JP2573245B2

JP2573245B2 - 復調回路

Info

Publication number: JP2573245B2
Application number: JP22302587A
Authority: JP
Inventors: 益雄梅本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-09-08
Filing date: 1987-09-08
Publication date: 1997-01-22
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: JPS6467036A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はMFM（Modified Frequency Modulation）方式
で変調されたディジタル信号の復調回路に係り、特にデ
ィジタルVTRのように高速な記録が必要な場合の復調回
路に関する。

〔従来の技術〕

MFM方式で変調されたディジタル信号は、データ転送
周期の真中で反転するか、あるいはデータ転送周期に同
期して反転するかの二つの反転場所をもつ信号で、例え
ばデータ“1"の場合は、データ“1"の転送周期の真中で
反転し、データ“0"の場合は、“0"データが連続すると
きにその境の、すなわち転送周期に同期した場所で反転
し、“0"データが単独のときは反転しないような形式の
信号である。

このようなMFM方式で変調されて記録媒体に記録され
た変調ディジタル信号を復調する回路の従来例では、例
えば、特公昭54−38884に記載されているように、変調
ディジタル信号のデータ転送周期をTbとすると、識別・
復調回路に必要なクロックの周期はTbの半分に設定され
ている。

MFM方式のディジタル変調方式は、入力のディジタル
信号と変調後のディジタル信号とは同じ転送速度を持
ち、高速記録に適しているが、データ“1"とデータ“0"
を区別するのに１周期内の位相の違いを利用しているた
め、データを識別する間隔、いわゆる検出窓幅はTb/2と
なる。このため、クロック周波数は2/Tbと高くなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の従来技術では、クロック周波数がデータ転送速
度の２倍に高くなるということを踏まえて、クロックが
非常に高速を必要とする場合の対処について配慮がなさ
れていなかった。例えば１チャネル当り100〜150Mb/sの
高速記録が必要となるディジタルVTRでは、クロック周
波数が200〜300MHzとなり、波形歪や減衰等で基板回路
上の波形伝送が困難になるとともに対応素子が高価にな
るなど実装上の問題があり、このような高速記録の場合
には実用化されなかった。

本発明の目的は、このようにMFM方式のクロックが高
速を要する場合に特に有効な、ディジタルデータの転送
速度と同じクロック周期で識別・復調しうる回路を提供
することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、ディジタル変調信号を、
データ転送周期に等しい周期を持ちかつ相互に反転関係
にある第1,第２のクロックで順次ラッチした出力と、こ
れと並列に上記ディジタル変調信号を第２のクロックで
ラッチした出力との両出力を照合してデータ“1"で反転
する信号出力を得る回路と、この出力から第２のクロッ
クで動作するフリップフロップを経て上記、データ“1"
で反転する信号出力の波形と同等でかつ相互に一周期の
位相差を有する二つの信号出力をとり出し、この二つの
出力をイクスクルーシブ・オアの回路に入力して上記デ
ィジタル変調信号の復調出力を得る回路と、データ“1"
で反転する信号から、上記データ転送周期に等しい周期
を持ちかつ相互に反転関係にある二つのクロックを抽出
し、かつ上記ディジタル変調信号の中の特定パターンを
検出してこれと、上記、抽出した二つのクロックとの位
相関係から、正規のクロックとその反転クロックとを選
択して上記第1,第２のクロックとするクロック抽出・選
択回路とを備えることとした。

〔作用〕

上記の、データ“1"で反転する信号出力を得る回路の
中における、ディジタル変調信号を第1,第２のクロック
で順次ラッチした出力と、これと並列に上記ディジタル
変調信号を第２のクロックでラッチした出力とは、デー
タ“1"の情報に関しては同一となるのに対し、データ
“0"の反転情報に関しては相異する。このため、この両
出力を照合して一致をとり出す回路の出力はデータ“1"
情報を与える。

