitszone (Rasen) 5 verbleibt.
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In Fig. 2 ist die Information im wesentlichen in gleicher Weise auf
dem Magnetband 1 gespeichert wie in Fig. 1. Die Magnetspuren 2 verlaufen ohne Sicherheitsabstand
(Rasen) in schräger Richtung von einer Bandkante zur anderen. Sie werden bei der
Aufzeichnung von einem oder mehreren Magnetköpfen A geschrieben. Die Spaltbreite
des Aufnahmekopfes bzw. der Aufnahmeköpfe A kann dabei optimal nach den Forderungen
für den Aufzeichnuigsbetrieb gewählt werden. Es ist nicht erforderlich1 einen Kompromiß
zwischen guten Aufnahme- und guten Wiedergabebelingungen einzugehen. Infolgedessen
ist es zweckmäßig, die Spaltbreite der oder des Aufnahmekopfes größer zu wählen
als die des Wiedergabekopfes, da hierdurch das Streufeld weiter in die Magnetschicht
des Bandes eindringt. Am oberen und am unteren Bandrande sind Ton- und Hilfsspuren
3, 4 in gleicher Weise wie in Fig. 1 aufgezeichnet.
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Bei der Wiedergabe der in den Spuren 2 festgehaltenen Information
tasten ein oder mehrere Wiedergabe-Magnetköpfe W, deren Kopfspiegel schmaler als
die Spurbreite der Spuren 2 ausgeführt sind, diese Spuren a ab. Dabei sorgt die
Regeleinrichtung für die Transportgeschwindigkeit des Magnetbandes 1 dafür, daß
die Magnetköpfe W etwa die Mitten der Spuren 2 einhalten. Im Gegensatz zu dem System
nach Fig. 1 ist die Regelung jedoch viel weniger kritisch, da geringe seitliche
Abweichungen noch kein Abkommen des Magnetkopfes W von der Spur 2 bewirkend. Der
erwünschte Signalpegel bleibt
daher auch im Falle einer Regelabweichung
erhalten. Die Regelung kann deshalb auch mit einer größeren Zeitkonstanten versehen
sein, was dem Gleichlauf des Magnetbandes und den längs darauf aufgezeichneten Spuren,
insbesondere der Tonspur, zugute kommt.
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Der oder die Magnetköpfe W können auf dem Kopfrad so angeordnet und
so geschaltet sein, daß sich bei der Aufzeichnung den durch den oder die Magnetköpfe
A beschriebenen Spuren folgen und damit eine sofortige Kontrolle der Aufzeichnung
ermög#ichen.Dabei kann der Abstand zwischen Magnetkopf A und Magnetkopf W zweckmäßigerweise
als geradzahliges Vielfaches einer Zeile gewählt werden, so daß das Hinterbandsignal
mit dem üblichen Zeitfehlerausgleichssystem auf die Bezugssynchronsignale bezogen
werden kann.