DE1090259B - Verfahren zur ferroelektrischen Aufzeichnung und Wiedergabe von breitbandigen Signalen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von elektrischen Signalen mit Bandbreiten bis zu mehreren Megahertz.

Elektrische Signale werden schon langer mit Magnetbändern aufgezeichnet und wiedergegeben, wobei 5 die Signale in Form von Änderungen eines dem Band aufgedrückten remanenten Polarisationsbildes aufgezeichnet werden. Derartige Aufzeichnungen waren jedoch gewöhnlich auf Frequenzen in der Größenordnung von vier Megahertz beschränkt.

Die oberflächliche Analogie zwischen den Polarisationseigenschaften ferromagnetischer Stoffe und denjenigen der kürzlich entwickelten ferroelektrischen Stoffe hat dazu geführt, die Herstellung von Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren zu versuchen, die ein remanentes Polarisationsbild benutzen, das einer Spur in einem ferroelektrischen Material aufgedrückt ist. Ein bekanntgewordenes Verfahren dieser Art ergibt nur ein verhältnismäßig schwaches Wiedergabesignal, braucht zur Aufzeichnung einer bestimmten Informationsmenge sehr viel Raum, bietet keine Möglichkeit, die gerade bei diesen Verfahren außerordentlich störenden und Verzerrungen hervorrufenden statischen Oberflächenladungen zu vermeiden oder zu beseitigen, hat nur einen sehr beschränkten Frequenzbereich und weist vor allem einen ziemlich hohen Rauschpegel auf.

Die Erfindung will also ein Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von elektrischen Signalen mit Bandbreiten bis zu mehreren Megahertz, bei dem als Speichermaterial ein sehr dünnes Ferroelektrikum dient, verfügbar machen, das die obengenannten Nachteile der bekannten Verfahren vermeidet, und empfiehlt dazu, daß das Ferroelektrikum vor der Aufzeichnung durch eine besondere Vorspannung, beispielsweise durch eine mit der Signalquelle in Serie geschaltete Gleichspannung, nahezu vollständig polarisiert wird und daß an das Ferroelektrikum bei der Wiedergabe eine Trägerfrequenz, deren Frequenz höher ist als die höchste Frenquenz im aufgezeichneten Signal, angelegt wird, derart, daß die Trägerfrequenz durch das wiederzugebende Signal moduliert wird.

Einer der wichtigsten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Aufzeichnung und Wiedergabe eines extrem breitbandigen Frequenzbereichs ermöglicht wird, der von Null in den Megahertz-Frequenzbereich reicht. Mittels dieses breitbandigen Verfahrens können mehrere tausend Träger-Telefonkanäle oder andererseits mehrere Fernseh-Videosignalkanäle gleichzeitig aufgezeichnet werden.

In einer bevorzugten Form ist das Aufzeichnungsmaterial eine Schicht oder ein dünner Film aus Bariumtitanat mit einer Dicke von einem halben bis einigen Mikron, der auf eine Platin oder Palladium-Verfahren

zur ferroelektrischen Aufzeichnung

und Wiedergabe von breitbandigen

Signalen

Anmelder:

Western Electric Company, Incorporated, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Fectit, Patentanwalt,
Wiesbaden, Hohenlohestr. 21

Beanspruchte Priorität:
V, St. v. Amerika vom 31. Dezember 1954

Warren Perry Mason, West Orange, N. J.,
und Robert Norton Thurston, Whippany, N. J.

(V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

unterlage aufgedampft ist, die nur wenige Mikron dick zu sein braucht und die dazu dient, die elektrischen Domänen des Bariumtitanatnlms so auszurichten, daß sie sämtlich im wesentlichen in der gleichen Richtung liegen. Die dünne Unterlagenschicht aus Platin oder Palladium wird selbstverständlich zuerst auf eine zusätzliche leitende Unterlage, z. B. aus Kupfer oder Messing aufgebracht, um die notwendige Steifigkeit zu schaffen; danach wird der Film aus Bariumtitanat aufgebracht. Eine andere Form des Aufzeichnungsmaterials ist eine polykristalline ferroelektrische keramische Schicht, die auf einer leitenden Unterlage aufgebrannt ist und danach zu einem Film mit der gewünschten Dicke von einem halben bis einigen Mikron abgeschliffen wird.

