Устройство для компенсации временных искажений в аппарате магнитной записи

(МЗВ) с компенсацией временных иска 5(КС) носителя записи,Цель изобретения - расширение частотного диапазона и повышение точности компенсации временных искажений,На Фиг.1 изображена структурнаясхема устройства; на Фиг,2 - временныедИаграммы, поясняющие Формирование импульсов считывания из регистра памяти,На Фиг,2 обозначены:а - последовательность импульсовс выхода второго Формирователя импульсов и одного входа элемента И;б - последовательность импульсовстробирования АЦП с выхода первогоФормирователя импульсов (пунктиром;показаиа условно паразитная временнаяодуляция для случая, когда временное 25рассогласование между импульсами диаграмм а и б- 0;в - последовательность задержанныхблоком на величину ь - Т,/2=ТС /4импупьсов временных ворот разрешенияи на втором входе элемента И (пунктиром показан спучай совпадения по времени импульсов диаграмм а, б, в только для начала первого такта Тф);г - последовательность импульсовсчитывания цифровых выборок из регист 35ра памяти и на выходе элемента И(пунктиром показан случай совпаденияимпульсов предыдущих диаграмм дляначала первого такта)На диаграммах д, е ж йоказан случай, когда время с = 3/4 Т,.Устройство содержит блок 1 записивоспроизведения с шинами каналов опор- .ного и информационного сигналов, генератор 2 синхронизирующего сигнала,делитель 3 частоты и аналого-цифровойпреобразователь (АЦП) 4, сигнальныйвход которого соединен с шиной каналаинформационного сигнала, стробирующий50вход соединен с выходом генератора 2через соединенные поспедовательно делитель 3 частоты, канал опорного сигнала блока 1 (дополнительная шина),первые усилитель-ограничитель 5 иФормирователь 6 импульсов, а выходАЦП 4 соединен с сигнальным входомрегистра 7 памяти, считывающий входкоторого соединен с выходом генератора 2 через соединенные последовательно вторые усилитель-ограничитель 8и Формирователь 9 импульсов и элементИ 10, другой вход которого соединенс выходом первого Формирователя 6через соединенные последовательноблок 11,временной задержки и Формирователь 12 импульсов разрешения, квыходу регистра 7 памяти последовательно подключены цифроаналоговыйпреобразователь (ЦАП) 13 и интегратор 14, выход которого является выходом устройства,Устройство работает следующим образом,Запись-воспроизведение информационного и опорного сигналов осуществляется одновременно на различных дорожках магнитной ленты. Записываемьйгармонический опорный сигнал формируется из сигнала генератора делителем3 с коэффициентом деления, равным,например, двум. Воспроизведенный информационный сигнал поступает на сигнальный вход АЦП 4, на стробирующийвход которого подаются импульсы,сформированные из воспроизведенногогармонического опорного сигнала первыми усилителем-ограничителем 5 и фор.мирователем 6, Частота следованияэтих импульсов является переменнойвследствие временных искажений, вызванных КС носителя записи, а средняяих частота не менее чем в два разапревышает верхнюю частоту информационного сигнала 2о2 Я в соответствии с теоремой отсчетов.1 Причем возможное повышение средней частоты импульсов стробирования АЦП и импульсов считывания из регистра памяти в извес. тном устройстве не приводит к повышению точности компенсации ВИ.Для подтверждения этих выводов рассмотрим особенности компенсации временных, частотных и фазовых искажений в предлагаемом и известном устройствах, объединив их под более об",. щим названием паразитной угловой модуляции (ПУМ) для случая записи гармонического информационного сигнала и гармонического закона КС при записи (КЗС) и воспроизведении (КСВ).Используя метод замены аргумента,1 воспроизведенный информационвьй сигнал, искаженный ПУМ, можно представить в следующем виде:+ пз - паразитное временное смещение при КСЗ и КСВ; Д пЗ (С) -С,пззпде, ЬС (С) =пЗ ф= О И,= --- амплитуп)пз ОВ пз ф п)п 8да.временнога смещения;Япз з ЬЫ пзс рв Ро)пьспЗ пЗ пвпа-- индексы ПУМрвФЬЯЬС 3 рв- паразитная девиацияпзфчастоты;Тепз)Тр (3 п(з) функции Бесселя 1-го рода, порядка г, р.Воспроизведенный опорный импульс- ный сигнал представим в виде последовательности дельта-функций: Й, = 5-1 с-ь, .(юЯ, ц) к:о где 1 с=0,1,2И- номера синхроимпульсов или амплитудных выборокинформационногосигнала;Т - период следования сиыхроимпульсов;ИТ=Т - длительностьсвоспроизведенного сигнала,Из (1) и (2) видно, что паразитное временное смещение, обусловленное влиянием КС на процесс МЗВ, преобразуется в ПУМ с индексами фп.