JPH05282602A - 磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明は、異なる周波数を有する少なくとも
２つの信号を重畳して記録媒体に記録する磁気記録再生
装置において、前記信号のうち最も周波数の高い信号ｆ
_B に対して、前記信号のうち信号ｆ_B 以外の一つの信号
ｆ_S を、当該信号ｆ_S が前記信号ｆ_B に対して逆位相と
なる期間加算する加算手段と、前記加算手段の出力信号
の振幅を制限する非線形処理手段と、前記非線形処理手
段の出力信号から、前記信号ｆ_S 成分を除去する除去手
段と、前記除去手段の出力信号が入力されて、磁気テー
プに記録を行う磁気ヘッドと、を具備する磁気記録再生
装置である。 【効果】 本発明によれば、２周波以上の重畳記録にお
いて、従来よりも低域信号のレべル変動を改善し、さら
に、歪特性や記録再生の効率の良好な磁気記録再生装置
を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は２周波以上の信号を重畳
して磁気テープ等に記録する磁気記録再生装置に関する
ものであり、特にビデオテープレコーダ（以下ＶＴＲと
略す）や音声用テープレコーダーに関するものである。

【０００３】

【従来の技術】従来より、音声用テープレコーダにおい
ては、音声信号に対してそれよりも十分周波数の高い交
流バイアス（例えば周波数６５ＫＨｚ）を重畳して記録
することが広く行なわれている。これにより、磁気テー
プの非線形特性を改善し、歪を減少させることが可能で
ある。

【０００４】また、現行のＶＴＲにおいては、カラー信
号を低域変換し（例えば６２９ＫＨｚ）、これに輝度信
号のＦＭキャリア（例えば５０％ホワイトレベルに対し
６．４ＭＨｚ）を重畳して記録することが一般的である
が、この場合もＦＭキャリアはカラー信号に対し交流バ
イアスとして作用し、カラー信号の直線性や歪特性を改
善している。記録重畳波のベクトル表示を図１４に示す
が、ＦＭキャリア（図中Ｙで示す）はカラー信号（図中
Ｃで示す）のベクトルの先端を中心として回転すること
になる。

【０００５】一方、磁気テープのヒステリシス特性を図
１５に示す。（横山克哉著「磁気記録技術入門」Ｐ２
３）これはＢ−Ｈ曲線とも呼ばれ、横軸に材料に加えた
外部磁界Ｈを、縦軸にその結果発生した磁束密度Ｂを示
したものである。もし交流信号をそのまま記録すると、
図中の初期磁化曲線の直線性の悪い部分（原点周辺）に
より波形は大きく歪んでしまうが、交流バイアス記録に
おいては以下の様な原理でこれが改善される。図１６
（ａ）はカラー信号とＹ信号（輝度信号のＦＭキャリ
ア）の重畳波が磁気テープ内で磁化される過程をＢ−Ｈ
平面上に示したもので、実線は重畳波のエンベロープの
軌跡を表す。（記録波形におけるエンベロープは即ちカ
ラー成分に等しい。）バイアスとして働くＹ信号自身は
一般的にその周波数における最適記録電流で飽和記録さ
れるが、そのエンベロープとなるカラー信号については
最適記録電流よりもかなり小さい電流で登録されるの
で、その軌跡は初期磁化曲線に添ったループを形成す
る。その結果得られる再生波形を図１６（ｂ）に示す
が、点線はＹ信号、２つの実線は上側のエンベロープＣ
₁ と下側のエンベロープＣ₂ を表している。ここで、各
々のエンベロープＣ₁ ，Ｃ₂ の波形はかなり歪んでいる
ものの、これらを合成すると歪は打ち消されて直線性は
改善される。（これはプッシュプル回路における歪打ち
消し動作と良く似ている。） しかし、この様に都合の
良いバイアス記録においても、以下のような問題が存在
している。