Ein ferroelektrisch.es Speichermaterial der beiden oben beschriebenen Arten kann in einer Anzahl von verschiedenen Formen benutzt werden, z. B. als flexibles Band oder als übliche Aufzeichnungsscheibe. Es kann auch in eine zylindrische Form gebracht werden, wie sie für das im einzelnen nachher beschriebene Ausführungsbeispiel gewählt wurde. Dabei nimmt sie die Form einer hohlen zylindrischen Büchse mit einer dünnen Schicht aus ferroelektrischem Material auf der äußeren Oberfläche an. Diese zylindrische Büchse ist auf einer Trommel angeordnet, die gedreht

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wird. Der gesamte Aufzeichnungs- und Wiedergabe- braucht die Unterlage nur wenige Mikron dick zu

mechanismus ist in mancherlei Hinsicht dem Edison- sein, sie kann auf Kupfer oder auf einer anderen

Phonographen ähnlich, bei dem zylindrische Aufzeich- leitenden Grundlage aufgebracht werden, um der

nungsträger verwendet wurden. Kombination die gewünschte Steifheit zu geben. Der

Diese und weitere Aufgaben und Merkmale werden 5 obenerwähnte Aufdampfungsvorgang kann z. B. die an Hand der nachfolgenden ins einzelne gehenden Er- Bildung eines Films aus Bariumtitanat mit einer läuterungen und der Zeichnungen besser verständlich. Dicke von einem halben Mikron ergeben, der nachErklärung der Zeichnungen: folgende in Luft bei einer Temperatur zwischen 500

Fig. 1 ist ein Schaubild, das eine typische Hy- und 600° C etwa 10 Minuten lang wärmebehandelt

steresiskurve für ein ferroelektrisches kristallines Ma- io wird,

terial wie Bariumtitanat zeigt; Die Röntgenuntersuchung der in der beschriebenen

Fig. 2 ist ein Querschnitt eines Aufzeichnungs- Art hergestellten Schichten ergab, daß hauptsächlich

materials auf einer leitenden Unterlage gemäß der Peronskitstruktur vorliegt, wobei die hexagonale

vorliegenden Erfindung; Fläche schwächer ausgebildet ist. Dielektrische und

Fig. 3 A und 3 B zeigen eine Seitenansicht und einen 15 Hysteresis-Messungen zeigen, daß ein solcher Film

Teilschnitt einer sich drehenden Trommelanordnung, eine Curie-Temperatur von etwa 120° C und eine Di-

die entweder zusammen mit dem Aufzeichnungskreis elektrizitätskonstante bei Raumtemperatur von etwa

der Fig. 4 oder dem Wiedergabekreis der Fig. 6 ver- 100 aufweist. Wegen ihrer geringen Dicke und wegen

wendet werden kann; der orientierenden Wirkung der Platin- oder Palladium-

Fig. 4 zeigt ein Schema eines einfachen Kreises zur 20 unterlage werden Bariumtitanatfilme der beschriebenen

Signalaufzeichnung; Art während des Vorbereitungsvorgangs fast voll-

Fig. 5 zeigt graphisch die Theorie der Arbeitsweise ständig polarisiert. Die Polarisation kann durch Andes Kreises der Fig. 4; legen kleiner Spannungen leicht geändert werden.

