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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft das Gebiet der dynamischen magnetischen Informationsspeicherung
oder -wiedergewinnung. Insbesondere betrifft die Erfindung das Gebiet
der automatischen Steuerung eines Aufzeichnungsgerätmechanismus.
Noch genauer betrifft die Erfindung die Spurzentrierung unter Verwendung
eines Servomusters. Ein weiteres Kennzeichen, jedoch keine Einschränkung, ist,
daß die
Erfindung in einem einzigartigen Servo-Muster mit verbesserten Synchronisationseigenschaften
besteht.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Zur
Aufzeichnung von Sprach- und Dateninformationen wird seit vielen
Jahren die Magnetbandaufzeichnung praktiziert. Für die Aufzeichnung und Wiedergewinnung
von Informationen hat sich Magnetband als besonders zuverlässig, kosteneffizient und
einfach verwendbar erwiesen. Beim Bemühen, Magnetband noch zweckmäßiger und
kosteneffizienter auszugestalten, hat es Versuche zur Speicherung von
mehr Informationen pro bestehender Breite und Länge des Bandes gegeben. Dies
wurde im allgemeinen durch Vorsehen einer größeren Zahl von Datenspuren
auf einer bestehenden Bandbreite erreicht. Zwar können mehr
Daten gespeichert werden, aber diese Zunahme bei der Anzahl der
Datenspuren führt dazu,
daß die
Spuren dichter auf das Band gepackt sind. Bei engerem Abstand der
Datenspuren wird die präzise
Positionierung des Bandes in bezug auf den Bandkopf schwieriger,
da sich beim Lesen oder Schreiben der Daten leichter Fehler einschleichen können. Die
Positionierung von Band – Bandkopf kann
durch Veränderungen
an dem Band oder dem Bandkopf, durch durch Luftströme verursachte
Bandbewegung, Temperatur, Feuchtigkeit, Bandschrumpfung und andere
Faktoren, insbesondere an den Außenrändern des Bandes, beeinträchtigt werden.
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US-A-5
675 448 offenbart die Verwendung von Servo-Spuren, die an Datenspuren
eines Bands angrenzen und parallel dazu verlaufen. Das bekannte
Band weist ein vorher aufgezeichnetes Servo-Band mit gelöschten Servo-Blöcken auf.
Dieser Stand der Technik spiegelt sich im Oberbegriff von Anspruch
1 wieder.
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US-A-5
396 376 beschreibt ein mehrspuriges Servo-Aufzeichnungsformat mit
Datenzonen, die sich über
die volle Breite des Bandes erstrecken, und Servo-Zonen, die periodisch
zwischen verschiedenen Datenzonen angeordnet sind. Demnach sind
die Servo-Spuren des bekannten Bandes nicht parallel und benachbart
zu den Datenspuren und verlaufen nicht im wesentlichen durchgehend
in Längsrichtung entlang
des Bandes.
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Zur
Erhöhung
der Datenspurgenauigkeit werden Servo-Streifen verwendet, damit
ein Bezugspunkt vorhanden ist, um die korrekte Positionierung des
Bandes in bezug auf den Bandkopf beizubehalten. Abhängig von
der Anzahl der sich auf dem Band befindenden Datenspuren können ein
oder mehrere Servo-Streifen verwendet werden. Das erfaßte Signal
von den Servo-Streifen wird einem Steuersystem zugeführt, das
den Kopf bewegt und das Servo-Signal auf einer Sollgröße hält. Das
Sollsignal tritt auf, wenn der Servo-Lesespalt sich in einer bestimmten Position
relativ zu den Servo-Streifen befindet. Mit Bezug auf 1 kann
ein Abschnitt des Magnetbandes 11 mit einer Breite von
1,25 cm (einem halben Inch) bis zu 288 oder mehr Datenspuren auf
mehreren Datenbändern 12 enthalten.
Bei einer derart großen
Anzahl an Datenspuren kann es wünschenswert sein,
wenn bis zu fünf
oder mehr Servo-Streifen 13 vorhanden sind, um die Datenlese-
und -schreibfunktionsleistung zu verbessern. Die Servo-Streifen 13 können verschiedene
Muster oder Frequenzbereiche verwenden, um eine präzise Band-Bandkopf-Positionierung zu
ermöglichen,
so daß ein
Datenlesekopf die Daten genauer von den Datenbändern 12 ablesen kann.
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2 zeigt
einen Teil eines herkömmlichen Servo-Streifens 13 mit
zwei Datenübertragungsblöcken 14 und 15.
