DE3229760A1

DE3229760A1 - Anordnung und verfahren zur einstellung eines magnetischen lesekopfes auf das zentrum einer vorgegebenen datenspur auf einem magnetischen aufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE3229760A1
Application number: DE19823229760
Authority: DE
Inventors: Charles H. Redwood City Calif. Coleman jun.
Original assignee: Ampex Corp
Current assignee: Ampex Corp
Priority date: 1981-08-10
Filing date: 1982-08-10
Publication date: 1983-03-03
Also published as: NL8203140A; GB2104688A; FR2511171B1; JPH0760542B2; US4432026A; DE3229760C2; GB2104688B; FR2511171A1; CA1183603A; JPS5841469A

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Bestimmung und Einstellung der Lage eines magnetischen Lesekopfes relativ zum Zentrum einer vorgegebenen Datenspur auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium. In benachbarten Datenspuren aufgezeichnete langwellige Spurlaufsignale besitzen dabei die gleiche Frequenz, wobei sie jedoch progressiv um einen vorgegebenen festen Betrag von Spur zur Spur in der Phase verschoben sind.

Es sind viele Anordnungen zur Ausrichtung eines Lesekopfes in bezug auf eine Datenspur auf einem sich in bezug auf den Kopf bewegenden magnetischen Aufzeichnungsmedium bekannt. In Verbindung mit derartigen Anordnungen wird eine 15

gesonderte, gewöhnlich zwischen benachbarten Datenspuren vorgesehene Regelspur verwendet, welche durch einen gesonderten Regelkopf ausgelesen wird. Das Ausgangssignal dieses Regelkopfes dient zur Regelung der Bandstellung in bezug zum Lesekopf. Bei derartigen Anordnungen ist ein wesentliches Problem darin zu sehen, daß ein gesonderter Kopf und ein gesonderter Raum auf dem Band oder einem anderen magnetischen Aufzeichnungsmedium für die Regelspur erforderlich ist. Dieser Raum ist insbesondere in Anordnungen nachteilig, bei d'enen es erwünscht ist, den Speicher-25

platz auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums maximal zu machen.

Ein weiteres Problem bei derartigen bekannten Anordnungen _on ist darin zu sehen, daß sie in Verbindung mit sehr schmalen Datenspuren nicht genau genug sind. Dies ergibt sich primär aus der Tatsache, daß der Regelkopf gewöhnlich in einem gewissen Abstand vom Lesekopf angeordnet werden muß und daher bei Verwendung in einem Bandgerät bestimmte „,. Änderungen der Kopf stellung nicht korrigieren kann, welche sich aus Änderungen der Bandspannung, der Temperatur, der

-λ-

Feuchtigkeit oder Kantenführungseffekten ergeben.

In neueren bekannten Anordnungen wird ein einziger Lesekopf zur Erfassung sowohl von Daten als auch Spurlauf-Signalen zwecks Regelung der Stellung des Kopfes in bezug auf die Datenspur verwendet. In der US-PS 3 263 031 ist eine Spurlaufanordnung beschrieben, bei der benachbart zu und zwischen jeder Datenspur Regelspuren vorgesehen sind und bei der die Frequenz des Steuerspursignals auf jeder

IQ Seite einer vorgegebenen Datenspur gleichzeitig mit der Datenspur ausgelesen wird. In einer derartigen Anordnung wird ersichtlich die Amplitude eines höherfrequenten Spurlaufsignals auf der einen Seite einer vorgegebenen Datenspur mit derjenigen eines niederfrequenteren Spurlaufsignals auf der anderen Seite der Datenspur zur Erzeugung eines Kopfstellungs-Fehlersignals verglichen. Eine derartige Anordnung besitzt jedoch den Nachteil, daß Regelspuren in einem von den Datenspuren getrennten Bereich aufgezeichnet werden müssen, was zu einer Reduzierung des nutzbaren Raums für die Datenspeicherung führt.

Eine in der niederländischen Patentanmeldung 74,09513 beschriebene Anordnung entspricht der Anordnung nach der vorgenannten US-PS, wobei jedoch gesonderte Regelspuren nicht erforderlich sind. Bei einer derartigen Anordnung werden die Regelsignale als langwellige Signale in bezug auf die im Datensignal zu erwartenden Frequenzen aufgezeichnet. Derartige langwellige Signale haben die Eigenschaft _t daß sie durch einen Lesekopf in einer benachbarten Spur erfaßbar sind, was unter der Annahme eines richtig gewählten Verhältnisses von Spurbreite zur Wellenlänge gilt. HÖherfrequente Datensignale zeigen jedoch diesen Überlauf- oder "Lese-Nebensprech"-Effekt nicht, so daß sie durch einen auf eine benachbarte Datenspur eingestellten Lesekopf nicht ausgelesen werden.

Ein wesentlicher Nachteil der beiden vorstehend diskutierten bekannten Anordnungen ist darin zu sehen, daß wenigstens zwei unterschiedliche Frequenzen enthaltende Spurlaufsignale zur Erzeugung eines Spurlauf-Fehlersignals c verglichen werden müssen. Offensichtlich arbeiten die beiden genannten Anordnungen insofern gleichartig, als sie die Amplitude der erfaßten Spurlaufsignale vergleichen, wenn diese Signale einmal durch frequenzselektive Mittel erfaßt sind, um das Kopfpositionsfehler- bzw. Abweichungssignal zu erzeugen. Zusätzlich zu diesem der Anordnung eigenen Nachteil, das gesonderte frequenzselektive Kreise erforderlich sind, hat die Anordnung nach der vorgenannten niederländischen Patentanmeldung auch den Nachteil, daß die Schaltung den in jedem Falle zu befolgenden Regeln gehorchen muß, wenn der Lesekopf von einer Datenspur auf die nächste Spur wechselt. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß sich auf einer Spur das höherfrequente Spurlaufsignal auf der linken Seite und das niederfrequentere Spurlaufsignal auf der rechten Seite befindet, wäh-