Fig. 6 zeigt ein Schema eines einfachen Kreises zur Durch Verwendung derartig dünner Filme ist es

Signalwiedergabe gemäß der vorliegenden Erfindung; 25 möglich, Aufzeichnungszeilen mit einer Dicke von

Fig. 7 zeigt graphisch die Theorie der Arbeitsweise 0,025 mm oder weniger zu erzeugen. Weiterhin ist es

des Kreises der Fig. 6. möglich, aufeinanderfolgenden Aufzeichnungszeilen

Gewisse kristalline Stoffe zeigen, wenn sie einer einen Abstand von weniger als 0,025 mm zu geben,

wechselndenPolarisierungsspannungausgesetztwerden, ohne daß eine Störung zwischen ihnen auftritt. Dies

eine Beziehung zwischen der elektrostatischen polari- 30 kann durch die Tatsache erklärt werden, daß sich die

sierenden Kraft und der Polarisation in der Richtung Domänenwände in einem kristallinen Bariumtitanat-

der angelegten Kraft, welche den Hysteresisschleifen film nicht leicht zur Seite bewegen und daher sich die

ähnlich ist, die magnetische Stoffe zeigen. Solche kri- Polarisation nicht in seitlicher Richtung ausdehnt,

stallinen Stoffe, für die Bariumtitanat ein hervor- Wie oben festgestellt wurde, ermöglichen die

ragendes Beispiel ist, werden »Ferroelektrika« ge- 35 Eigenschaften eines auf eine Platin- oder Palladium-

nannt. unterlage aufgedampften Bariumtitanatfilms oder des

Eine durch Anlegen einer 60-Hz-Wechselspannung auf andere Weise durch Auftrennen eines Überzugs

an einen typischen Bariumtitanatkristall erzeugte Hy- aus kristallinem Bariumtitanat auf eine leitende Unter-

steresisschleife ist in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt, lage und Abschleifen auf die gewünschte Dicke er-

wo die Feldstärke E, angelegt an die Dicke des 40 zeugten Films die Speicherung einer großen Infor-

Kristalls, abhängig von der sich ergebenden Polari- mationsmenge auf kleinen Raum, wobei die Infor-

sation P des Kristalls aufgetragen ist. mation mit beträchtlicher Amplitude wiedergewonnen

Ausgehend vom Feld Null und der Polarisation im werden kann. Ein anderer Vorteil des Bariumtitanat-

Punkt O steigt die Kurve nach rechts an, zunächst films gegenüber dem magnetischen Band oder anderen

allmählich, dann schnell und schließlich nähert sie 45 bisherigen Aufzeichnungsmaterialien besteht darin,

sich asymptotisch der Sättigung im Punkt C. Die daß Signale mit einer oberen Grenzfrequenz von

Wegnahme des positiven Feldes läßt nun die Polari- 20 MHz und mehr leicht aufgezeichnet und wieder-

sation auf einen positiven Wert bei A absinken, den gegeben werden können. Die obere Grenzfrequenz ist

man die remanente Polarisation nennt. Um diese zu im wesentlichen der Dicke des Bariumtitanatfilms

entfernen, d. h. um sie auf Null zu verringern, muß 50 umgekehrt proportional und ebenfalls der angelegten

ein negatives Feld angelegt werden. Die Größe dieses Spannung, sie ändert sich mit der Temperatur, wie es

Feldes, das man Koerzitivkraft nennt, hängt von der in Fig. 10 auf S. 1609 des Aufsatzes mit dem Titel

Vorbehandlung des Kristalls ab. In Analogie zu der »Ferroelectrics and the Dielectric Amputier« von

Hysteresisschleife, die für ferromagnetische Stoffe Mason und Wick, »Proceedings of the I. R. Ε.«,

kennzeichnend ist, erhält man den Rest der voll- 55 Bd. 42, Nr. 11, November 1954, angegeben ist.

ständigen Schleife CADBC. Das andere Material der Erfindung zur Aufzeichnung

Diese »Hysteresis«-Kennlinie, die ferroelektrische von Sprache oder Signalen aus fortlaufenden Schwin-Stoffe zeigen, machen diese als Stoffe zur Aufzeichnung gungen, das durch Aufbrennen einer keramischen von Sprache und anderen komplizierten Signalen ent- Schicht aus ferroelektrischen Kristallen auf irgendsprechend dem Prinzip der vorliegenden Erfindung 6° eine Art von leitender Unterlage erzeugt wird, kann geeignet. in Form eines dünnen Blattes vorbereitet werden. Es

