NL8702779A - Inrichting voor het weergeven van een binair digitaal signaal, met een uitleeskop met speciaal gekozen spleetlengte. - Google Patents

Description

ï» PHN 12.328 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken

Inrichting voor het weergeven van een binair digitaal signaal, met een uitleeskop met speciaal gekozen spleetlengte.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het weergeven van een binair digitaal signaal uit een spoor op een magnetische registratiedrager, voorzien van een uitleeskop voor het uitlezen van het digitale signaal uit het spoor, waarvan een 5 signaaluitgang is gekoppeld met een ingang van een filterinrichting, een uitgang waarvan is gekoppeld met een uitgangsklem voor het afgeven van het digitale signaal, waarbij de overdracht van uitleeskop en filterinrichting tesamen in hoofdzaak overeenkomt met de overdracht van een klasse 4 partial response systeem, en op een uitleeskop te gebruiken 10 in de inrichting.

Een inrichting van de in de aanhef genoemde soort is bekend uit de publikatie “High data rate magnetic recording in a single channel" van C.H. Coleman et al, Journal of the IERE, Vol. 55, No. 6, pp. 229-236, juni 1985.

15 Een dergelijk weergavesysteem, dat ook wel bekend staat als "partial response" weergavesysteem, is voorzien van een egalisator.

Door middel van deze egalisator wordt voor verliezen in het transmissiekanaal gekorrigeerd. Onder transmissiekanaal verliezen wordt verstaan schrijfverliezen (te weten de verliezen die optreden bij het 20 schrijven van de informatie in de magnetische registratiedrager) en leesverliezen (de verliezen die optreden bij het uitlezen van de informatie uit de registratiedrager). De leesverliezen kunnen worden onderverdeeld in afstandsverliezen (ten gevolge van de afstand tussen de uitleeskop en de registratiedrager), tape-dikte verliezen en 25 spleetlengteverliezen, zie daarvoor "The complete handbook of magnetic recording* van F. Jörgensen, p. 81. Omdat in de frekwentiekarakteristiek voor de spleetlengteverliezen (welke karakteristiek een sin x/x gedrag vertoont) een doofpunt optreedt bij een golflengte gelijk aan de spleetlengte g, betekent dit dat de 30 spleetlengte van de uitleeskop in het bekende weergavesysteem kleiner dan of gelijk genomen wordt aan de bitlengte b van de bits in het in de registratiedrager opgetekende digitale signaal. Er gaan namelijk twee 8702779 Ï>HN 12.328 2 bits in één golflengte.

In het bekende weergavesysteem wordt de filterinrichting nu gevormd door een serieschakeling van twee deelschakelingen. De eerste deelschakeling is in feite dat deel van de egalisator dat kompenseert 5 voor de spleetverliezen van de uitleeskop. De tweede deelschakeling is een Nyquist-2 filter, ofwel een klasse 4 partial response filter. De overdracht van de uitleeskop en de eerste deelschakeling is gelijk aan een konstante (zeg maar gelijk aan 1). De totale overdracht van de uitleeskop en de filterinrichting wordt dus in feite bepaald door en is 10 gelijk aan de overdracht van de tweede deelschakeling.

Het bekende weergavesysteem heeft het voordeel dat er een ruiskomponent met laag niveau aanwezig is in het weergegeven digitale signaal. Een nadeel is dat er tijdens het uitlezen sprake is van intersymboolinterferentie. Dit nadeel is maar betrekkelijk aangezien het 15 hier een gekontroleerde intersymboolinterferentie betreft, waarvoor kan worden gekorrigeerd.

Er is ook een ander weergavesysteem bekend waarbij achter de uitleeskop een Nyquist-1 filter is geplaatst, zie bijvoorbeeld boek "Digital and analog communication systems" van K. Sam Shanmugam, John 20 Wiley 1979, in het bijzonder hoofdstuk 5, pp. 189-203. In dit systeem heeft men op de klokmomenten geen last van intersymboolinterferentie. Echter, omdat de bandbreedte van Nyquist-1 filter groter is dan van een "partial response" systeem, is de hoeveelheid ruis in het uitgelezen signaal groter dan in het als eerste besproken bekende weergavesysteem.

