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Anordnung zur elektromagnetischen Aufzeichnung Bis ist bekannt, daß
man z. B. Sprache oder Musik auf magnetisierbare Träger aufzeichnen und von ihnen
beliebig oft wieder abnehmen kann. Die in der Regel bandförmigen Träger werden dabei
zunächst entweder mit Gleichstrom oder im abklingenden Wechselfeld von den gegebenenfalls
noch vorhandenen Spuren früherer Miagnetisierung en befreit und dann im sogenannten
Sprechkopf mit der neuen Aufzeichnung versehen. Die Abnahme dieser Aufzeichnung
erfolgt im sogenannten Hörkopf, an dem der Träger mit der gleichen Geschwindigkeit
vorbeigeführt wird, wie er sie beim Magnetisieren am Sprechkopf hatte.
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Sprech- und Hörkopf sind in ihrer grundsätzlichen. Bauweise einander
ähnlich: Beide besteben sie aus einem Magneten mit Wicklung und Luftspalt. Dabei
unterscheidet man zwei prinzipiell verschiedene-, Arten: einseitig anl.iegiende
und doppelseitig anliegende Köpfe. Von diesen haben sich die zuletzt genannten aus
praktischen Gründen nacht so, bewährt wie die einseitig anliegenden Köpfe, die bei
neueren Anlagen so gut wie ausschließlich verwendet werden. Bei ihnen liegen beide
Pole des Magneten auf der gleichen Seite des Aufzeichnungsträgers, der Luftspalt
des Magneten zwischen .diesen Polen neben dem Band und quer zu dessen Bewegungsrichtung.
Die meisten Kraftlinien des Sprechkopfes gehen daher unmittelbar von Pol zu Pol
des Sprechkopfmagneten über, und nur elin Teil der neben dem eigentlichen Luftspalt
übergehendem Kraftlinien. durchsetzt das Band, infolge dessen höherer Perme@abilität
allerdings ein erheblich größerer Teil als ohne Vorhandensein des Bandes ian dieser
Stelle auftreten würde.
In Fig. -i a und i b sind nun zwei schematische
Darstellungen der Vorgänge dm Hörkopf gegeben. In beiden Teilfiguren ist jeweils
i das magnetisierte Band, dessen mechanischer Träger (von meist wesentlich größerer
Dicke) der Einfachheit halber nicht gezeichnet ist, 2 ist der eine, 3 der andere
Pol des Hörkopfmagneten, 4 der Luftspalt zwischen diesen Polen. Die Darstellung
ist nicht maßstäblich; Länge und Breite des Luftspalts, Dicke der magnetisierten
Schicht usw. sind der Anschaulichkeit halber nicht im richtigen Verhältnis zueinander
dargestellt. Im Träger i sind in beiden Teilfiguren verschiedene magnetisierte Zonen
des Bandes gestrichelt gegeneinander abgegrenzt, und zwar sind diese Zonen so gewählt,
daß sie bei gleicher Geschwindigkeit der Bänder und in beiden Fällen gleicher Aufzeichnungsfrequenz
gleichen Änderungen der Magnetisierung entsprechen, d. h. ihr Abstand -voneinander
in Richtung ,der Bandbewegung ist in beiden Fällen der gleiche.
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Bei der geschilderten Sachlage, und wie auch die Darstellung zeigt,
ist es klar, daß stets nur die Teile der magnetisierten Zonen auf den Magneten einwirken
können, die sich gerade zwischen den Polen, also unmittelbar neben denn Luftspalt4
des Magneten befinden. Ebenso ist es klar, daß die kleinen Elementarmagneten der
Zonen, um so stärker wirken, je kleiner der Winkel ist, den ihre Längsachse mit
der Bewegungsrichtung des Bandes einschließt. Senkrecht zur Bewegungsrichtung stehende
Elementarmagnete wirken. überhaupt nicht, parallel dazu liegende am kräftigsten
auf den Magneten ein. Es war- daher naheliegend, die Sprechköpfe so zu bauen, daß
die gesamte Magnetisierung des Trägers in möglichst zu seiner Bewegungsrichtung
paralleler Richtung erfolgt. Dann erwartete man den größten Effekt bei kleinstem
Leistungsaufwand.
