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Magnetogrammträger mit sehr kleiner Permeabilität Es ist bekannt,
für die magnetische Schallaufzeichnung Tonträger zu verwenden, die aus einem unmagnetischen
Träger (Papier, Film o. dgl.) und einer auf diesen aufgebrachten ferromagnetischen
Schicht bestehen. Da diese Schicht im allgemeinen aus voneinander isolierten Körnern
besteht, ist ihre Permeabilität geringer als diejenige kompakter Stahlbänder. Auf
Grund dieser Erkenntnis wurde auch schon die Vermutung geäußert, daß wegen der geringeren
Permeabilität bei derartigen Bändern auch die Entmagnetisierung geringer sein müßte.
Nun ist aber die Entmagnetisierung eine Größe, die nicht nur von der Art und dem
Werkstoff des Tonträgers, sondern auch von der Frequenz des aufgezeichneten Tones
abhängig ist.
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Bekanntlich hängt nämlich der Entmagnetisierungsfaktor N von
dem Verhältnis dll ab, wenn 1 die Länge des Magnets und d der Durchmesser
des dem Magnetquerschnitt flä-
chengleichen Kreises ist; daraus ergibt sich
ein Anwachsen von N mit zunehmender Frequenz, da dann bei gleichbleibendem
Querschnitt die Länge der aufgezeichneten Magnete abnimmt.
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Völlig ungeklärt war jedoch bisher der Einfluß der Permeabilität der
ferromagnetischen Schicht auf den Frequenzgang bei magnetischer Schallaufzeichnung,
so daß man auf Vermutungen angewiesen war.
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Nun ist es gelungen, ein Gesetz zu finden, das die von dem Hörkopf
abgenommene Spannung exakt beschreibt. Arbeitet man mit konstantem Sprechstrom in
der Wicklung des Aufzeichnungsmagnets, so lautet das Gesetz für die abgenommene
Spamung:
Hier bezeichnet E& die im Hörkopf induzierteEMK, v die Geschwindigkeit
des Tonträgers, s die Spaltbreite des Hörkopfes, co die aufgezeichnete Frequenz
und d einen Dämpfungsfaktor.
Nun ist.,in allen praktischen
Ausführungen der Abnahmespalt s so klein, daß innerhalb des in Frage stehenden Frequenzbereiches
#'C auch der Winkel
kleinist undmaninfo dessen den sin
-durch den Winkel selbA ersetzen kann. Dann lautet das Gesetz E,ff -
0 . (0 . 6 - 6d. (2-) Es zeigt sich nun, daß der hier eingehende
.Dämpfungsfaktord allein von den magnetischen Eigenschaften des Tonträgers abhängt,
und zwar folgt aus Messungen, daß d um so kleiner wird, je niedriger
die Perineabilität-,U des Tonträgers ist.
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Die Abb. i zeigt eine Anzahl von Frequenzkurven, wie sie sich für
verschiedene praktisch vorkommende Werte von d aus der Formel i bzw.:2 ergeben,
und es zeigt sich, daß diese innerhalb der Meßgenauigkeit sich mit den gemessenen
Werten decken. Charakteristisch für derartige Frequenzkurven ist nun die Frequenz,
bei derE,ff das Maximum durchläuft; diese sei im folgenden als Grenzfrequenz l#g,-)
bezeichnet; auch für 1"".) läßt ,sich aUs Gl. 2 durcli Differenti:ati#on (Bildung
von dElda) und = o setzen) ein Ausdruck finden. Es folgt nämlich
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Das Bestreben, bei aRen Schallaufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren geht nun bekanntlich
dahin, mit einem möglichst linearen Frequenzgang zu arbeiten. Bei der magnetischen
Schallaufzeichnung tritt nun die Forderung hinzu, daß bei der Aufzeichnung das Band
bei allen Frequenzen möglichst voll ausgenutzt werden soll, was auf die Forderung
hinausläuft: Aufsprechen mit frequenzunabhängigem Strom. Daraus folgt eine Eingangsspannung
in dem Wiedergabeverstärker nach Art der in Abb. i gezeigten. Dieser Frequenzgang
muß nun durch geeignete Maßnahmen im Wiedergabeverstärker so entzerrt werden, daß
die Ausgangsspannung möglichst frequenzlinear verläuft. Dann ' ist es aber
zweckmäßig, den unentzerrten Frequenzgang so zu wählen, daß die im Hörkopf induzierte
EMK für die tiefste wiederzugebende Frequenz annähernd ebenso groß ist wie für die
höchste Frequenz. Andernfalls stößt man bei der Entzerrung auf immer; wachsende
Schwierigkeiten.
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- Nun erfolgt, wie aus Abb. i ersichtlich, der Abfall der Hörkopfspannung
für f > f(g,.) wesentlich steiler als für f < Man
wird also bestrebt sein müssen, die Grenzfrequenz möglichst hoch zu legen, damit
eine einwandfreie Entzerrung der höchsten Tonfrequenz noch möglich ist.