Bei dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er- wird Silberpaste auf eine Oberfläche des flexiblen findung, das nunmehr im einzelnen beschrieben wird, Keramikblattes aufgebrannt, das dann durch Aufist Bariumtitanat als ferroelektrisches kristallines löten auf eine Oberfläche mit der gewünschten Form Aufzeichnungsmaterial gewählt. Bei einer bevorzugten 65 gesichert wird, z, B. auf die zylindrische Hülse 11 der Form wird die Aufzeichnungsmatrix dadurch vor- Fig. 3 A, die später beschrieben wird. Nach dem Aufbereitet, daß Bariumtitanat kristalle bei einer Tem- brennen wird der keramische Überzug auf die geperatur von etwa 1700° C im Vakuum auf eine Unter- wünschte Dicke von wenigen Mikrons abgeschliffen, lage aus Platin oder Palladium aufgedampft werden. Fig. 2 zeigt einen Querschnitt eines Teils einer Auf-Wie in der Beschreibung oben festgestellt wurde, 70 zeichnungsmatrix der oben beschriebenen Art. Diese

besteht aus einem kristallinen Überzug aus Bariumtitanat 1 mit einer Dicke von einem halben Mikron. bis wenigen Mikron, der auf einer leitenden Unterlage 2 vorzugsweise aus Platin oder Palladium aufgebracht ist. Wie vorher in der Beschreibung festgestellt wurde, braucht die Unterlage 2 nur wenige Mikron dick zu sein, wobei ein fester Träger durch ein leitendes Grundelement 3 z. B. aus Kupfer gebildet wird. Wie ebenfalls vorher erwähnt wurde, ist die oben beschriebene ferroelektrische Aufzeichnungsmatrix zur Verwendung in irgendeiner der in der Technik bekannten Formen geeignet, z. B. in Form eines flexiblen Bandes oder einer dünnen Scheibe als Alternative zu der zylindrischen Hülse 11, die speziell für die Verwendung bei einem sich drehenden Trommelaufzeichnungs- und -wiedergabesystem der in Fig. 3 A dargestellten allgemeinen Art bestimmt ist. Dieses System ist nur ein Beispiel für die zahlreichen in der Technik bekannten Aufzeichnungs- und Wiedergabesysteme, die zur Durchführung der neuen Vorstellungen der vorliegenden Erfindung hergerichtet werden können.

Die Hülse 11, auf die eine dünne Schicht aus Platin oder Palladium und ein äußerer dünner Film aus Bariumtitanat aufgebracht sind, ist abnehmbar auf eine drehbare Trommel 10 aufgepaßt, welche die Form eines hohlen metallischen Zylinders mit einer metallischen Tragewand an jedem Ende haben kann, in deren Mitte eine Fassung angebracht ist. Die Fassung 13 a an einem Ende steht fest im Eingriff mit der Welle 13, die in ein Lager in dem senkrechten Trageteil 15 eingesetzt ist. Die Fassung am anderen Ende ist in das Ende eines mit Gewinde versehenen Zapfens 13 b eingepaßt und dreht sich um das Ende des Zapfens. Der Zapfen ist in das senkrechte Trageteil 16 eingeschraubt und durch Sperrmuttern fest an beiden Seiten gehalten. Eine solche Anordnung erleichtert das Abnehmen der Trommel 10, um die Hülse 11 für einen Aufzeichnungs- oder Wiedergabevorgang aufzusetzen oder um sie nach der Beendigung eines Vorgangs abzunehmen.

