DE2760206C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spurnachlaufregelschaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräten, die Daten auf einem magnetischen Aufzeichnungsträger in einer Folge von diskreten Spuren aufzeichnen, ist es seit langem problematisch gewesen, einen magnetischen Wandlerkopf in der optimalen Wandlerstellung über den Spuren zu halten. Eine ungenaue Spurabtastung ist gewöhnlich eine Folge mehrerer zusammenwirkender Faktoren. Einige der stärker ins Gewicht fallenden Faktoren sind: körperliche Instabilität, körperliche Ungenauigkeiten oder Abmessungsänderungen im magnetischen Aufzeichnungsträger, Unterschiede in den kritischen, die Abtastung festlegenden Abmessungen von zur Aufzeichnung und zur Wiedergabe verwendeten Geräten; Abmessungsänderungen oder Ungenauigkeiten in dem Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät; Änderungen in der Spurkonfiguration. Eine ungenaue oder falsche Abtastung führt oft dazu, daß eine bespielte Spur nicht wiedergegeben werden kann und daß die Qualität des wiedergegebenen Signals gewöhnlich in schwerwiegender Weise beeinflußt ist. Treten Änderungen in der Spurkonfiguration auf, so wird das Problem insbesondere dann kritisch, wenn voraufgezeichnete Signale Spur um Spur wiedergegeben werden müssen.

Eine fehlerhafte Spur-um-Spur-Abtastung von vorbespielten Spuren, tritt oft in Video-Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräten mit schraubenförmiger Abtastung auf, bei denen ein Videosignal durch wenigstens einen diagonal über ein Magnetband laufenden Magnetkopf in einer Folge von diskreten parallelen Spuren aufgezeichnet wird. Tastet der Magnetkopf in einem solchen Gerät bespielte Spuren ab, so kann er wesentlich aus der Mittellinie der Spuren laufen, woraus eine fehlerhafte Abtastung und damit eine schlechte Wiedergabe des aufgezeichneten Signals resultiert.

Zur genauen Einstellung eines Magnetkopfes auf eine Spur eines schraubenförmig transportierten Magnetbandes sind verschiedene Maßnahmen bekanntgeworden. Aus der US-PS 38 38 453 ist eine Vorrichtung zur Einstellung eines abtastenden Magnetkopfes auf die Mittellinie von mit Daten bespielten Spuren bekannt. Dabei werden am Beginn der Abtastung einer Datenspur Abtast-Bezugssignale wiedergegeben, welche sich am Beginn der Spuren befinden. Ein auf diese wiedergegebenen Abtast-Bezugssignale ansprechendes Servosystem kompensiert Abtastfehler dadurch, daß ein Bandtransport-Antriebsmotor so geregelt wird, daß die Stellung des Magnetbandes relativ zum abtastenden Magnetkopf justiert wird. Mit einem derartigen System kann der Abtastkopf aber nur am Beginn der Spurabtastung relativ zur Spur genau eingestellt werden. Ist die Spur nicht genau gerade oder folgt sie nicht einem festgelegten Weg, so weicht der Kopf bei der Abtastung von seiner optimalen Wandlerstellung auf der Spur ab. Ein derartiges System eignet sich daher nicht für Geräte, in denen Abtastkorrekturen während der gesamten Abtastung einer Spur durch den Kopf durchgeführt werden müssen, um sicherzustellen, daß die optimale Wandlerstellung während der Abtastung eingehalten wird.

Weitere Systeme, welche auf der Regelung des Aufzeichnungsträger- Transports zur Justierung der relativen Stellung zwischen Wandler und Aufzeichnungsmedium beruhen, sind in den US-Patenten 36 63 763 und 37 48 408 beschrieben. Dabei kann z. B. eine getrennt von den Daten aufgezeichnete Regelspurinformation wiedergegeben werden, um Regelsignale zur Justierung der Spannung des Magnetbandes zu gewinnen, wodurch die richtige Abtastung durch den Wandler aufrechterhalten werden kann (US-PS 37 48 408). Bei einem anderen System wird aus den von dem Wandler wiedergegebenen Datensignalen ein Regelsignal zur Justierung des Transports des Aufzeichnungsträgers erzeugt, über das die richtige Abtastung durch den Wandler aufrechterhalten wird (US-PS 36 63 763). Eine Änderung der Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers führt zu der unerwünschten Möglichkeit, daß die Zeitbasis von aus Spuren wiedergegebenen Daten geändert wird, welche in Transportrichtung des Aufzeichnungsträgers aufgezeichnet sind. Darüber hinaus eignen sich Maßnahmen zur Aufrechterhaltung der richtigen Abtastung durch den Wandler, welche auf der Regelung des Transportes des Aufzeichnungsträgers beruhen, nicht zur genauen Regelung der Wandlerstellung relativ zu Wegen längs des Aufzeichnungsträgers, was insbesondere dann der Fall ist, wenn große Verschiebungen (0,05 cm) der relativen Stellung zwischen Wandler und Aufzeichnungsträger mit hohen Folgefrequenzen (200 Auslenkungszyklen pro Sekunde) erforderlich sind, um die richtige Abtastung durch den Wandler aufrechtzuerhalten.