Ein erstes Frequenzsignal 16 wird über die Breite des Servo-Streifens 13 geschrieben. Wie
auf dem Gebiet bekannt, wird eine Löschfrequenz in einem vorbestimmten
Muster, wie beispielsweise in fünf
Rechtecken 17, in jedem der Datenübertragungsblöcke 14 und 15 über das
erste Frequenzsignal 16 geschrieben. Die fünf Rechtecke 17 in
jedem Rahmen ergeben neun horizontale Schnittstellen 18 zwischen
dem Frequenzsignal 16 und den Löschmustern 17, da
der zehnte Rand 19 entlang des unteren Teils ignoriert
wird. Eine gestrichelte Linie 21 stellt die Ausrichtung
eines Lesespalts 22 in einem Bandlesekopf 23 dar.
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Falls
die Ausrichtung des Lesespaltes 22 mit dem Servo-Muster 13 wie
in 2 gezeigt ist, verläuft die gestrichelte Linie 21 entlang
eines der Ränder 18 und
durch die Mitte des Spalts 22. Falls das Servo-Muster auf
dem Band über
den Spalt 22 von rechts nach links passiert wird, wechselt
der Lesespalt 22 zwischen der Lesefrequenz 16 über der
Gesamtbreite 24 des Spalts 22 in den Flächen 25 und der
Frequenz 16 über
einer Hälfte
des Lesespalts 22 und einer Löschfrequenz von Mustern 17 über der anderen
Hälfte
der Breite 24 in den Flächen 26.
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3 zeigt
die Lesefrequenzsignale von einem Datenübertragungsblock 14 oder 15,
wie sie von dem Lesespalt 22 in 2 gelesen
werden. In den Flächen 25,
in denen der Frequenzbereich sich über die Gesamtbreite 24 des
Lesespalts 22 erstreckt, ist die Amplitude des Signals
größer. In
der Fläche 26 ist die
Amplitude des Signals ungefähr
halb so groß, wenn
eine Hälfte
der Breite 24 den Frequenzbereich 16 und die andere
Hälfte
die Löschmuster 17 zeigt. Das
Servo-Steuersystem
in einem Bandlaufwerk nutzt das Verhältnis der vollen Signalamplitude
in dem Feld 25 zu der halben Signalamplitude im Feld 26,
um auf der Spur zu bleiben. Bei der durch die gestrichelte Linie 21 in 2 gezeigten
Position auf der Spur beträgt
das Verhältnis
genau 1/2, weil eine Hälfte
der Lesespaltbreite 24 sich über dem Bereich 16 und
eine Hälfte
sich über
dem Löschmuster 17 befindet.
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Falls
sich, mit Bezug auf 1 und 2, das Band 11 und
damit der Servo-Streifen 13 in
bezug auf den Bandkopf 23 nach unten bewegen, befindet
sich in dem Feld 26 ein größerer Teil der Fläche 16 und
ein geringerer Teil des Musters 17 über dem Lesespalt 22.
Falls gemäß 3 mehr
von der Fläche 16 gelesen
wird, nimmt das Signal in Feld 26 zu, und dies wird von
der Steuerung erfaßt.
Bewegen sich dagegen das Band 11 und damit die Servo-Streifen 13 in
den 1 und 2 nach oben, sieht der Kopfspalt 22 weniger
von der Fläche 16 und
mehr von dem Muster 17 über
der Breite 24. Somit nimmt die Amplitude des Signals in
der Fläche 26 von 3 proportional
zu dieser Bewegung ab. Auf diese Weise kann die Bandsteuereinrichtung
die Position des Bands 11 in bezug auf den Lesespalt 22 erfassen
und den Kopf 23 bewegen, um den Kopfspalt 22 mit
dem Servo-Streifen entlang der Linie 21 ausgerichtet zu halten.
Diese Ausrichtung garantiert präzises
Lesen einer Datenspur in den Datenbändern 12 durch den (nicht
gezeigten) Datenlesekopf. Zwar kann dieses System eine präzisere Positionierung
des Bandkopfs 23 in bezug auf das Band 11 zur
Folge haben, aber eine Schwierigkeit kann sich dahingehend ergeben, daß die Steuereinrichtung
in der Lage sein muß,
zu bestimmen, in welchem Feld, 25 oder 26, sie
sich zu dem Zeitpunkt befindet, zu dem das Signal gelesen wird.
Das heißt,
der Zeitpunkt, zu dem das Signal in Feld 25 abgetastet
wird, und der Zeitpunkt, zu dem das Signal in Feld 26 abgetastet
wird, müssen
synchronisiert sein.