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Die bisher benutzten Sprechköpfe verwirklichen diese Verhältnisse
mit ganz guter Annäherung. Man hat sie-so gebaut, daß das Band über eine größere
Länge ziemlich eng an den Polen des Sprechkopfmagneten anliegt. Daher geht ,eine
größere Anzahl von Kraftlinien in ziemlich gestreckter Form zwischen den Magnetpolen
über. Maßgebend für den- magnetischen Zustand, des Bandes ist die letzte noch zu
einer Magnetisierungsänderung im Band befä'h'igte Kraftlinie, die das Band beim
Ablaufen vom Sprechkopf passiert. Bei der verhältnismäßig großen-Länge des Anliegens
,am Sprechkopf konnte diese Kraftlinie bereits einen ziemlich weitgehend zur Bewegumgsnichtung
des Bandes parallelem Verlauf aufweisen, und die magnetisierten Zonen des Baudes
hatten etwa die Lage, wie sie in Fig. ia angedeutet ist.
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Diese Eigenschaft der bisher verwendeten Sprechkopfausführungen ist
jedoch mit . einem schwerwiegenden Nachteil verbunden. Infolge der stanken Schräglage
der Magnetisnerungszonen gerät nämlich immer eine seihr große Anzahl von ihnen in
den Bereich des Hörkopfluftspalts. Man sieht dies aus der Fig. i a sehr deutlich.
Es sind in. der Darstellung dieser Zeichnung nicht weniger als dreizehn Zonen die
in den Bereich des Luftspaltes 4. herübergreifen, und nimmt man an, daß alle diese
Zonen in gleicher Stänke auf das Magnetfeld des Hörkopfes einwirken, so erhält man
theoretisch eine Auslöschung derjenigen Frequenz, bei der die erste und die dreizehnte
Zone gerade um 36o° gegeneinander verschobene Magnetisierungen aufweisen, und ein
sehr langsames Zunehmen der Intensität der Wirkung mit Änderung der Frequenz in
beiden Richtungen von dieser besonders benachteiligten Frequenz weg.
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In .der Praxis tritt eine völlige Auslöschung zwar nicht ein, weil
die Zonen infolge ihrer etwas verschiedenen Neigung und infolge ihrer verschiedenen
Entfernung von dem Polen des Hör'kopfmagneten niemals alle gleich stark wirken.
In ganz grober erster Näherung kann man die Verhältnisse quantitativ etwa so ausdrücken,
.daß der in Fig. i a dargestellte Luftspalt 4 des Hörkopfes statt einer wirklichen
Breite von fünf Zonen eine wirksame Breite- von dreizehn Zonen besitzt, also um
den Faktor 2, 6 verbreitet erscheint. Messungen an gebräuchlichen Geräten ergaben
scheinbare Luftspaltverbreiterungen bis zum Zehnfachen der wirklichen Luftspaltbreite.
Daher rührt die verhältnismäßig schlechte Wiedergabe hoher Frequenzen (namentlich
der Oberwellen von Sprache und Musik) bei solchen Geräten, die durch Entzerrung
in den Verstärkern wiedergutgemacht werden muß.
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Die Erfindung schlägt den umgekehrten Weg ein. Sie arbeitet mit möglichst
steil-ezn Verlauf der Zonen und zeigt, wie die Sprechköpfe zur Erreichung dieses
Zieles gebaut werden können.
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Die Erfindung besteht darin, daß zwischen den durch magnetisch nichtleitende
Teile in ausreichendem Abstand vom Aufzeichnungsträger gebaltenen, quer zur Bewegungsrichtung
des Aufzeichnungsträgers verlaufendem: Polen des Magneten ein Streifens magnetisch
leitenden Stoffes von der Dicke der Luftspaltbreite so angeordnet ist, daß er bis
an die magnetisch wirksame Schicht des Aufzeichnungsträgers herantritt.
