JP3906758B2 - ディジタル信号記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気テープ上にディジタル信号を記録するディジタル信号記録装置に関し、特にロータリトランスを介して磁気ヘッドに記録電流を供給するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロータリトランスを記録・再生の伝送系に含み、磁気テープを記録媒体とするデータレコーダでは、ロータリトランスの低域遮断特性の影響で、ＮＲＺＬ（Non Return to Zero Level：非ゼロレベル復帰信号）信号を記録しようとすると記録信号にサグが発生し、磁気テープが正確に磁化されない。この問題を解決するために、もとのＮＲＺＬ信号に冗長ビットを付加して低域の電力が少ない別のＮＲＺＬ信号に変調して記録する方式が従来とられてきた。例えば、８−１０＠ＤＡＴ，８−１４＠Ｄ３，２４−２５ＤＶＣなどの規格が知られている。
しかしこれらの方法は、記録する信号のビットクロック周波数を上昇させ、磁気記録媒体上の記録波長を短くするか、信号再生時の検出窓余裕を少なくするなど、記録媒体の持つ記録能力を十分に引き出せない方式である。
【０００３】
これに対してＤ−ＶＨＳ（登録商標）として知られている規格に準拠したデータレコーダの記録系は、ＮＲＺＬ信号がロータリトランスによって減衰する成分をあらかじめ元の信号に算術加算すること、すなわち低域補償を行うことにより、変調を行わずとも元のままでロータリトランスを有するシステムで記録することを可能としている。
しかし、加算する信号を別途作りだすか、記録信号をフィルタに通してから記録するなどの、煩雑なアナログの信号技術が加わっているため、元来、記録が単純・簡潔なディジタル（パルス）記録からは離れた記録方式であるといえる。
【０００４】
一方、記録同時再生を行うシステムでは、電磁的なシールド等によって、記録信号経路から再生信号経路へのクロストーク妨害を、メカニカルな構造によって減衰させることが多い。しかし、それだけでは対応しきれない場合には、記録信号をパルストレイン方式で伝送・記録するという方式が用いられたこともあった（越本・鎌田・細川・笹岡「パルストレイン電流によるディジタル記録」磁研資ＭＲ７３−３，１９７３，ＡＰＲ）。
【０００５】
パルストレイン記録は１ビットの符号を複数のパルス列に分割して記録・伝送を行う方式で、磁気記録の場合は＋Ａ，０，−Ａの３値記録信号となる。１ビット中パルスの数だけレベル０の記録時間が生ずるため、総じて記録電力が減少し、特にＮＲＺＬ信号と比較して同一記録レベルであれば直流成分は半減することとなり、従ってクロストーク妨害の軽減に留まらず、先のロータリトランスによるサグの軽減にも貢献できる記録方式である。
【０００６】
しかし、近年の高転送レート化に伴い、パルストレイン記録は記録周波数が非常に高くなるため、インダクタンス負荷のヘッドでは充分な周波数特性が得られない。その結果、パルス成分が減衰してしまい、かえって悪影響を及ぼしてしまう。したがって、このような記録方式は一般に用いられていない。
【０００７】
このような中で、特開平７−１６１０１０号公報には、上記パルストレイン記録に準ずる記録方式が提案されている。この記録方式では、パルストレインのレベル０の記録時間をτとし、連続する同一符号中少なくとも１度はレベル０を記録するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこの方法では、ＮＲＺＬ信号で記録した場合と、パルストレインで記録した場合で、再生時の周波数特性が異なるため、いずれの方式で記録したかをトラック上に記録してかつ、ＮＲＺＬ記録に対する波形等化回路とパルストレイン記録に対する波形等化回路をあらかじめ用意し、記録方式に応じて切り替えなければならない。
【０００９】
また上記公報によれば、０レベルの記録時間τの最適値は、３Ｔ／４（Ｔはビット間隔）とされているが、その場合、記録レベル±Ａの区間は当然Ｔ／４であって、これは符号周波数の４倍にあたり現実的ではない。ただし、記録ヘッドのインダクタンスを下げれば、この方法を使える可能性があるが、この場合は一般に再年専用のヘッドを別途設ける必要がある。
