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Beschreibung:
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spursteuerung beim Abspielbetrieb
eines Geräts und eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.
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Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Magnetbandgerät, speziell
auf ein Videobandgerät, bei dem das Einstellen eines Magnetkopfs auf eine Spur im
Abspielbetrieb nach Maßgabe von vier Pilotsignalen erfolgt, die unterschiedliche
Frequenzen aufweisen und die zusammen mit Informationssignalen auf einem Band aufgezeichnet
werden.
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Die US-PS 4 297 733 zeigt ein bekanntes Spursteuerungssystem für Magnetbandgeräte,
insbesondere für Videobandgeräte. Nach dem in dieser Druckschrift beschriebenen
Verfahren werden vier Spursteuersignale (Pilotsignale) mit unterschiedlichen Frequenzen
zusammen mit Informationssignalen während des Aufzeichnungsbetriebs in aufeinanderfolgenden
Spuren aufgezeichnet. Im Abspielbetrieb werden die Pilotsignale dazu herangezogen,
Spursteuersignale (Spurregelsignale) zu erhalten.
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Bei dem bekannten Verfahren genügen die vier Frequenzen fl, f2, f3
und f4 der vier Pilotsignale folgender Beziehung: Ifl - f21 : 1~2 - f3 : If3 - f4
= 1 : 3 : 1 oder 3 : 1 : 3. Diese Pilotsignale werden in den Spuren eines als Aufzeichnungsträger
dienenden Videobands in der zyklischen Reihenfolge f1, f2, f3, f41 f1, ... nacheinander
aufgezeichnet. Im Abspielbetrieb werden vier Bezugssignale geliefert, die der obigen
Bedingung genügen und die dieselbe zyklische Reihenfolge haben wie die Pilotsignale.
Es werden zwei Differenzfrequenz-Signalkomponenten gebildet. Hierzu werden die Differenzen
zwi-
schen einer Pilotsignalkomponente einer einer gerade abgespielten
Spur unmittelbar vorausgehenden (benachbarten) Spur und einem entsprechenden Bezugssignal
sowie zwischen einer Pilotsignalkomponente einer einer gerade abgespielten Spur
unmittelbar nachfolgenden (benachbarten) Spur und einem entsprechenden Bezugssignal
ermittelt. Wird von dem Magnetkopf beispielsweise gerade diejenige Spur zur Wiedergabe
abgetastet, in der ein Pilotsignal mit der Frequenz f1 aufgezeichnet ist, so haben
die Pilotsignale in der rechten und der linken benachbarten Spur die Frequenzen
f1 bzw. f3, und das entsprechende Bezugssignal hat die Frequenz f2.
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Demzufolge erhält man als Frequenzen der zwei Differenzfrequenz-Signalkomponenten
f1 - f2 bzw. f2 - ~2| bzw. |f2 - f3|. In ähnlicher Weise erhält man beim Abspielen
der Spuren, in denen die Pilotsignale mit den Frequenzen f3, f4 und f1 aufgezeichnet
sind, Differenzfrequenz-Signalkomponenten mit den Frequenzen f2 -, f31 und tf3 -
f4i1 bzw. f3 - bzw.
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und f4 - ~1{,bzw. f4 - f1 und Ifl - f2i. Es gelte nun die Beziehung
f1 - f2 = f3 - f4 = M und f2 - f3 = f4 - f1 = 3M. Die Differenzfrequenz-Signalkomponenten
mit den Frequenzen M und 3M erhält man normalerweise, wenn im Abspielbetrieb die
Spur eingestellt ist. Diese Signale werden aus dem Wiedergabesignal ermittelt, und
die Differenz zwischen den Pegeln dieser Differenzfrequenz-Signalkomponenten wird
ermittelt, um ein Spursteuersignal zu erhalten. Durch Kompensation des Spursteuersignals
erfolgt eine Spursteuerung mit Hilfe einer Spursteuer-Servoschaltung, indem z.B.
das Spursteuersignal zu null gemacht wird.
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Auf diese Weise vermag der Magnetkopf im Abspielbetrieb der Spur richtig
zu folgen.