【０００６】 図１６（ｂ）中で時刻ｔ₁ に相当する
図１６（ａ）における記録時のＢ−Ｈ平面上のエンベロ
ープの位置を（Ｈ1 ，Ｂ₁ ）及び（Ｈ₂ ，Ｂ₂ ）とする
と、これらの点の近傍におけるＢ−Ｈ特性の傾きが異な
っている為に、記録磁界の大きさが変動した場合に記録
されるエンベロープの変化分が波形の上下で異なる。従
って、図１６（ｂ）の再生波形において、時刻ｔ₁ にお
ける上下のエンベロープの電位Ｅ₁ ，Ｅ₂ が異なる変化
量で変動することとなり、合成波形の中心位置が保持さ
れず、カラー信号の振幅変動となって表れる。

【０００７】この様な現象は、記録時の磁気テープとヘ
ッドとの間のスペーシング量の変動によって発生する。
スペーシングロスは以下の式で表される。

【０００８】 Ｌｓ＝α・ｅｘｐ（ｓ／λ） ｓ：スペーシング量 λ：記録波長 α：比例定数 これより、周波数の低いカラー信号よりも周波数の高い
Ｙ信号の方が損失が大きいのであるが、カラー信号の記
録磁界が影響を受けない様なスペーシング量であっても
バイアスとして働くＹ信号の記録磁界がスペーシングロ
スによって変動するとカラー信号の記録レベルは変動す
ることになる。Ｙ信号はＦＭ波なので記録レベルが変動
しても大きな影響は無いが、カラー信号はＡＭ及びＰＭ
波なので記録レベルの変動は画質に大きな妨害となって
現れる。音声信号等の交流バイアス記録においても事情
は同じである。

【０００９】 一般的に良く知られたことであるが、
２周波以上の重畳記録においては混変調歪が発生する。
例えば周波数ｆ₁ の信号と周波数ｆ₂ の信号とを重畳記
録すると（ｆ₁ ＜ｆ₂ ）、ｆ₂ ±２ｆ₁ や２ｆ₂ ±ｆ₁
の周波数に混変調歪を生じる。 記録信号のレベルが大きくなって来ると、各々の再
生エンベロープ（図１６（ｂ）におけるＣ₁ ，Ｃ₂ ）の
歪は著しく増大し、ついには波形の半サイクルしか再現
しなくなる。（回路に例えると、Ａ級動作からＢ級動作
に移行する。）従って、残りの半サイクルは無駄になっ
ていることになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上の様に、従来の交
流バイアス記録（２周波以上の重畳記録）においては、
バイアスのスペーシングロスによる低域信号のレベル変
動や混変調歪や記録再生における効率の面で、まだ改善
の余地を残していると言える。

【００１１】本発明はこの様な問題に鑑み、２周波以上
の重畳記録において、従来よりも低域信号のレべル変動
を改善し、さらに、歪特性や記録再生の効率を向上でき
る磁気記録再生装置を提供することを目的とする。

【００１２】［発明の構成］

【００１３】

【課題を解決するための手段】前述し目的を達成するた
めに、本発明は、異なる周波数を有する少なくとも２つ
の信号を重畳して記録媒体に記録する磁気記録再生装置
において、前記信号のうち最も周波数の高い信号ｆ_B に
対して、前記信号のうち信号ｆ_B 以外の所定の信号ｆ_S
を、逆位相となるように加算する加算手段と、前記加算
手段の出力信号の振幅を制限する非線形処理手段と、前
記非線形処理手段の出力信号から、前記信号ｆ_S 成分を
除去する除去手段と、前記除去手段の出力信号が入力さ
れて、記録媒体に記録を行う磁気ヘッドと、を具備する
磁気記録再生装置である。

【００１４】

【作用】本発明では、記録時に記録媒体と磁気ヘッド間
のスペーシングロスが発生してバイアス磁界の強さが変
動しても、重畳波の上下のエンベロープ（即ちｆ_S の情
報）が磁化の強さ（磁束密度）に与える影響は対等とな
り、磁化における上下のエンベロープの中心点は変化し
ないことからｆ_S 成分の記録レベルの変動は大幅に抑圧
され、信号ｆ_S の再生出力が向上する。