2Q rend sich die erfaßten höherfrequenteren und niederfrequenteren Spurlaufsignale bei Einstellung des Lesekopfes auf die nächste benachbarte Spur auf den entgegengesetzten Seiten dieser Spur befinden. Es sind daher Maßnahmen zur Berücksichtigung dieser Frequenzumkehr erforderlich, um

2J- sicherzustellen, daß das Abweichungssignal, das in einen zur Regelung der Lesekopfstellung verwendeten Servomechanismus eingespeist wird, für eine derartige ausgewählte Datenspur die richtige Polarität besitzt, um eine richtige Ausrichtung des Kopfes sicherzustellen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und ein Verfahren der in Rede stehenden Anordnung anzugeben, bei der das Regelspursignal nicht von Spur zu Spur umgekehrt werden muß, so daß keine Notwendigkeit besteht, die Polarität des resultierenden Kopfausrichtungssignals im Gleichlauf zu halten.

Dabei soll die Spurlaufgenauigkeit eines Lesekopfes auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium erhöht werden, um die erforderliche Breite der Datenspuren so klein wie möglich zu halten, wodurch wiederum die Datenpackungsdichte

c auf dem magnetischen Medium wesentlich erhöht werden kann.

Weiterhin soll auch die Notwendigkeit eines Vergleiches der Amplitude eines Signals mit einer Frequenz mit derjenigen eines zweiten Signals einer anderen Frequenz unnötig sein.

Schließlich sollen die Spurlaufsignale in einfacher Weise aus einer einzigen Frequenz ableitbar und in einfacher Weise auf derselben Spur bzw. aus derselben Spur wie das Datensignal aufgezeichnet und wiedergegeben werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung bzw. bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 12 gelöst.

Entsprechende Ausgestaltungen sowohl hinsichtlich der erfindungsgemäßen Anordnung als auch des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in entsprechenden Unteransprüchen gekennzeichnet.

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

QQ Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Aufzeichnung variabler Phasen-Spurlaufsignale auf einer Datenspur;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Auslesung von Spursignalen gleichzeitig mit Datensignalen aus einer Datenspur sowie zur Erzeugung eines Signals, dessen Amplitude eine

-JS-

Funktion der Abweichung des Lesekopfes vom Zentrum der Datenspur ist;

Fig. 3 ein Zeittaktdiagramm des Zusammenhangs zwischen einem Referenzsignal und einem aus diesem abge

leiteten Spurlaufsignal;

Fig. 4A und 4B jeweils eine Möglichkeit zur Aufzeichnung von Spurlaufsignalen auf einem magnetischen AufjQ zeichnungsmedium im erfindungsgemäßen Sinne;

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer Aufzeichnungsanordnung gemäß der Erfindung; und

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungs-

form einer Ausleseanordnung gemäß der Erfindung.

Generell gesprochen ermöglicht die vorliegende Erfindung die Einstellung eines magnetischen Lesekopfes auf das Zentrum einer vorgegebenen Datenspur auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium, wie beispielsweise einem Magnetband, das sich in bezug auf den Lesekopf bewegt. Jede Datenspur enthält dabei ein Spurlaufsignal gleicher vorgegebener Frequenz in bezug auf die Spurlaufsignale aller anderen Spuren, wobei jedoch die Spurlaufsignale in benachbarten Datenspuren progressiv um einen vorgegebenen Betrag in der Phase verschoben sind. Die Phase des durch den Lesekopf erfaßten Spurlaufsignals wird dann mit der Phase eines Referenzsignals verglichen. Dieses Phasenvergleichs-Ausgangssignal stellt ein Signal dar, dessen Amplitude eine Funktion jeder Abweichung der Lesekopfstellung vom Zentrum der durch den Kopf ausgelesenen Datenspur dar.

Die erfindungsgemäße Anordnung und das erfindungsgemäße

Verfahren sind speziell für Bandgeräte mit rotierendem Kopf, der quer oder schraubenförmig abtastet, vorteilhaft. Rotierende Trommeln mit einer Vielzahl von Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabeköpfen auf einer derartigen Trommel sind ebenfalls im Rahmen der Erfindung speziell verwendbar. Die Erfindung ist jedoch auch auf andere Typen von Mehrfach-SpuraufZeichnungsgeräten anwendbar.

Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile sind auch er-

IQ zielbar, wenn das langwellige Spurlaufsignal linear oder in Sättigung als Rechtecktsignal, beispielsweise als quadratisches Signal auf der Datenspur aufgezeichnet wird, wobei dieses Signal mit dem Datensignal auf der Spur einem Zeitmultiplex-Prozess unterworfen wird. Das letztgenannte Verfahren kann in bestimmten Fällen weniger vorteilhaft sein, da es die Größe der verfügbaren Aufzeichnungsfläche für die Datenspeicherung reduzieren kann. In Bandgeräten mit mehreren rotierenden Köpfen steht jedoch gewöhnlich ein Teil jeder Bandspur zur Verfügung, die sich beim überlauf benachbarter Köpfe über das Magnetband überlappen. Derartige Teile der Datenspur können zur Aufzeichnung der gesättigten Spurlaufinformation ausgenutzt werden, so daß der Datenspeicherraum dadurch nicht reduziert wird. Dieses letztgenannte Verfahren kann in bestimmten Fällen auch weniger vorteilhaft sein, da eine Lesekopf-Spurstellungskorrektur gleichzeitig mit den Daten nicht möglich ist.