【００１０】
本発明は上述した点を考慮してなされたものであり、ロータリトランスを介して磁気テープにディジタル信号を記録する場合に、低域補償を行う必要がなく、比較的簡単な構成で、良好な再生信号を得ることを可能とする記録を行うディジタル信号記録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】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、ディジタル信号をロータリトランスを介して磁気ヘッドに供給し、磁気テープに記録するディジタル信号記録装置において、非ゼロレベル復帰信号であるディジタル信号に対して、再生時にパーシャルレスポンス検出が可能となるようにプリコードを行うプリコード手段と、該プリコード手段から出力される非ゼロレベル復帰信号をゼロレベル復帰信号に変換する変換手段と、該変換手段から出力されるゼロレベル復帰信号を増幅する記録増幅手段であって、前記磁気ヘッドに供給されるゼロレベル復帰信号の記録電流値が、非ゼロレベル復帰信号により記録再生を行った場合の再生周波数特性とほぼ同一の再生周波数特性となるように設定された記録増幅手段とを備え、該記録増幅手段の出力信号を前記ロータリトランスを介して前記磁気ヘッドに供給することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかるディジタル信号記録装置の要部の構成を示すブロック図である。この装置は、Ｄ−ＶＨＳ規格に準拠したものであり、１９．１４ＭＨｚのＮＲＺＬ信号を磁気テープ上に記録する。図１に示すように、この装置は、パーシャルレスポンスクラス４の検出が可能なように、入力されるディジタル信号に対してプリコードを行うプリコード部１１と、プリコード部１１から出力されるＮＲＺＬ信号を、クロック信号に同期してゼロレベルに復帰するＲＺＬ（Return to Zero Level：ゼロレベル復帰）信号に変換するＮＲＺＬ／ＲＺＬ変換部１２と、信号の増幅を行う記録アンプ１３と、磁気テープ２０への信号の記録を行う磁気ヘッド１５と、記録アンプ１３の出力信号を磁気ヘッド１５に伝送するロータリトランス１４と備えており、入力ディジタル信号が磁気テープ２０に記録される。
【００１３】
図示しないトラックフォーマッタによってフォーマットされた信号が、プリコード部１１に入力される。プリコード部１１において、再生時にパーシャルレスポンスクラス４（以下ＰＲ（１，０，−１））の検出が可能なように１／（１−Ｄ²）のプリコードがなされる。なお、フォーマットされた信号は、図示しない規定のスクランブル処理がなされており、同一符号の連続が少なくなるようにあらかじめ考慮されている。この時点での出力はＮＲＺＬ信号である。従来はこの信号をロータリトランスの低域遮断特性補償用のアナログフィルタ等を通してから記録を行うようにしていたが、本装置では、アナログフィルタを用いずに、ＮＲＺＬ／ＲＺＬ変換部１２により、ＮＲＺＬ信号がＲＺＬ信号に変換される。
【００１４】
ＲＺＬ方式は古くからある伝送方式のひとつであるため、変換の具体的方法は公知の技術で行えばよい。図２は、ＮＲＺＬ信号と、ＲＺＬ信号とを対比して示すタイムチャートであり、同図（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれクロック、ＮＲＺＬ信号及びＲＺＬ信号を示す。すなわち、ＮＲＺＬ／ＲＺＬ変換部１２により、図２（ｂ）に示すＮＲＺＬ信号が、同図（ｃ）に示すＲＺＬ信号に変換される。
【００１５】
変換されたＲＺＬ信号は記録アンプ１３、ロータリトランス１４、及び磁気・ヘッド１５へと送られるが、ＲＺＬ信号はパルストレイン記録信号の中でも最も占有周波数帯域が小さいために、磁気ヘッド１５のインダクタンスを減少させることなく記録ヘッドとして採用することが出来る。
【００１６】
例えば、ＮＲＺＬ記録信号で１０ｍＡｐｐの記録電流が必要であるとすると、ＲＺＬ記録信号でも当然のことながら少なくとも１０ｍＡｐｐの記録電流が必要となる。しかし、ＲＺＬ信号は３値信号であるので、波形の交番振幅は同一符号であれば５ｍＡｐｐとなる。すなわち、記録の周波数帯域はＮＲＺＬの２倍必要となるが、その振幅は、この例では、１／２ですむことになる。符号が反転するような場合は、ひとたびはレベル０を通過するため、ＮＲＺＬ記録よりも周波数の面からは容易な記録である。従ってインダクタンス負荷で高域の周波数特性が劣化するような場合であっても、信号の伝送に不具合が発生しないように記録するのは比較的容易となる。