25 Een belangrijke parameter in opname- en weergavesystemen voor digitale signalen is de informatiedichtheid op de registratiedrager. Bij voorkeur wil men de informatiedichtheid op de registratiedrager zo groot mogelijk maken, hetgeen betekent dat de bitlengte van het op de registratiedrager opgetekende signaal steeds 30 kleiner wordt (moet worden). Zo wordt verwacht dat in de toekomst bitlengtes gerealiseerd zullen (moeten) worden die kleiner zijn dan 0,25 pm.

Schrijf- en leeskoppen met een spleetlengte (dat wil zeggen de lengte van de spleet gezien in de lengterichting van het 35 spoor) van 0,25 pm of kleiner zijn moeilijk te fabriceren. Bovendien gaat het schrijven van digitale informatie in de registratiedrager met een schrijfkop met een dergelijk kleine spleetlengte zeer moeilijk, 8702778 · PHN 12.328 3 tengevolge van het optreden van kopverzadiging. Bovendien zijn er bij het lezen rendementsverliezen, die groter worden naarmate de spleetlengte kleiner wordt, zie daarvoor het eerder genoemde handboek van Jörgensen, p. 86-94.

5 De uitvinding beoogt nu maatregelen te verschaffen waardoor het weergeven van digitale informatie, die met een hoge dichtheid op de registratiedrager is opgetekend, toch gerealiseerd kan worden. De inrichting volgens de uitvinding heeft daartoe het kenmerk, dat de uitleeskop is voorzien van een spleet met een spleetlengte g 10 waarvoor geldt 1,5b<g<2,2b, waarbij b de bitlengte is van de bits in het in de magnetische registratiedrager opgetekende digitale signaal, en dat de filterinrichting een filterkarakteristiek heeft die in hoofdzaak overeenkomt met de filterkarakteristiek van een Nyquist-1 filter. Bij voorkeur is de spleetlengte ten naaste bij gelijk aan 15 tweemaal de bitlengte.

De uitvinding is gebaseerd op het volgende inzicht. In de inrichting van de in de aanhef genoemde soort wordt de overdracht van het klasse 4 partial response system in feite bepaald door de achter de leeskop geschakelde filterinrichting. Zoals hiervoor reeds is aangegeven 20 bevat deze filterinrichting dat deel van de egalisator dat kompenseert voor de spleetverliezen van de uitleeskop en het bevat een Nyquist-2 partial response filter. In totaal is de overdracht van de kop en de filterinrichting dan gelijk aan de overdracht van het "partial response" filter.

25 Door, volgens de uitvinding, de leeskop een spleetlengte te geven liggend tussen 1,5b en 2,2b, bij voorkeur gelijk te nemen aan 2b, en deze uitleeskop te laten volgen door een Nyquist-1 filter wordt voor de totale overdracht toch weer de klasse 4 partial response overdracht verkregen. Voor de spleetverliezen wordt nu niet meer 30 gekompenseerd in de filterinrichting. De spleetverliezen worden nu juist effektief gebruikt om de “partial response" karakteristiek te realiseren. Dit betekent dus ook dat in de in de inrichting volgens de uitvinding nog te gebruiken egalisator alleen wordt gekompenseerd voor de schrijfverliezen, de afstandsverliezen en de tape-dikteverliezen.

35 De inrichting volgens de uitvinding heeft, net als de als eerste besproken bekende inrichting, de gekontroleerde intersymboolinterferentie. Wel heeft de inrichting volgens de uitvinding .8701773 't PHN 12.328 4 wat meer last van ruis. Dit vanwege het feit dat het Nyquist-1 filter een grotere bandbreedte heeft dat de filterinrichting in de bekende inrichting. Daar staat tegenover dat met een schrijfkop met een spleetlengte gelijk aan tweemaal de bitlengte veel beter geschreven kan 5 worden omdat kopverzadiging minder snel optreedt, en dus hogere dichtheden op de registratiedrager gerealiseerd kunnen worden. Aan de weergavezijde is met een dergelijke kop een hoger leesrendement verkregen, tengevolge van de langere spleet.

Doordat nu effektief van de overdracht van uitleeskop 10 gebruik wordt gemaakt ter realisering van de partial response karakteristiek, zou men kunnen veronderstellen dat er strengere eisen nodig zijn aan het fabricageprocedé voor het vervaardigen van de uitleeskop, zodat een goed gedefinieerde spleetlengte wordt verkregen. Komputerberekeningen hebben echter aangetoond dat een ruime marge voor 15 de spleetlengte mogelijk is, waarbij toch de partial response overdracht behouden blijft. Deze marge is dan weergegeven door middel van de grenzen van 1,5b en 2,2b, waarbinnen de spleetlengte kan liggen.