Neben den vorstehend erläuterten Möglichkeiten sind auch andere Möglichkeiten zur genauen Einstellung eines Magnetkopfes relativ zu einer Spur auf einem Aufzeichnungsträger bekanntgeworden. Die US-PS 32 46 307 beschreibt die Einstellung eines Wiedergabekopfes auf die Spur vor Wiedergabe der aufgezeichneten Daten. Dies erfolgt durch einen aus zwei getrennten magnetischen Elementen zusammengesetzten Kopf. Der Kopf wird dabei so lange bewegt, bis durch jedes seiner Elemente gleiche Signale wiedergegeben werden. Dann ist der Kopf richtig eingestellt, so daß die Regelung für die normale Wiedergabe des aufgezeichneten Signals beendet wird. Die US-PS 32 92 168 beschreibt zwei Sensorköpfe, welche auf jeweils einer Seite des Wiedergabekopfes benachbart zu einer Datenspur angeordnet sind. Ebenso wie bei der Möglichkeit nach der US-PS 32 46 307 wird der Wiedergabekopf vor der normalen Wiedergabe des aufgezeichneten Signals durch eine Einstellservoanordnung eingestellt. Diese Einstellservoanordnung wird gestoppt, wenn durch die Sensorkopfsignale eine Fehlerdifferenz Null angezeigt wird.

Es sind weiterhin Möglichkeiten mit Regelspuren und Wiedergabekopf-Vibration zur genauen Spureinstellung bekanntgeworden. Ein Beispiel für eine solche Maßnahme ist in der US-PS 35 26 726 beschrieben. Dabei ist es jedoch nicht möglich, bei Wiedergabe von aufgezeichneten Daten eine kontinuierliche fehlerfreie Kopfstellung über der gesamten Länge einer Datenspur durch eine Kopfstellungsinformation zu realisieren, welche allein von den aufgezeichneten Daten abgeleitet ist. Auch eignen sich derartige Maßnahmen insbesondere nicht zur Wiedergabe eines kontinuierlichen Signals aus einer Folge von diskreten Spuren, welche durch einen mit einer beträchtlichen Drehzahl relativ zum Aufzeichnungsträger rotierenden Wandler abgetastet werden.

Eine Spurnachlaufregelschaltung, bei der ein Magnetkopf bei der Abtastung einer auf einer magnetischen Scheibe aufgezeichneten Spur um die Spur schwingt, ist in der US-PS 31 26 535 beschrieben. Dabei ist ein auf einer festen Frequenz schwingender Oszillator zur Erzeugung der schwingenden Kopfbewegung vorgesehen. Damit wird den wiedergegebenen Daten eine Amplitudenmodulation aufgeprägt, welche zur Einstellung des Kopfes auf der Spurmitte ausgenutzt wird. Für die beiden möglichen Richtungen des Kopfstellungsfehlers ist jeweils ein diskreter Korrekturkanal vorgesehen, wobei der Kopfeinstellmechanismus abgeschaltet wird, wenn der Kopf auf die Spurmitte eingestellt ist. Dabei handelt es sich jedoch primär auch nur um die anfängliche Einstellung des Wandlers in Bezug auf die Mittellinie einer Datenspur von mehreren nebeneinander liegenden Datenspuren und nicht um die kontinuierliche Aufrechterhaltung einer optimalen Stellung des Wandlers während der gesamten Abtastung einer Spur, wenngleich dies in gewissem Umfang möglich ist. Derartige Maßnahmen eignen sich im wesentlichen nur für Daten-Aufzeichnungs- und Wiedergabesysteme mit Langzeit-Spurkonfigurationsstabilität oder für Geräte, bei denen die Spurkonfigurationsstabilität nicht besonders kritisch ist. Eine Spurnachlaufregelschaltung, bei der ein Wiedergabe-Magnetkopf kontinuierlich einer aufgezeichneten Servospur nachgeführt wird, ist aus der DE-OS 23 64 784 bekannt. Bei dieser Servospur handelt es sich um eine zusätzlich zu der eigentlichen Datenspur aufgezeichnete, quer zur Abtastrichtung örtlich schwingende Spur, die von dem, abgesehen von der Nachführbewegung stehenden Magnetkopf, abgetastet wird. Die Servospur umfaßt zwei nebeneinander verlaufende Spuranteile, in denen gegeneinander phasenverschobene Servosignale aufgezeichnet sind. Eine solche Spurnachlaufregelschaltung ist bei Magnetbandgeräten vom Drehkopftyp nicht verwendbar.

Die bekannten Spurnachlaufregelschaltungen eignen sich insgesamt nicht zur kontinuierlichen Spurnachlaufregelung eines Daten-Wiedergabekopfs in einem Magnetbandgerät mit schraubenförmiger Abtastung, bei welchem die Abtastung mit großer Geschwindigkeit erfolgt. Darüber hinaus sind die bekannten Möglichkeiten insbesondere für die Aufzeichnung von Fernsehsignalen ungeeignet, da dabei auch schon geringste Spurfehler eine unzulässige Wirkung auf das im Bild dargestellte Fernsehsignal haben. In anderen Anwendungsfällen kann eine weniger genaue Spureinstellung noch zu einer hinreichenden Genauigkeit bei der Wiedergabe von nicht visuellen Daten ausreichen. Allerdings ist auch bei nicht visuellen Daten eine Wiedergabe mit großer Genauigkeit von Bedeutung.

