JP2780579B2 - 磁気記録再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、磁気記録再生装置に
係り、特にディジタル記録再生装置における再生前置処
理部の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気テープを記録媒体とした高密度ディ
ジタル磁気記録再生装置、例えばＤＡＴ等の再生時の前
置処理部は一般に、図６のように構成される。磁気テー
プ６１の信号は再生ヘッド６２により検出され、検出さ
れた微弱信号はヘッドアンプ６３により所定レベルまで
増幅される。ヘッドアンプ６３の出力信号は、符号間干
渉およびノイズを最小化するため等化器（イコライザ）
６４で波形等化された後、スライサ６５により所定レベ
ルに２値量子化される。この前置処理部で２値量子化さ
れた信号が、デコーダ回路を含むディジタル信号処理部
に送られてデータ復調がなされることになる。

【０００３】等化器は一般に、図７に示すように、ＬＣ
Ｒフィルタ７１とトランスバーサルフィルタ７２により
構成される。トランスバーサルフィルタ７２は、遅延線
７３、重み付け素子７４1 〜７４3 ，加算器７５等によ
り構成されている。抵抗Ｒ1，Ｒ2 は整合用である。

【０００４】この様な前置処理部構成を、固定ヘッド，
マルチトラック方式（マルチチャネル方式）のディジタ
ル磁気記録再生装置，例えばＤＣＣ（Ｄigital Ｃompa
ctＣassete）等に適用した場合には、トラック数分の前
置処理部が並列に必要になるため、システム規模が大き
くなるという問題がある。これを解決するには、前置処
理部およびその後の信号処理部を含めて集積回路化する
ことが必須になるが、前置回路部はアナログ回路である
ため、集積化が難しい。また、マルチトラックのために
伝送レートが低くなると、等化器のトランスバーサルフ
ィルタに用いられる遅延線は分布定数回路，集中定数回
路共に大型となり、これも集積化を困難にする。

【０００５】この様な難点を解決するものとして、図８
に示す構成がある。再生ヘッド８１，ヘッドアンプ８
２、フィルタ８３、およびサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）
回路８４が、複数トラック分、例えばＤＣＣであれば８
トラック分並列に設けられる。フィルタ８３は、サンプ
リングの折り返し歪みを防ぐ帯域制限の機能と、後のＡ
／Ｄコンバータでの量子化ノイズを小さくするためのプ
リイコライザとしての機能を有する。サンプルホールド
回路８４から得られた信号は、パラレル／シリアル変換
器８５によりマルチプレクスされて、Ａ／Ｄコンバータ
８６に入力される。Ａ／Ｄコンバータ８５の出力は、シ
リアル／パラレル変換器８７によりデマルチプレクスさ
れて、それぞれディジタル等化器（ＤＥＱ）８８により
波形等化され、スライサ８９により２値量子化される。

【０００６】ディジタル等化器８８は通常、図９に示す
ように、共に線形ディジタルフィルタである無限インパ
ルス応答フィルタ（ＩＩＲフィルタ）９１と有限インパ
ルス応答フィルタ（ＦＩＲフィルタ）９２により構成さ
れる。

【０００７】この方式では、複数トラックの検出信号を
マルチプレクスして、一つのＡ／Ｄコンバータを共有す
ることにより、集積化を容易にしている。しかしこの方
式でもまだ問題が多い。フィルタ８３の集積化を考えた
場合、ＲＣ素子を用いたパッシブ型、トランジスタを用
いたアクティブ型があるが、いずれも例えば倍速で再生
する時に、２倍の信号レートに対して周波数特性が固定
のために、切り替え用のフィルタが必要になる。したが
ってこのフィルタ部分だけでも、集積回路は複雑なもの
となる。しかも、任意の可変速再生には対応できない。
ディジタル等化器８８も、遅延線としてのシフトレジス
タ，乗算器および加算器を必要とし、やはり集積化した
時に大規模になる。

【０００８】図８のシステムの問題を解決するため、図
１０に示すように、サンプルホールド回路８４のサンプ
リング周波数を、図８のそれのｎ倍にすることで帯域制
限用のフィルタ８３を省略して、全ディジタル化する構
成が考えられる。但しこのフィルタ８３の削除に伴っ
て、量子化後の信号を帯域制限するためのデシメーショ
ンフィルタ９０がディジタル等化器８８の前に付加され
る。デシメーションフィルタを設けないで、ｎ倍のサン
プリング周波数のままディジタル等化器８８で波形等化
を行う構成も考えられる。