Bei der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung gemäß Fig. 1 werden Spurlaufsignale erzeugt, deren Phase sich entsprechend den aufeinanderfolgenden Datenspuren auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium ändert. Diese Signale werden gleichzeitig mit den Signalen auf diesen aufeinanderfolgenden Datenspuren aufgezeichnet. Gemäß Fig. 1 liefert eine Referenzsignalquelle 12 ein konventionelles Referenzsignal fester Frequenz, das in zwei konventionelle Frequenzteilernetzwerke 14 und 16 eingespeist wird. Das Frequenzteiler-

netzwerk 16 teilt das Referenzsignal auf eine Frequenz herunter, die als Synchronimpuls für eine Trommel verwendbar ist, auf der mindestens ein rotierender Aufzeichnungskopf montiert ist, was im folgenden noch genauer beschrieben wird. Das Teilernetzwerk 14 speist einen konventionellen Vervielfacher 18 und wirkt in Verbindung mit diesem im Sinne der Erzeugung einer Frequenz, welche während jedes Laufes eines rotierenden Kopfes über dasmagnetische Bandaufzeichnungsmedium um eine feste Anzahl von Perioden

_ plus einem vorgegebenen zusätzlichen Teil einer Periode fortschreitet.

Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Frequenz des Spurlaufsignals für jede benachbarte Spur so definiert,

,_ daß sie in der Phase um einen Winkel von 90° immer in der Ib

gleichen Richtung aufwärts oder abwärts schreitet. In einem Aufzeichnungsgerät mit rotierendem Kopf tritt diese Phasenverschiebung daher einmal pro Kopfumlauf auf. Beispielsweise in einem System mit zwei rotierenden Köpfen kann das Spurlaufsignal zu 3/8 der Frequenzreferenz definiert werden, wenn die Trommelsynchronfrequenz gleich 1/12 der Frequenz des Frequenzreferenzsignals ist. In einem derartigen Fall vervollständigt das Spurlaufsignal gemäß Fig. 3 2 1/4 Perioden während jedes Kopfumlaufes ent-

„p. sprechend sechs Perioden der Frequenzreferenz. Andere mathematische Verhältnisse können im Bedarfsfall vorgesehen werden, um andere Frequenzverhältnisse wählen zu können und damit andere Spurlaufsignal-Frequenzen zu erzeugen. Bei einer Schreibgeschwindigkeit zwischen Kopf und

₃Q Band von 25,4 m/sec ist ein Spurlaufsignal in der Größenordnung von 62,5 kHz verwendbar. Diese Frequenz entspricht einer Wellenlänge von 0,04064 cm.

Mit Spurlaufsignalen längerer Wellenlänge wird zusätzlich zur Ermöglichung eines Effizienten "Lese-Nebensprechens" von benachbarten Spuren generell auch die Empfindlichkeit

und die Linearität des Zusammenhangs zwischen Phase und Kopfstellung vergrößert. Das bedeutet, daß die Genauigkeit der Anordnung eine Punktion der Empfindlichkeit der Phasenänderung in bezug auf Änderungen in der Kopfstellung ist. Die Empfindlichkeit wird weiterhin mit schmäleren Schutzbändern erhöht. Das Schutzband ist als ein Band leeren Raumes definiert, der zwischen benachbarten Spuren ausgebildet ist, um mechanische Toleranzen im System berücksichtigen zu können. Experimentell hat sich ein Verhältnis von SpurlaufSignalwellenlänge zu Spurbreite zu Schutzbandbreite von 4:1:1/3, beispielsweise von 0,03048 zu 0,00762 zu 0,00254 cm als zweckmäßig erwiesen. Damit führt beispielsweise ein Fehllauf von 10 % der Spurbreite zu einer Phasenänderung von 4,5°. Eine Reduzierung der

jg Wellenlänge um einen Faktor von zwei führt zu einer Reduzierung der Empfindlichkeit auf 3,0° unter Beeinträchtigung der Linearität, während eine Reduzierung des Schutzbandes um einen Faktor von zwei die Empfindlichkeit ohne Beeinflussung der Linearität auf 5,6° erhöht.

Das Ausgangssignal des Vervielfachers 18 wird in ein Tiefpassfilter 20 eingespeist, um das Signal des Vervielfachers 18 in eine Sinuswelle zu überführen. Das Ausgangssignal des Tiefpassfilters 2 0 wird in einem konventionellen Kreis zur Justierung des Pegels des Filterausgangssignals in bezug auf das Datensignal eingespeist. Ein derartiger Kreis kann.einen variablen Widerstand 22 enthalten.Die Amplitude des Spurlaufsignals wird mittels des Widerstandes 22 als Kompromiß zwischen dem Signal-Rauschverhältnis des Spurlaufsystems und den Datenspur-Intermodulationseffekten gewählt. Verhältnisse von 5 bis 10 % der Datensignalspitzenamplituden haben sich für Spurlaufsignale als zufriedenstellend erwiesen. Das Ausgangssignal des Pegeljustierungskreises 22 wird in eine einfache Signaladditionsstufe 24 eingespeist, in der das Datensignal mit dem Spurlaufsignal kombiniert wird. Das kombinierte

Signal wird über einen konventionellen Verstärker 26 in mindestens einen Aufzeichnungskopf 28 eingespeist.