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Es ist zwar für Magnettongeräte mit Längsmagnetisierung des Aufzeichnungsträgers
bekannt, einen Magnetkopf zu verwenden, dessen Polschuhe unter einem verhältnismäßig
steilen Wiinkel an den Tonträger herantreten und zwecks Vergrößerung der den Tonträger
berührenden Schleiffläche mit nichtmagnetischem Material umgeben sind (USA.-Patentschrift
2 36i 753), jedoch handelt es sich hierbei in gleicher Weise wie bei der oben bereits
erwähnten Kopfform mit flach anliegendem Polschuhen um einen Magnetkopf,bei dem
derArbeitsluftspalt des magnetischen Kreises im wesentlichen Über den Tonträger
magnetisch geschlossen wird. Auch bei dieser Anordnung ist die vorerwähnte scheinbare
Luftspaltverbreiterung, die zu einer Herabsetzung der oberen Frequenzbandgrenze
führt, urivermeidlich. In dieser Beziiehung schafft erst die Efrfindung grundlegende
Abhilfe, indem sie dass Gebiet der gegenseitigen Magnetisierüng zwischen Magnetkopf
und Aufzeichnungsträger
unter Beibehaltung des bewährten Prinzips
der Längsmagnetisierung auf die geringe Dicke des magnetisch leitenden Streifens
in Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers beschränkt und zugleich durch weitestgehende-
Vermeidung seitlicher Streulinien den erläuterten steilen Verlauf der Magnetisierungslinien
-bei der Aufzeichnung gewährleistet.
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Es ist klar, daß dieser Weg deswegen nicht naheliegend war, weil nach
dem bisherigen Wissen zunächst eine starke Verringerung der Gesamtwirkung einer
Magnetis.ierungszone auf den :Magneten des Hörkopfes infolge eben dieses steilen
Verlaufs zu erwarten war. Diese tritt in der Tat für bestimmte Frequeuzgebiete auch
ein. Fig. i b zeigt zunächst die Lage der Zonen im Band bei steilem Verlauf. Auch
hier sind die Zonen so gewählt, daß die wirkliche Breite des Luftspalts gerade fünf
Zonen entspricht. Seine wirksame Breite beträgt nach der Zeichnung etwa sieben bis
acht Zonen, die Verbreiterung hat also den Faktor 1,4 bis 1,6 gegenüber
2,6 im Fall der Fig. i a. Trotz des allgemein sehr steilen Verlaufs der Zonen
tritt eine Beeinflussung des Magneten auf, denn auch hier hat ja jede Zone Teile,
die eine Komponente parallel zur Bewegungsrichtung des Bandes aufweisen.
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Selbstverständlich sind diese Zahlenwerte ebenso wie die ganze Darstellung
als rein schematisch zu betrachten. Es kommt ihnen keine quantitative Wirklichkeit
zu. Die tatsächliche Wirkung einer Anwendung der Erfindung ist aus den Kurven der
Fig. 2 zu ersehen. Sie stellt die in der Wicklung des gleichen Hörkopfes induzierte
Spannung in Millivolt in Abhängigkeit von der aufgezeichneten Frequenz dar. Auch
die Bandgeschwindigkeit war in beiden Fällen. die gleiche. Der Luftspalt des Hörkopfes
betrug o,oa mm. Ebenso groß war der des Sprechkopfes, mit dem die Kurve r gewonnen
wurde. Kurve a wurde bei Verwendung eines Sprechkopfes erhalten, der ungefähr dem
in Fig. 3 dargestellten entspricht.