Auf der empfindlichen Oberfläche der Hülse 11 liegt ein kugelförmiges Kontaktteil 25 auf und rollt auf ihr, wobei das Teil 25 in ein plastisches Gehäuse 21 eingebaut ist, und das Gehäuse 21 und das Teil 25 so angetrieben werden, daß sie sich seitlich von links nach rechts durch Drehen des mit Gewinde versehenen Stabes 22 bewegen, der durch die innen mit Gewinde versehene Bohrung 23 im Gehäuse 21 geführt ist, wobei das Gewinde der Bohrung 23 in das Gewinde des Stabes 22 paßt. Das ist im einzelnen in Fig. 3 B der Zeichnungen zu sehen, die einen teilweisen Querschnitt der Fig. 3 A entlang der durch die Pfeile angedeuteten Linie darstellt. Der Druck, mit dem das kugelförmige Teil 25 in Kontakt mit der Aufzeichnungsoberfläche der Hülse 11 gehalten wird, ist durch die Feder 24 geregelt, die in einen in der Mitte angeordneten hohlen senkrechten Schlitz im unteren Teil des Gehäuses 21 eingebaut ist. Der Kontakt zwischen dem elektrischen Leiter 34 und dem kugelförmigen Kontaktteil 25 wird durch den leitenden Stab 25 a hergestellt, der axial durch die Feder 24 geführt ist und der am Ende eine Bürste aufweist, die auf dem Teil 25 endet. Die Führungsstäbe 26 und 27, auf denen die Schlitze 28 und 29 des Gehäuses 21 gleiten, sind in die Trageteile 15 und 16 parallel zu dem mit Gewinde versehenen Stab 22 auf gegenüberliegenden Seiten eingesetzt. Diese Anordnung verhindert eine Drehung des Gehäuses 21 mit dem Stab 22 und zwingt ferner die Bewegung der Kugel 25 in die gewünschte Bahn. Der mit Gewinde versehene Stab 22 und die Trommel 10 werden gleichzeitig so aufgetrieben, daß sie durch den Motor 30 gedreht werden, der über ein Reduzierschneckengetriebe im Getriebekasten31 zwecks Drehung des mit Gewinde versehenen Stabes 22 und über ineinandergreifende Reduziergetriebe im Getriebekasten 31 und die äußeren Reduziergetrieberäder 32 und 33 sowie die Welle 13 a zwecks Drehung der Trommel 10 um ihre Längsachse angeschlossen ist. Die entsprechenden Getriebeübersetzungen sind so gewählt, daß als typisches Beispiel das Gehäuse 21 um 0,025 mm nach rechts während der Zeit fortbewegt wird, die für die Trommel 10 zur Vollendung einer Umdrehung erforderlich ist.

Die elektrischen Anschlüsse zu der soeben beschriebenen Aufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung werden über den oben erwähnten Leiter 34 zu dem kugelförmigen Kontakt 25 und über einen zweiten Leiter 35 hergestellt, der in einer Bürste endet, welche auf der Fassung am rechten Ende der Trommel 10 aufsitzt.

Fig. 4 zeigt in schematischer Form einen elektrischen Kreis zur Aufzeichnung von Signalen entsprechend der vorliegenden Erfindung. Wenn auch der mechanische Aufzeichnungsvorgang mit Hilfe einer der zahlreichen in der Technik bekannten Einrichtungen und Verfahren durchgeführt werden kann, so soll doch zur Vereinfachung der Darstellung angenommen werden, daß diese Funktion durch die oben an Hand der Fig. 3 A und 3 B beschriebene Aufzeichnungsund Wiedergabeeinrichtung erfüllt wird.

Wie in Fig. 4 angegeben ist, sind die Kontaktleiter 34 und 35, die mit der Aufzeichnungsoberfläche der Hülse 11 und deren leitender Unterlage verbunden sind, an eine Signalquelle 40 angeschlossen, die in Reihe mit der Vorspannungsbatterie 41 liegt. Während die Drehung der Trommel 10 und des Stabes 22 bewirkt, daß das Kontaktelement 25 eine spiralförmige Bahn auf der Oberfläche der Aufzeichnungsmatrix auf der Hülse 11 durchläuft, wird eine Aufzeichnung in Form von Änderungen der remanenten Polarisation des Bariumtitanatfilms auf der Hülse 11 vorgenommen, die den Änderungen der durch die Quelle 40 angelegten Signale entspricht.