Fig. 2 erläutert das Verfahren und die Anordnung, mittels denen das Spurlaufsignal gleichzeitig mit dem Datensignal aus einer Datenspur ausgelesen werden kann und zur Erzeugung eines Signals ausgenutzt wird, dessen Wert eine Funktion der Abweichung des Lesekopfes vom Zentrum der Datenspur ist. Gemäß Fig. 2 wird die Information auf dem Aufzeichnungsmedium durch einen konventionellen Lesekopf 30 erfaßt, bei dem es sich um einen Kopf einer Vielzahl von rotierenden Köpfen in einem Mehrkopf-Bandgerät handeln kann. Das Ausgangssignal des Lesekopfes 30 wird über einen konventionellen Verstärker 32 in ein Hochpassfilter 34 und ein Bandpassfilter 36 eingespeist. Das Hochpassfilter 34 dient zur Ausfilterung der Spurlaufsignal-Komponenten des durch den Lesekopf 30 erfaßten Signals, so daß am Ausgang dieses Filters lediglich die Dateninformation erscheint. Das Bandpassfilter 36 ist ein schmalbandiges Filter, das selektiv lediglich Signale einer Frequenz ausgibt, die gleich der aufgezeichneten Spurlaufsignal-Frequenz ist. Das Ausgangssignal des Bandpassfilters 36 wird auf eine Phasenvergleichsschaltung 38 gekoppelt. Diese Phasenvergleichsschaltung 38 kann konventionell in verschiedener Weise ausgeführt werden. Eine derartige Schaltung ist beispielsweise Teil einer PLL-Schaltung, etwa die Schaltung der Firma RCA mit der Typenbezeichnung CD4046B. Die Phasenvergleichsschaltung liefert vorzugsweise ein Ausgangssignal, dessen Amplitude sich als Funktion der Phasendifferenz zwischen zwei Eingangssignalen ändert. Bei einer Phasendifferenz von 10° liefert die Phasenvergleichsschaltung somit ein Ausgangssignal von 1 V, während eine Phasendifferenz von 0° zu einem Ausgangssignal von 0 V führt.

Das andere Eingangssignal der Phasenvergleichsschaltung 38 ist ein Referenzsignal fester Frequenz, das auf das

Trommelsynchronisationssignal bezogen ist. Gemäß einer Ausführungsform wird dieses Signal von einer Referenzsignalquelle fester Frequenz erzeugt, die der Referenzsignalquelle 12 mit fester Frequenz entspricht. Das Referenzsignal von der Referenzsignalquelle 40 wird in Teiler 2 und 44 sowie einen Vervielfacher 46 eingespeist. Diese Elemente arbeiten auf das Referenzsignal fester Frequenz in der gleichen Weise wie in der Anordnung nach Fig. 1.

IQ Das Ausgangssignal der Phasenvergleichsschaltung 38 ist vorzugsweise ein Spannungssignal, dessen Amplitude die Abweichungen in der Stellung des Lesekopfes relativ zum Zentrum der durch das Aufzeichnungsgerät ausgewählten Datenspur direkt wiedergibt. Diese Spannung kann in konventioneller Weise als Regelsignal für eine Bandantriebs-Servoregelung verwendet werden, welche die Geschwindigkeit des Bandes oder eines anderen Aufzeichnungsmediums relativ zum Lesekopf ändert. Andererseits kann das Regelsignal auch zur Regelung der Lesekopfstellung ausgenutzt werden. Dies kann beispielsweise durch Regelung der Auslenkung des Kopfes erfolgen, wenn dieser auf einem piezoelektrischen oder einem anderen Betätigungselement montiert ist.

Wie aus den vorstehenden Ausführungen folgt, dient das Referenzsignal fester Frequenz zur Regelung der Rotationsgeschwindigkeit der Aufzeichnungskopftrommel, so daß diese sowohl bei Aufzeichnung als auch bei Wiedergabe auf die gleiche Referenz bezogen ist, was dazu führt, daß sich die Trommel für beide Operationen mit exakt der gleichen Synchronendrehzahl dreht. Das Wiedergabesignal sollte daher abgesehen von einem gegebenenfalls vorhandenen geringfügigen Lesekopf-Zeitbasisfehler identisch mit dem aufgezeichneten Signal sein. Abgesehen vom Zeitbasisfehler wird daher die Phase des Spurlaufsignals lediglich durch die Stellung des Aufzeichnungskopfes in bezug auf die Daten-

-rf-

spuren verschoben. Es ist zu bemerken, daß sogar der Zeitbasisfehler außer Betracht bleiben kann, wenn das Referenzsignal aus auf dem Band selbst aufgezeichneten Signalen erzeugt wird. Für diesen Zweck sind beispielsweise die in konventionellen Digitaldaten-Impulsfolgen erforderlichen Synchronimpulse geeignet. In einem derartigen Fall werden Zeitbasisfehler auf dem Band bzw. Aufzeichnungsmedium gelöscht.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung wird aus Fig. 4A deutlich, in der eine beispielhafte Möglichkeit der Aufzeichnung von Spurlaufsignalen auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium gleichzeitig mit Datensignalen dargestellt ist. Gemäß dieser Figur kann ein magnetisches

-5- Medium, beispielsweise ein Band 50 eine Vielzahl von Datenspuren aufweisen (Spuren TR1 bis TR4). Für Diskussionszwecke sei angenommen, daß sich das Band in der eingezeichneten Richtung bewegt, so daß ein rotierender magnetischer Aufzeichnungskopf zuerst die Spur TR1 in vertikaler Rich-

2Q tung und sodann fortschreitend die Spuren TR2 bis TR4 abtastet.