【０００９】この様に全デジタル化した場合にも、まだ
問題が残る。即ち、Ａ／Ｄコンバータが必要であり、し
かもこれはサンプリング周波数が高いために高速のもの
であることが必要である。ディジタル等化器の部分がデ
シメーションフィルタの分だけ複雑になる。ヘッドアン
プの出力を直ちに量子化しているため、高域のノイズが
大きくなる。これを解決するには量子化ビット数を増や
し、後段のディジタル等化器部分の演算語長を大きくす
ればよいが、そうするとシステムは更に複雑になる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
ディジタル記録再生装置の前置処理部は構成が複雑であ
り、特にマルチトラック方式を採用したシステムでは極
めて複雑となり、集積回路化も容易ではないという問題
があった。この発明は、この様な問題を解決すべくなさ
れたもので、システム構成が簡単で集積回路化も容易で
あり、原理的に量子化ノイズがなく、また可変速再生に
容易に対応できる前置処理部を持った磁気記録再生装置
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る磁気記録
再生装置は、磁気記録媒体に記録されたディジタル情報
を検出する再生ヘッド、この再生ヘッドで検出された信
号を増幅するヘッドアンプ、このヘッドアンプの出力信
号の符号間干渉およびノイズを最小化するための等化
器、およびこの等化器の出力信号を所定レベルでスライ
スして２値量子化するスライサからなる前置処理部と、
得られた出力信号をディジタル的に処理してデータ復調
を行うディジタル信号処理手段とを有し、前置処理部の
等化器が、電荷転送素子を遅延素子として用いて構成さ
れたサンプリングフィルタからなることを特徴とする。
等化器を構成する電荷転送素子としては、ＣＣＤやＢＢ
Ｄ等が用いられる。

【００１２】この発明に係る磁気記録再生装置はまた、
上述の構成を基本として、電荷転送素子の転送クロック
信号の周波数を変更させるシステムクロック可変手段を
備えて可変速再生できるようにしたこと、更に磁気記録
媒体の複数トラックにディジタル情報が記録されたマル
チトラック方式として、複数トラックに対してそれぞれ
上述した構成の前置処理部が設けられていることを特徴
とする。この発明に係る磁気記録再生装置は更に、上述
したマルチトラック方式において、等化器は複数トラッ
クに一つだけ用意して、その前後にパラレル／シリアル
変換器，シリアル／パラレル変換器を設けて、一つの等
化器を共有するようにしたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】この発明によれば、従来のヘッドアンプ後段の
フィルタ，サンプルホールド回路，Ａ／Ｄコンバータお
よび等化器までの前置処理部分が、電荷転送素子を遅延
素子として用いたサンプリングフィルタによる等化器の
みで構成されて、前置処理部の構成が非常に簡単にな
る。従来のように、Ａ／Ｄコンバータで量子化して等化
処理を行う場合には、その後の回路ブロック間伝送路は
ビット長×トラック数となるが、この発明の場合は量子
化していないため、１トラックに１本の伝送路でよい。
以上のように、電荷転送素子を用いた等化器は構成が簡
単であり、マルチトラック方式とした場合も伝送路は少
なく、これらとＡ／Ｄコンバータが不用であることとが
相俟って、前置処理部の集積回路化も容易である。

【００１４】また、前置処理部はヘッドアンプ出力信号
をサンプリングして離散値として扱ってはいるが、量子
化はしていないため、原理的に量子化ノイズがない。更
にＣＣＤ等の電荷転送素子はアナログ回路であって、転
送手段が簡単である。システムクロックを可変するだけ
で可変速再生に対応することもできる。更にこの発明を
マルチトラック方式に適用した場合に、電荷転送素子を
用いて構成されたパラレル／シリアル変換器，シリアル
／パラレル変換器を一つの等化器の前後に設けることに
より、一つの等化器を複数トラックで共有して、システ
ム構成を一層簡単にすることができる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の実施例
を説明する。図１は、この発明の一実施例に係る磁気記
録再生装置の前置処理部のブロック構成である。ここで
は、８チャネルのメイントラックと１チャネルのＡＵＸ
トラックを用いるＤＣＣを想定しているがこれに限られ
るわけではない。

【００１６】図示のように、磁気テープのディジタル情
報を検出する再生ヘッド１１、この再生ヘッド１１の出
力を所定レベルまで増幅するヘッドアンプ１２、このヘ
ッドアンプ１２の出力を波形等化する等化器１６、およ
びこの等化器１６の出力を所定レベルでスライスして２
値量子化するスライサ１５からなる前置処理部が、８ト
ラック分並列に設けられている。等化器１６は、この実
施例では、ＣＣＤを遅延素子として用いて構成されたサ
ンプリングフィルタであるＩＩＲフィルタ１３とＦＩＲ
フィルタ１４とからなる。即ちヘッドアンプ１２の出力
は直接ＣＣＤ遅延線に入力される。