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Bei dem bekannten System ist allerdings das Verhältnis eines Differenzfrequenz-Signals
entsprechend der Differenz
zwischen dem Bezugssignal und der Pilotsignalkomponente,
die von der der Abspielspur rechts benachbarten Spur erhalten wird, zu dem Differenzfrequenz-Signal
entsprechend der Differenz zwischen dem Bezugssignal und derjenigen Pilotsignalkomponente,
die von der der abgespielten Spur links benachbarten Spur erhalten wird, nicht konstant,
sondern das Verhältnis ändert sich von Spur zu Spur zwischen 1 : 3 und 3 : 1. Wenn
daher eine Differenz zwischen den Differenzfrequenz-Signalkomponenten mit den Frequenzen
M und 3M vorliegt, so wird das sich ergebende Pegeldifferenz-Signal bei jeder Spur
selbst dann invertiert, wenn ein Spurfehler in nur einer Richtung vorliegt.
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Die invertierten und die nicht-invertierten Differenzsignale müssen
also bei jeder Spur umgeschaltet werden, um Grundlage für Spursteuersignale sein
zu können. Hierdurch wird den Spursteuersignalen Spurrauschen zugemischt, so daß
die Spursteuerung instabil wird. Außerdem sind eine Polaritäts-Umkehrschaltung,
eine Steuersignal-Schaltanordnung und entsprechende Steuerschaltkreise notwendig,
so daß die gesamte Schaltungsanordnung aufwendig und mithin teuer wird.
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Da außerdem die Differenzpegel-Signale bei jeder Spur invertiert werden
müssen, um das Spursteuersignal zu gewinnen, ist grundsätzlich keine Spurpositions-Einstellung
möglich. Dies ist insofern problematisch, als die Größe des Kopfs und die Stelle,
an der der Kopf montiert ist, bei der Massenproduktion von Gerät zu Gerät schwanken.
In diesen Fällen muß also eine Korrektur durchgeführt werden, um die richtige Spurpositions-Einstellung
zu gewährleisten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Spursteuerung anzugeben, bei dem
bzw. bei der ein Spursteuersignal
weitestgehend frei von Rauschanteilen ist, so daß eine stabile Spursteuerung möglich
ist. Die Vorrichtung soll einen einfachen Aufbau besitzen und billig herzustellen
sein. Außerdem soll die Spurpositions-Einstellung auf einfache Weise vorgenommen
werden können.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 bzw. im Anspruch 5 angegebenen
Merkmale gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren haben die beiden Differenzfrequenz-Signalkomponenten
zwischen den Polotsignalkomponenten der der jeweils gerade abgespielten Spur benachbarten
Spuren und den entsprechenden Bezugssignalen in jeder Spur jeweils eine vorbestimmte
konstante Frequenz.
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Daher ist die bezüglich jeder abgespielten Spur ermittelte Differenz
zwischen den zwei Differenzfrequenz-Signalkomponenten keiner Polaritätsumkehr unterworfen,
so daß die Differenz der Richtung eines Spurfehlers entspricht.
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Aus diesem Grund braucht das Pegeldifferenz-Signal nicht in jeder
Spur invertiert und kann (direkt) als Spursteuersignal verwendet werden. Hierdurch
läßt sich eine durch Rauschen aufgrund von Umschaltungen bewirkte instabile Spursteuerung
verhindern. Hinzu kommt, daß weder eine Polaritäts-Umkehrschaltung, noch eine Umschaltanordnung,
noch die zugehörigen Steuerschaltungen notwendig sind, so daß die gesamte Anordnung
einen einfachen Aufbau hat und billig hergestellt werden kann.