Der Betrieb eines Magnetbandgerätes nach dem Einschalten stellt einen Übergangszustand bzw. Anlaufzustand dar, an dessen Ende sozusagen ein stationärer Betriebszustand erreicht ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur schnellen Synchronisation von Wandlerköpfen auf die richtige Spurstellung anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einer Spurnachlaufregelschaltung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Eine Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist in einem Unteranspruch gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung, aus der das durch die Erfindung zu lösende Problem ersichtlich ist;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Kopftrommel für schraubenförmige Bandführung;

Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild einer Spurnachlaufregelschaltung gemäß der Erfindung; und

Fig. 4 ein detailliertes Schaltbild einer Schaltungsanordnung gemäß dem Blockschaltbild nach Fig. 3.

Generell gesprochen befaßt sich die vorliegende Erfindung mit der automatischen Spurführung eines ein Aufzeichnungsmedium abtastenden Wandlers, wobei der Datensignal-Wandler relativ zu einer bespielten Daten- oder Informationsspur kontinuierlich in einer gewünschten Stellung gehalten wird. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind jedoch insbesondere vorteilhaft bei Aufzeichnung von Daten in Spursegmenten auf einem Magnetband durch wenigstens einen mit großer Geschwindigkeit relativ zum Band rotierenden Magnetkopf. Neben anderen Aufzeichnungsformaten besitzt das Format, in dem Videosignale oder gleichartige breitbandige Signale auf einem schraubenförmig um eine zylindrische Abtastrommel geführten Band aufgezeichnet werden, wesentliche Vorteile, bei denen es sich um die Einfachheit des Antriebs- und Regelmechanismus für den Bandtransport, die Ausgestaltung der notwendigen Elektronik, die Anzahl der Wandlerköpfe und die wirksame Ausnutzung des Bandes gemessen an der für die Aufzeichnung einer gegebenen Information notwendigen Bandmenge handelt. Bei schraubenförmiger Führung des Bandes um eine rotierende Abtastanordnung ist lediglich ein einziger Wandlerkopf zur Wiedergabe der auf dem Band aufgezeichneten Information erforderlich. Bei Verwendung eines einzigen Kopfes in Verbindung mit einem schraubenförmig geführten Band sind zwei Formen der Führung des Bandes möglich, wobei die entsprechenden Geräte als "Alpha"- und "Omega"-Gerät bezeichnet werden.

Bei einem Alpha-Gerät wird das Band von einer Seite eingeführt und vollständig um die Trommel geführt, so daß es auf der anderen Seite austritt. Ein solches Gerät wird als Alpha-Gerät bezeichnet, da die Bandführung bei Betrachtung von oben wie der kleine griechische Buchstabe Alpha erscheint. Bei Omega-Geräten wird das Band radial auf die Trommel geführt, um es mit der Trommeloberfläche in Kontakt zu bringen, schraubenförmig um die Trommel geschlungen und so über eine weitere Führung geführt, daß es in Radialrichtung von der Trommel abläuft. Bei Betrachtung von oben läuft das Band in einer Form, welche dem großen griechischen Buchstaben Omega entspricht. Bei beiden Geräten handelt es sich insofern um eine schraubenförmige Bandführung, da das Band in Axialrichtung gesehen jeweils an einer anderen Stelle auf die Trommel auf- bzw. abläuft. Ist die Trommel vertikal orientiert, so läuft das Band von der Trommelfläche in bezug auf die erste Kontaktstelle mit der Trommelfläche entweder höher oder tiefer ab. Die Video-Informationssignale sind in diskreten parallelen Spuren aufgezeichnet, welche unter einem Winkel zur Bandlängsrichtung verlaufen, so daß die Spurlänge die Bandbreite wesentlich übersteigen kann. Die Winkelorientierung der aufgezeichneten Spuren ist eine Funktion sowohl der Geschwindigkeit des um die Abtasttrommel geführten Bandes als auch der Drehzahl der Abtastanordnung selbst. Der resultierende Winkel ändert sich daher in Abhängigkeit der Relativgeschwindigkeiten sowohl der rotierenden Abtastanordnung als auch des transportierten Bandes.

Obwohl die erfindungsgemäßen Maßnahmen im folgenden speziell in Verbindung mit einem Omega-Gerät der oben genannten Art beschrieben werden, sind sie in gleicher Weise aber auch bei einem Alpha-Gerät der oben genannten Art anwendbar. An Stelle eines Umschlingungswinkels von 360° bei einem Omega-Gerät (wobei zu bemerken ist, daß das Band aus Dimensionierungsgründen an der Eintritts- und Austrittsstelle nicht im vollen Winkel von 360° mit der Trommel in Kontakt steht), können auch Geräte mit schraubenförmiger Bandführung in kleineren Winkeln von beispielsweise 180° mit wenigstens einem Magnetkopf für die Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen in Betracht kommen. Das gleiche gilt für Geräte, bei denen die Abtastanordnung in zwei Richtungen rotieren kann und bei denen das Band entweder über oder unter der Eintrittsstelle eingeführt und in beiden Richtungen um die Abtastanordnung geführt werden kann. Unter Beachtung der Möglichkeiten der Kopfrotation, der Bandtransportrichtung und der Art der Bandführung - Einführung des Bandes über oder unter der Eintrittsstelle - sind acht verschiedene Ausführungsformen möglich, von denen im folgenden lediglich eine beschrieben wird.