【００１７】図２は、等化器１６の前段部のＩＩＲフィ
ルタ１３の構成である。初段のＣＣＤ２０１遅延線は、
演算制度を高めるべく周波数特性を合わせるために挿入
されたもので、その長さは短いものでよい。この初段Ｃ
ＣＤ遅延線２０１の出力がＩＩＲフィルタ１３を構成す
るメインのＣＣＤ遅延線２０２に入力される。これらＣ
ＣＤ遅延線２０１，２０２でのサンプリング周波数（転
送クロック周波数）は、チャネルビットクロック周波数
ｆchのｎ倍、ｎ・ｆchである。ここでｎは、２０〜１０
０であり、例えばｎ＝６４に設定される。ＣＣＤ遅延線
２０２の最終段出力端子２０３および中間タップ出力端
子２０４の出力はそれぞれ増幅器２０６，２０５を介し
て、初段ＣＣＤ遅延線２０１の出力と共に加算器２１０
で加算されてＣＣＤ遅延線２０２に帰還入力される。ま
た、ＣＣＤ遅延線２０２の入力端子の信号と、最終段出
力端子２０３および中間タップ出力端子２０４の出力が
それぞれ増幅器２０７，２０８，２０８を介して加算器
２１１に入力される。加算器２１０，２１１は抵抗のみ
で構成することができる。

【００１８】このＣＣＤを用いたＩＩＲフィルタ１３
は、図９に示す通常のディジタル処理のＩＩＲフィルタ
９１と等価であり、増幅器２０５〜２０９が通常のＩＩ
Ｒフィルタの乗算器に相当する。このＩＩＲフィルタ１
３の入出力特性は、各増幅器２０５〜２０９の増幅率
（減衰率）により決まり、後段のＦＩＲフィルタ１４の
長さがある範囲に収まるようにプリイコライズする機能
と、入力信号の不必要な高域成分を除去する帯域制限の
機能を有する。加算器２０１，２１１にも若干の高域制
限の機能が与えられる。これは信号転送に伴うスパイク
ノイズを除去するためであるが、転送クロック周波数が
高いため、可変速再生に伴い転送クロックが変化しても
転送特性に影響を与えないように設定することは容易で
ある。

【００１９】図３は、等化器１６の後段部のＦＩＲフィ
ルタ１４の構成である。図示のように、ＣＣＤ遅延線３
０１と、その最終出力端子３０２および中間タップ出力
端子３０３〜３０７の出力を増幅する増幅器３０８〜３
１３、およびこれらの増幅器出力を加算する加算器３１
４により構成されている。この構成も、図９に示す従来
のディジタル処理によるＦＩＲフィルタ９２の乗算器部
分を増幅器に置換したものである。加算器３１４は例え
ば抵抗だけで構成できる。中間タップ出力端子３０３〜
３０７は、数タップ〜十数タップの間で選択され、フィ
ルタの伝送特性はＩＩＲフィルタと同様に、各タップの
増幅器３０８〜３１３の増幅率（減衰率）によって決定
される。

【００２０】図４は、この様に構成された再生装置の前
置処理部での各ノードの信号波形である。ここでは説明
の便宜上、インパルス応答で示している。ヘッドアンプ
１２に得られる信号は、図４(a) に示すようにブロード
なものとなっている。これがＩＩＲフィルタ１３によ
り、図４(b) に示すように帯域制限され、更にＦＩＲフ
ィルタ１４により、図４(c) に示すように波形等化され
る。そしてこの波形等化された信号が、スライサ１５に
よりスライスされて、図４(d) に示すような２値量子化
されたデータとなる。こうして２値量子化されたデータ
は、図では省略した後段のデコーダによるデータ復号，
更に必要な誤り訂正等のディジタル処理がなされ復調さ
れる。

【００２１】この実施例の構成では、システムクロック
を変えるだけで可変速再生ができることを、具体的に数
式を用いて以下に説明する。ＣＣＤの入出力周波数特性
は、よく知られているように次式で示される。まず入力
振幅ｖinと出力振幅ｖout の関係は、数１のようにな
る。