【００１５】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は、本発明の一実施例に係る磁気記録
再生装置の構成を示すブロック図である。同図に示され
るようにこの磁気記録再生装置は、入力端子１、３、反
転増幅器５、加算器７、非線形処理部９、カラー成分除
去部１１、レベル調整部１３、記録アンプ１５、１７、
磁気ヘッド１９を有する。符号２１は、磁気テープを表
す。

【００１６】入力端子１には、Ｙ信号ｖ_y が入力され
る。入力端子３には、カラー信号ｖ_cが入力される。反
転増幅器５は、カラー信号ｖ_c を（−ｋ倍）して、加算
器７に送る。加算器７は、Ｙ信号ｖ_y と、反転増幅器５
の出力信号を加算する。このため、Ｙ信号と、カラー信
号は、逆位相で重畳される。

【００１７】非線形処理部９は、ダイオードリミッタ等
を有しており、加算器７の出力信号を振幅制限し、信号
Ｓ１を出力する。カラー成分除去部１１は、信号Ｓ１か
らカラー信号を除去する。レベル調整部１３は、カラー
成分除去部１１の出力信号Ｓ２を、記録に適したレベル
に調整する。

【００１８】記録アンプ１５は、レベル調整部１３の出
力信号ｖ_y ´を増幅する。記録アンプ１７は、カラー信
号を増幅する。磁気ヘッド１９は、記録アンプ１５と、
記録アンプ１７の合成された信号Ｓ３に基づいて、磁気
テープ２１に記録を行う。

【００１９】次に本実施例の動作について説明する。図
２から図４は、それぞれ信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のベクト
ル表示を示す図である。

【００２０】加算器７により、Ｙ信号ｖ_y に逆相のカラ
ー信号ｖ_c が加算され、非線形処理部９により、振幅制
限されるので信号Ｓ１のベクトル表示は、図２に示すよ
うになる。この信号Ｓ１は、カラー成分除去部１１によ
って、カラー成分が除去されるので、信号Ｓ２のベクト
ル表示は図３に示すようなものとなる。さらに、磁気ヘ
ッド１４に印加される信号Ｓ３のベクトル表示は、図４
に示すようなものとなり、Ｙ信号と、カラー信号とが逆
位相となる期間を中心に振幅が制限される。

【００２１】図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ従来の入
力２信号の重畳波のリサージュ図形と、入力２信号の重
畳波を示したものである。

【００２２】図６（ａ）、（ｂ）は、本実施例における
入力２信号の重畳波のリサージュ図形と、入力２信号の
重畳波を示したものである。

【００２３】記録重畳波（図６（ｂ））における上下の
エンベロープＣ₁ （イ），Ｃ₂ （イ）は変形されて、そ
の入出力応答（図６（ａ））は重畳波の記録過程におけ
る磁界に対する磁化の強さ（磁束密度）の応答（図１６
（ａ））の非線形特性を補正することができる。

【００２４】即ち、図１６（ａ）中の点（Ｈ₁ ，Ｂ₁ ）
付近のＢ−Ｈ特性の傾きと点（Ｈ₂，Ｂ₂ ）付近の傾き
の差を記録波形の等化によって打ち消すことにより、記
録時のスペーシングロスの変動で発生するカラー信号の
記録レベル変動が抑圧される。さらに、上下のエンベロ
ープが有効にカラー成分の記録に寄与することとなっ
て、カラー信号の再生出力は向上する。この様な効果
は、実際に通常の映像信号の記録において十分確認され
た。

【００２５】図７は、本発明の第２の実施例に係る磁気
記録再生装置の構成を示すブロック図である。この実施
例では、図１に示す第１の実施例のカラー成分除去部１
１のかわりに、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２３を用い
たものである。

【００２６】なお、第１の実施例および第２の実施例で
は、記録アンプ１５、１７を用いて、記録アンプを２系
統に分けて記録アンプ１５、１７の非直線性によりＹ信
号とカラー信号の混変調歪の発生を避けている。しか
し、この混変調歪が問題とならない場合には、記録アン
プを１系統とすることもできる。この場合には、カラー
成分除去部１１におけるカラー信号の加算量を増加させ
て非線形処理されたＹ信号と重畳させる。