Dieser Vorgang wird durch die Fig. 5 der Zeichnungen besser verständlich, die einen Teil einer Hysteresisschleife 47 zeigt, welche z. B. dem Teil D-B-C der Kurve in Fig. 1 der Zeichnungen entspricht, die mit einer senkrechten Achse P, welche die Polarisation darstellt, und mit einer waagerechten Achse E, welche das elektrische Feld darstellt, aufgetragen ist. Es sei nun angenommen, daß ein aufgedrücktes Signal, das durch die Kurve 46 dargestellt ist, an das Bariumtitanat-Aufzeichnungsmaterial auf der Hülse 11 angelegt wird. Es sei ferner angenommen, daß das Signal 46 zwischen einer maximalen positiven Spannung E₃ und einer minimalen Spannung E₁ über einen mittleren Wert E₂ hin- und herschwingt, der die Gleichspannung der Quelle 41 in Fig. 4 darstellt. Um eine optimale Arbeitsweise zu erzielen, soll die Vorspannung so gewählt werden, daß sie dem linearen Teil der Hysteresisschleife 47 entspricht. Diese stellt annähernd die halbe Sättigungsspannung dar und soll etwa 2 Kilovolt je Zentimeter Dicke betragen, wenn ein aufgedampfter Bariumtitanatfilm als Aufzeichnungsmaterial benutzt wird. Es sind etwa 5 Kilovolt je Zentimeter erforderlich, wenn als Material eine aufgebrannte keramische Schicht verwendet wird.

Die auf dem Film 1 erzeugten Polarisationen ändern sich von Punkt zu Punkt zwischen einem Maximum P₃ und einem Minimum P₁ über einen mittleren Punkt P₂.

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Wenn jedoch das aufgedrückte Signalfeld von der un- änderte. Dann wird bewirkt, daß sich die Hysteresis-

mittelbaren Nähe jedes aufeinanderfolgenden Punktes kennlinie, auf der die Trägerschwingung arbeitet, in entfernt wird, geht dessen Polarisation etwas zurück ihrer Form entlang den Kurven 71, 72 und 73 ändert,

und läßt eine im wesentlichen bleibende remanente Hierdurch wird eine Modulation der von der Quelle

Polarisation zurück, die sich von Punkt zu Punkt über 5 50 angelegten Trägerschwingung verursacht, so daß die Werte R₁, R₂ und R₃ ändert, wie durch die Kurve der am Widerstand 56 abgenommene Ausgangsstrom

49 angedeutet ist. Nachdem also der Aufzeichnungs- entsprechend der Hüllkurve 75 moduliert ist, die in kontakt 25 der Fig. 3 A seine spiralförmige Bahn ent- bezug auf das durch die Kurve 74 dargestellte aufgelang der Hülse 11 durchlaufen hat, sind auf ihr die drückte Signal beträchtlich verstärkt ist.
Änderungen der remanenten Polarisation aufgezeichnet, io Es ist offensichtlich, daß eine der verschiedenen in die den Änderungen des von der Quelle 40 aufge- der Technik bekannten Arten von Kreisen geeignet drückten Signals entsprechen. ist, um das modulierte Ausgangssignal des in Fig. 6

Es ist auch offensichtlich, daß das in Fig. 6 ange- dargestellten Kreises wiederzugewinnen, wie durch

gebene Wiedergabesystem wie das Aufzeichnungs- den an die Klemmen 57 und 58 angeschlossenen

system eines der zahlreichen mechanischen Mittel zum 15 Detektor- und Verbraucherkreis 60 angedeutet ist.

Bewegen der Kontakteinrichtung über das Aufzeich- Gemäß einer Abänderung kann der Detektorteil des

nungsmaterial als Alternative zum System der Fig. 3 A Kreises 60 die Form eines großen Kondensators an- und 3 B benutzen kann, das später zur Erläuterung nehmen, der so gewählt ist, daß er für den Träger