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Andererseits gibt es Gesichtspunkte, die da
| t sprechen, mit einer EMK im Hörkopf zu |
| teiten, die in dem oberen Tonfrequenz- |
f.)'gi-eich auch noch mit der Yrequenz ansteigt. Diese Gesichtspunkte seien im folgenden
noch näher erläutert: Nach neueren Untersuchungen bildet sich über dem Aufzeichnungsspalt
des Sprechkopfes ein Streufluß in der Art der Abb. 2 aus. Diese Flußverteilung läßt
sich angenähert durch die Gleichung beschreiben
0 = I. c-a(V), wo
0 die -x-Komponente des, Streuflusses und x die Entfernung von der Spaltmitte
ist. a ist dabei ein Maß für die Flahkensteilheit der magnetischen Spaltkurve. a
ist bei günstigster Dimensionierung des Sprechkopfspaltes nur abhängig von dem Material
des Sprechkopfkerns. Ist I ein Gleichstrom und
i - sin a)x ein diesem
überlagerter Sprechwechselstrom, so gilt 0=
je -a(xi
+ i Sin
(0 X. e-a(.,c). Es bildet sich also über dem Spalt
je nach Amplitude
und Frequenz vonI undi eine Flußverteilung aus, wie in Fig. 2 für zwei Fälle (linker
und rechter Ast) gezeigt.
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Analog dieser Flußverteilung erfolgt nun auch die Magnetisierung des
Tonträgers. Solange im aufsteigenden Ast das magnetisierende Feld nur ansteigt und
im abfallenden Ast nur abfällt (IIa), ist es für die Magnetisierung des Tonträgers
gleichgültig, in welcher Weise dieser Anstieg bzw. Abfall erfolgt; erst wenn wie
inIIb die Feldstärke vor dem Spalt abwechselnd ansteigt und abfällt, erfolgt eine
Zickzackmagnetisierung des Tonträgers, wie für den Fall IIb in Abb. 3 gezeigt.
Dazwischen liegt ein Grenzfall, nämlich der, bei dem die Maxima und Minima von
0 gerade verschwinden, also
ist. Für diesen Grenzfall ergibt sich die Beziehung
Wächst co, bzw. i, über diesen Grenzwert, so müssen infolge der Zickzacki-nagnetisierung
des Tonträgers sowohl lineare als auch nichtlineare Verzerrungen auftreten, da bei
den wiederholten Hin- und Rückmagnetisierungen die remanente Induktion im Tonträger
aus dem linearen Bereich verschoben wird.
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Dieser Effekt muß sich also nach Gl. 4 dahin auswirken, daß die hohen
Tonfrequenzen
| nur mit kleineren Sprechstr5men i unverzerrt |
| aufgezeichnet werden können, wie sich auch |
| experimentell nachweisen läßt (s. Abb. 4 |
| andererseits wird nach den Tiefen zu die A us,- |
| steuerfähigkeit des Tonträgers durch seine |
magnetische Charakteristik begrenzt. Trägt man die größten Sprechströme, dieverzerrt
aufgezeIcb:net werden können (J""",), als Funktion von
f auf, so gelangt
man zu Abb-
5. -
Bisher glaubte man, daß eine einwandfreie Aufzeichnung nur möglich
sei, wenn man den Sprechstrom unabhängig von der Frequenz konstant hielt. Messungen
haben jedoch ergeben, daß diese Auffassung falsch ist. Die vorliegende Erfindung
zeigt vielmehr, daß der Aufsprechstrom von einer gewissen Grenzfrequenz
(f - 3ooo Hz) ab proportional f abfallen muß.
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Nun erhellt auch, weswegen es vorteilhaft ist, die magnetischen Eigenschaften
des Tonträgers so zu gestalten, daß die Grenzfrequenz möglichst an die obere Grenze
des Tonfrequenzbereiches verlegt wird, denn dann kompensiert der durch den Abnahmevorgang
bedingte Spannungsanstieg bei den hohen Frequenzen den Verlust, der durch das
Ab-
fallen des Aufsprechstromes bei den gleichen Frequenzen bedingt ist; denn
es ist leicht verständlich, daß man unmöglich die höchsten Tonfrequenzen mit in
das wiedergegebene Spektrum einbeziehen kann, wenn sowohl der Sprechstrom als auch
die Abnahmespannung abfallen.
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Wie aus Gl. 3 ersichtlich, ist die Forderung nach einer hohen
Grenzfrequenz nur zu erfüllen, wenn der Dämpfungsfaktor d und damit die Permeabilität
des Tonträgers klein genug gemacht werden. Gemäß der Erfindung soll daher dem Tonträger
eine Permeabilität im Arbeitspunkty = d BIdH gegeben werden, die
< 5
ist, da die Messungen ergeben haben, daß erst von diesem Wert ab der
Frequenzgang den gewünschten Verlauf annimmt. Da ein Tonträger mit den gewünschten
Eigenschaften im allgemeinen eine kleine Remanenz haben wird und, damit verbunden,
die von ihm abgegebene Nutzspannung verhältnismäßig klein ist, ist er aber nur brauchbar,
wenn die Störspannung ebenfalls sehr klein gemacht wird. Besteht nun der verwendete
Tonträger aus einer auf einen Trägerfilm aufgetragenen Schicht aus ferromagnetischem
Pulver, so soll gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken diese Schicht in an sich
bekannter Weise aus einem Pulver von einer Körnchengröße < iu ausgebildet
werden, da nur dann die Störspannung, die bekanntlich mit der Korngröße wächst,
unter ein erträgliches Maß sinkt.