JP2675018B2

JP2675018B2 - デジタル信号の磁気記録方法

Info

Publication number: JP2675018B2
Application number: JP22630987A
Authority: JP
Inventors: 守司泉田; 誠一三田; 信数土居; 裕丈石井; 重秋藤野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-09-11
Filing date: 1987-09-11
Publication date: 1997-11-12
Anticipated expiration: 2012-11-12
Also published as: JPS6470901A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、デイジタル信号を磁気記録媒体に記録する
ための、記録波形の補償方法に関する。〔従来の技術〕デイジタル信号を磁気テープや磁気デイスクに記録す
る場合、時系列で与えられる“1"または“0"の情報に対
応した電流で磁気ヘツドを駆動し、磁気媒体に磁化パタ
ーンを形成する。記録信号としてはこれまでNRZ,NRZI,M
FM信号など種々の方式が提案されているが、以下ではこ
の中の最小、及び最大反転間隔が制限されたデジタル信
号（MFM,Miller²など）を例に記録再生方法を述べる。従来のデイジタル信号の記録方法では、磁気ヘツドの
記録電流波形としては矩形波が使用されている。第３図
にその１例としてMFM信号の記録再生信号波形を示す。
第３図（ａ）は“010110"パターンの記録電流波形、
（ｂ）はテープ上の磁化パターン、（ｃ）は再生信号波
形を示したものである。信号の再生は、磁気ホツドのギ
ヤツプ部を通る磁束変化の検出で行うため、データの変
化点の微分値が信号として再生される。また、高周波成
分は記録減磁やギヤツプロスなどの影響で小さくなるた
め、再生信号波形としては（ｃ）のようにエツジ部で山
形となる信号が再生される。つまり、記録再生系の周波
数特性は第４図に示すように低周波領域と高周波領域で
小さくなる特性を示す。磁気テープや磁気デイスクの再生装置では、この信号
から元の信号を復元する方法としていくつかの方法で提
案されている。１つは第３図（ｃ）に示すように判定レ
ベル±Vtを基準として“1"と“0"の変化点を検出する方
法で、振幅検出法と呼ばれる。また（ｄ）のように再生
信号を微分した後、ゼロクロス点を検出するピーク検出
法がある。これらの方法では、主に高周波成分に対する
補償を行つたのち信号を識別する。もう１つは（ｃ）の信号を積分し、（ｅ）のよう元の
記録信号波形を再現した後に“1"と“0"を識別する方法
であり、積分検出法と呼ばれる。この場合には高周波成
分と低周波成分の両方を補償する必要がある。積分検出法は振幅検出法、ピーク検出法に比較して、
信号対雑音比（S/N）が高いという利点があり、以下で
はこの積分検出法を使用する再生装置に関して述べる。さて再生パルス波形としては、隣合うビツト周期の位
置でお互いの波形が干渉しないように波形を等化する必
要がある。（ナスキスト条件）。しかし、記録密度が大
きくなるほど記録減磁などの非線形歪の影響が大きくな
り、再生回路のみでこれを補償することは困難となる。
このため、特に高周波領域の信号に関しては記録電流波
形を補償する方法が提案されている（特公昭55−4092
1）。これは第５図（ｂ）（ｃ）などに示すように、電
流反転部の電流をこれ以外の部分より大きくするもので
あり、隣接ビツトの影響を少なくする上で非常に有効な
方法となつている。〔発明が解決しようとする問題点〕しかし、積分検出方式の場合には、信号の高周波成分
だけではなく低周波成分も補償しなければならない。こ
のため低周波領域では周波数に逆比例して雑音が増大
し、総合的なS/Nを悪化させるという問題がある。ま
た、低周波成分の補償が不足するとサグが発生し、第３
図（ｆ）に示すように識別点でのマージンが低下する。
この問題に対しては再生側で一旦識別した後、識別信号
の低周波成分を抽出し、これを使つて補償するという方
法が提案されている（特公昭57−26458）。しかし、こ
の方法では最初に誤つた識別を行なうと誤りが増加する
という問題や、回路が複雑になるなどの問題があつた。さらに、記録信号の直流成分を除去するため、Miller
₂、ZMなど各種の変調方式が考案されているが、これら
の方法では回路規模が増加するという問題や、低周波成
分を完全には除去できないという問題があつた。〔問題点を解決するための手段〕本発明では、磁気テープ上の深さ方向の磁化パターン
が、周波数によつて変化する点を利用し、記録波形の補
償を行う。このため、記録信号の低周波成分を強調して
磁気媒体に記録する。これによりデジタル信号を高周波
バイアス信号として低周波成分を強調した磁気記録が可
能となり、再生回路を大幅に簡素化することができる。〔作用〕第６図は磁気テープ５に記録される磁化パターンの１
例を概念的に示したもので、ベース52上に塗布された磁
性層51にデジタル信号55,56…が記録される。低周波の
信号55は磁性層51の深層まで記録され、高周波の信号56
は磁性層51の浅い層のみに記録される。第７図に記録電流と再生信号レベルの１例を示すが、
記録波長が長い低周波信号Ｌは、記録電流の増加に対し
て飽和特性を示す。しかし短波長となる高周波信号Ｈで
は記録電流に対しては極大値を持ち、一定の電流値1m以
上では再生信号レベルが低下する特性となる。すなわち
最適な記録電流L_mが存在する。従つてデジタル記録で
は、最高記録周波数に対して最適な記録電流を設定して
信号を記録する。このためデジタル信号を記録再生する場合、低周波信
号に対しては記録電流は最適化されずに記録されてい
た。本発明では、デジタル信号を高周波バイアス信号とし
て、低周波成分を強調して記録を行う。これにより記録
再生で発生する低周波成分の低下の補償と、非線形な特
性の影響を低減することができ、再生回路を簡素化する
ことができる。〔実施例〕以下、本発明の１実施例を第１図を用いて説明する。
入力端子１に入力されたデイジタル信号は低域強調回路