Взятие амплитудных выборок в аналоговом устройстве выборки запоминания АЦП (до их преобразования в цифровой код) предоставим в виде произ- ведения-а-ь )Я . (3) Спектр или прямое преобразование Фурье этого произведения т,6Б,(и)= ( и(с)1 ец асоможно получить, используя фильтрующее 5свойство дельта-функциих) 1(х-х ) Йх=х.);Н-(в (а)=кт- (и кса Е ЕТ - Акп ( кто, ( )х еПредс тав ив воспроизведенный информационный сигнал (1) в экспоненциальнойформе созб 3 с=1/2(е+е +), после 15 очевидных преобразований получаемдискретное преобразование Фурье(5)Из (5) легко получить ДПФ в частотной области, т.е, выраженное черезчастотные выборки, заменив63 =пЫ(, 2,=2 Яп(/И=2/ИХ=2)(/Тгде 63 =и/ХД - необходимая частотадискретизация согласно .теоремы отсчетов;35 Я сз- верхняя частотаспектра информационного сигнала;п=0, +1, + 2 + (И) /2;40 Б (пЯ)=- - , епЯ, с)2 к=о; ; (- -.)) 1 " (,) 45 Где для сокращения записи временноесмещение Т ЙТ) записано в общем виде,пИз (5) и (6) следует, что в спектре широкополосного воспроизведенногои дискретизированного сигнала длядискретных частот пя,=0 пЫ,-ЯрОвторые сомножители в обоих слагаемыхпод знаком суммы равны единице, чтоозначает полную компенсацию ПУМ вдискретизированном сигнале для всехсоставляющих его спектра пИ;=, Приэтом максимумы спектральной плотностиформируются на частотахЯ=пЯ,( Яс,а (6) принимает вид, свободный отвременных искажений.+ еВ5Из (5) и (6) также следует, что при отсутствии одного из воспроизведенных сигналов Яс =0 или пЯ,=О другой сигнал содержит ПУМ, как в (1) и (2), т.е. компенсация ПУМ происходит только в результате перемножения воспроизведенных сигналов для всех частот пЯ,= Рс, в том числе верхней, которая в предлагаемом устройстве в два раза вьпде, чем в иэвестнсм. Из выражений (5), (6) и (7) также следует, что для получения воспроизведенного сигнала и его спектра, свободных от ПУМ необходимо перейти от переменного периода стробирующих импульсов в (4) к постоянному периоду .считывания цифровых выборок из реги стра памяти Т=Тсч в (7).Однако в известном устройстве при отклонении частоты генератора импульсов считывания 1 сч от средней частоты опорного сигнала Г возникает временная ошибка1 1ЬТ=Т"Т =- --- Т =, ЕЬ (8) 30сч+у с фкоторая накапливается со временем и приводит к изменению временного масштаба или длительности сигнала на величину ЬТ. Это происходитпотому, что тактовая синхронизация импульсов воспроизведенного опорного сигнала, стробирующих АЦП и генератора импульсов считывания иэ регистра памяти осуществляется один раз первым воспроизведенным синхроимпульсом,40который задерживается мультивибратором, опрокидывает триггер и запускает генератор импульсов считывания, работающий затем в автоколебательном режиме. Накопление искажений времен 45ного масштаба приводит также к совпа- .дению во времени импульсов стробирования АЦП и импуль сов считывания, ко торое может произойти через тп импульсов и 1 раз за время длительности сигналаИ Ы(9)ЬТф шТ ш"Так, например, для верхней частоты спектра сигнала К=10 кГц при частоте опорного сигнала 1=20 кГц,Т=50 мкс, для различных отклонений частот обоих генераторов ЬЕ(Х) имеем 0 в. прототипе при длительности сигнала Тс =ИТ=1 с:ЬЕ, % 1 0,1 ,01 0,001ЬГ, Гц 200 20 2 2 0,2АТ, мкс 0,5 0,05 0,005 00005 йТ , мс 10 1 0,1 0,01ш 10 10 10+ 10 ь1 200 20 2 0,2 0,2Из (8) и (9) и приведенного примера видно, что при более длительных сигналах,. характерных для систем со сложными сигналами (сигналы с большой базой), возникают недопустимые искажения временного масштаба, например, в допплеровских системах, приводящие к ошибкам в измерении параметров сигнала.Только при малой расстройке обоих генераторов Д 1.=0,001 Е получается.приемлемый результат, когда искажениями временного масштаба можно пренебречь.В устройстве выборки-хранения, входящем в состав АЦП 4, происходит квантование информационного воспроизведенного сигнала во времени и, как показано выше, компенсация ПУМ согласно выражениям (3)-(7) для всех составляющих спектра информационного сигнала, Компенсацию ПУМ дополнительно можно пояснить тем, что паразитное временное смещение импульсов стробирования АЦП и соответствующих им текущих значений информационного сигнала одинаково, поэтому соответствующие амплитудные выборки имеют такую же величину, как и выборки без паразитного временного смещения, Затем полученные амплитудные выборки, свободные от временных искажений, поочередно преобразуются ЦАП 4 в. п-разрядные цифровые слова, которые поступают на сигнальный вход регистра 7 памяти, где запоминаются на короткое время и считываются из него импульсами считывания .с постоянной частотой повторения, равной средней частоте импульсов стРобиРованиЯ АЦП Ясч=0 с, и задержанными относительно них на величинул"ьТсч Тстро 2 ТЭти импульсы считывания формируются из гармонического сигнала генератора 2 с помощью двух различных каналов. С помощью вторых усилителя-ограничителя 8 и формирователя 9 образуются импульсы с постоянной частотой О, =27 стс=2 Ясч, которые подаются на1607010 8.2 Составитель Н.Макаренко Техред М.