データ“1"情報を得ることは、データ“1"でない場所
をデータ“0"とすることにより、元のディジタル信号の
復調を可能ならしめる。すなわち、上記データ転送周期
に等しい周期を持つクロックを用いての復調を可能なら
しめる。

データ“1"で反転する信号出力を得る回路以降の、デ
ィジタル変調信号の復調出力を得る回路は、データ“1"
情報を有する二つの信号出力波形からデータ“1"を高電
位レベルとし、データ“0"を低電位レベルとする波形、
すなわち元のディジタル信号波形を得て復調を終らせる
ものである。

また、ディジタル変調信号と、上記第1,第２のクロッ
クの位相関係がずれると復調に際し誤りが生ずる。クロ
ック抽出・選択回路は、第1,第２のクロックをディジタ
ル変調信号との位相関係において正しい状態に設定させ
るものである。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図によって説明する。第２図
は第１図における信号波形図である。第１図は磁気記録
再生装置の再生部の一部を示したもので、磁気ヘッド１
で再生した信号はイコライザ２によって磁気テープ・ヘ
ッドの系における周波数特性の劣化を補償し、記録時の
MFM信号（ａ）が得られる。

MFM信号（ａ）を得た以降の第１図の回路を大別すれ
ば三つに分けられる。その第一は、同図中の3,4,5,6の
回路を含む、前述の、データ“1"で反転する信号出力を
得る回路の部分、第二は、同図中の7,8,9を含む、ディ
ジタル変調信号の復調出力を得る回路の部分、第三は同
図中のその他の回路で示されるクロック抽出・選択回路
の部分である。

MFM信号（ａ）を識別するためのクロック（ｂ），
（ｃ）をクロック抽出回路11及び選択回路12で発生させ
る。その周期はデータ転送周期Tbに等しい。なお、クロ
ック抽出回路に入力されるMFM信号はデータ“1"で反転
した場合に限るようにゲート回路14を設ける。ゲート回
路14の一つの入力はMFM信号から復調したデータであ
る。そのデータ波形（ｊ）では、データ“1"はハイ（高
電位）、データ“0"がロー（低電位）に対応している。
遅延線13はイコライザ出力信号（ａ）と復調出力（ｊ）
との時間ずれを補償するものである。

クロック（ｂ）はMFM信号（ａ）のデータ“1"の立ち
上がり、立ち下がりに対してTb/4だけ時間的にずれた位
置に設定される。クロック（ｃ）はクロック（ｂ）の反
転信号である。出力（ｄ），（ｅ）はそれぞれラッチ回
路5,3の出力で、MFM信号（ａ）をクロック（ｂ），
（ｃ）でラッチした出力である。また出力（ｅ）はラッ
チ回路４に入力され、ここでクロック（ｂ）により再び
ラッチされて出力（ｆ）を得ている。

データ転送周期の真中で反転するデータ“1"情報を基
準とすると、クロック（ｃ）がクロック（ｂ）より半周
期先行しているので、クロック（ｃ）でラッチした後、
クロック（ｂ）でラッチしたデータ“1"の情報と、クロ
ック（ｂ）でラッチしたデータ“1"の情報は同一にな
る。しかし、データ転送周期と同期して反転するデータ
“0"による反転部分については二つのラッチ出力信号
（ｄ）と（ｆ）とは相互に相異する。ラッチ出力信号
（ｄ）と（ｆ）とをAND回路６でAND処理して二つの信号
を照合し、一致する信号を出力として取り出せば出力
（ｇ）信号としてはデータ“1"による反転だけが取り出
される。

さらにＤ形フリップフロップ7,8を用いて相互間に１
周期の位相差のある信号（ｈ），（ｉ）を作り、この二
つの信号をイクスクルーシブ・オア回路（９）に入力す
ることにより、その出力としてデータ“1"に対応してハ
イ（高電位），データ“0"に対応してロー（低電位）と
いう、いわゆるNRZ符号（ｊ）が得られる。端子10はこ
の復調出力端子である。