２と記録アンプ３に入力される。低域強調回路２では、
最大反転間隔に対応する周波数以下の信号成分をカツト
オフ周波数_２の低減濾波器（LPF）で抽出する。この
回路の出力信号2aと元の入力データ1aを加算器３で加算
し、磁気ヘツド４により磁気テープ５に記録する。この結果、デジタル信号を高周波バイアス信号とし
て、低周波成分を強調した記録を実現することができ
る。第２図にこの回路の総合的な周波数特性を示す。低域
濾波器のカツトオフ周波数を_２、ゲインをＡとする
と、図のような低域成分が強調された周波数特性とな
る。この出力信号を記録アンプ３により電流に変換し、
磁気ヘツド４を使つて磁気テープ５に記録する。記録ア
ンプ３としては例えばトランジスターのコレクターを磁
気ヘツド４を接続して出力電流をとるタイプにすればよ
い。なお、極端に低い周波数まで低域を補償すると、低域
成分のみが過度に増幅され、デジタル信号の記録に悪影
響を及ぼすことがある。したがつて、低域のカツトオフ
周波数_２は最高記録周波数の数十分の１から100分の
１程度に設定すればよい。ただし、ロータリートランス
などの低周波遮断特性の系を通す場合、低域のカツトオ
フ周波数_２を更に下げてもよい。第８図に本発明の第２の実施例を示す。この回路は、
C,R₁,R₂で構成される。この回路はラグリードフイルタ
とよばれ、第２図に示すように、カツトオフ周波数_２
から_１までの周波数がオクターブ6dBで低下し、これ
以外の周波数では平坦な特性となる。ここで、２つのカ
ツトオフ周波数₁,_２は次式で計算できる。_１＝1/（２πCR₂）_２＝1/（２πＣ（R₁＋R₂））第10図（ａ）に従来の記録電流波形を、（ｂ）に本発
明による記録電流波形を示す。本発明では、（ｂ）に示
すように、記録データの低周波成分を抽出し、この信号
を元の波形に重畳した形で信号を記録する。（ｃ）は理
想的な再生波形であり、（ｄ）は従来方式による平坦な
記録電流波形の記録を行い、再生側で低周波成分の補償
を小さくした場合の再生波形を示す。このように、
（ｄ）ではサグが発生するため識別点のマージンが不足
し、誤りが発生しやすくなる。これに対して（ｅ）は、本発明による再生信号波形を
示したものである。低周波数成分を抽出し、これを利用
して記録電流の低周波成分を強調して記録する。再生側
では、低周波成分の補償を少なくしても、サグがほとん
ど発生しない理想的な再生波形が得られる。本発明の別の実施例を第９図に示す。この回路ではデ
イジタル処理で低域の信号を強調する。入力端子１に入
力された信号はアツプダウンカウンター回路22に入力さ
れ、“1"と“0"の数の差が計数される。例えば“1"が入
力された場合にはカウントアツプ、“0"が入力された場
合にはカウントダウンする。したがつて、アツプダウン
カウンター回路22からは“1"と“0"の計数の差の信号が
出力される。これをD/A変換器23でアナログ信号に変換
したのち、記録アンプ３で元の信号と加算して出力す
る。この場合の記録電流波形を第11図（ｂ）、（ｃ）に
示す。この例では一定周期（例えば同期パターン毎）に
カウンターをリセツトするものとする。また、アツプタ
ウンカウンター回路22の計数としては一定の範囲を設定
し、この範囲以内に制限することにより極端なレベルの
シフトを防ぐことが出来る。また、第12図は“1"と“0"の変化点でカウンター値を
リセツトした場合の信号波形図である。データの変化点
p,qでカウンターを一定値にリセツトすることにより変
換点の信号を強調して記録する。これにより高域信号を
強調した記録を実現することが出来る。第13図は従来の高域強調と本発明による低域強調を同
時に実現するためのアナログ回路の例を示す。容量C₁と
抵抗R₁により高域強調特性を実現する。この回路で得ら
れる波形を第14図に示す。出力データ（ｂ）のｒ点は高
域が強調された点で、ｓ点は低域が強調された点を示
す。〔発明の効果〕本発明によれば、デジタル信号を記録再生する方式に
おいて、元のデジタル信号を高周波バイアスとして、低
周波成分を強調して記録し、再生回路では低周波成分に
対する補償量を小さくすることにより、低周波領域の雑
音を増加させずに信号を再生することができる。また、
磁気記録媒体の厚さや記録電流量によつて、再生波形が
非線形に変化することに起因する波形劣化を低減するこ
とができ、誤りの発生を大幅に低減することができる。本発明は、特に最大及び最小反転間隔の差が小さいMF
M,Miller²変調方式などに適しているが、これ以外の変
調方式にも適用できることはいうまでもない。たとえば
NRZ信号の最大反転間隔を制限する変調方式（８−10変
換）の場合や、画像の相関を利用して平均的に最大反転
間隔を制限する変調方式（特開昭53−114412）などに適
用しても大きな効果が得られる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、第２図は
本発明による記録電流の周波数特性を示す図、第３図は
記録再生回路の信号波形図、第４図は磁気記録再生系の
周波数特性を示す図、第５図は高周波成分を補償した記
録電流波形図、第６図は磁気テープ状の磁化パターンを
示す図、第７図は記録電流と再生信号レベルを示す図、
第８図は本発明の第２の実施例、第９図は本発明の第３
の実施例、第10図は本発明による低域強調波形の例、第
11図は本発明によるデジタル処理波形の例、第12図は本
発明によるデジタル処理波形の例、第13図は本発明によ
る低域および高域増幅回路の１実施例、第14図は本発明
による低域および高域増幅回路の出力波形図である。２……低域強調回路、３……記録アンプ、４……磁気ヘ
ツド、５……磁気テープ、22……アツプダウンカウンタ
回路、23……D/A変換器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者土居信数東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者石井裕丈東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者藤野重秋東京都小平市御幸町32番地日立電子株式会社小金井工場内