Het zij verder nog vermeld dat het reeds bekend is om voor het schrijven van informatie in een magnetische registratiedrager 20 de schrijfkop een spleetbreedte te geven die groter is dan de bitlengte. Bij uitleeskoppen is een dergelijke maatregel nog niet eerder voorgesteld.

Het schrijven van een digitaal signaal in een magnetische registratiedrager, met een schrijfkop met een spleetlengte g waarvoor 25 geldt 1.5<g<2.2b, is zonder meer mogelijk. Daarmee wordt bedoeld dat geen additionele kompensatiemaatregelen daarvoor benodigd zijn.

De uitvinding zal hierna in de figuurbeschrijving nader worden uiteengezet. Hierin toont figuur 1 een uitvoeringsvoorbeeld van een inrichting voor 30 het weergeven van een binair digitaal signaal, figuur 2 de uitleeskop in samenwerking met de magnetische registratiedrager, en figuur 3 een aantal filterkarakteristieken van elementen in de inrichting van figuur 1.

35 Figuur 1 toont schematisch een inrichting voor het weergeven van een binair digitaal signaal uit een spoor op een registratiedrager 1. De inrichting bevat een uitleeskop 2, waarvan een . 87 027 73 * r PHN 12.328 5 signaalingang 3-3' via een roterende transformator 4, voor het geval de inrichting volgens het helical scan principe werkt, is gekoppeld met een ingang 5 van een voorversterker 6. De uitgang 7 van deze voorversterker 6 is gekoppeld met een ingang 8 van een egalisator 9, 5 waarvan een uitgang 10 is gekoppeld met een ingang 11 van een filterinrichting 12. De egalisator 9 is bedoeld voor het kompenseren voor de schrijfverliezen en voor het kompenseren voor de afstands- en de tape-dikteverliezen, welke laatste twee verliezen tot de leesverliezen behoren. De egalisator kompenseert dus niet voor de 10 spleetlengteverliezen van de uitleeskop 2. De uitgang 13 van deze filterinrichting 12 is gekoppeld met een detector 14, waarvan een uitgang 17 is gekoppeld met een uitgangsklem 18 voor het afgeven van het digitale signaal.

Figuur 2 toont schematisch nader uitgewerkt de 15 samenwerking tussen de leeskop 2 en.de magnetische registratiedrager 1.

Figuur 2 toont een dwarsdoorsnede van de registratiedrager 1 precies ter plaatse van en in de lengterichting van een spoor 15 op de registratiedrager 1. In het spoor 15 is een binair digitaal signaal ingeschreven. Elk bit heeft een bitlengte b, en wordt gekenmerkt door 20 een naar boven of juist naar beneden gerichte magnetisatierichting, zoals in figuur 2 met de pijlen in de hokjes 16 is aangegeven. Het betreft hier dus een "vertikale recording", doch essentieel is dat niet. Het digitale signaal zou ook in de vorm van een "longitudinale recording" in het spoor 15 kunnen zijn opgetekend.

25 De leeskop 2 heeft een spleetlengte g waarvoor geldt: 1r5b<g<2,2b en waarvoor bij voorkeur geldt dat die gelijk is aan tweemaal de bitlengte b. In het vervolg wordt aangenomen dat g=2b.

De filterinrichting 12 heeft een filterkarakteristiek in de vorm van een Nyquist-1 filter. Figuur 3 toont twee mogelijke 30 uitvoeringen van een dergelijke filterkarakteristiek, die zijn aangeduid met N1 en N1'. Alleen de amplitude als funktie van de frekwentie is gegeven. Nyquist-1 filters zijn bekend en hebben de volgende eigenschappen: - de filters hebben een laagdoorlaatkarakteristiek met een bandbreedte 35 van fn, waarbij fn=1/2b. (b in sekonden), - de karakteristiek heeft voor f=fn een waarde Aq/2, waarbij Aq de waarde is van de karakteristiek voor f=0.