Bei Magnetbandgeräten mit schraubenförmiger Bandführung ist der durch einen magnetischen Video-Magnetkopf durchlaufene Weg oft nicht koinzident mit der Spur von voraufgezeichneten Videodaten. Fig. 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines Video-Magnetbandes 10 mit einer (gestrichelt dargestellten) durch ein Magnetbandgerät mit schraubenförmiger Bandführung voraufgezeichneten Datenspur 12. Wie oben bereits erwähnt, wird das Band bei Aufzeichnungs- und Wiedergabevorgängen von Daten so unter Spannung geführt, daß die Aufzeichnung bei einem empfohlenen Standard-Längsspannungswert erfolgt, welcher ein gewisses Maß an Dehnung des Bandes bewirkt. Wird das Band aufgrund von Fehlern im Spannungsmechanismus oder aufgrund von unvermeidbaren Unterschieden in den Mechanismen unterschiedlicher Geräte mit einer anderen Spannung abgespielt, so ändert sich auch die Länge, die gerade Führung und die Neigung der Daten relativ zur Führung des Videokopfes. Unter diesen Bedingungen folgt der Kopf nicht genau der Datenspur, was zu unerwünschten Änderungen in der Stärke des wiedergegebenen Signals, beispielsweise zu Änderungen in der Amplitude einer HF- Hüllkurve 16 führt. Der gleiche Effekt tritt auf, wenn zwar bei der Wiedergabe die richtige Spannung vorhanden ist, wobei das Band aber aufgrund von Änderungen der Umgebungsbedingungen bei der Lagerung, beispielsweise bei Änderungen der Temperatur oder der Feuchtigkeit geschrumpft oder gedehnt ist. Weiterhin können auch ungenaue Bandkanten und Unterschiede bei der Kantenführung von Gerät zu Gerät zu einer irregulären Wanderung der Spuren führen. Daher fällt der bei der Wiedergabe vom Videokopf durchlaufene Abtastweg 14 auf dem Band 10 oft nicht genau mit der bespielten Spur 12 zusammen. In der Praxis treten Abweichungen von 0,0025 cm zwischen der bespielten Spur 12 und dem Weg 14 des Wiedergabekopfes auf, was zu einer beträchtlichen Störung der Qualität des wiedergegebenen Videosignals führt.

Die vorliegende Erfindung gibt eine Lösung zur genauen Führung von Signalwandlern auf Aufzeichnungsspuren eines Aufzeichnungsmediums an. Kurz gesagt kann ein Video- Magnetkopf 40 auf einer getrennten Halterung montiert werden, welche koaxial zwischen zwei stationären, gewöhnlich zylindrisch ausgebildeten Führungstrommeln rotiert. Andererseits kann der Video-Magnetkopf 40 auch auf einer Halterung montiert sein, welche gemäß Fig. 2 als rotierende obere Führungstrommel 22 ausgebildet ist, die einer stationären unteren Führungstrommel 24 zugeordnet ist. Die koaxial angeordneten Trommeln bilden eine Abtastanordnung mit einer Fläche 19 zur Führung des Bandes 10. Die obere Trommel 22 ist fest auf einer Antriebswelle 26 montiert, welche drehbar in einem Lager 28 montiert ist, das seinerseits an der unteren Trommel 24 montiert und durch einen (nicht dargestellten) Motor in bekannter Weise angetrieben wird. Das Magnetband 10 ist um die Trommeln 22, 24 schraubenförmig (in einem Winkel von nahezu 360°) geführt, um durch den Kopf 40 abgetastet zu werden. Das Band wird dabei durch nicht dargestellte, an sich bekannte Einrichtungen so geführt, gespannt und bewegt, daß der von der Trommel 22 getragene Kopf 40 gegen die Bandführungsrichtung um die Führungstrommeln rotiert. Er tastet dabei eine Folge von geneigten Querspuren 14 ab, von denen in Fig. 1 lediglich eine dargestellt ist. Es ist zu bemerken, daß der Kopf 40 jedoch auch in der gleichen Richtung rotieren kann, in der sich das Band 10 um die Führungstrommeln 20 und 22 bewegt. Diese Änderung der Rotationsrichtung des Kopfes ändert jedoch nichts an der Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Maßnahmen.

Zur Erzeugung einer Einstellbewegung des Kopfes 40 quer zur Bewegungsrichtung 21 der Trommel 22 ist der Kopf beispielsweise durch einen Harzkleber auf einer Flachseite einer Einstellvorrichtung 30 montiert, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein piezoelektrisches keramisches Biegeelement gebildet wird. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Kopf 40 in die obere rotierende Trommel 22 eingepaßt ist. Die piezoelektrische Einstellvorrichtung 30 ist langgestreckt ausgebildet und an einem Ende freitragend in einem Halterungselement 32 montiert, das an der oberen Trommel 22 befestigt ist. Wie im folgenden noch genauer ausgeführt wird, biegt sich die Einstellvorrichtung als Funktion einer in Richtungen quer zur Spur 12 eingeprägten Spannung, um den Videokopf 40 quer zur Aufzeichnungsspur 12 auszulenken. Das Halterungselement 32 kann beispielsweise aus maschinell bearbeitetem Aluminium hergestellt und durch Schrauben an der Trommel 22 befestigt werden. Bei Verwendung einer piezoelektrischen keramischen Einstellvorrichtung muß das Halterungselement von diesem elektrisch isoliert sein.