Claims

(57)【特許請求の範囲】１．最大反転間隔が制限されたデジタル信号を磁気記録
媒体へ記録する方法において、最大反転間隔に対応する
周波数以下の信号成分を強調して記録することを特徴と
するデジタル信号の磁気記録方法。２．特許請求の範囲第１項において、最大反転間隔に対
応する周波数以下の信号成分を抽出し、上記抽出信号成
分に対して、周波数特性の補償を行ったのち、元の信号
に重畳して記録することを特徴とするデジタル信号の磁
気記録方法。３．特許請求の範囲第１項において、ラグリードフィル
ターにより最大反転間隔に対応する周波数以下の、第１
の遮断周波数_１から第２の遮断周波数_２までの周波
数特性を補償して記録することを特徴とするデジタル信
号の磁気記録方法。４．特許請求の範囲第１項において、“1"および“0"の
数を計数し、この計数値の累積値の差をアナログ信号に
変換した信号を、元のデジタル信号に重畳して記録する
ことを特徴とするデジタル信号の磁気記録方法。５．最小および最大反転間隔が制限されたデジタル信号
を磁気記録媒体へ記録する方法において、最大反転間隔
に対応する周波数以下の信号成分を強調し、最小反転間
隔に対応する周波数付近の信号を強調して記録すること
を特徴とするデジタル信号の磁気記録方法。