【００２７】前述した実施例においては、記録時のスペ
ーシングロスの変動で発生するカラー信号の記録レベル
変動が抑圧され、カラー信号の再生出力は向上する。し
かしながらカラー信号のＳＮ比の測定に使用する様なレ
ベルの大きいカラー信号を入力した場合には、高調波歪
や混変調歪が問題となるレベルで発生することもある。
図８に示す本実施例は、このような問題に対処するも
のである。図８に示す磁気記録再生装置は、入力端子２
５，２７、振幅変換部２９、抵抗３１、３３、リミッタ
３５、バッファアンプ４７、可変抵抗器４９、記録アン
プ５１，５３、を有する。リミッタ３５は、オペアンプ
３７、抵抗３９，４１、ダイオード４３，４５からな
る。本実施例において、振幅変換部２９は、ダイオード
を図１０に示すように組み合わせて用いることができ
る。

【００２８】本実施例では、Ｙ信号とカラー信号を重畳
する前に、振幅変換部２９により、カラー信号に対し
て、振幅変換を行い、非線形特性を与えている。

【００２９】なお、リミッタ３５のオペアンプ３７の反
転入力端子は、イマジナリアースとなるので、図８の回
路の一部は、等価的に図９で表される。

【００３０】ここで、ダイオードの電流電圧式は次の様
に近似される。

【００３１】Ｉ_F ＝ β・ｅｘｐ（ｑ・Ｖ_F ／ｋＴ） Ｖ_F ：順方向電圧、Ｉ_F : 順方向電流、β：比例定数 直列抵抗３１が十分小さい時には、カラー信号入力電圧
Ｖ_c に対する電流ｉcの振幅特性は指数関数となる。実
際には、直列抵抗３１がある程度大きい値を持ち大入力
時に振幅特性が直線に近付いても問題は無いので、全体
として指数関数的な特性を有していれば十分である。信
号電流ｉr ，ｉc はオペアンプ３７のゲインＧ（出力電
圧／入力電流）によって電圧として出力されるが、帰還
ループ中のダイオード４３、４５によってリミッタ作用
を受ける。一方、Ｙ信号に加算されたカラー信号とその
高調波は、バッファアンプ４７と可変抵抗器４９の経路
により逆相で打ち消される。

【００３２】以上の動作により記録重畳波（ｖ_y ´＋ｖ
_c ）と入力信号（ｖ_y ＋ｖ_c ）とのリサージュ図形は第
１１図の様になり、磁気テープのＢ−Ｈ特性を打ち消す
のにさらに良好な等化特性となる。実験によれば、混変
調歪が従来よりも改善され高調波歪レベルも問題のない
ことを確認できたが、逆に、従来と同じ混変調歪率でカ
ラー信号の記録レベルを上げることも可能であり、その
場合にはカラー信号のＳＮ比を改善できる。

【００３３】尚、前述した各実施例では、記録信号中に
混変調歪が発生するが、これは上記の説明からも分かる
様に、記録過程で発生する混変調歪と相殺するものであ
る。Ｙ信号をＡｅ^jwyt、カラー信号をＢｅ^jwctとおく
と、本発明中の非線形処理回路９もしくはリミッタ３５
により次の混変調歪が発生する。

【００３４】

【数１】

【００３５】しかしながら、信号の主成分は依然として
Ａｅ^jwytとＢｅ^jwctであり、記録過程において再度混変
調歪が発生する。この時振幅制限を受けるのは、Ｙ信号
についてリミッターにおける時と逆位相側である。（図
２、図３、図４） これらの歪成分は加算されるので、角周波数（wy±2wc
）の項はゼロとなる。wcの項に関しては低レベルであ
るので問題ない。その他の項に関しては周波数が高いの
で影響しない。

【００３６】なお、図８に示す実施例において、磁気テ
ープの特性により、振幅特性だけでなく、位相特性につ
いても、等化したほうが良い場合がある。この場合、振
幅変換部２９の代わりに図１２に示すように、ダイオー
ドとコイルを組み合わせた振幅位相変換部を用いること
ができる。このようにすると、記録過程において重畳波
のエンベロープ（即ちカラー成分）のたどる非飽和交流
ヒステリシス特性に近付けることができる。図１３は、
この実施例のリサージュ図形を示す図である。