NRZ符号（ｊ）の一部はゲート回路14に入力させ、MFM
信号のうちデータ“1"の反転だけを有する信号をクロッ
ク抽出回路に入力する。なお回路を簡単化するために、
AND回路６の出力（ｇ）をクロック抽出回路11に入力し
てもよい。

MFM信号（ａ）とクロック（ｂ），（ｃ）の位相関係
がずれると、データ“1"とデータ“0"が入れ替わり、誤
りが発生する。このため、MFM信号（ａ）とクロック
（ｂ），（ｃ）との関係が正しい状態になるようにクロ
ックを設定するためのクロック選択回路12を設ける。

第３図にクロック選択回路12の詳細な信号系統図を示
す。また第４図は第３図における信号波形図である。以
下これらの図を用いてクロックの選択・設定について説
明する。

先ず概括的に云えば、クロック抽出回路の出力をバッ
ファ回路12−１に入力して非反転クロック（ｋ）と反転
クロック（ｌ）を作り、セレクタ12−６で正規の位相関
係にあるクロックを選択した後、これを正規のクロック
（ｂ）およびその反転クロック（ｃ）とするものであ
る。

なお図中、正規のクロック（ｂ），（ｃ）に対しては
それぞれclock,▲▼として非反転，反転の相
対関係を表示しているのに対して、選択前のクロック
（ｋ），（ｌ）に対してはclock^＊，▲▼^＊
として同じく相対関係を表示し区別している。

次にクロック（ｋ）とクロック（ｌ）のいずれかをど
のように選択するかについて詳述する。これにはMFM信
号の性質を利用する。すなわち、MFM信号の最大反転間
隔はデータが101の場合であり、この最大反転間隔のと
きだけクロックの立ち上がりは２回あり、他の反転間隔
のときはクロックの立ち上がりは１回あるに過ぎない。
したがって、MFM信号の立ち上がりと立ち下がりの間で
クロックを計数すれば、“２回”を識別することにより
最大反転間隔101を識別できる。このことからMFM信号
（ａ）とクロックとの位相関係を次のようにして設定す
る。

２ビットカウンタ12−2,12−３にクロック（ｋ），
（ｌ）を供給し、カウンタをMFM信号がハイ（高電位）
のときだけ動作するようにMFM信号をカウンタのリセッ
ト端子に入力する。これにより、データ101が高電位レ
ベルで現れる中でかつクロック（ｋ），（ｌ）が２ビッ
ト目で立ち上がった状態で２ビットカウンタの出力信号
（ｍ），（ｎ）が高電位レベルとして出力される。２ビ
ットカウンタの出力信号（ｍ），（ｎ）とMFM信号
（ａ）とをAND回路12−４に入力すると、この12−４の
出力信号（０）は、MFM信号（ａ）及び信号（ｍ），
（ｎ）がすべて高電位レベルで一致するときだけ高電位
レベルとなる。

クロック（ｋ）はＤ形フリップフロップ12−５のＤ入
力に入力され、上記出力信号（０）がクロック（ｃ）に
入力されているので、高電位レベルのデータ101が発生
したとき、信号（０）の立ち上がりによってクロック
（ｋ）の状態が（高電位レベルにあるのか、低電位レベ
ルにあるのかの状態が）Ｄ形フリップフロップ12−５に
取り込まれ出力（ｐ）となる。すなわち、第４図に示す
ように、クロック（ｋ）が信号（Ｏ）の立ち上がり時点
で高電位レベルにある場合は出力（ｐ）が高電位レベル
となり、セレクタ12−６によって図示の１端子のクロッ
ク（ｋ）がクロック（ｂ）として選択・採用される。

クロック抽出回路11への入力信号がなんらかの原因で
誤ってクロック（ｋ）と（ｌ）が第４図と逆の位相にな
っている場合は、出力信号（ｐ）は低電位レベルとな
る。このときセレクタ12−６は図示の２端子を選択接続
することとなりクロック（ｋ）を選択し、この場合でも
MFM信号とクロック（ｂ），（ｃ）の関係は正規の関係
となる。

