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Anordnung für das magnetische Aufzeichnen
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eines binärcodierten Signals Die Erfindung bezieht sich auf die magnetische
Aufzeichnung binärer Signale mit hoher Packungsdichte und ist insbesondere von Nutzen
bei selbsttaktgebenden Aufzeichnungssystemen, die mit sogenannter Verzögerungsmodulation
arbeiten, wo magnetische Zustandsänderungen (Flußwechsel) innerhalb von Bitzellen
eingeschrieben werden, die "Einsen" darstellen, und wo magnetische Zustandsänderungen
an Orten zwischen den Zellen eingeschrieben werden, die aufeinanderfolgende nullen
darstellen.
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Binärinformationen in einem Rechner oder in Datenverarbeitungsgeräten
sind normalerweise in Registern enthalten. Wenn eine Bitfolge, d.h. eine Folge binärer
Informationselemente, vom Rechner an ein magnetisches Aufzeichnungsmedium übertragen
werden soll, dann wird die Information normalerweise unter Steuerun6 durch Schiebe-
oder Taktimpulse aus einem Schieberegister herausgeschoben. Die von einem Schieberegister
erhaltene, seriell abgegebene Information scheint im sogenannten NRZ Code no no
return to zero), bei dem die "Einsen" durch einen hohen Signalpegel und die "Nullen"
durch einen niedrigen Signalpegel dargestellt werden, Wenn diese Information auf
ein Aufzeichnungsmedium geschrieben werden soll, muß gleichzeitig auch eine Taktinformation
aufgezeichnet werden, um die Zeit des Auftretens der Bitzellen zu identifizieren.
Um ohne eine zweite, taktgebende Aufzeichnungsspur auszukommen, wird die NRZ-Information
gewöhnlich in ein selbsttaktgebendes Informationssignal umgesetzt, welches eine
Taktinformation enthält, die bei der Wiedergabe der Information herausgezogen werden
kann.
Ein besonders geeigneter selbsttaktgebender Code ist der sogenannte Verzögerungsmodulationscode,
bei dem Signalwechsel innerhalb von Bitzellen erscheinen, die "Einsen" darstellen,
und ferner an den Grenzen zwischen Bitzellen, die aufeinanderfolgende "Nullen" darstellen.
Dieser selbsttaktgebende Code zeichnet sich durch das Vorhandensein von relativ
wenigen Signalwechseln aus und erlaubt es, eine Binärinformation mit einer verhältnismäßig
hohen Packungsdichte auf ein magnetisches Medium aufzuzeichnen.
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Bei dem Bemühen um eine immer höhere Dichte im Aufzeichnen von Binärinformationen
auf ein magnetisches Medium wird man feststellen, daß sich dicht beabstandete Zustandswechsel
in der Aufzeichnung teilweise überlappen, was zur Verminderung der Zuverlässigkeit
führt, mit der die eng nebeneinanderliegenden Wechsel korrekt wiedergegeben werden,
wenn die Information aus dem magnetischen Medium ausgelesen wird. Diese Überlappung
dicht beabstandeter Zustandswechsel in der Aufzeichnung äußert sich bei der Wiedergabe
als zeitliches Auseinanderrücken der wiedergegebenen Zustandswechsel. Es ist daher
die Aufgabe der Erfindung, dafür zu sorgen, daß eine Binärinformation in solcher
Weise aufgezeichnet wird, daß der Effekt des Drängens dicht beabstandeter aufgezeichneter
Zustandswechsel im voraus kompensiert wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit
den im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird jeweils die Dauer
der einem Signalwechsel vorausgehenden und folgenden Pegel des Aufzeichnungssignals
gefühlt, und wenn diese Zeiten unterschiedlich sind, wird der Wechsel vor dem magnetischen
Aufzeichnen des Signals zeitlich in Richtung einer Erhöhung der Differenz zwischen
den genannten Zeiten verschoben.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Figur 1 zeigt das Schaltbild einer Anordnung zum Verschieben von Zustandswechseln
in einem Aufzeichnungssignal in Richtungen und Beträgen, die zur Kompensierung des
"Drängeffekt"
führen; Figur 2 zeigt zur Erläuterung des Betriebs der Anordnung nach Figur 1 Gestalten
für ein in Verzögerungsmodulation kodiertes Aufzeichnungssignal.