Wie die Figur zeigt, beginnt ein Spurlaufsignal der Spur TR1 mit einer Phase von 0° an der Oberkante des Bandes und endet an der Unterkante des Bandes mit einer Phase von +90°. Die Spur TR2 beginnt mit +90° und endet mit +180°. Dieser Zusammenhang setzt sich über die weiteren Spuren fort. Somit eilt das Spurlaufsignal in der Spur TR2 dem Spurlaufsignal in der Spur TR1 um 90° vor. Entsprechend

QQ läuft am Ende der Spur TR2 das Signal zur Spur TR3, wobei es gegenüber der Spur TR1 um 180°, gegenüber der Spur TR2 jedoch lediglich um 90° in der Phase verschoben ist. Die Spur TR5 zeigt, daß die Spurlaufsignale wiederholbar sind, wobei sie sich in diesem Falle nach jeder vierten Spur wiederholen. Zwar sind von 90° verschiedene Phasenverschiebungen pro Kanal im Rahmen der Erfindung eben-

\ falls möglich; der Wert von 90° ist jedoch bevorzugt.

Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, handelt es sich bei dem auf dem Band 50 aufgezeichneten Spurlaufsignal um ein kontinuierliches Signal, das unterbrochen ist und auf getrennten Spuren durch die Wirkung des rotierenden Kopfes selbst automatisch aufgezeichnet wird. Es ist auch darauf hinzuweisen, daß die Datenspuren auf dem Band 50 zwar vollständig vertikal dargestellt sind. Tatsächlich werden sie jedoch unter einem geringen Winkel gegen die Vertikale aufgezeichnet und wiedergegeben, was sich aus dem Effekt der Bandbewegung in bezug auf die Achse des vertikal rotierenden Aufzeichnungskopfes während der Aufzeichnung auf einer derartigen Spur ergibt. Es ist schließlich darauf hinzu-

.p. weisen, daß zwischen benachbarten Datenspuren ein schmaler Schutzbandraum 52 verbleibt, um sicherzustellen, daß jede Spur für von den langwelligen SpurlaufSignalen verschiedene Signale vollständig isoliert bleibt.

2Q Wird beispielsweise die Spur TR2 als die augenblicklich durch einen magnetischen Lesekopf ausgelesene Spur betrachtet, so erfaßt der Kopf nicht nur das Spurlaufsignal in der Spur TR2 sondern auch kleinere Amplitudenbeträge der Spurlaufsignale in den Spuren TR1 und TR2. Die Amplitude der

2g benachbarten Spurlaufsignale nimmt ab, wenn der laterale Abstand zwischen Kopf und Spur vergrößert wird, während sie generell zunimmt, wenn die Wellenlänge erhöht wird. Die durch den Kopf erfaßte Phase des Spurlaufsignals ist daher nicht allein durch die Phase des in der Spur TR2

gg aufgezeichneten Spurlaufsignals sondern auch durch die Vektorsumme des Nebensprechens von den SpurlaufSignalen in benachbarten Spuren bestimmt. Eine Kopfverschiebung aus dem Zentrum der Spur TR2 erhöht das Nebensprechsignal von der näher benachbarten Spur und vermindert dieses Signal aus einer weiter entfernten Spur. Die Phase des erfaßten Spurlaufsignals wird daher gegen die Phase der nächstbe-

nachbarten Spur um einen der Verschiebung proportionalen Betrag verschoben. In diesem Zusammenhang wird auf einen Artikel von Lindholm "Spacing Losses in Finite Track With Reproducing Systems" in IEEE Transaction on Magnetics, 1978, Vol. MAG-14, No. 2 verwiesen.

Bei direkt über dem Zentrum der Spur TR2 eingestelltem Kopf löschen sich die benachbarten Spursignale aus, so daß das durch den Lesekopf ausgelesene Spurlaufsignal

IQ durch die anderen Spuren unbeeinflußt bleibt, da die SpuronTR1 und TR2 um 180° in der Phase gegeneinander verschoben sind (in bezug auf die Spur TR2 eilt eine Spur um 90° vor, während die andere um 90° nacheilt). Ist jedoch der Kopf beispielsweise geringfügig zur Spur TR3 hin verschoben, so wird die Phase zur Phase der Spur TR3 hin verschoben. Das Ausgangssignal der Phasenvergleichsschaltung ist eine Spannung der richtigen Polarität, um die Bandantriebs-Servoregelung geringfügig zu ändern und damit den Lesekopf wiederum direkt auf das Zentrum der ausgewählten Datenspur einzustellen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist auch eine Anordnung möglich, in der die Ansprechzeit der Servoregelung in bezug auf die Abtastgeschwindigkeit zwischen Band und Kopf klein ist. Das bedeutet, daß ein über eine Anzahl von Spuren erfaßter Phasenfehler notwendig sein kann, bevor die KopfStellungskorrektur abgeschlossen ist.

Es ist zu bemerken, daß die Möglichkeit einer Interferenz zwischen dem Spurlaufsignal sowie dem Datensignal und umgekehrt zwei Forderungen für das Datensignal mit sich bringt. Erstens soll das Spektrum des Signals, ob es sich nun um ein codiertes digitales Datensignal oder ein frequenzmoduliertes Analogsignal handelt, wenig oder keine Energie bei der Frequenz des Spurlaufsignals besitzen. Zweitens soll der Wiedergabesignalweg bei der SpurlaufSignalfrequenz lediglich ein geringfügiges oder kein Ansprechverraögen