以上のように、MFM信号（ａ）の中に高電位レベルで
形成されたデータ“101"のパターンが来るとMFM信号
（ａ）とクロック（ｂ），（ｃ）が常に正規の関係にな
るように選択回路で設定する。

なお、本発明のクロック抽出回路にはデータ“1"によ
る反転分しか入力しないので、データ“0"があまり連続
するとクロックの発生が困難になる。したがって、MFM
方式で変調する前に、変調データに固定のランダムパタ
ーンを加えておき、復調後に上記の固定パターンを除去
することによって元のデータを復調することが望まし
い。

さらに、データ“101"でクロックとデータとの間の位
相が正規の位置となるので、記録トラックの先頭には記
録パターンとして“101"を多く含むパターンを特別に記
録しておくとか、あるいは、記録トラックをさらに細か
くブロック単位に分け、その先頭につける同期信号パタ
ーンの記録パターンが“101"データを含むように構成す
ることが本発明の有効性をさらに高めることになる。

本発明は上記MFM方式の変調信号に限らず、ビット周
期の中央と境を選択的に使用する変調信号であれば適用
できる。例えば、ZMと呼ばれる変調方式は最大磁化反転
間隔は“011"で発生し、その間隔はビット周期Tbの２倍
である。したがって上記の場合と同様に磁化反転間隔の
中でクロックを２ビットカウンタで計数することによっ
て“011"パターンが検出でき、クロックと変調ディジタ
ル信号波形の位相関係が設定できる。さらに、M²と呼ば
れる変調方式では最大磁化反転間隔は“1101"で発生
し、その間隔はビット周期の３倍、3Tbとなる。上記の
説明から容易に類推できるように、この場合には３ビッ
トカウンタを用意し、“1101"パターンを検出すればク
ロックと変調ディジタル信号波形の位相関係が設定でき
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、MFM信号の復調回路においてデータ
転送周期と等しい周期のクロックを用いて復調できるの
で、高周波のクロックを使うことがなくなり、信頼性の
高い復調回路が構成できる。またこの効果はMFM信号に
限らず、ビット周期の中央と境を選択的に使用する変調
信号に対しても同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のMFM信号復調回路の信号系
統図、第２図は第１図における信号波形である。第３図
は本発明の一実施例におけるクロック選択回路の詳細な
信号系統図、第４図は第３図における信号波形図であ
る。符号の説明２……イコライザ 3,4,5……ラッチ回路６……AND回路 7,8……Ｄ形フリップフロップ回路９……イクスクルシブ・オア回路 10……復調出力端子 11……クロック抽出回路 12……クロック選択回路 14……ゲート回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ディジタル変調信号の信号の極性を反転す
る位置が、データ“1"およびデータ“0"にそれぞれ対応
して該変調信号のデータ転送周期の中央と境の二つの位
置にあって、その点で所定の規則によって反転されたデ
ィジタル変調信号を復調する回路において、上記ディジ
タル変調信号を、上記データ転送周期に等しい周期を持
ちかつ相互に反転関係にある第1,第２のクロックで順次
ラッチした出力と、これと並列に上記ディジタル変調信
号を第２のクロックでラッチした出力との両出力を照合
してデータ“1"で反転する信号出力を得る回路と、この
出力から第２のクロックで動作するフリップフロップを
経て上記、データ“1"で反転する信号出力の波形と同等
でかつ相互に一周期の位相差を有する二つの信号出力を
とり出し、この二つの出力をイクスクルーシブ・オアの
回路に入力して上記ディジタル変調信号の復調出力を得
る回路と、データ“1"で反転する信号から、上記データ
転送周期に等しい周期を持ちかつ相互に反転関係にある
二つのクロックを抽出し、かつ上記ディジタル変調信号
の中の特定パターンを検出してこれと、上記、抽出した
二つのクロックとの位相関係から、正規のクロックとそ
の反転クロックとを選択して上記第1,第２のクロックと
するクロック抽出・選択回路とを備えたことを特徴とす
る復調回路。