erwähnt wird. eine kleine Impedanz, für die Signalfrequenz jedoch

InFig. 6 der Zeichnungen ist das schematische Schalt- 20 eine verhältnismäßig große Impedanz bedeutet. Hierbild eines Wiedergabesystems dargestellt, bei dem das durch wird der Belastungswiderstand 56 zwischen den aufgedrückte Signal in folgender Weise aus der Auf- Klemmen 57 und 58 ersetzt. In diesem Falle nimmt zeichnung wiedergewonnen wird. Die zylindrische der Mittelwert des an den Klemmen 57 und 58 abHülse 11, die ein aufgezeichnetes Signal trägt, ist auf genommenen Ausgangs Stroms im wesentlichen die die Trommel einer Wiedergabeeinrichtung aufgesetzt, 25 Form an, die durch die Kurve 75 in Fig. 7 angedeutet die identisch mit der für die Aufzeichnung benutzten ist. Zahlreiche andere Einrichtungen einschließlich sein kann, wie sie oben im einzelnen an Hand der Gleichrichter- und Filterkreise in verschiedenen Kom-Fig. 3 A und 3 B beschrieben wurde. Bei dem Wieder- binationen sind bekannt und bieten sich infolgedessen gabesystem ist der zur Oberfläche der Aufzeichnungs- leicht dem Fachmann als für die Demodulation des hülse 11 führende Leiter 34 mit einer Klemme einer 30 Trägerausgangs an den Klemmen 57 und 58 geeignete Trägerschwingungsquelle 50 verbunden, deren Fre- Alternativen an.

quenz höher ist als die höchste Frequenz des ge- Es ist offensichtlich, daß das angelegte Signal in speicherten Signals; der andere Leiter 35 zur inneren einer Art und Weise, die den magnetischen Aufleitenden Unterlage der Hülse 11 ist über den Wider- zeichnungs- und Wiedergabesystemen analog ist, gestand 56 mit der anderen Klemme der Trägerquelle 35 löscht und das Aufzeichnungsmaterial zur Wieder-

50 verbunden. Der mit dem Signal modulierte Träger- verwendung vorbereitet werden kann, indem einfach Schwingungsausgang wird an den Klemmen 57 und 58 entlang des Wegs des aufgezeichneten Signals oder abgenommen. Der Widerstand 56 stellt schematisch mit Hilfe einer Bürste gleichzeitig auf der ganzen die Impedanz irgendeiner geeigneten Art von Ver- Länge der Trommel eine gleichmäßige Spannung, die braucherkreis für die wiedergewonnenen Signale dar, 40 größer als die Koerzitivkraft ist, mit zur Auf zeichnung mit dem die Klemmen 57 und 58 verbunden sind. Ein entgegengesetzter Polarität angelegt wird,
derartiger Verbraucherkreis enthält selbstverständlich Wie im früheren Teil der Erläuterung festgestellt einen Detektor zum Wiedergewinnen der Modulation wurde, ist die sehr naturgetreue Aufzeichnung des aus der Trägerschwingung, wie dem Fachmann be- hier geschilderten ferroelektrischen Materials im gekannt ist. Eine Anzahl von möglichen Detektoranord- 45 samten Bereich von 0 bis 20 oder mehr Megahertz nungen wird unten beschrieben. derart, daß sie leicht zur Aufzeichnung einer großen

Zum besseren Verständnis des Arbeitens des Kreises Anzahl von Kanälen in den trägerf requenten Rund-

der Fig. 6 wird auf die Fig. 7 der Zeichnungen ver- funkfrequenzen und/oder anderen hochfrequenten

wiesen, welche eine Hysteresisschleife 70 zeigt, die der Bändern geeignet gemacht werden kann, sogar von

Hysteresisschleife CADBC ähnlich ist, welche an Hand 50 zwei oder mehr Fernsehsignalkanälen im Fernseh-

der Fig. 1 der Zeichnungen beschrieben wurde. Diese frequenzbereich.