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Im folgenden werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der
Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines
Videobands, auf dem mehrere Spuren mit Spursteuer-Pilotsignalen aufgezeichnet sind,
wobei die Pilotsignale unter-
schiedliche Frequenzen aufweisen,
die sich in einer zyklischen Reihenfolge wiederholen, und Fig. 2 ein Blockdiagramm
einer Spursteuerschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weicht die zyklische Reihenfolge
der im Abspielbetrieb gelieferten Bezugssignale durch eine spezielle Lagebeziehung
von der zyklischen Reihenfolge der im Auf zeichnungsbetrieb aufgezeichneten Pilotsignale
ab. Die Differenz zwischen zwei extrahierten Pilotsignalkomponenten und den entsprechenden
Bezugssignalen werden in Form von zwei Differenzfrequenz-Signalen ermittelt, die
in jeweils jeder zweiten Spur eine vorbestimmte konstante Frequenz besitzen. Ein
Pegeldifferenz-Signal, welches der Differenz zwischen diesen Differenzfrequenz-Signalen
entspricht, hat eine Amplitude und eine Polarität entsprechend einem Spurfehler.
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Wie in Fig. 1 zu sehen ist, sind in Spuren 1 eines Aufzeichnungsträgers
T in zyklischer Reihenfolge vier Pilotsignale mit unterschiedlichen Frequenzen fl,
f2, f3 und f4 nacheinander aufgezeichnet, wobei die Frequenzen folgen'der Beziehung
genügen: Ifl - f2i : f2 - f3! : |f2 1f3 - |~3 f41 ~4| = A : B : A. Im Abspielbetrieb
werden aus den beiden einer von einem Magnetkopf 2 gerade abgetasteten Spur benachbarten
Spuren zwei Pilotsignalkomponenten extrahiert, und es werden Differenzen zwischen
diesen zwei Pilotsignalkomponenten und jeweils einem entsprechenden Bezugssignal
von insgesamt vier Bezugssignalen gebildet, deren Frequenzen dieselbe Beziehung
zueinander aufweisen wie die Frequenzen fl, f2, f3 und f4 der vier Pilotsignale,
die jedoch in einer anderen vorbestimmten zyklischen Reihenfolge geliefert werden.
Die beiden ermittelten Differenzen werden in Form von zwei Differenzfrequenz-Signalen
ermittelt. Im vorliegenden
Fall ist die zyklische Reihenfolge der
Pilotsignale gegeben durch eine Frequenzenfolge fl, f2, f3, f4, fl, wohingegen die
zyklische Reihenfolge der Bezugssignale gegeben ist durch die Frequenzfolge f3,
f2, fl, f4, f3, ... (die ungeradzahligen Signale sind vertauscht) oder flr f41 f31
f21 fll ... (die geradzahligen Signale sind vertauscht). Das Verhältnis A : B :
A kann praktisch beliebig gewählt werden.
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Es soll nun angenommen werden, daß das Verhältnis Jf1 - f2 : f2 -
f2| f3 |f2 - f3| : f3 - f41 = A : B : A gegeben ist durch das Zahlenverhältnis 1
: 3 : 1. Die Pilotsignale haben folgende Frequenzen f1 bis f4: f1 = N f2 = N + M
f3 = N + 4M f4 = N + 3M In einem Videobandgerät sind z.B. folgende Werte gegeben:
N #6,5 fH und M x fH (fH ist die Zeilenfrequenz). Dementsprechend betragen die Frequenzen
fl bis f4: f1 t 6,5 fH f2 2 7,5 fH f3 r 10,5 fH f4 # 9,5 fH Die nachstehende Tabelle
veranschaulicht die Beziehung zwischen den Frequenzen verschiedener Signale und
den entsprechenden Spurnummern, wenn diese Pilotsignale mit den Frequenzen fl, f2,
f3 und f4 auf den Spuren 1 des Aufzeichnungsträgers T in einer zyklischen Reihenfolge
fl, f2, f3, f4, fl, ... aufgezeichnet sind.
| F\spurnumme#l1 7 |
| 1 2 3 4 5 6 |
| Feqeenz |
| fP0 N N+M N+4M N+3M N N+M |
| fPR N+M N+4M N+3M N N+M N+4M |
| fPL N+3M N N+M N+4M N+3M N |
| I |
| fDR 3M 3M 3M 3M 3M 3M |
| fDL M M M M M M |
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In der obigen Tabelle ist fP0 die Frequenz des von der abgespielten
Spur extrahierten Pilotsignals, und fPR und fPL sind die Frequenzen der von der
rechten bzw. der linken Nachbarspur der gerade abgespielten Spur reproduzierten
Pilotsignale. Bei einem Videobandgerät fallen die Frequenzen der Pilotsignale in
ein Frequenzband, das tiefer liegt als das eines in der Frequenz heruntergesetzten
Farbträgers. Folglich haben das Pilotsignal von der abgespielten Spur und die Pilotsignale
von der rechten und der linken Nachbarspur sämtlich einen hohen Rauschabstand.