【００１７】
図３は、１９．１４ＭｂｐｓのＭ系列信号（疑似ランダム信号）を記録する際の、あるレベルの記録電流でのＮＲＺＬ信号と、その記録と同等の再生特性が得られるように、実験的に求めた記録レベルでのＲＺＬ信号の記録電流周波数特性を、ヘッド端で電流プローブによって測定・比較したものである。
【００１８】
図３よれば、ＮＲＺＬ信号とＲＺＬ信号は、再生特性はほぼ同じであるにもかかわらず、記録特性はかなり異なった特性を示す。この図から明らかなように、ＮＲＺＬ信号と比較してＲＺＬ信号の低域成分は、高域成分とほぼ同等の電力にまで落とすことができるため、従来ＮＲＺＬ信号時に用いていたロータリトランスの低域遮断特性補償用のアナログフィルタ等は省略することが可能である。
【００１９】
ＲＺＬ記録による再生信号がＮＲＺＬ記録と同等の再生特性を持つように、記録電流を設定することが可能であることは、解析的な証明はなされていない。しかし、ＮＲＺＬ記録と同等の再生特性を得るためには、ＲＺＬ記録がレベル０を符号の半周期間分含むことから考えて、ＮＲＺＬの記録電流よりも大きな振幅値に設定する必要があることは容易に推測できる。
【００２０】
例として次のような実験がある。単一周波数の繰り返し信号を、記録電流値を変化させて記録し、その出力特性をとるとその出力特性を示すカーブは上に凸の曲線を描く。ＮＲＺＬ記録でこの信号を記録した場合は、記録電流が１６ｍＡｐｐでピークに達したのに対し、ＲＺＬ記録では２０ｍＡｐｐでピークに達した。
【００２１】
この実験から次のようなことが言える。
１．テープへの磁化状態が記録信号のｐｐ値で定まっているなら、２つのピークは重なるはずであるのに重なっていない。実際にはＲＺＬ記録の方がｐｐ値で大きな値を必要とする。
【００２２】
２．記録信号の面積（電力）で磁化状態が定まっているのなら、ＲＺＬ記録方式はＮＲＺＬ方式の（面積で）１／２の電流を与えているのだから、ｐｐ値で２倍の大きさの電流が必要であるはずなのに、２倍（３２ｍＡｐｐ）までは必要ない。
【００２３】
以上のことから、ＲＺＬ記録でＮＲＺＬ記録と同等の磁化状態を得ようとすると、ｐｐ値でＮＲＺＬ記録の１〜２倍の電流値の間に最適な値が存在すると考えられる。この値は、磁気ヘッドと記録媒体が定まれば実験により一意に定めることが出来る。このように、本実施形態では、記録アンプ１３のゲインは、磁気ヘッド１５に供給されるＲＺＬ信号の記録電流値が、ＮＲＺＬ信号により記録再生を行った場合の再生周波数特性とほぼ同一の再生周波数特性となるように設定される。
【００２４】
ただし、単一の繰り返し信号による実験結果を、ランダム信号を記録した場合に当てはめることができるかどうかは明確ではない。そこで、回路定数を固定したうえでエラーレートを測定して検証した。
【００２５】
図４にＮＲＺＬ記録とＲＺＬ記録でのエラーレートパフォーマンスを比較した例を示す。図の横軸は、トラッキングずれ（再生時における磁気ヘッドの走査軌跡と、磁気テープ上の記録トラックとのずれ）を示し、縦軸はエラーレートを示す。トラッキングずれが増加するほど、エラーレートは増加する。この例では、トラック幅は２９μｍでトラック間のガードバンドはなく、磁気ヘッドのアジマス３０度という条件で測定が行われた。
【００２６】
図は波形等化器、ＰＬＬ（Phase Lock Loop）等の回路定数を一切変えずに、▲１▼ＮＲＺＬ記録（低域補正なし）▲２▼ＮＲＺＬ記録（低域補正あり）▲３▼ＲＺＬ記録（低域補正なし）の３種の記録方式によって記録を行って再生したものである。あらかじめ単一繰り返し信号の電磁変換特性がピークとなる記録電流を、ＮＲＺＬ記録及びＲＺＬ記録の各々について設定した。
【００２７】
図より、ＮＲＺＬ記録でロークリトランスの低域遮断特性補償を行ったものと、ＲＺＬ記録で低域補償を行わなかったものが、ほぼ同等のオフトラッキング特性を示すのに対して、ＮＲＺＬ記録で低域補償を行わないと、エラーレートで１桁以上の劣化が引き起こされることが分かる。これより、以下の点が明らかとなった。