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Der theoretisch zu erwartende und auch erwünschte Frequenzgang, der
einem geradlinigen Ansteigen der EMK mit der Frequenz entspricht, wird bis zu weit
höheren Frequenzen eingehalten, das übertragbare Frequenzband nach den, hohen Frequenzen
zu erweitert. Im Fall der Kurve i, also bei Verwendung der üblichen Sprechköpfe,
erhält man das Maximum schon bei etwa 2,7 kHz, im Fall der Kurve z, d. h.
bei Verwendung eines Sprechkopfes gemäß der Erfindung, liegt es erst bei 3,8 kHz,
und wenn auch die EIMK bei der neuen Kopfform für tiefe Frequenzen kleiner ist,
so gilt das für hohe Frequenzen nicht mehr. Der Frequenzgang ist also wesentlich
günstiger, die Wiedergabe hoher Frequenzen überhaupt erst möglich geworden.
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Die Fig. 3 :bis 5 zeigen Ausführungsformen von Magnetköpfen gemäß
der Erfindung. Innen ist das Merkmal gemeinsam, daß zwischen den durch magnetisch
nichtleitende Teile in ausreichendem Abstand vom Aufzeichnungsträger gehaltenen
quer zur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungsträgers verlaufenden Polen des Magneten
ein Streifen magnetisch leitenden; Stoffes so angeordnet ist, -daß er bis an,die
magnetisch wirksame Schicht des Aufzeichnungsträgers herantritt. Diese Ausführung
scheint auf den ersten Blick mit einer bekannten Anordnung zur Abtastung von magnetisierten
Tonträgern übereinzustimmen, bei der ein an sich geschlossener Magnetkopf mit einem
Ansatz den abzutastenden Tonträger berührt (Patentschrift 68o 68o). Hierbei ist
jedoch die Aufgabenstellung eine wesentlich andere als bei der Erfindung, denn:
durch die erwähnte bekannte Anordnung soll die Möglichkeit geschaffen werden, einen
Tonträger bei .beliebiger Geschwindigkeit, vorzugsweise sogar im Ruhezustand abzutasten
und den Magnetisierungsgrad nach Bedarf punktweise zu kontrollieren. Zu diesem Zweck
ist der Magnetkopf mit einer von einem Hochfrequemzstrom durchflossenen, Wicklung
versehen und wirkt nach Art :einer Steuerdrossel .indem der aus dem Tonträger in
den Kern der Steuerdrossel eindringende, Fluß den Hochfrequenzstrom steuert. Abgesehen
von dieser völlig anderen Betriebsweise und Aufgabenstellung ist auch der Kraftlinienfluß
selbst ein grundsätzlich anderer als bei der Anordnung gemäß der Erfindung, da die
von den; Magnetisierungen des Tonträgers ausgehenden; Kraftlinien !den mit dem Tonträger
in Berührung stehenden Ansatz 'im wesentlichen nur in dessen Längserstreckung, d.
h. also senkrecht zur Ebene des Tonträgers durchsetzen und sich im weiteren Verlauf
ausschließlich beiderseits des Ansatzes durch die Luft hindurch zurück zum Tonträger
schließen, während bei dem Magnetkopf gemäß der Erfindung die magnetisch wirksame
Zone im wesentlichen, nur auf das. Berührungsgebiet zwischen denn magnetisch leitenden
Streifen und dem Aufzeichnungsträger beschränkt ist und grundsätzlich das Prinzip
der Längsmagnetisierung in. Richtung der Tonträgerbewegung beibehalten ist. Im übrigen
handelt es sich bei der bekannten Anordnung nur um eine Abtasteinrichtung, während
,der Magnetkopf gemäß der Erfindung vorzugsweise auch für die Aufzeichnung geeignet
ist.