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Die Frequenz des Bezugssignals beträgt fS. Die zyklische Reihenfolge
der Bezugssignale erhält man durch Vertauschen der Positionen der ungeradzahlig
numerierten Bezugssignale. Man erhält also f3 (N+4M), f2 (N+M), f1 (N), f4 (N+3M),
f3 (N+4M), ... im Gegensatz zu der zyklischen Reihenfolge der Pilotsignale fl (N),
f2 (N+M), f3 (N+4M), f4 (N+3M), f1 (N), .... fDR und fDL sind die jeweiligen Differenzfrequenz-Signale,
deren Frequenz der Differenz zwischen fPR und fS bzw. fPL und fS entspricht. Im
vorliegenden Fall hat fDR den Wert 3M, fDL hat den Wert M. In jeder Spur ist das
Verhältnis von fDR to fDL gegeben durch 3 : 1, im Gegensatz zu dem herkömmlichen
System, wo das Verhältnis zwischen 3 : 1 und 1 : 3 wechselt. Demzufolge hat ein
Pegeldifferenz-Signal entsprechend der Differenz zwischen den Signalen fDR und fDL
konstant eine Polarität, die dem Spurfehler entspricht.
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Im Abspielbetrieb wird von jeder zweiten Spur eine Frequenz 4M als
eine (fP0 - fS)-Komponente entsprechend der Differenz zwischen dem Pilotsignal der
abgespielten Spur und dem Bezugssignal erhalten. Diese Signalkomponente läßt sich
mit Hilfe eines Bandpaßfilters, der die Differenzfrequenz-Signale von fDR und fDL
separiert, auf einen vernachlässigbar kleinen Pegel herabsetzen. Ferner erhält man
von jeder zweiten Spur eine Frequenz 2M als Differenzfrequenz-Signalkomponente entsprechend
der Differenz zwischen benachbarten Spuren. Diese Signalkomponente läßt sich ebenfalls
in der oben genannten Weise herabsetzen. In der obigen Beschreibung wurde als Verhältnis
für A : B : A der Zahlenwert 1 : 3 : 1 angegeben.
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Das Verhältnis kann jedoch auch anders gewählt werden, z.B.
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3 : 1 : 3, 1 : 5 : 1 oder 5 : 1 : 5. Wenn das Verhältnis allgemein
gegeben ist durch 1 : n : 1 oder durch n : 1 so ist n vorzugsweise eine ungerade
Zahl, also 3 oder eine größere Zahl.
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Fig. 2 zeigt eine Spursteuerschaltung für den Fall, daß die vorliegende
Erfindung bei einem Videobandgerät angewendet wird. Ein Bezugsoszillator (OSZ) 11
schwingt mit einer Frequenz, die ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenzen fl,
f2, f3 und f4 der Pilotsignale, die der oben genannten Beziehung genügen, entspricht.
Das Ausgangssignal des Oszillators 11 gelangt an einen voreinstellbaren Abwärtszähler
12, dem es frequenzmäßig unter Steuerung einer Steuerschaltung 13 geteilt wird,
so daß man Signale mit den Frequenzen 2f 1, 2f 2, 2f3 und 2f4 erhält. Die Steuerschaltung
13 wird nach Maßgabe der jeweiligen Betriebsart gesteuert, also entweder entsprechend
dem Aufzeichnungsbetrieb oder entsprechend dem Abspielbetrieb (REC- oder PB-Betrieb).
Im REC-Betrieb ändert die Steuerschaltung 13 das Frequenzteilungsverhältnis derart,
daß der Zähler 12 Signale mit den Frequenzen 2f 1, 2f2, 2f3, 2f4, 2f 1, ... in zyklischer
Reihenfolge für die jeweiligen Spuren erzeugt.