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Gemäß 3 könnte die
Veränderung
bei der Amplitude des Signals beim Bewegen zu Feld 25 hin
oder davon weg zu Feld 26 oder davon weg verwendet werden,
um festzustellen, in welchem Feld/Fläche auf dem Servo-Streifen
sich der Lesespalt 22 befindet. Das heißt, wenn das Signal auf ungefähr die halbe
Amplitude abfällt,
kann davon ausgegangen werden, daß der Spalt 22 die
Bewegung von Feld 25 in Feld 26 erfaßt. Verdoppelt
sich die Signalamplitude dagegen ungefähr, kann davon ausgegangen
werden, daß der
Spalt 22 die Bandbewegung von Feld 26 in Feld 25 erfaßt. Dieses
Verfahren ist jedoch aus mehreren Gründen fehleranfällig. Falls der
Kopfspalt 22 derart ausgerichtet ist, daß er zwischen
den Löschmustern 17 passiert,
wird nur das Signal 16 gelesen und bei dem Signal tritt
von den Flächen 25 zu
den Flächen 26 oder
umgekehrt keine Amplitudenveränderung
ein. Tatsächlich
ist das Steuersystem, das den Kopf in bezug auf das Band positioniert, überfordert.
Das Bandsteuersystem weiß nicht,
ob der Spalt 22 sich in Bereich 25 oder 26 befindet.
Eine weitere mögliche
Fehlerquelle ist das Rauschen. Da die Signale analog sind und ein
beträchtliches
Maß an
Rauschen enthalten, kann es schwierig sein, die Amplitudenveränderung
zu bestimmen, wenn der Spalt 22 die Bewegung von Feld 25 zu
Feld 26 und umgekehrt erfaßt. Es wäre ein System wünschenswert,
bei dem die Servosteuerungsschaltungsanordnung zuverlässig feststellen könnte, in
welchem Bereich der Lesespalt 22 sich dann befindet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfindung sieht ein servo-beschriebenes Band gemäß Anspruch 1 vor. Der Gegenstand
der abhängigen
Ansprüche
bezieht sich auf einzelne Ausführungsformen
der Erfindung.
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Die
Erfindung besteht in einem neuartigen Servo-Spurmuster, bei dem
ein Synchronisationsfrequenzbereich als Übergangsbereich von einem Datenübertragungsblock
zum anderen verwendet wird. Eine höhere Frequenz im Synchronisationssignalbereich
auf dem Servo-Streifen wird als Übergangsbereich
zum Festlegen der Datenübertragungsblockgrenzen
verwendet. Das heißt,
der große
Frequenzunterschied wird als Kriterium zur Verbesserung der Datenübertragungsblockranderkennung
verwendet.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Darstellung mehrerer Servo-Streifen und Datenbänder auf
Magnetband;
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2 ist
eine Darstellung eines Servo-Musters mit mehreren Löschbändern;
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3 ist
eine graphische Darstellung des aus dem Servo-Muster von 2 erzeugten
analogen Signals;
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4 ist
eine Darstellung eines Servo-Musters mit einem Synchronisationsfrequenzbereich
gemäß der Erfindung;
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5 ist
eine graphische Darstellung des in ein digitales Signal umgewandelten,
aus dem Servomuster von 4 erzeugten analogen Signals
zusammen mit den Taktimpulsen und dem Erkennungssignal; und
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6 ist
ein Blockdiagramm der für
die Erfindung zweckmäßigen Signalumwandlungs-
und -erkennungsschaltungsanordnung.
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Beschreibung des bevorzugten
Ausführungsbeispiels
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Gemäß den Zeichnungen,
in denen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Zeichnungen durchgehend
jeweils gleiche Konstruktionen bezeichnen, stellt 1 mehrere
Servo-Streifen 13 dar, die auf einen bestehenden Bandabschnitt 11 geschrieben
sind, um eine präzise
Positionierung der Datenbänder 12 in
bezug auf einen (nicht gezeigten) Datenlesekopf zu ermöglichen. 4 stellt
ein als Servo-Streifen 13 auf
ein Band 11 zu schreibendes Servo-Muster dar. Gemäß 4 wird
ein Synchronisationsfrequenzsignal über die Breite des Servo-Streifens 13 auf
eine erste Fläche 27 geschrieben. Auf
eine zweite Fläche 28 wird über die
Breite der Servo-Streifen 13 ein anderes Frequenzsignal
geschrieben. Die erste Fläche 27 und
die zweite Fläche 28 weisen
zusammen einen Datenübertragungsblock 14 auf.
Dann werden der Synchronisationsfrequenzbereich 27 und
der Servo-Modulationsfrequenzbereich 28 abwechselnd
in aufeinanderfolgenden Datenübertragungsblöcken 15 usw.
entlang eines Abschnitts des Bands 11 auf den Servo-Streifen 13 geschrieben.