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Die in Figur 1 dargestellte Anordnung zur Kompensierung des Drängeffekts
enthält ein achtstufiges Schieberegister mit einer Eingangsklemme 12 für ein in
Verzögerungsmodulation kodiertes magnetisch aufzuzeichnendes Signal und einer Takteingangsklemme
14 für ein Taktsignal, das die Form einer Rechteckwelle hat und dessen Frequenz
doppelt so hoch ist wie die Folgefrequenz der Bitzellen (Bitfrequenz) des an der
Klemme 12 zugeführten Eingangssignals. Das Schieberegister enthält somit stets die
Binärinformation von vier Bitzellen, wenn das Aufzeichnungssignal mit Hilfe der
Taktimpulse durch das Schieberegister hindurch zu einer Ausgangsleitung 16 geschoben
wird.
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Die Figur 2a zeigt ein Beispiel für ein in Verzögerungsmodulation
ausgedrücktes binäres Informationssignal, und zwar für die Bitfolge 10101101000101.
Man erkennt, daß in der Mitte jeder eine "Eins" enthaltenden Bitzelle und außerdem
zwischen zwei von "Nullen" belegten Bitstellen jeweils einen Signalwechsel oder
-übergang existiert. Die Dauer jedes Signalpegels zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Übergängen entspricht der Breite von 1, 1,5 oder 2 Bitzellen. Wenn das in Figur
2a dargestellte Signal durch das Schieberegister 1o geschoben wird, ist stets ein
der Breite von vier Bitzellen entsprechender Teil des Signals im Schieberegister
vorhanden.
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Die Anordnung nach Figur 1 enthält einen Signalfolge-Dekoder 20, der
sieben ~Exklusiv-ODER-Verknüpfungsglieder" 21 bis 27 aufweist, deren Eingänge mit
Punkten zwischen den Stufen des Schieberegisters 10 in solcher Weise verbunden sind,
daß Ausgangssignale der Verknüpfungsglieder anzeigen, wie lange die Signalpegel
vor und nach einem zentralen Übergang andauern. Vorhandene Ausgangssignale an den
Gliedern 21 und 27 liefern folgende Aussagen:
Glied Aussage 21 Die
Dauer des vorausgehenden Signalpegels ist 2,0 Bitzellen 22 Die Dauer des vorausgehenden
Signalpegels ist 1,5 Bitzellen 23 Die Dauer des vorausgehenden Signalpegels ist
1,0 Bitzellen 24 Der zentrale Signalübergang ist da 25 Die Dauer des nachfolkenden
Signalpegels ist 1,0 Bitzellen 26 Die Dauer des nachfolgenden Signalpegels ist 1,5
Bitzellen 27 Die Dauer des nachfolgenden Signalpegels ist 2,0 Bitzellen Die Ausgänge
des Decoders 20 sind mit einer Signalfolge-Klassifizierschaltung 30 verbunden, welche
Ausgangsflipflops 31 bis 35 aufweist, die alle zur Abgabe von Ausgangssignalen durch
ein Taktsignal erregt werden, das über die Leitung 29 von dem den zentralen Signalwechsel
fühlenden Verknüpfungsglied 24 kommt, wenn ein Signalwechsel erscheint. Die logischenverknüpfungsglieder
in der Schaltung 30 zwischen dem Decoder 20 und den Flipflops sind so angeschlossen,
daß die Flipsflops in der folgenden Weise aktiviert werden: Dauer des vorausgehenden/
Bitzellen- von den Aktivierung nachfolgenden Signalpegels Differenz Gliedern d.