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Die Ausgangssignale des Zählers 12 gelangen an ein Flipflop (FF) 16
und werden dort geteilt, so daß Signale mit den Frequenzen fl, f2, f3 und f4 und
einem Tastverhältnis von 50% erzeugt werden. Die ein Tastverhältnis von 50% aufweisenden
Signale gelangen an ein Filter (FIL) 17, das die Hochfrequenzanteile aus diesen
Signalen eliminiert.
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Man erhält demzufolge Pilotsignale 18. Die Pilotsignale 18 werden
durch einen Mischer (MIX) 19 mit Informationssignalen 20 gemischt, und es werden
zusammengesetzte Signale über einen Schalter 21, der umschaltet zwischen REC- und
PB-Betriebsart, an einen Magnetkopf 22 gegeben.
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Demzufolge werden die Pilotsignale 18 auf den Spuren des Aufzeichnungsträgers
T, z.B. auf einem Videoband, mit einer gegebenen zyklischen Reihenfolge aufgezeichnet,
wobei die Pilotsignale 18 den Informationssignalen 20 überlagert sind.
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Im Abspielbetrieb (PB-Betrieb) wird ein von dem Magnetkopf 22 erzeugtes
PB-Signal über den Schalter 21 an ein Tiefpaßfilter (TPF) 24 gegeben, welches einen
Extrahierabschnitt E zum Extrahieren der Pilotsignale bildet. Die Steuerschaltung
13, die einen Bezugssignalgenerator RS darstellt, steuert den Zähler 12 derart,
daß Bezugssignale mit den Frequenzn 2f3, 2f 2, 2f 1, 2f4, 2f3, ... nach Maßgabe
eines Spurumschaltsignals 14 sowie eines REC-PB-Signals 15 erzeugt werden. Das Filter
17 erzeugt dementsprechend Bezugssignale 25 mit der zyklischen Reihenfolge f3, f2,
fl, f4, f3 ...
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Diese Bezugssignale 25 werden an einen Mischer 26 gelegt, der einen
Vergleicher- und Detektorabschnitt CD bildet.
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Hier werden Bezugssignale mit den durch das Tiefpaßfilter 24 extrahierten
Pilotsignalen gemischt. Die Ausgangssignale des Mischers (MIX) 26 enthalten nutzbare
zwei Differenzsignalkomponenten 3M und M aus der linken und der rechten Nachbarspur
und nicht benötigte Signalkomponenten 4M und 2M. Die Komponenten 4M und 2M werden
durch ein unten näher beschriebenes Bandpaßfilter entfernt.
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Die Ausgangssignale des Mischers 26 werden von einem Verstärker 27
verstärkt und durch einen Teiler 28 geteilt, der ein geeignetes Amplitudenverhältnis
teilt. Die geteilten Signale werden auf ein Bandpaßfilter (BPF) 29 bzw.
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30 gegeben. Die Bandpaßfilter 29 und 30 haben Mittenfrequenzen 3M
bzw. M und extrahieren die zwei Differenzfrequenz-Signalkomponenten aus der der
gerade abgespielten Spur links bzw. rechts benachbarten Spur. Die von den Bandpaßfiltern
29 und 30 ausgegebenen Differenzfrequenz-Signale werden auf Demodulatoren (DEM)
31 und 32 gegeben, die einen Demodulator- und Signalgeneratorabschnitt DG bilden.
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Die Pegel-Ausgangssignale der Demodulatoren 31 und 32 wer-
den
an den invertierenden bzw. den nicht-invertierenden Eingang eines Differentialverstärkers
33 gelegt, der ein Pegeldifferenz-Signal erzeugt, welches als Spursteuersignal 34
dient, dessen Polarität und Pegel dem Spurfehler entsprechen. In einem Videobandgerät
wird das Spursteuersignal 34 durch Steuerung eines (nicht gezeigten) Capstan-Motors
verwendet, so daß eine Bandbewegungs- oder Kopfbewegungssteuerung angetrieben wird,
durch welche der sich drehende Kopf in Breitenrichtung der Spuren oder in Richtung
des Azimuthwinkels bewegt wird. Demzufolge läßt sich der Kopf exakt so einstellen,
daß er auf den Spuren läuft. Hierbei können die Steuerung des Capstan-Motors und
die Steuerung der Kopfbewegung gleichzeitig durchgeführt werden.