【００２２】

【数１】ｖout ／ｖin＝exp ［−ｎε｛１−cos （２π
ｆ／ｆc ）｝］

【００２３】位相変化Δφは、数２のように表される。

【００２４】

【数２】Δφ＝ｎε・sin （２πｆ／ｆc ）

【００２５】以上において、εはＣＣＤ１段当りの電荷
転送損失、ｎは転送段数、ｆc は転送クロック周波数、
ｆは入力信号周波数である。いま、テープ記録波長をλ
とし、通常の再生速度をｖとすると、ｆ＝ｖ／λであ
る。ｋ倍の可変速再生の場合は、ｆ＝ｋｖ／λとなる。
この時、転送クロック周波数ｆc をｋ倍にすれば、ｆ／
ｆc は波長λのみに依存する。従ってＣＣＤの入出力特
性は、上式より、波長λの関数になり、ＣＣＤを用いた
ＩＩＲフィルタ，ＦＩＲフィルタによる等化器の入力特
性も波長λに対して固定になる。以上によりこの実施例
のシステムは、ＣＣＤの転送クロック周波数によって、
可変速再生に対応できることになる。

【００２６】以上のようにこの実施例による磁気記録再
生装置の前置処理部は、従来のそれに比べてシステム構
成規模が小さい。通常の線形ディジタルフィルタを構成
する場合の乗算器，加算器部分は、この実施例では増幅
器と抵抗で構成されるため、簡単である。遅延素子とし
て用いられるＣＣＤは、ディジタル回路であるシフトレ
ジスタやＲＡＭに比べて転送手段が簡単である。また、
等化器をＣＣＤにより構成することにより、サンプリン
グ時の折り返し歪みを防止するための低域フィルタも要
らなくなる。以上により、この実施例による前置処理部
は集積回路化が容易である。たとえば、ＤＣＣにおいて
は、メインの８チャネル＋ＡＵＸチャネルの再生ヘッド
およびアナログ再生ヘッドが薄膜ヘッドとして一体に構
成されるが、この実施例の前置処理部をこの再生ヘッド
内に一体化する形で集積化することが可能になる。ま
た、前置処理部では量子化していないため、原理的に量
子化ノイズは発生しない。更に、システムクロックを変
更することによって容易に可変速再生にも対応すること
ができるといった効果が得られる。

【００２７】図５は、この発明の別の実施例の磁気記録
再生装置における前置処理部のブロック構成である。先
の実施例と対応する部分には先の実施例と同一符号を付
して詳細な説明は省略する。この実施例では、ＣＣＤ遅
延線を用いたＩＩＲフィルタ１３およびＦＩＲフィルタ
１４により構成される一つの等化器１６を例えば８個の
トラックで共有している。このため、等化器１６の前段
には、８トラックのデータをマルチプレクスするための
ＣＣＤを用いたパラレル／シリアル変換器２２が設けら
れ、等化器１６の後段にはデマルチプレクスするための
ＣＣＤを用いたシリアル／パラレル変換器２３が設けら
れている。

【００２８】ヘッドアンプ１２の出力は、それぞれ帯域
制限用の所定段数のＣＣＤ２１を通した後、パラレル／
シリアル変換器２２の各段入力端子に入力される。ま
た、等化器１６からの出力はシリアル／パラレル変換器
２３によりパラレルデータに戻されるが、後段に転送す
るタイミングを揃えるために、シリアル／パラレル変換
器２３の各段出力にはサンプルホールド回路２４が設け
られている。

【００２９】チャネルビットクロック周波数をｆchとし
た時、ＣＣＤ２１の転送クロック周波数をｎ・ｆchと
し、パラレル／シリアル変換器２２のＣＣＤの転送クロ
ック周波数はこれより高く、ｍ・ｎ・ｆchとする。これ
は、各トラックのデータが順次パラレル／シリアル変換
器２２に入ってくるときに、前のサイクルのデータをシ
リアルデータとして全て等化器１６まで転送しておく必
要があるためである。これに伴って、等化器１６および
シリアル／パラレル変換器２３を構成するＣＣＤもｍ・
ｎ・ｆchの転送クロック周波数で駆動されることにな
る。

【００３０】この実施例によれば、マルチトラック方式
でもＩＩＲフィルタとＦＩＲフィルタからなる等化器が
一つで済む。マルチプレクスを行うために、ＩＩＲフィ
ルタ，ＦＩＲフィルタでの転送段数は先の実施例より長
くなるが、増幅器および加算器からなる演算部は１つで
済むため、全体としてシステムの規模を小さくすること
ができる。その他、先の実施例と同様の効果が得られ
る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
システム構成が簡単で集積回路化が容易であり、原理的
に量子化ノイズがなく、可変速再生にも容易に対応でき
る前置処理部を持った磁気記録再生装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例に係る磁気記録再生装置
の前置処理部の構成を示す図である。