Die Einstellvorrichtung 30 wird durch ein mit einem offenen Ende versehenes Schutzgehäuse (nicht dargestellt) umgeben, wobei es so durch dieses Gehäuse läuft, daß ihr freies Ende außerhalb des Gehäuses liegt, wodurch der Kopf 40 so gehaltert ist, daß er geringfügig über die Außenfläche 19 der Bandführungstrommeln hinausragt und mit dem Band 10 in Wirkverbindung tritt. Über mit den Elektroden der piezoelektrischen Einstellvorrichtung 30 verbundene Leitungen 34, 35 und 36 kann eine Treiberspannung in sie eingespeist werden. Zur Regelung der in die Einstellvorrichtung 30 eingespeisten Treiberspannung ist eine im folgenden noch genauer zu beschreibende Servotreiberschaltung 50 vorgesehen, durch welche die Treiberspannung so geregelt wird, daß der Kopf 40 in bezug auf das Band 10 in einer gewünschten Wandlerstellung gehalten wird.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Servotreiberschaltung, mit welcher ein Video-Magnetkopf 40 auf einer quer über das Band 10 laufenden Spur 12 in optimaler Wiedergabestellung gehalten werden kann. Ein Vibrations-Oszillator 101 erzeugt ein sinusförmiges Signal mit fester Frequenz f _D . Um nachteilige Signalinterfrequenzen mit dem durch den Kopf 40 wiedergegebenen Videosignal zu vermeiden, ist der Vibrations-Oszillator 101 so ausgebildet, daß er ein reines sinusförmiges Signal mit der Grundfrequenz f _D liefert, in der vorzugsweise ein Gehalt von weniger als 1% an Harmonischen vorhanden ist. Das Ausgangssignal des Vibrations-Oszillators 101 wird in eine einstellbare Dämpfungsstufe 102 eingespeist, welche zur Einstellung der Amplitude des Oszillatorausgangssignals manuell veränderbar sein kann. Das Ausgangssignal der Dämpfungsstufe 102 wird in einen Eingang 104 einer Summationsstufe 103 eingespeist, in der es einem an einem Eingang 106 eingespeisten Niederfrequenz- oder Gleichstrom- Fehlerkorrektursignal hinzuaddiert wird. Das Ausgangssignal der Summationsstufe 103 wird durch einen Treiberverstärker 108 verstärkt, wonach das verstärkte Signal über die Leitungen 34, 35 und 36 in die Einstellvorrichtung 30 eingespeist wird. Das Oszillator-Treibersignal erregt die Einstellvorrichtung 30 derart, daß dem Kopf 40 eine geringfügige Schwingbewegung (Vibration) mit einem Spitzenwert von vorzugsweise 10 bis 15% der Breite der Spur 12 aufgeprägt wird, wobei sich der Kopf bei der Abtastung der Spur zu Wiedergabe des aufgezeichneten Signals quer zur Spur 12 zwischen vorgegebenen Grenzen bewegt. Die Begrenzung der schwingenden Bewegung des Kopfes 40 auf eine kleine Amplitude stellt sicher, daß der Kopf sicher in den Grenzen der Spur 12 und der sie flankierenden Schutzbänder gehalten wird, wodurch ein nachteiliges Nebensprechen verhindert wird. Bei Video-Magnetbandgeräten mit schraubenförmiger Bandführung, bei denen die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Anwendung kommen sollen, sind die Video-Aufzeichnungsspuren 0,145 mm breit und durch Schutzbänder mit einer Breite von 0,076 mm getrennt. Der Treiberverstärker 108 ist daher so ausgelegt, daß er ein Oszillator-Treibersignal liefert, das den Kopf 40 um seine Grundstellung auf der Spur 12 in Querrichtung um ± 0,010 mm schwingen läßt. (Die Grundstellung des Kopfes wird durch eine Gegenkopplungsschleife der Servotreiberschaltung festgelegt, was im folgenden noch genauer beschrieben wird.)

Die dem Kopf 40 aufgeprägte Schwingbewegung bewirkt eine Amplitudenmodulation des wiedergegebenen Signals, welche bei Aufzeichnung von Videosignalen oder anderen derartigen Hochfrequenzsignalen die Form einer HF-Hüllkurve eines frequenzmodulierten Trägers besitzt. Da die Größe der Amplitudenabweichungen in der Modulation der HF-Hüllkurve dazu ausgenutzt wird, den Kopf in der gewünschten Wandlerstellung relativ zur Spur 14 zu halten, hängt die Genauigkeit, mit der diese Stellung eingehalten wird, von der Empfindlichkeit der Servotreiberschaltung und vom Grad der Freiheit der wiedergegebenen HF-Hüllkurve von Störmodulationen ab.