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Die von dem Demodulator 31 kommende 3M-Frequenzkomponente entspricht
einem Spurfehler nach rechts (Voreilung) in Fig. 1, während die von dem Demodulator
32 kommende M-Frequenzkomponente einem Spurfehler nach links (Nacheilung) in Fig.
1 entspricht. Ist die Differenz zwischen der 3M-Frequenzkomponente negativ und die
M-Frequenzkomponente positiv entsprechend dem Ausgangssignal des Differentialverstärkers
33, so entspricht der Spurfehler nach rechts (Voreilung) der negativen Polarität
des Spursteuersignals 34, und der Spurfehler nach links (Nacheilung) entspricht
der positiven Polarität des Spursteuersignals 34. In anderen Worten: Der Spurfehler
in einer gegebenen Richtung (rechts oder links) hat stets dieselbe Polarität. Daher
braucht das Spursteuersignal nicht in jeder Spur invertiert zu werden. Hierdurch
wird erreicht, daß in das Spursteuersignal kein Umschalt-Rauschen eingemischt wird.
Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Spursteuersystem läßt sich also eine stabile Spursteuerung
erreichen.
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Das Teilungsverhältnis (z.B. die Wichtungskoeffizienten
der
3M- und M-Differenzfrequenz-Signale, erzeugt durch eine Potentiometeranordnung)
des Teilers 28 kann man ändern, so daß eine einfache Spurpositions-Einstellung möglich
ist. Bei der Massenherstellung haben Videobandgeräte häufig keine geradlinigen,
sondern gekrümmte Spuren, was von Schwankungen der Kopfgröße und der Montagestelle
der Köpfe abhängt. Wenn in einem solchen Fall die Spursteuerung so durchgeführt
wird, daß der Kopf im wesentlichen über die Mitte der Spuren läuft, wird der Rauschabstand
des Wiedergabesignals nicht optimiert. Vielmehr entsteht ein kleiner Spurfehler.
In einem solchen Fall kann die Spurpositions-Einstellung verschoben werden, um einen
optimalen Rauschabstand zu erzielen.
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Schwierig ist das exakte Anpassen der Mittenfrequenzen der Bandpaßfilter
29 und 30 an die gewünschten Werte.
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Deshalb sind die Ausgangssignale der Bandpaßfilter 29 und 30 häufig
von den gewünschten Werten verschieden.
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In einem solchen Fall läßt sich kein optimaler Rauschabstand des Wiedergabesignals
erreichen. Allerdings kann man diesem Problem in einfacher Weise dadurch begegnen,
daß man das Teilungsverhältnis des Teilers 28 einstellt.
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Die Pilotsignale und die Bezugssignale werden durch den Oszillator
11 geliefert. Allerdings können auch zwei Oszillatoren vorgesehen sein, die selektiv
im Aufzeichnungsbetrieb bzw. im Abspielbetrieb verwendet werden. Die Pilotsignale
können also von einem anderen Oszillator erzeugt werden als die Bezugssignale. In
einem solchen Fall ist die Steuerschaltung, die zum Ändern der zyklischen Reihenfolge
der jeweiligen Signale dient, nicht notwendig.
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In Abwandlung der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele brauchen
die an den Mischer 26 gelegten Bezugssignale nicht Sinussignale zu sein, und dementsprechend
brauchen
die Ausgangssignale des Flipflops 16 nicht auf das Filter
17 gegeben zu werden, sondern sie können direkt als Bezugssignale 25 an den Mischer
26 gelangen.
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Außerdem kann anstelle des Tiefpaßfilters 24 ein Bandpaßfilter mit
einer entsprechenden Mittenfrequenz eingesetzt werden.
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