.87 0277 9 ? PHN 12.328 6

Verder is in figuur 3 door middel van de kurve H de frekwentiekarakteristiek van de spleetlengteverliezen van de uitleeskop 2 aangegeven. Deze karakteristiek wordt gegeven door de funktie sin (ïïfg/v)/(ïïfg/v) 5 waarbij v de tapesnelheid en g de spleetlengte is. Als de spleetlengte gelijk is aan 2x bitlengte dan geldt fn=g/v, het doofpunt in de spleetlengteverliezen treedt dan op bij de Nyquist frekwentie fR. Duidelijk is dat de kurve H voor f=ffi en 2fn, enz.nulpunten heeft. Doordat de leeskop 2 en de filterinrichting 12 in serie geschakeld zijn 10 wordt de totale overdracht van de leeskop 2 en de filterinrichting 12 een overdracht van een kurve die met PRF in figuur 3 is aangeduid en die eveneens een nulpunt bij f=fn bezit.

Deze kurve PRF is de karakteristiek van een klasse 4 partial response systeem. Een uitgebreide beschrijving van Nyquist-2 15 (partial response) filters vindt men in W.R. Bennett en J.R. Davey, "Data transmission", hoofdstuk 5, McGraw-Hill. De beschreven weergeefinrichting levert een uitgangssignaal waarvan de ruiskomponent even groot is als in het geval het digitale signaal zou zijn uitgelezen met een uitleeskop waarvan de spleetlengte gelijk aan de bitlengte is, 20 en met een achter de uitleeskop geschakeld Nyquist-1 filter. De uitvinding heeft echter het voordeel dat met een kop met een spleetlengte gelijk aan tweemaal de bitlengte, het digitale signaal beter, dat wil zeggen met hogere dichtheden, in de registratiedrager kan worden opgetekend, en met de beschreven weergeefinrichting ook weer kan 25 worden uitgelezen. Daar staat weer tegenover dat de beschreven weergeefinrichting behept is met intersymboolinterferentie. De bekende weergeefinrichting met een uitleeskop met spleetlengte gelijk aan de bitlengte, gevolgd door een Nyquist-1 filter, heeft dit niet. Dit komt doordat de overdracht van de uitleeskop en het Nyquist-1 filter tesamen 30 in de bekende inrichting een overdracht is die veel lijkt op de overdracht van het Nyquist-1 filter zelf. Deze overdracht heeft een hogere bandbreedte dan de overdracht PRF van de weergeefinrichting volgens de uitvinding, zie figuur 3.

Vergelijken wij de weergeefinrichting volgens de 35 uitvinding met de bekende inrichting voorzien van een kop met spleetlengte gelijk aan de bitlengte, gevolgd door een Nyquist-2 filter PRF, dan kan gesteld worden dat de weergeefinrichting volgens de 87 0 27 7 3 PHN 12.328 7 t uitvinding meer ruis en een groter signaal afgeeft, eveneens behept is intersymboolinterferentie, doch dat signalen met hogere bitdichtheden op de registratiedrager kunnen worden ingeschreven, en daar weer uitgelezen.

Het zij vermeld dat de uitvinding niet is beperkt tot de 5 genoemde uitvoeringsvoorbeelden. De uitvinding is evenzeer van toepassing op die inrichtingen die op niet op de uitvinding betrekking hebbende punten van de getoonde uitvoeringsvoorbeelden verschillen.

.87027 79

Claims (4)

1. Inrichting voor het weergeven van een binair digitaal signaal uit een spoor op een magnetische registratiedragerr voorzien van een uitleeskop voor het uitlezen van het digitale signaal uit het spoor, waarvan een signaaluitgang is gekoppeld met een ingang van een 5 filterinrichting, een uitgang waarvan is gekoppeld met een uitgangsklem voor het afgeven van het digitale signaal, waarbij de overdracht van uitleeskop en filterinrichting tesamen in hoofdzaak overeenkomt met de overdracht van een klasse 4 partial response systeem, met het kenmerk, dat de uitleeskop is voorzien van een spleet met een spleetlengte g 10 waarvoor geldt 1,5b<g<2,2b, waarbij b de bitlengte is van de bits in het in de magnetische registratiedrager opgetekende digitale signaal, en dat de filterinrichting een filterkarakteristiek heeft die in hoofdzaak overeenkomt met de filterkarakteristiek van een Nyquist-1 filter.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de spleetlengte ten naaste bij gelijk is aan tweemaal de bitlengte.

3. Uitleeskop te gebruiken in de inrichting van conclusie 1 of 2, voorzien van een spleet, met het kenmerk, dat voor de spleetlengte g geldt 1,5b<g<2,2b, waarbij b de bitlengte is van de bits in 20 het in de registratiedrager opgetekende digitale signaal.

4. Uitleeskop volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de spleetlengte ten naaste bij gelijk is aan tweemaal de bitlengte. , 87 0 2 7 7 9