Flipflop 1,0/2,0 +1 23/27 35 1,5/2,0 +1/2 22/27 34 1,0/1,5 +1/2 23/26 34 1,0/1,0
0 23/25 33 1,5/1,5 0 22/26 33 2,0/2,0 0 21/27 33 1,5/1,0 -1/2 22/25 32 2,0/1,5 -1/2
21/26 32 2,0/1,0 -1 21/25 31 Die Ausgänge der Flipflops 31 bis 35 der Klassifizierschaltung
30 sind so angeschlossen, daß jeder von ihnen ein gesondertes Exemplar weiterer
Verknüpfungsglieder 41 bis 45 aktivieren kann, die sich in einer Vorwärt s/Rückwärt
s-Phas enschieber schaltung 40 befinden. Die Schaltung 40 enthält auBerd zm ein
fünfstufiges Schieberegister 47, welches die Taktimpulse der doppelten Bitfrequenz
von
der Leitung 14 empfängt und dessen Taktsteuerung mit dem 16-fachen der Bitfrequenz
durch andere Taktimpulse erfolgt, die über eine Leitung 48 von einer nicht dargestellten
Quelle kommen. Die Ausgänge der fünf Stufen 51 bis 55 des Schieberegisters 47 liefern
nacheinander in zeitlichem Abstand von jeweils 1/16 Bitzellen Impulse, und diese
Impulse laufen åeweils durch die mit dem betreffenden Ausgängen verbundenen Glieder
41 bis 45, wenn letztere durch Signale von den Flipflops 31 bis 35 aktiviert werden.
Das Ausgangssignal von dem aktivierten Exemplar der Glieder 41 bis 45 wird über
ein Flipflop 60 an ein Ausgangsflipflop 62 übertragen, welches die Phase des gegenwärtig
aus dem Schieberegister 10 über die Leitung 16 empfangenen zentralen Signalwechsels
gemäß nachstehendem Plan ändert, falls ein Unterschied zwischen der Dauer des vorausgehenden
Signalpegels und der Dauer les nachfolgenden Signalpegels besteht: zum Durchlassen
zum Verschieben des Flipflop aktiviert des Ausgangssignals zentralen Signaldas Glied
der Stufe wechsels 31 41 51 rückwärts um 2/16 einer Bitzelle 32 42 52 rückwärts
um 1/16 einer Bitzelle 33 43 53 keine Änderung 34 44 54 vorwärts um #/16 einer Bitzelle
35 45 55 vorwärts um 2/16 einer Bitzelle Die Wirkungsweise der in Figur 1 dargestellten
Anordnung zur Kompensierung des Drängeffekts ist in Figur 2 veranschaulicht, und
zwar für eine gegebene Folge von Informationsbits. Das in den Figuren 2a und 2b
gezeigte Aufzeichnungssignal hat einen ersten Signalpegel für eine Dauer von zwei
Bitzellen, dann folgt ein Signalübergang 2-2 und danach ein zweiter Signalpegel
für eine Dauer von 2 Bitzellen. Wenn die Signalpegel vor und nach dem Übergang gleiche
Dauer haben, dann gibt es keinen Drängeffekt, und es besteht keine Notwendigkeit
für eine Kompensation. Wenn also die Signalpegel vor und na¢h einem Übergang beide
jeweils eine Dauer entsprechend der Breite von zwei
Bitzellen oder
1,5 Bitzellen oder einer Bit#elle haben, dann wird dies von der das Flipflop 33
in der Klassifizierschaltung 30 ansteuernden Logik erkannt, und der Signalübergang
wird ohne Anderung seiner relativen zeitlichen Lage durch das Flipflop 62 zur Ausgangsklemme
64 durchgelassen.
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Die Figur 2c zeigt einen späteren Signalübergang 2-1 zwischen einem
Signalpegel, dessen Dauer der Breite zweier Bitzellen entspricht, und einem Signalpegel,
dessen Dauer der Breite einer Bitzelle entspricht. Diese große Differenz von einem
der Breite einer Bitzelle entsprechenden Zeitmaß führt zu einem Drängeffekt während
des Aufzeichnens, wobei der Übergang 2-1 nach links von dem nachfolgenden Übergang
fort und in eine Richtung verschoben wird, welche die Differenz zwischen den Breiten
der Signalpegel vermindert. Der Drängeffekt wird vor dem Aufzeichnen des Übergangs
kompensiert, indem der Übergang um ein Maß, das 2/16 der Breite einer Bitzelle entspricht,
an die Stelle 70 verschoben wird, also in eine Richtung, bei welcher die Differenz
zwischen der Dauer des vor dem Übergang erscheinenden Signalpegels und der Dauer
des nach dem Übergang erscheinenden Signalpegels vergrößert wird. Die Verschiebung
des Übergangs rührt daher, daß das Ausgangssignal des Flipflops 31 der Klassifizierschaltung
30 das Verknüpîungsglied 41 veranlaßt, den Impuls vom Ausgang der Stufe 51 zum Schieberegister
47 durchzulassen. Der von der Stufe 51 kommende Impuls erscheint zu einem Zeitpunkt,
der um 2/16 einer Bitzelle verzögert ist, so daß der Signalübergang entsprechend
verzögert wird.