haben. Beide Erfordernisse werden durch konventionelle Mittel erfüllt.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform einer c erfindungsgemäßen Anordnung. Bei dieser Anordnung erfolgt statt der gleichzeitigen Aufzeichnung ein Zeitmultiplex-Prozess des Spurlaufsignals mit dem Datensignal in der Datenspur. Wenn dieses Verfahren möglicherweise auch die Ausnutzung eines bestimmten Bereiches auf dem Aufzeich_n nungsmedium erfordert, der sonst für die Datenspeicherung ausnutzbar ist, so ist eine derartige Anordnung doch unter bestimmten Umständen von Nutzen. Ist beispielsweise ein hohes Signal-Rauschverhältnis für das Spurlaufsignal erforderlich, so kann das Spurlaufsignal nicht linear bei einer weit kleineren Amplitude aufgezeichnet werden. Es muß vielmehr in Sättigung auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet werden. In diesem Falle können in Sättigung aufgezeichnete Daten nicht gleichzeitig aufgezeichnet werden. Wie im folgenden noch genauer beschrieben wird, können die Spurlaufsignale andererseits auch auf einem Band aufge-AKJ

zeichnet werden, das durch rotierende Mehrfach-Aufzeichnungsköpfe in überlappenden Bereichen bespielt wird, wenn beide Köpfe mit dem Band in Kontakt stehen, ohne daß dabei nutzbarer Datenspeicherraum vergeudet wird.

Die in Fig. 5 dargestellte Anordnung arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise wie die Anordnung nach Fig. Sie enthält eine Referenzsignalquelle 100, deren Ausgangssignal fester Frequenz auf zwei Teiler 102 und 104 ge-

g₀ koppelt wird, wobei der Teiler 104 einen Trommelsynchronimpuls erzeugt und das Ausgangssignal des Teilers 102 in einen Vervielfacher 106 eingespeist wird. Der Teiler und der Vervielfacher 106 erzeugen ein Spurlaufsignal vorgegebener fortschreitender Phasenverschiebung in bezug

gc auf den Trommelsynchronimpuls. Das Ausgangssignal des Teilers 106 wird mit dem Datensignal in konventioneller

Weise in einem Multiplexer 108 einem Zeitmultiplex-Prozess unterworfen, wobei das Ausgangssignal des Multiplexers 108 über einen Verstärker 110 in wenigstens einen Aufzeichnungskopf 112 eingespeist wird.

Ist die Aufzeichnung von Daten auf einer Datenspur über

einen Kopf gleichzeitig mit der Aufzeichnung eines Spurlaufsignals auf einer zweiten Datenspur erwünscht, so speist ein zweiter Multiplexer 114 einen zweiten Aufzeich- _ nungskopf über einen Verstärker 118. In konventioneller Weise gesteuerte Schalter S1 und S2 können erforderlich sein, um Daten oder Spurlaufsignale richtig in einen entsprechenden Kopf 112 bzw. 116 einzuspeisen. Wie bereits ausgeführt, ist diese auf der Basis eines zweiten Multiplexer-Prozesses arbeitende Ausführungsform in einem Aufzeichnungsgerät mit rotierenden Köpfen vorteilhaft, bei dem jede Datenspur eine Überlapperiode aufweist, in der zwei Aufzeichnungsköpfe mit dem Band in Kontakt stehen, und zwar in der Weise, daß ein Kopf sich im Bereich des Beginns

„_Ω und ein Kopf sich im Bereich des Endes des entsprechenden Überlaufs über dem Band befindet. Es kann daher eine Folge von langwelligen Rechtecksignalen in diesen Überlappbereich durch den Aufzeichnungskopf aufgezeichnet werden, der in diesem Moment zur Aufzeichnung von Daten in der entsprechenden Datenspur nicht benötigt wird. Dieses Zeitmultiplex-Spurlaufsignal kann in entsprechender Weise ausgelesen werden. Es ist darauf hinzuweisen, daß es bei dieser Ausführungsform nicht erforderlich ist, daß das Spurlaufsignal von Spur zu Spur kontinuierlich ist.

OQ Die Anzahl von Spurlaufsignal-Perioden in jeder Datenspur ist nicht von Bedeutung. Es ist lediglich erforderlich, daß die Phase von Spur zu Spur entweder um + oder - 90° fortschreitend verschoben wird.

or Fig. 6 zeigt eine Anordnung zur Wiedergabe des gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform aufgezeichneten

Spurlaufsignals. Die Wirkungsweise der in Fig. 6 dargestellten Anordnung entspricht der Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 2 mit einigen wichtigen Unterschieden. Das Ausgangssignal eines Wiedergabekopfes 120 wird über einen konventionellen Verstärker 122 in einen Zeitdemultiplexer 124 eingespeist. Dieser Demultiplexer 124 gibt das Datensignal von der Aufzeichnungsmedium-Datenspur in allen Zeiten aus, die von den vorgegebenen Zeiten verschieden sind, während welcher Spurlaufsignal-Daten auf die Datenspur aufgezeichnet sind. Während dieser letztgenannten Zeit wird das Signal über ein Bandpassfilter 132 in eine Phasenvergleichsschaltung 134 eingespeist. Entsprechend wird das Ausgangssignal eines zweiten Lesekopfes 126 über einen Verstärker 128 in einen Demultiplexer 130 eingespeist, welcher die Daten in der anhand des Demultiplexers 124 beschriebenen Weise ausgibt. Obwohl ein Referenzgenerator-Ausgangssignal in der anhand von Fig. beschriebenen Weise erzeugt werden kann, ist eine andere Möglichkeit die, das Spurlaufsignal selbst in einen Referenzgenerator 136 einzuspeisen. Dieser Referenzgenerator 136 kann die höherfrequenten Komponenten der Flanken des rechteckförmigen Spurlaufsignals zur Erzeugung des für die Phasenvergleichsschaltung 134 notwendigen Referenzsignals ausnutzen. Dies ist möglich, weil die Frequenzkomponenten dieser Flanken aufgrund von Ste-lungsänderungen keinen Phasenänderungen unterliegen, wie das für die Fundamentalkomponente des Spurlaufsignals der Fall ist. Ebenso wie in der Anordnung nach Fig. 2 dient das Ausgangssignal der Phasenvergleichsschaltung 134 zur Steuerung einer Bandantriebs-Servoregelung, wodurch eine Neueinstellung des Wiedergabekopfes auf das Zentrum der Datenspur möglich wird, wenn ein derartiger Stellungsfehler festgestellt worden ist. Bei dieser Ausführungsform erzeugt der Referenzgenerator 136 auch das Trommelsynchronsignal nicht. Es ist daher ein getrennter Synchrongenerator 138 erforderlich, der von einer internen Referenzsignalquelle 140 gespeist wird.