【図２】 同実施例のＩＩＲフィルタの構成を示す図で
ある。

【図３】 同実施例のＦＩＲフィルタの構成を示す図で
ある。

【図４】 同実施例の各部信号波形をインパルス応答で
示す図である。

【図５】 この発明の他の実施例に係る磁気記録再生装
置の前置処理部の構成を示す図である。

【図６】 従来の磁気記録装置の前置処理部の構成を示
す図である。

【図７】 図６の装置の等化器の構成を示す図である。

【図８】 従来のマルチトラック方式の磁気記録装置に
おける前置処理部構成を示す図である。

【図９】 図８に用いられる等化器の構成である。

【図１０】 図８の変形例である。

【符号の説明】

１１…再生ヘッド、１２…ヘッドアンプ、１３…ＩＩＲ
フィルタ、１４…ＦＩＲフィルタ、１５…スライサ、１
６…等化器、２０１，２０２…ＣＣＤ遅延線、２０３…
最終段出力端子、２０４…中間タップ出力端子、２１
０，２１１…加算器、２０５〜２０９…増幅器、３０１
…ＣＣＤ遅延線、３０８〜３０７…増幅器、３０８〜３
１３…増幅器、３１４…加算器、２１…ＣＣＤ、２２…
ＣＣＤパラレル／シリアル変換器、２３…ＣＣＤシリア
ル／パラレル変換器、２４…サンプルホールド回路。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気記録媒体に記録されたディジタル情
   報を検出する再生ヘッドと、 この再生ヘッドで検出された信号を増幅するヘッドアン
   プと、 このヘッドアンプの出力信号の符号間干渉およびノイズ
   を最小化するための、電荷転送素子を遅延素子として用
   いて構成されたサンプリングフィルタからなる等化器
   と、 この等化器の出力信号を所定レベルでスライスして２値
   量子化するスライサと、 このスライサの出力信号を処理してデータ復調を行うデ
   ィジタル信号処理手段とを備えたことを特徴とする磁気
   記録再生装置。
2. 【請求項２】 磁気記録媒体に記録されたディジタル情
   報を検出する再生ヘッドと、 この再生ヘッドで検出された信号を増幅するヘッドアン
   プと、 このヘッドアンプの出力信号の符号間干渉およびノイズ
   を最小化するための、電荷転送素子を遅延素子として用
   いて構成されたサンプリングフィルタからなる等化器
   と、 この等化器の出力信号を所定レベルでスライスして２値
   量子化するスライサと、 このスライサの出力信号を処理してデータ復調を行うデ
   ィジタル信号処理手段と、 前記電荷転送素子の転送クロック信号の周波数を変更さ
   せるシステムクロック可変手段とを備えることにより、
   可変速再生できるようにしたことを特徴とする磁気記録
   再生装置。
3. 【請求項３】 磁気記録媒体の複数トラックにそれぞれ
   記録されたディジタル情報を並列に検出する複数の再生
   ヘッドと、 これらの再生ヘッドで検出された信号をそれぞれ増幅す
   る複数のヘッドアンプと、 これらのヘッドアンプの出力信号の符号間干渉およびノ
   イズを最小化するための、電荷転送素子を遅延素子とし
   て用いて構成されたサンプリングフィルタからなる複数
   の等化器と、 これらの等化器のそれぞれの出力信号を所定レベルでス
   ライスして２値量子化する複数のスライサと、 これらのスライサの出力信号を処理してデータ復調を行
   うディジタル信号処理手段とを備えたことを特徴とする
   磁気記録再生装置。
4. 【請求項４】 磁気記録媒体の複数トラックにそれぞれ
   記録されたディジタル情報を並列に検出する複数の再生
   ヘッドと、 これらの再生ヘッドで検出された信号をそれぞれ増幅す
   る複数のヘッドアンプと、 これらのヘッドアンプの出力信号をマルチプレクスす
   る、電荷転送素子を用いたパラレル／シリアル変換手段
   と、 このパラレル／シリアル変換手段により得られた信号の
   符号間干渉およびノイズを最小化するための、電荷転送
   素子を遅延素子として用いて構成されたサンプリングフ
   ィルタからなる等化器と、 この等化器の出力信号をデマルチプレクスする、電荷転
   送素子を用いたシリアル／パラレル変換手段と、 このシリアル／パラレル変換手段により得られた信号を
   それぞれ所定レベルでスライスして２値量子化する複数
   のスライサと、 これらのスライサの出力信号を処理してデータ復調を行
   うディジタル信号処理手段とを備えたことを特徴とする
   磁気記録再生装置。