Ходанич Корректор А,Обру актор Л.Веселовска Тираж 481о комитета по и Москва, И,Заказ 3552 НИИПИ Госу писное ниям и открытия ая наб., д. 45 и ГКНТ СС венн 1130 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагари 10 ния частотного диапазона и повышения точности компенсации, в него введены делитель частоты, подключенные между одним выходом генератора синхронизи 5 рующего сигнала и дополнительной шиной канала опорного сигнала последовательно соединенные первые усилитель- ограничитель и формирователь импульсов, включенные между шиной опорного сигнала и дополнительным стробирующим входом аналого-цифрового преобразователя последовательно соединенные вторые усилитель-ограничитель, второйформирователь импульсов и элемент И,включенные между другим выходом генератора синхронизирующего сигнала исчитывающим входом регистра памяти,и формирователь импульсов разрешения,вход которого подключен через блоквременной задержки к выходу первого .формирователя импульсов, а выход -к другому входу элемента И, 1607010 Оодин вход элемента И 10 (временная рования АЦП й считывания из регистра диаграмма а на фиг.2). На другой памяти от0 5 Т =/8 Тзч 3вход элемента И поступают импульсы Такое начальное рассогласог,ание может.временных ворот (разрешения), которые произойти, например, в результате, образуются из импульсов стробирования различных путей этих импульсов. ОднаАЦП 4 с выхода формирователя б (диаг- ко в данном устройстве, как это видно рамма б), задержанных на времяиз временных диаграмм, всегда можно блоком временной задержки 11 и форми- уменьшить величину , путем установки рователем 12 импульсов ворот (диаграм-,в блоке 110 ъома в), Пунктиром показано условно В известном устройстве, как отме,паразитное временное смещение импуль- чалось при рассмотрении выражений сов, вызванное КС носителя записи. (8) и (9), такая регу лировка не искРанее отмечалось, что импульсы строби- лючает временных и амплитудных искарования АЦП также сформированы из . жений, возникающих вследствие уходасинхросигнала генератора 2 соединенны- частоты отдельных генераторов импуль. мими последовательно делителем 3, кана- сов стробирования и считывания. Счилом опорного сигнала, первыми уснлите- тываемые из блока 1 цифровые выборки лем-ограничителем 5 и формирователем воспроизведенного сигнала поступают206. При этом на выходе элемента И 10, в блок 13 ЦАП, где они преобразуются ,который одновременно является делите- в последовательность импульсов, мо уд лем частоты импульсов Я на два, об- лированных по амплитуде. Посредством разуются задержанные относительно им- интегратора 14 из этой последователь- пульсов стробирования АЦП импульсы ности выделяется воспроизведенный инсчитывания (диаграмма 2 ) с постоянной 5 формационный сигнал, свободный от частотой следования временных искажений. Причем уходсЧ стРсчастоты генератора 2 в допустимых равной средней частоте импульсов стро- пределах не нарушает частотного диаб ирования АЦП. Величина временной за- пазона и точности компенсации ВИлдержки с з блока 11 и длительность 30 Возможны различные варианты выбора импульсов Со временных ворот блока рабочих частот генератора 2 и частот 12 определяются из условий; остальных блоков.Так например для"Зо "Эл-О+дца+1-сч(10) звукового диапазона частот с верхней(11) частотой Г =20 кГц можно принять где, п 0,5 мкс - длительность частоту генератора 2 Г 2 =40 кГц час 352.импульсов тоту опорного сигнала Г =20 кГцспвыборки,счи- частоты импульсов стробирования итывания и считывания : =Г =40 кГц; частотупреобразова- импульсов формирователяЕ =80 кГц,ния для АЦП 40 при коэффициенте деления лока 3среднего К=2 и коэффициентах умножения формибыстродей - рователей 6 и 9 К =2.ствияГЕсли первое условие (10) не выпол- Формула ииз о бре те ния няется и импульсы диаграмм а б и гсовпадают (пунктир в первом такте45Устройство длястройство для компенсации времен- диаграмм), т,е. время рассогласования между нимиО, то результат записи, содержащее шины опорного и инсчитывания из регистра памяти будет формационного сигналов каналов блока неопределенным. Однако в данном уст- записи-воспроизведения к шине инйоч50роистве эта неопределенпость устра- мационного сигнала подключены соединяется, например, при первоначальной ненные последовательно аналого-цифронастройке аппаратуры путем введениялвой преобразователь регистр пам ипамяти, временной задержки ь Т /2, Ва цифроаналоговый преобразователь и следующих трех временных диаграммах55интегратор выход которого явл е (д, е, ж) представлен случайко гда выходом устройства, а также генераторвеличина временного рассогласования синхронизирующего сигнала и блла и локь =3/4 Т При этом величина времен- временной задержки о т л и ч а ю -ной задержки между импульсами строби- щ е е с я тем что с целью расш е