Kurve stellt den Zustand mit der Vorspannung Null Es sei z. B. angenommen, daß der Ausgang eines dar, bei dem nur der Träger an ein Bariumtitanat- Vielkanalsystems, wie es in einem Aufsatz mit dem material angelegt ist, wobei noch keine Signale an- Titel »The L3 Coaxial Carrier System« von gelegt sind. Es sei nun angenommen, daß eine positive 55 R. H. Klie, Bell Laboratories Record, Bd. XXXII, Vorspannung E₁ in Reihe mit der Wechselspannungs- Januar 1954, S. 1 bis 4, beschrieben und dargestellt quelle 50 angelegt wäre. Dann würde die Hysteresis- ist, aufgezeichnet werden soll. Eine Vielzahl von Aufschleife zusammengeschnürt, besonders ihr negativer zeichnungs- und Wiedergabeköpfen oder ein einziger Teil, wobei angenommen sei, daß ihre Form durch die Kopf mit einer Vielzahl von unabhängigen Kontaktgestrichelte Kurve 71 angedeutet ist. In gleicher 60 elementen, die jeweils ähnlich wie der in den Fig. 3 A Weise würden bei fortschreitend größeren angelegten und 3 B der Zeichnungen dargestellte Kopf 21 arbeiten, Vorspannungen E₂ und E_z die negativen Teile der kann benutzt werden, um verschiedene Frequenzkanäle Kurve mehr zusammengeschnürt werden, entsprechend gleichzeitig entlang derselben Bahn auf dem Aufden durch die gestrichelten Linien 72 und 73 ange- Zeichnungsmaterial aufzuzeichnen oder wiederzugeben, deuteten Kurven. Wenn dann das Signal auf dem Auf- 65 Andererseits kann ein einziger breitbandiger Vielzeichnungsmaterial zwischen einem Minimalwert E₁ kanalausgang unter Verwendung eines einzigen Auf- und einem Maximalwert E_s über den Mittelwert E₂ zeichnungskopfes aufgezeichnet oder wiedergegeben hin- und herschwingt, wie z. B. durch die Kurve 74 werden.

angedeutet ist, bewirkt dies, daß der Kreis so arbeitet, Die Wiedergewinnung von Vielkanalsignalen aus

als ob die Vorspannung sich zwischen diesen Punkten 70 der obengenannten Aufzeichnung kann mit Hilfe einer

Vielzahl von Wiedergabeköpfen 21 der in den Fig. 3 A und 3 B angegebenen Art vorgenommen werden, wobei jeder Kopf mit den zugehörigen Filtern und Demodulatoren selektiv auf die entsprechenden verschiedenen auf derselben Aufzeichnungsbahn aufgezeichneten Frequenzbänder anspricht. Andererseits kann ein einziger Wiedergabekopf für diesen Zweck verwendet werden, zusammen mit einer Vielzahl von Filtern und Demodulatoren, die an den Ausgang angeschlossen sind, um die einzelnen Frequenzkanäle des breiten Bandes zu trennen und sie einzeln zu demodulieren.

Dem Fachmann ist klar, daß an den Lösungsformen, z. B. dünne Aufzeichnungsbänder, vom technischen Standpunkt für die Aufzeichnung von sehr hohen Frequenzen geeigneter sein können als die hier zur Erläuterung geschilderte zylindrische Trommel und daß das Prinzip der vorliegenden Erfindung keineswegs auf die hier geschilderten oder zur Erläuterung vorgeschlagenen Formen beschränkt ist.

Claims (3)

Patentansprüche: 20

1. Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von elektrischen Signalen mit Bandbreiten bis zu mehreren Megahertz, bei dem als Speichermaterial

ein sehr dünnes Ferroelektrikum dient, dadurch gekennzeichnet, daß das Ferroelektrikum vor der Aufzeichnung durch eine besondere Vorspannung, beispielsweise durch eine mit der Signalquelle in Serie geschaltete Gleichspannung, nahezu vollständig polarisiert wird und daß an das Ferroelektrikum bei der Wiedergabe eine Trägerfreqenz, deren Frequenz höher ist als die höchste Frequenz im aufgezeichneten Signal, angelegt wird, derart, daß die Trägerfrequenz durch das wiederzugebende Signal moduliert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ferroelektrikum aus einer Schicht von Bariumtitanat von einem halben bis einigen Mikron Dicke, die auf eine Platin- oder Palladiumunterlage aufgebracht ist, besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ferroelektrikum, die Trägerfrequenzquelle und eine Demodulationseinrichtung, die für die Trägerfrequenz eine kleinere Impedanz als für die aufgezeichneten Signale hat, während der Wiedergabe in Reihe geschaltet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 644 426.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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