Wie oben bereits ausgeführt wurde, wirken sich periodische Ausfälle des wiedergegebenen Signals, wie sie bei Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräten mit segmentierten Spuren auftreten, als Störpulsmodulation in der wiedergegebenen HF-Hüllkurve aus, welche in Frequenzintervallen der Ausfallfolgefrequenz verteilte Harmonischen-Komponenten enthält. Für ein Aufzeichnungsformat mit einem einzigen Kopf und einem Bild pro Spur bei schraubenförmiger Bandführung zur Aufzeichnung von Signalen mit einer 60 Hz-Fernsehsignalnorm ist die Ausfallfolgefrequenz gleich 60 Hz. Bei einer 50 Hz-Fernsehnorm ist die Ausfallfolgefrequnzen gleich 50 Hz. Fällt eine Harmonischen- Komponente der durch die Ausfälle induzierten Stör-Pulsmodulationskomponenten mit der Vibrationsfreuenz f _D zusammen oder liegt sie nahe bei dieser Frequenz, so entstehen nachteilige Interferenzen. Minimale Interferenzen ergeben sich dann, wenn die Vibrationsfrequenz f _D ein ungerades Vielfaches der halben Ausfallfolgefrequenz ist.

Weiterhin soll die Vibrationsfrequenz f _D so gewählt werden, daß sie außerhalb von Bereichen um Antiresonanzpunkte in der Charakteristik von piezoelektrischen keramischen Einstellvorrichtungen liegt. Schließlich soll die Vibrationsfrequenz f _D so gewählt werden, daß die Einstellvorrichtung 30 im Bereich hoher Empfindlichkeit betrieben wird.

Piezoelektrische keramische Einstellvorrichtungen besitzen in ihrer Charakteristik eine Gruppe von Antiresonanzfrequenzen f _A . Die tiefste Antiresonanzfrequenz f _A ₁ dieser Art von piezoelektrischen Einstellvorrichtungen variiert von Vorrichtung zu Vorrichtung in einem Bereich von einigen hundert Hertz. Beispielsweise liegt die tiefste Antiresonanzfrequenz f _A ₁ für eine spezielle Vorrichtung in einem Bereich von etwa 750 bis 1100 Hz. Weiterhin besitzen derartige Vorrichtungen eine Grundresonanz sowie Resonanzen höherer Ordnung, wobei die tiefste Resonanzfrequenz f _R etwa gleich 400 Hz ist und dabei von Vorrichtung zu Vorrichtung in einem Bereich von 350 bis 450 Hz variieren kann.

Für maximale Empfindlichkeit und für Unabhängigkeit von Antiresonanzeffekten soll die Vibrationsfrequenz f _D so gewählt werden, daß sie in einem Resonanzbereich und außerhalb eines Antiresonanzbereiches liegt. Wegen der großen Variationsbreite von Vorrichtung zu Vorrichtung der Antiresonanzfrequenzeigenschaften und der festen tiefsten Resonanzfrequenz von Vorrichtungen der gleichen Art ist es zweckmäßig, die Vibrationsfrequenz in den genannten Bereich der tiefsten Resonanzfrequenz zu legen. Eine Vibrationsfrequenz f _D von 450 Hz erfüllt die vorgenannten Bedingungen und ist auch gleich einem ungeraden Vielfachen der halben Ausfallfolgefrequenz von 60 Hz (d. h. 15 × 60/2), wobei insgesamt die minimalen Interferenzkriterien erfüllt werden.

Die Vibration des Kopfes 40 bewirkt eine Amplitudenmodulation der wiedergegebenen HF-Hüllkurve. Ist der Kopf 40 in der Mitte der Spur 12 angeordnet, so werden durch die Wirkung der Einstellvorrichtung 30 lediglich gerade Harmonische des Vibrationssignals erzeugt, da die mittlere Kopfstellung in der Spurmitte liegt und da die durch die Vibration hervorgerufene Hüllkurvenänderung als symmetrische Funktion erscheint. Die Amplitude der vom Band 10 wiedergegebenen HF- Hüllkurve ist in der Spurmitte maximal. Bewegt sich der Kopf 40 aus der Spurmitte auf die eine oder die andere Seite, so nimmt die Amplitude der wiedergegebenen HF-Hüllkurve um den gleichen Betrag ab. Die Grundfrequenz des Vibrationssignals wird daher aufgehoben und erscheint in der HF-Hüllkurvenmodulation nicht mehr. Die Vibration des Kopfes 40 quer zur Spur 12 erzeugt daher in der HF-Hüllkurve lediglich Amplitudenabweichungen mit der doppelten Vibrationsfrequenz f _D .

Ist der Kopf 40 andererseits aus der Mitte der Spur 12 geringfügig nach einer Seite verschoben, so ist die Änderung der wiedergegebenen HF-Hüllkurvenamplitude nicht mehr symmetrisch, da die Auslenkungen des Kopfes 40 nach einer Seite der Spur 12 eine andere der HF-Hüllkurvenamplitude erzeugen als bei Auslenkungen nach der anderen Seite. Daher tritt einmal pro Zyklus des Vibrationssignals bzw. in der Vibrationsfrequenz f _D eine Maximum- Minimum-Hüllkurvenamplitudenänderung auf, in der die Reihenfolge des Auftretens der Maximum- und Minimumpunkte von der Seite der Spurmitte abhängt, auf die der Kopf 40 verschoben wird. Die Grundfrequenz der Vibrationsfrequenz wird daher nicht mehr ausgeglichen, so daß die Änderungen der wiedergegebenen HF-Hüllkurve eine Grundfrequenzkomponente der Vibrationsfrequenz besitzen, deren Phase bei einer Verschiebung zu einer Seite gegen die Mitte der Spur 12 um 180° gegen die Phase bei einer Verschiebung zur anderen Seite der Spurmitte verschoben ist. Eine Feststellung der Reihenfolge des Auftretens der Maximum- und Minimumpunkte und damit der Phase der Änderungen der Hüllkurvenamplitude liefert eine Information über die Richtung der Verschiebung des Kopfes 40 gegen die Mitte der Spur 12, während die Feststellung der Amplitudenänderung der Hüllkurve eine Information über den Betrag der Verschiebung liefert. Aus diesen Informationen ist ein Spurfehlersignal ableitbar.