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Die Figur 2d zeigt einen Übergang 1-2 zwischen einem Signalpegel,
dessen Dauer der Breite einer Bitzelle entspricht und einem Signalpegel, dessen
Dauer der Breite zweier Bitzellen entspricht. Dieser Übergang wird um 2/16 der Breite
einer Bitzelle an die Stelle 72 verschoben, also in eine Richtung, bei welcher die
Breitendifferenz zwischen den Signalpegeln vergrößert wird.
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Der Übergang wird verschoben, weil das Ausgangssignal des Flipflops
35 der Klassifizierschaltung 30 das Verknüpfungsglied 45 veranlaßt, den Ausgangsimpuls
der Stufe 55 des Schieberegisters 47 durchzulassen. Der von der Stufe 55 kommende
Impuls scheint zu einem Zeitpunkt, der um 2/16 einer Bitzelle vorverschoben
ist,
und der resultierende Übergang wird um ein entsprechendes Maß vorverschoben. Die
Figuren 2b und 2c zeigen die beiden Sequenzen, wo sich die Breiten um das maximale
Maß von einer Bitzellenbreite unterscheiden und dort ist auch das Maß für die Kompensation
maximal, nämlich 2/16 einer Bitzellenbreite.
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Die Figuren 2e bis 2h zeigen Signalübergänge 2-1,5; 1,5-1; 1-1,5;
1,5-2, wo der Unterschied zwischen der Dauer des jeweils vorausgehenden und des
jeweils nachfolgenden Signalpegels gleich 1/2 Bitzellenbreite ist. Diese Signalübergänge
werden um nur 1/16 einer Bitzellenbreite verschoben, und zwar an mit gestrichelten
Linien gezeigte Stellen, die in allen Fällen in einer solchen Richtung versetzt
sind, daß die Differenz zwischen der Dauer des vorausgehenden und der Dauer des
nachfolgenden Signalpegels vergrößert wird. Die verschobenen Signalübergänge werden
auf einem magnetischen Medium aufgezeichnet, wo der Drängeffekt auftritt; aber wenn
die Übergänge aus dem Medium ausgelesen werden,erscheinen sie in richtiger Lage.
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Die in Figur 2 oben gezeigte Binärinformation wird also korrekt dekodiert,
nachdem sie mit hoher Geschwindigkeit und mit einer sehr hohen Packungsdichte auf
dem magnetischen Medium aultezeichnet worden ist.
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Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, behandelt das erfindungsgemäße
Aufzeichnuwsystem Binärinformationen in Form eines zwischen zwei Pegeln wechselnden
Aufzeichnungssignals, wie es als Beispiel in Figur 2a gezeigt ist, wobei jeder Signalpegel
zwischen zwei Wechseln oder Übergängen eine Zeit andauert, die gleich 1,0 ; 1,5
oder 2,0 Bitzellenbreiten des Aufzeichnungssignals ist. Das erfindungsgemäße System
enthält eine Decodiereinrichtung, wie z.B. die Einrichtung 20 in Figur 1, um zu
fühlen, wie lange die Aufzeichnungspegel vor und nach jedem Pegelwechsel des Aufzeichnungssignals
jeweils andauern, .sowie eine Phasenverschiebungseinrichtung ( wie z.B. die Signalfolge-Klassifizierschaltung
30 und den Vorwärts/Rückwärts-Phasenschieber 40 in Figur 1), die unter Steuerung
durch die Decodiereinrichtung wirksam wird, wenn die dem betrachteten Signalübergang
vorausgehenden und nachfolgenden Signalpegel unterschiedliche
Dauer
haben, um die Lage des betreffenden Signalübergangs in eine solche Richtung zu verschieben,
daß die Differenz zwischen der Dauer des vorausgehenden und des Dauer des nachfolgenden
Signalpegels vergrößert wird.
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