Wie in 2 wird ein drittes Frequenzsignal, das z.B. ein
Löschfrequenzsignal
sein kann, in einem vorbestimmten Bandmuster in jeden Datenübertragungsblock über den
zweiten Bereich 28 geschrieben. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist das Löschfrequenzmuster
in Form von Parallelogrammen 17 geschrieben, die die Form
eines Quadrats oder eines Rechtecks annehmen können. Während des Betriebs des Bandlaufwerks
wird die Position des Bandkopfes in bezug auf das Band durch Servo-Lesegeräte gesteuert,
die das Ausgangssignal überwachen,
wenn das Lesegerät,
wie oben in bezug auf 2 erläutert, am Rand der Löschbänder 17 positioniert
ist.
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In 4 können die
Felder 25 und 26 in den Datenübertragungsblöcken 14 und 15 mit
denen in 2 identisch sein. Erfindungsgemäß beträgt die Signalfrequenz
in der Fläche 27 jedoch
ungefähr
das Doppelte derjenigen des zweiten Frequenzbereichs 28.
Somit beträgt
gemäß 5 die
Frequenz im Feld 29 eines von dem Lesespalt 22 erfaßten analogen
Signals 30 ungefähr
das Doppelte der erfaßten
Frequenz in den benachbarten Feldern 25/26/25.
Dieser Frequenzunterschied gestattet die Verwendung eines anderen
Kriteriums als der Veränderung
der Amplitude zur Erkennung des Übergangs
zu oder von einem Datenübertragungsblock
(z.B. Datenübertragungsblock 14 zu
Datenübertragungsblock 15 in 4).
Das heißt,
die Frequenzveränderung
von Feld 29 zu Feld 25/26/25 und
umgekehrt er möglicht eine
Datenübertragungsblockranderkennung,
die in geringerem Maße
Rauschen und Fehlern ausgesetzt ist als ein System gemäß den 2 und 3,
das stärker
auf der Erkennung der Amplitudenveränderung bei der Bewegung zu
oder von den Feldern 25 und 26 basiert.
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Gemäß den 5 und 6 wird
das analoge Signal 30 in 5 von einer
Datenkennzeichnerschaltung 32, wie sie in Datenlesekanälen verwendet
wird, in ein digitales Signal 31 umgewandelt. Die Datenkennzeichnerschaltung 32 kann
ein dem Fachmann bekannter Nulldurchgangsdetektor sein. Die von
jedem N- und L-Impuls
in dem digitalen Signal 31 definierten Halbperioden sind
proportional zu der Periode des analogen Signals 30. Die
Frequenz des digitalen Signals 31 in dem Feld 29 von 5 ist anders
als die Frequenz des digitalen Signals in den Feldern 25, 26, 25,
während
die Frequenz der Signale in den Feldern 25 und 26 im
wesentlichen identisch ist. Weil das Signal digital ist, sind die
Amplitudenunterschiede zwischen den Impulsen in den Feldern 25 und 26 und 29 unerheblich.
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Die
Erkennung des Rahmenrands in 5 erfolgt
durch die in 6 gezeigte Schaltung. Einem Zähler 35 wird
zusammen mit dem digitalen Signal 31 ein Taktsignal 33 von
einem Quarzoszillator 34 zugeführt. Das Taktsignal 33 ist
ein sehr genaues Hochfrequenzsignal. Der Zähler 35 zählt die
Anzahl 36 der Taktimpulse 33 während jeder Halbperiode des
digitalen Signals 31. Weil die Periode des Signals im Feld 29 ungefähr die Hälfte der
Periode der Signale in den Feldern 25 und 26 beträgt, zählt der
Zähler halb
so viele Taktimpulse während
jeder Halbperiode des Signals 31 im Feld 29 als
während
einer Halbperiode des Signals 31 in den Feldern 25 oder 26.