Um diese Kopfstellungsinformation zu erhalten, wird das durch den Kopf 40 wiedergegebene modulierte HF-Hüllkurvensignal über einen in Video-Magnetbandgeräten gewöhnlich vorhandenen Video-Wiedergabevorverstärker 111 in eine Sensorschaltung eingespeist. Das Spurfehlersignal, das die Amplitude der wiedergegebenen HF-Hüllkurve ändert, ist in einer Zweiseitenband-Modulation mit unterdrücktem Träger der Sensor-Grundfrequenz enthalten. Um das Spurfehlersignal zurückzugewinnen, wird das am Ausgang des Vorverstärkers 111 stehende wiedergegebene Signal in zwei Amplituden-Demodulatoren 112 und 113 eingespeist. Der erste Demodulator 112 ist ein einfacher Amplitudenmodulations- HF-Hüllkurvendetektor, welcher die Vibrationssignal- Grundfrequenz und ihre Seitenbänder erzeugt. Das Ausgangssignal dieses Hüllkurvendetektors 112 stellt lediglich das gleichgerichtete wiedergegebene Signal dar, das die Grundfrequenz und die Seitenbandkomponenten der Schwingfrequenz f _D enthält. Dieses Ausgangssignal wird auf einen Wechselstromverstärker 114 mit einer Mittenfrequenz von 450 Hz und sodann auf ein Hochpaßfilter 116 mit einer Mittenfrequenz von 175 Hz gegeben, dessen Bandbreite ausreichend groß ist, daß es die Grundfrequenz und die Seitenbänder der Vibrationsfrequenz durchläßt. Damit werden die wichtigen Teile des Fehlersignalspektrums weiter übertragen. Das Filter dämpft unerwünschte niederfrequente Störsignale und Rauschsignale, welche im Fehlersignalspektrum enthalten sein können. Das Ausgangssignal des Hochpaßfilters 116 wird über eine Klemme 118 eines elektronisch steuerbaren Schalters 117 auf den Signaleingang des zweiten Demodulators 113 gegeben, welcher als Synchron-Amplitudenmodulator ausgebildet ist. Wie im folgenden noch genauer erläutert wird, bildet der Schalter 117 in einer Anlaufphase einen Nebenschluß für das Filter 116, um eine schnelle Synchronisation der Kopfführung zu erleichtern.

Der Synchrondemodulator 113 ist konventionell aufgebaut und bestimmt die Amplitude sowie die Polarität eines unbekannten Eingangssignals in bezug auf die Phase eines Bezugssignals der gleichen Frequenz. Derartige Demodulatoren liefern ein gleichgerichtetes Ausgangssignal mit der Amplitude des unbekannten Eingangssignals, welche positiv ist, wenn die beiden Signale in Phase sind, und welche negativ ist, wenn die beiden Signale um 180° in der Phase gegeneinander verschoben sind. Um sicherzustellen, daß die richtige Bezugssignalphase in den Synchrondemodulator 113 eingespeist wird, ist zwischen den Ausgang des Oszillators 101 und einen Bezugssignaleingang 121 des Demodulators 113 eine Phasenjustierstufe 119 geschaltet. Diese Phasenjustierstufe 119 stellt die Phase des durch den Oszillator 101 gelieferten Bezugs- Vibrationssignals so ein, daß sie relativ zur Phase der Grundfrequenzkomponente des Vibrationssignals am Eingang des Synchrondemodulators 113 die Phasenlage 0° oder 180° besitzt. Da das am Eingang 122 des Synchrondemodulators 113 stehende Signal eine Komponente mit der Grund-Vibrationsfrequenz f _D besitzt, wenn ein Fehler in der Kopfführung vorhanden ist, liefert der Synchrondemodulator 113 an einem Ausgang 123 ein Spurfehlersignal, das ein Maß für den Kopfstellungsfehler ist. Die Amplitude des Fehlersignals ist proportional zu dem Betrag, um den der Kopf 40 gegen die Spurmitte aus seiner Grundstellung verschoben ist. Die Polarität des Spurfehlersignals ist ein Maß für die Richtung der Kopfverschiebung aus der Spurmitte.

Das Signal am Ausgang 123 des Synchrondemodulators 113 wird in einen Gleichstromverstärker 124 eingespeist, welcher in einer Servoschaltungsschleife eine solche Verstärkung realisiert, daß zur Ansteuerung des Treiberverstärkers für die Einstellvorrichtung 30 der richtige Signalwert eingestellt ist. Das Ausgangssignal des Verstärkers 124 wird in ein Tiefpaßfilter 126 eingespeist, speist, das eine Kompensation im Sinne einer optimalen Servoschleifenstabilität gewährleistet. Dieses Tiefpaßfilter 126 bestimmt die Zeitkonstante in dieser Schleife der Servotreiberschaltung 50.