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Die Wirkung der Anordnung gemäß der Erfindung besteht bei der Aufzeichnung
darin, daß durch die Isthmusbildung beiderseits des zwischen den Magnetpolen angeordneten
Streifens die Kraftlinien in diesen Streifen und infolgedessen auf seiner Schmalseite
auch zu einem gewissen Teil in den Tonträger gedrängt werden. Die auf diese Weise
wirksam werdenden, den Tbuträger durchsetzenden Kraftlinien gehen von einem Teil
der Polfläche des den Tonträger berührenden Streifens aus und kehren im Bogen in
den danebenliegenden Teil der Polfläche zurück, während demgegenüber die etwa noch
auftretenden geringfügigen seitlichen Streulinien in ihrer Wirkung vernachlässigt
werden können.
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In dieser Beziehung unterscheidet sich die Anordnung gemäß der Erfindung
also auch wesentlich von anderen bekannten Magnetkopfausführungen,
bei
denen ein von einer Magnetspule umgebener Eisenkern mit nur einem Pol senkrecht
an den Aufzeichnungsträger herantritt und der magnetische Schluß - .der -wirksamen
Kraftlinien ausschließlich durch die Luft verläuft. Diese in -der Anfangszeit der
Magnettontechnik angewendeten Kopfformen sind in der Zwischenzeit längst durch die
wesentlich günstiger arbeitenden Anordnungen mit Längsmagnetisierung abgelöst worden,
auf die ,sich auch die Errfindungg bezieht.
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In -Fig. 3 -ist mit fi der Träger für die magnetische Schicht-i2 und
finit 13 der Sprechkopfmagnet bezeichnet. 14 und 15 sind zwei Plättchen aus nichtmagnetischem
Metall (zweckmäßig Messing) und 16 ein dünnes Eisenblechstückchen, das in den Luftspalt
17 und zwischen .die Pole des Magneten 13 eingesetzt ist. Wiederum ist in Fig.4
der wichtigste Teil der Anordnung nach Fig.3 vergrößert herausgezeichnet. Die Plättehen
14 und 15
übernehmen hier die Aufgabe, das Übertreten: von Streulinien aus
(den Polschuhen des Magneten 13 in die Schicht 12 möglichst zu verhindern. Das Eisenblechstückchen
i6 .ist in Aden Luftspalt 17 eingesetzt und berührt an den Stellen i9 Polschuhe
das Kopfes. Durch .diese Isthmusbildung wird das Austreten der Kraftlinie i$ aus
dem Eisenblech--stückchen 16 etwa in der dargestellten, Weise begünstigt.
Die Dicke des Eisenblechstückchens 16 sollte möglichst nicht mehr als
0,0,5 mm !betragen.
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Schließlich ist in Fig. 5 noch eine Anordnung dargestellt, die in
Aufbau und Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 3 entspricht. jedoch ist bei ihr
der Sprechkopfmagnet 23 und die Magnetisierungsnase 26 aus einem Stück. Der Magnet
23 hat also überhaupt keinen Luftspalt, und die Isthmusbildung ist hier durch die
Nut 27 erreicht. 24 und 25 sind die: beiden Plättchen aus nichtmagnetischem Material,
die das Übertreten von Streulinien in die Schicht 22 auf dem Trägerband 21 verhindern.
Die dargestellten Ausführungsformen lassen sich naturgemäß mit Vorteil auch als
Hörköpfe verwenden.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur Verbesserung der Wiedergabe
der hohen Frequenzen Aufzeichnungsträger mit magnetischen;- Schichten -zu verwenden,
deren Dicke kleiner als 0,0r. mm ist. Solche Aufzeichnungsträger geben in Verbindung
mit Anordnungen gemäß vorliegender E.rfindung eine weitere Verbesserung der Wiedergabe
hoher Frequenzen.
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Ebenso sind,die erfindungsgemäßen Magnetkopfformen sehr gut geeignet
für die Aufzeichnung bzw. Wiedergabe von Musik und Sprarhe auf Bändern, die im wesentlichen
aus unmagnetischen .Stoffen bestehen und auf die nur ein im Verhältnis zur gesamten
Breite schmaler Streifen (nur wenig breiter als die Magnetköpfe selbst) magnetischen
Materials aufgebracht ist.