Gemäß 5 z.B.
beträgt
die Anzahl der Taktsignale 33 während jeder von einem N- oder
L-Impuls in dem Signal 31 definierten Halbperiode in dem
Feld 29 ungefähr
4, während
die Anzahl der Taktsignale während jeder
Halbperiode in den Feldern 25, 26, 25 ungefähr 8 beträgt. Auf
eine Veränderung
des Zählstands
der Taktimpulse 33 in den aufeinanderfolgenden Halbperioden
des digitalen Signals 31 hin erzeugt die Zählervergleichslogik 35 ein
Erkennungssignal 37. Das heißt, die Vergleichslogikschaltungsanordnung
in dem Zähler 35 wird
zum Vergleichen der Anzahl 36 von Taktimpulsen 33 verwendet,
die während
jeder Halbperiode gezählt
werden, welche von einem N- oder L-Impuls in dem digitalen Signal 31 definiert
ist. Beim Erkennen einer Verringerung bei der Anzahl 36 der
Taktimpulse 33 während
jeder Halbperiode des Signals 31 beim Bewegen von Feld 25 in
dem Datenübertragungsblock 14 zu
Feld 29 des Datenübertragungsblocks 15 erzeugt
der Zähler 35 ein
L-Erkennungssignal bei 38. Beim Erkennen einer Zunahme des
Zählstands 36 der
Taktimpulse 33 bei zwei aufeinanderfolgenden Halbperioden
beim Bewegen von Feld 29 in dem Datenübertragungsblock 15 zu
Feld 25 des Datenübertragungsblocks 15 erzeugt
der Zähler 35 ein
H-Erkennungssignal
bei 39. Auf diese Weise gestattet die Verwendung eines
Synchronisationssignals mit einer Frequenz, die sich meßbar von der
Frequenz des Signals in dem verbleibenden Teil des Datenübertragungsblocks
unterscheidet, ein genaueres Erkennen des Datenübertragungsblockrandes.
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Gemäß 5 wechselt
der Übergang
bei der Anzahl 36 der Taktimpulse 33 möglicherweise nicht
z.B. präzise
von 8 auf 4 und wieder auf 8. Die Ungewißheit bei diesen Übergangszählständen läßt sich
durch Verzögerung
des Erkennungssignals um eine oder mehrere Halbperioden des Signals 31 erklären. In
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
gemäß 5 wechselt
das Erkennungssignal 37 den Zustand (High zu Low oder umgekehrt),
nachdem zwei aufeinanderfolgende Halbperioden einer vorbestimmten
Veränderung
bei den Taktimpulszählständen 36 erkannt
worden sind. Die vorbestimmte Veränderung der Anzahl kann sich
z.B. von zwei aufeinanderfolgenden Halbperioden mit einer Anzahl
von 6 oder mehr zu zwei aufeinanderfolgenden Halbperioden mit einer
Anzahl von 5 oder weniger (bei 38) belaufen. Dagegen führt eine
Veränderung
bei der Anzahl von zwei aufeinanderfolgenden Halbperioden zu einer
Anzahl von 5 oder weniger zu zwei Halbperioden mit Zählständen von
6 oder weniger zu einem Ausgangssignal bei 39. In dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
ergibt sich eine Verzögerung
bei der Erzeugung des Erkennungssignals 37 durch Vergleich
der Zählstände bei
zwei aufeinanderfolgenden Halbperioden derart, daß die Gesamtverzögerung eine
Periode beträgt.
Diese bekannte Verzögerung läßt sich
dadurch erklären,
daß die
Steuereinrichtung das Erkennungssignal 37 nutzt. Die Zählfrequenz und
die erforderliche Anzahl zur Definition eines Übergangs können, wie dem Fachmann klar
sein wird, entsprechend den Konstruktionsausgestaltungsüberlegungen
variiert werden. Ebenso kann erfindungsgemäß eine beliebige Anzahl an
Veränderungshalbperioden
verwendet werden, obwohl aus Redundanz-/Genauigkeitsgründen in
dem bevorzug ten Ausführungsbeispiel
zwei Frequenzveränderungshalbperioden
verwendet werden.
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Zwar
wurde die Erfindung in bezug auf ein bestimmtes ihrer Ausführungsbeispiele
beschrieben, aber sie soll nicht auf dieses beschränkt sein,
da Veränderungen
und Modifizierungen vorgenommen werden können, die innerhalb des vorgesehenen
Gesamtumfangs der Erfindung, wie er durch die angefügten Ansprüche definiert
ist, liegen. Es sind zwar z.B. bestimmte Anzahlen von Servo-Spuren
und Datenspuren offenbart worden, aber die Erfindung kann auch mit
mehr oder weniger Servo- oder Datenspuren verwendet werden. Es sind
zwar relative Amplituden und Frequenzen offenbart worden, aber es
können
unterschiedliche Verhältnisse
dieser Amplituden und Frequenzen in vorteilhafter Weise verwendet werden,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Ebenso sind zwar bestimmte
Band-Servo-Muster
offenbart worden, aber es können
mehr oder weniger Felder und andere Mustertypen verwendet werden,
ohne vom Umfang der Erfindung gemäß der Abgrenzung durch die
angefügten
Ansprüche
abzuweichen.