Das kompensierte Spurfehlersignal entspricht dem Niederfrequenz- bzw. Gleichstromfehler in der Stellung des Kopfes 40 relativ zur Spur 12. Das niederfrequente Fehlersignal wird in die Summationsstufe 103 eingespeist, in der es der Ausgangsschwingfrequenz des Oszillators 101 hinzuaddiert wird. Das daraus resultierende zusammengesetzte Signal wird vom Ausgang der Summationsstufe 103 in den Treiberverstärker 108 eingespeist, welcher das zusammengesetzte Signal auf die piezoelektrische Einstellvorrichtung 30 koppelt. Die Niederfrequenz- bzw. Gleichstromkomponente des zusammengesetzten Signals stellt die Grundstellung des Kopfes 40 als Funktion des durch den Synchrondemodulator 113 gelieferten Spurfehlersignals so ein, daß die Querverschiebung des Kopfes 40 zu einer Aufrechterhaltung der optimalen Wandlerstellung in bezug auf die Spur 12 entspricht.

Das Blockschaltbild nach Fig. 3 gibt die Komponenten der erfindungsgemäßen Schaltung lediglich in schematischer Form wieder. Ein Schaltbild einer speziellen Form der Ausführungsform nach Fig. 3 ist in Fig. 4 dargestellt. Dabei entsprechen die Bezugszeichen in der Schaltung nach Fig. 4 den Bezugszeichen im Blockschaltbild nach Fig. 3. Zusätzlich zu den anhand der Fig. 3 erläuterten erfindungsgemäßen Merkmalen enthält die Servotreiberschaltung 50 Schaltungsteile zur Verbesserung des Betriebs bei Anlauf. Hierzu löst eine Bedienungsperson einen Einschaltbefehl aus, welcher auf elektronische Schalter 180 und 185 gekoppelt wird. Der Schalter 180 öffnet als Funktion des Einschaltbefehls, wodurch der Verstärker 124 in seinen Normalbetrieb geschaltet wird. Dieser Schalter ist normalerweise geschlossen, wenn die Servotreiberschaltung 50 in Bereitschaft geschaltet ist, um das vom Verstärker 124 gelieferte Gleichspannungssignal auf Null zu halten, wodurch der Verstärker 124 in einem für die unmittelbare Inbetriebnahme geeigneten Zustand gehalten wird. Der Schalter 185 koppelt das Vibrationsfrequenzsignal auf die Summationsstufe 103, um dieses in die Einstellvorrichtung 30 einspeisen zu können.

Nach einer Verzögerung, in der sich alle Servobedingungen einstellen können, wird ein zeitlich auf den Einschaltbefehl bezogener Verzögerungsbefehl auf den Schalter 117 gekoppelt, wodurch der Kurzschluß zwischen dem Wechselstromverstärker 114 und dem Synchrondemodulator 113 aufgehoben und das Hochpaßfilter 116 an den Eingang des Synchrondetektors 113 angeschaltet wird. Dieser Verzögerungsbefehl wird weiterhin auf einen elektronischen Schalter 190 gekoppelt, um die Amplitude des Vibrationsfrequenzsignals auf ihren normalen Wert einzustellen, welche während des Intervalls zwischen dem Einschaltbefehl und dem Verzögerungsbefehl gegenüber dem Normalwert den doppelten Wert hatte. Ein elektronischer Schalter 195 im Zweig zwischen der Leitung 107 und der Summationsstufe 103 wird durch den Verzögerungsbefehl ebenfalls geöffnet, um die Amplitude der hochfrequenten Fehlerkomponente nach dem Anlaufintervall auf ihren normalen Wert zu bringen. Die erhöhten Amplitudenwerte erleichtern eine schnelle Synchronisation der Köpfe auf die richtige Spurstellung.

Bei der Spurnachlaufregelschaltung gemäß vorliegender Erfindung kann die niederfrequente Spurfehlerkomponente der Servotreiberschaltung 50 von einer Klemme 171 aufgenommen werden. Dabei wird dann ein Stellungsbefehl auf eine an die Summationsstufe 103 gekoppelte Klemme 170 zurückgeführt und damit dem in die piezoelektrische Einstellvorrichtung 30 eingespeisten Treibersignal hinzuaddiert.

Claims (2)

1. Spurnachlaufregelschaltung für einen Magnetkopf zur Wiedergabe von in Spuren eines Magnetbandes aufgezeichneten Datensignalen,
mit einer den Magnetkopf quer zu den Spuren versetzbar haltenden Einstellvorrichtung und mit mindestens einem der Einstellvorrichtung ein Vibrationssignal zuführenden Vibrationsoszillator, mittels dem der Magnetkopf bei der Wiedergabe von Datensignalen in eine Querschwingung um eine Grundstellung versetzbar ist, wodurch die Datensignale daher in Abhängigkeit von der Abweichung des Magnetkopfes vom Spurzentrum nach Größe und Richtung geändert werden,
gekennzeichnet durch
eine Stufe (190) zur Änderung des der Einstellvorrichtung (30) zugeführten Vibrationssignals, derart, daß das Ausmaß der Querverschiebung des Magnetkopfes (40) um die Grundstellung in einem Anfangsintervall am Beginn des Spurnachlaufregelschaltungs-Betriebs vergrößert ist.

2. Spurnachlaufregelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Vibrationssignal ändernde Stufe (190 ) einen Signalamplituden-Justierkreis zur Erhöhung der Amplitude des Vibrationssignals im Anfangsintervall enthält.