【００３７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、２周波以上の重畳記録において、従来よりも低域
信号のレべル変動を改善し、さらに、歪特性や記録再生
の効率の良好な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】図１は、本発明の実施例に係る磁気記録再生装
置の構成を示すブロック図である。

【図２】図２は、信号Ｓ１のベクトル表示図である。

【図３】図３は、信号Ｓ２のベクトル表示図である。

【図４】図４は、信号Ｓ３のベクトル表示図である。

【図５】図５（ａ）は、従来装置における入力２信号の
重畳波の自己リサージュ図形を示す図、図５（ｂ）は、
従来装置における入力２信号の重畳波形を示す図であ
る。

【図６】図６（ａ）は、本実施例における入力２信号の
重畳波の自己リサージュ図形を示す図、図６（ｂ）は、
本実施例における入力２信号の重畳波形を示す図であ
る。

【図７】図７は、他の実施例に係る磁気記録再生装置の
構成を示すブロック図である。

【図８】図８は、他の実施例に係る磁気記録再生装置の
構成を示す回路図である。

【図９】図９は、図８に示す回路の等価回路図である。

【図１０】図１０は、振幅変換部２９の構成を示す回路
図である。

【図１１】図１１は、図８に示す回路のリサージュ図形
を示す図である。

【図１２】図１２は、振幅位相変換部の構成を示す回路
図である。

【図１３】図１３は、他の実施例のリサージュ図形を示
す図である。

【図１４】図１４は、従来の磁気記録再生装置における
重畳波のベクトル表示図である。

【図１５】図１５は、磁気テープのヒステリシス特性を
示す図である。

【図１６】図１６（ａ）は、従来の重畳記録の過程を示
す図、図１６（ｂ）は、この場合の重畳波の波形図であ
る。

【符号の説明】

５………反転増幅器 ７………加算器 ９………非線形処理部 １１………カラー成分除去部 １３………レベル調整部 １５，１７，５１，５３…記録アンプ １９………磁気ヘッド ２１………磁気テープ ２３………ハイパスフィルタ ２９………振幅変換部 ３５………リミッタ ４７………バッファアンプ ４９………可変抵抗器

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【手続補正書】

【提出日】平成４年８月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】図５は従来装置における入力２信号の重畳波の
自己リサージュ図形と、この入力２信号の重畳波の波形
とを同一の縦軸のスケールで示した図である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】図６は本実施例における入力２信号の重畳波の
自己リサージュ図形と、この入力２信号の重畳波の波形
とを同一の縦軸のスケールで示した図である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１６】図１６は入力２信号の重畳波の磁気テープ内
での磁化の過程と、この磁化によって出力される再生信
号の波形を示す図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異なる周波数を有する少なくとも２つの
   信号を重畳して記録媒体に記録する磁気記録再生装置に
   おいて、 前記信号のうち最も周波数の高い信号ｆ_B に対して、前
   記信号のうち信号ｆ_B以外の所定の信号ｆ_S を、逆位相
   となるように加算する加算手段と、 前記加算手段の出力信号の振幅を制限する非線形処理手
   段と、 前記非線形処理手段の出力信号から、前記信号ｆ_S 成分
   を除去する除去手段と、 前記除去手段の出力信号が入
   力されて、記録媒体に記録を行う磁気ヘッドと、 を具
   備する磁気記録再生装置。
2. 【請求項２】 前記信号ｆ_S に対して、指数関数的な振
   幅特性を与えたのち、前記加算手段に出力する手段をさ
   らに有する請求項第１項記載の磁気記録再生装置。
3. 【請求項３】 前記信号ｆ_S に対して、記録媒体の非飽
   和交流ヒステリミス特性に近い振幅位相特性を与えた
   後、前記加算手段に出力する手段をさらに有する請求項
   第１項記載の磁気記録再生装置。