【００２８】
１．ＲＺＬ記録とＮＲＺＬ記録で、ほぼ同一の波形等価回路定数を与える記録電流がそれぞれ存在する。したがって、そのような再生側の波形等価回路定数設定を行うことにより、ＲＺＬ信号が記録された磁気テープの再生及びＮＲＺＬ信号が記録された磁気テープの再生を、同一の回路で行うことが可能となる。
【００２９】
２．ＲＺＬ記録を採用することにより、ＮＲＺＬ記録で必要であった、ロータリトランスの低域遮断特性を補償するための低域補償が不要となる。
したがって、比較的簡単な構成で、良好な再生信号を得ることを可能とするディジタル信号の記録が行うことができる。
【００３０】
さらに、パルストレイン記録の中でも、占有周波数が最も狭いＲＺＬ記録を採用したことで、高記録レートのシステムでも用いることができ、異常に高い周波数成分がないため、記録ヘッドと再生ヘッドを兼用でき、簡潔かつ経済的である。
【００３１】
また再生時は、もともと記録信号がプリコードされているため、対応するパーシャルレスポンス等化が可能となり、高密度記録においてもＳ／Ｎが有利になるように等化・検出できる。
また、パルストレイン記録の特徴であるクロストーク妨害の低減が可能であり、記録同時再生のシステムに好適な記録信号を作り出すことができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、非ゼロレベル復帰信号であるディジタル信号に対して、再生時にパーシャルレスポンス検出が可能となるようにプリコードが行われ、プリコードが行われた非ゼロレベル復帰信号がゼロレベル復帰信号に変換される。そして、そのゼロレベル復帰信号はロータリトランスを介して磁気ヘッドに供給され、磁気テープに記録される。その際、磁気ヘッドに供給されるゼロレベル復帰信号の記録電流値が、非ゼロレベル復帰信号により記録再生を行った場合の再生周波数特性とほぼ同一の再生周波数特性となるように設定される。したがって、ゼロレベル復帰信号が記録された磁気テープの再生及び非ゼロレベル復帰信号が記録された磁気テープの再生を、同一の回路で行うことが可能となる。さらに、ゼロレベル復帰信号で記録を行うことにより、記録電流の低域成分を相対的に減少させることができるので、ロータリトランスの低域遮断特性を補償するための低域補償が不要となる。その結果、比較的簡単な構成で、良好な再生信号を得ることを可能とするディジタル信号の記録が行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるディジタル信号記録装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図２】非ゼロレベル復帰信号とゼロレベル復帰信号との関係を説明するためのタイムチャートでる。
【図３】非ゼロレベル復帰信号とゼロレベル復帰信号の記録電流特性を示す図である。
【図４】非ゼロレベル復帰信号記録及びゼロレベル復帰信号記録の再生時のエラーレートを比較して示す図である。
【符号の説明】
１１ プリコード部（プリコード手段）
１２ ＮＲＺＬ／ＲＺＬ変換部（変換手段）
１３ 記録アンプ（記録増幅手段）
１４ ロータリトランス
１５ 磁気ヘッド
２０ 磁気テープ

Claims (1)

1. ディジタル信号をロータリトランスを介して磁気ヘッドに供給し、磁気テープに記録するディジタル信号記録装置において、
   非ゼロレベル復帰信号であるディジタル信号に対して、再生時にパーシャルレスポンス検出が可能となるようにプリコードを行うプリコード手段と、
   該プリコード手段から出力される非ゼロレベル復帰信号をゼロレベル復帰信号に変換する変換手段と、
   該変換手段から出力されるゼロレベル復帰信号を増幅する記録増幅手段であって、前記磁気ヘッドに供給されるゼロレベル復帰信号の記録電流値が、非ゼロレベル復帰信号により記録再生を行った場合の再生周波数特性とほぼ同一の再生周波数特性となるように設定された記録増幅手段とを備え、
   該記録増幅手段の出力信号を前記ロータリトランスを介して前記磁気ヘッドに供給することを特徴とするディジタル信号記録装置。

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