Fig. 4B zeigt ein beispielhaftes Verfahren der Aufzeichnung eines rechteckförmigen Signals mit gesättigtem Pegel gemäß der Ausführungsform nach Fig. 5. Wie aus dieser Fig. 4B ersichtlich ist, sind die positiven und negativen Komponenten eines quadratischen Spurlaufsignals auf dem Band 130 als abwechselnde Magnetisierungsrichtungen dargestellt. Die Phase der Magnetisierungsbereiche wird wiederum von Spur zu Spur um 90° verschoben. Ein Kopf liest fortschreitend die Spur TR1, TR2, usw. in der Wirkungsweise der Aus-

IQ führungsform nach Fig. 4A entsprechender Form. Ist der Magnetkopf beispielsweise auf die Spur TR2 eingestellt, so erfaßt er daher die Fundamentalkomponenten der Spurlaufsignale der Spuren TR1 und TR2 ebenso wie die der Spur TR2 in der gleichen Weise, wie dies oben anhand der An-Ordnung nach Fig. 2 beschrieben wurde.

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Wkick-μλνν, I>*p-l.--P«ys. Dr. K. Fincke

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Anordnung und Verfahren zur Einstellung eines magnetischen Lesekopfes auf das Zentrum einer vorgegebenen Datenspur auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium

Patentansprüche

. 1.)Anordnung zur Einstellung eines magnetischen Lesekopfes auf das Zentrum einer vorgegebenen Datenspur auf einem eine Vielzahl derartiger spurenaufweisenden magnetischen Aufzeichnungsmedium, wobei die Datenspur ein Spurlaufsignal mit einer solchen vorgegebenen Frequenz enthält, daß ein Lese-Nebensprechen mit dem Signal einer benachbarten Spur möglich ist, gekennzeichnet durch
eine erste, auf einer Seite und benachbart zu der vorgegebenen Spur (beispielsweise (TR2) vorgesehene Datenspur (beispielsweise TR1), in der ein Spurlaufsignal mit einer Frequenz aufgezeichnet ist, die gleich der vorgegebenen Frequenz aber um einen vorgegebenen Betrag in einer Richtung phasenverschoben ist, eine zweite, auf der anderen Seite und benachbart zu der vorgegebenen Spur (beispielsweise TR2) vorgesehene Datenspur (beispielsweise TR3), in der ein Spurlaufsignal mit einer Frequenz aufgezeichnet ist, die gleich der

vorgegebenen Frequenz aber um einen vorgegebenen Betrag in der anderen Richtung phasenverschoben ist, eine an den Ausgang des Lesekopfes (30) gekoppelte Schaltung (34, 36) zur Erfassung eines Summenspurlaufsignals mit Komponenten aus jedem Spurlaufsignal und eine die Phase der Summenspurlaufsignale mit der Phase eines Referenzsignals gleicher Frequenz vergleichende Schaltung (38) zur Erzeugung eines jede Stellungsabweichung des Lesekopfes (30) aus dem Zentrum der vorgegebenen Spur (beispielsweise TR2) anzeigenden Signals .
2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine auf das Abweichungssignal ansprechende Einrichtung zu

p. einer derartigen Justierung der Stellung des Lesekopfes (30), daß er auf die vorgegebene Spur (beispielsweise TR2) zentriert ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn-2Q zeichnet, daß die vorgegebene Phasenverschiebung zwischen den benachbarten SpurlaufSignalen gleich 90° ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Phasenverschiebung

2(- progressiv und in aufeinanderfolgenden vom Lesekopf

(30) abgetasteten Spuren (TR1 bis TR5) von gleichem Betrag ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge-3Q kennzeichnet, daß der Lesekopf (30) ein auf einer rotierenden Trommel montierter Rotationskopf ist, der die Datenspuren (TR1 bis TR5) auf dem Aufzeichnungsmedium (50) transversal abtastet, und daß das Referenzsignal mit der Drehzahl der Trommel synchron ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch

gekennzeichnet, daß der Lesekopf (30) die Datenspuren

(TR1 bis TR5) auf dem Aufzeichnungsmedium (50) schraubenförmig abtastet.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungsschaltung (34, 36) eine Bandpassfilterschaltung ist, welche Signale mit von der Frequenz der Spurlaufsignale verschiedenen Frequenzen ausfiltert.
8. Anordnung zur Einstellung eines magnetischen Lesekopfes relativ zu einer vorgegebenen Datenspur auf einem eine Vielzahl derartiger Spuren aufweisenden magnetischen Aufzeichnungsmedium, wobei die vorgegebene Datenspur ein Spurlaufsignal mit einer vorgegebenen langwelligen Frequenz enthält, so daß ein Lese-Nebensprechen mit dem Signal einer benachbarten Spur möglich ist, insbesondere nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
eine erste, auf einer Seite und benachbart zu der vorgegebenen Spur (beispielsweise TR2) vorgesehene Datenspur (beispielsweise TR1), in der ein Spurlaufsignal mit einer Frequenz aufgezeichnet ist, die gleich der vorgegebenen Frequenz aber um einen vorgegebenen Betrag in einer Richtung phasenverschoben ist, eine zweite, auf der anderen Seite und benachbart zu der vorgegebenen Spur (beispielsweise TR2) vorgesehene Datenspur (beispielsweise TR3), in der ein Spurlaufsignal mit einer Frequenz aufgezeichnet ist, die gleich der vorgegebenen Frequenz aber um den gleichen vorgegebenen Betrag in entgegengesetzter Richtung gegenüber dem ersten Spurlaufsignal phasenverschoben ist, eine Schaltung (34, 36) zur Erfassung der relativen Stärken der Spurlaufsignale und zur Abgabe eines Summensignals, dessen Phase eine Funktion dieser Signale ist, und eine Phasenvergleichsschaltung (38) zur Erzeugung

eines Ausgangssignals, dessen Wert sich als Funktion der zwischen dem Summensignal und einem Referenzsignal der gleichen Frequenz festgestellten Phasendifferenz ändert.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Spurlaufsignale eine Amplitude im Bereich von 5 bis 10 % der Datensignal-Spitzenamplitude besitzen.

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10. Anordnung zur Einstellung eines magnetischen Lesekopfes auf das Zentrum einer vorgegebenen Datenspur auf einem eine Vielzahl derartiger Datenspuren aufweisenden magnetischen Aufzeichnungsmedium, wobei die vorgegebene Datenspur ein mit den Daten in dieser Datenspur einem Zeitmultiplex-Prozess unterworfenes Spurlaufsignal enthält, das eine vorgegebene langwellige Frequenz besitzt, so daß ein Nebensprechen mit dem Signal einer benachbarten Spur möglich ist,
gekennzeichnet durch

eine erste, auf einer Seite und benachbart zu der vorgegebenen Spur (beispielsweise TR2) vorgesehene Datenspur (beispielsweise TR1), in der ein entsprechendes, einem Zeitmultiplex-Prozess unterworfenes Spurlaufsignal mit einer Frequenz aufgezeichnet ist, die gleich der Frequenz des vorgegebenen Spurlaufsignals aber um einen vorgegebenen Betrag in einer Richtung phasenverschoben ist,

eine zweite, auf der anderen Seite und benachbart zu der vorgegebenen Datenspur (beispielsweise TR2) vorgesehene Datenspur (beispielsweise TR3), in der ein entsprechendes, einem Zeitmultiplex-Prozess unterworfenes Spurlaufsignal aufgezeichnet ist, dessen Frequenz gleich der Frequenz des vorgegebenen Spurlaufsignals aber um den gleichen vorgegebenen Betrag in entgegengesetzter Richtung gegen das erste Spurlaufsignal phasenverschoben ist,

eine an den Ausgang des Lesekopfes (120, 126} angekoppelte Demultiplexerschaltung (124, 130) zur Erzeugung eines zusammengesetzten Spurlaufsignals mittels eines Demultiplexerprozesses aus dem vorgegebenen Spurdatensignal, wobei das zusammengesetzte Spurlaufsignal Komponenten aus jedem Datenspur-Spurlaufsignal enthält,

und eine die Phase des zusammengesetzten Spurlaufsignals mit der Phase eines Referenzsignals der gleichen Frequenz vergleichende Schaltung (134) zur Erzeugung eines jede Stellungsabweichung des Lesekopfes (120, 126) aus dem Zentrum der vorgegebenen Spur (beispielsweise TR2) anzeigenden Signals.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Spurlaufsignal in Sättigung als Rechtecksignal in der Datenspur (beispielsweise TR2) aufgezeichnet ist.
12. Verfahren zur Einstellung eines Magnetkopfes auf das Zentrum einer vorgegebenen Datenspur, welche sich auf einem eine Vielzahl derartiger Spuren aufweisenden magnetischen Aufzeichnungsmedium relativ zum Lesekopf bewegt, wobei jede Datenspur ein langwelliges Spurlaufsignal der gleichen Frequenz enthält, so daß ein Nebensprechen der Spurlaufsignale in benachbarten Datenspuren möglich ist, und wobei das Spurlaufsignal progressiv um einen vorgegebenen Betrag in bezug auf das Signal der nächstfolgenden Datenspur phasenverschoben ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

(a) der Lesekopf (beispielsweise 30) relativ zu der vorgegebenen Datenspur (beispielsweise TR2) eingestellt wird,

(b) am Ausgang des Lesekopfes (beispielsweise 30) ein

zusammengesetztes Spurlaufsignal mit Komponenten aus jedem Spurlaufsignal erfaßt wird,

(c) die Phase des zusammengesetzten Spurlaufsignals mit einem Referenzsignal der gleichen Frequenz verglichen wird, und

(d) als Punktion jeder erfaßten Phasendifferenz zwischen dem zusammengesetzten Spurlaufsignal und dem Referenzsignal ein Signal ausgegeben wird, dessen Wert eine Funktion der Größe der Phasendifferenz ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Spurlaufsignal in jeder Datenspur (TR1 bis TR5) in bezug auf das Spurlaufsignal der benachbarten Datenspur um 90° in der Phase verschoben ist.
14. Verfahren nach Anspruch 12 und/oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzsignal von einer vorgegebenen Folgefrequenz abgeleitet wird, mit der jede Datenspur (TR1 bis TR5) durch einen magnetischen Lesekopf (beispielsweise 30) abgetastet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt (d) ein Signal ausgegeben wird, dessen Amplitude proportional zu der Strecke ist, um die der Lesekopf (beispielsweise 30) gegen das Zentrum der vorgegebenen Datenspur (beispielsweise TR2) verschoben ist.