Файл: Петренко А.И. Масштабно-временные преобразователи импульсных сигналов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.04.2024
Просмотров: 56
Скачиваний: 0
Для получения равномерной частотной характеристики в области средних и высоких частот тракт магнитной за писи должен быть откорректирован, т. е. усилитель вос произведения должен иметь частотно-зависимую харак теристику, обратную характеристике воспроизводящей головки. Неискаженное воспроизведение записанных сиг налов возможно лишь при строгом равенстве скоростей протяжки записи и воспроизведения.
В последнее время разработаны воспроизводящие головкп, чувствительные непосредственно к величине записан ного сигнала, а не к скорости его изменения во времени. Применение их в системах масштабно-временного преобра зования может оказаться перспективным [23]. Эти головки воспроизводят форму магнитного потока и называются потокочувствптельнымп. С их помощью можно вести процесс воспроизведения при любых скоростях носителя и даже при остановленной ленте (от точки к точке).
В связи с тем, что непосредственное наведение э. д. с. потоком с ленты неизбежно приводит к зависимости по за кону производной, во всех известных вариантах потокочувствптельпых головок используются различные кос венные методы преобразования энергии [23]. Например, в ряде потокочувствптельных головок для управления электрическим током в проводнике используется эффект Холла. Принцип действия таких головок (рис. 6, а) за ключается в том, что остаточный поток носителя 2 при по
мощи магннтопровода 1 подводится к датчику |
Холла, |
в результате чего на выходе датчика генерируется |
э. д. с., |
пропорциональная величине этого потока. Эксперимен тальные образцы таких воспроизводящих головок, выпол ненные на основе полупроводниковых материалов InSb, InAs [4], работают в широком частотном диапазоне от нуля до нескольких мегагерц. Основные недостатки таких голо вок заключаются в малой отдаче (десятые доли милливоль-
18
та), температурной нестабильности н узком динамическом диапазоне воспроизводимых сигналов.
Намагниченность ленты можно также использовать для управления электрическим током в виде электронного лу ча в вакууме Внутри магнитной головки (рис. 6, б) на-
Рпс. 6. Конструкции потокочувствительных головок:
а — с использованием |
эффекта Холла; |
б — с магнитным отклонением |
электронного луча; |
в — о модуляцией |
магнитного потока; г — с за |
|
|
писью электронным пучком. |
ходится миниатюрная электронно-лучевая трубка, внутрь которой через полюсные наконечники подается магнитное поле ленты. Электроды 1 и 2 ориентированы так, что при отсутствии магнитного поля разность потенциалов между ними равна нулю. Под действием магнитного поля ленты луч отклоняется, баланс токов нарушается и напряжение между электродами изменяется. Частотная характеристика
2* |
19 |
головки лежит в диапазоне 0—3 кгіг, отдача с ленты типа
С— 600 мв.
Втретьей потокочувствительной головке для воспроиз ведения записанного сигнала используется принцип моду ляции потока. Если к магнитной головке подвести внешний высокочастотный магнитный поток, то его амплитуда будет меняться пропорционально потоку с ленты, под действием которого изменяется сопротивление головки. Выходной сигнал головки представлен несущей, амплптудно промодулированной по закону сигнала. Такие головки назы ваются модуляцпонныші магнитными головкамп. На рис.
6, в приведена модуляционная головка *, выполненная по схеме однотактного магнитного усилителя напряжения переменного тока. Усилитель собран по балансируемой резонапсной мостиковой схеме на одном трехстержневом сердечнике и работает на четных гармониках [263.
Обмоткп Wx и Wo совместно с конденсаторами Сх и С2 и балансирующим сопротивлением включены в схему ре зонансного моста, причем прилегающие плечп моста об разуют два последовательных резонансных контура, наст роенных на вторую гармонику частоты возбуждения. Если сигнал на ленте отсутствует, магнитный мост сбалансиро ван и поток возбуждения не проникает в основной сердеч ник головки. Если лента намагничена, воспроизводимый поток замыкается через сердечник головки, при этом в стержнях обмоток модулятора в каждый момент времени потоки складываются или вычитаются. Переменная сла гающая этого пульсирующего потока и наводит э. д. с. в выходной обмотке W3, намотанной поверх обмоток воз буждения.
Особенностью головки является удвоение частоты воз буждения на выходе. Это объясняется тем, что магнитное
* Головка изготовлена в Институте кибернетики АН УССР.
20
сопротивление сердечника дважды изменяется за один период изменения внешнего потока (в положительный и отрицательный полупериоды перемагничивающего поля). Резонансная схема включения модулятора резко увели чивает отдачу головки, достигающую 3—10 о на сопротив лении 1,5 ком с дорожки шириной 1 мм, в частотном диа пазоне 0—50 кгц. Необходимо отметить, что вследствие реализуемой в головке балансной модуляции ее ампли тудная характеристика симметрична, т. е. головка реаги рует на абсолютную величину воспроизводимого потока. Для восстановления полярности записанного сигнала при его детектировании необходим сдвиг начальной рабочей точки головки или синхронно-фазовое детектирование и селективное усиление.
Наряду с преимуществами потокочувствительные го ловки имеют некоторые принципиальные недостатки по сравнению с кольцевыми. Частотная характеристика коль цевых (индукционных) головок характеризуется линейной самокоррекцией на 20 дб/дек во всем диапазоне передавае мых частот, соответствующей дифференцированию вос производимого потока. Принципиальное исключение этой коррекции в потокочувствительных головках приводит к ухудшению частотной характеристики головки.
Разрешающая способность потокочувствительных го ловок, отличающихся большим магнитным сопротивлением цепи сердечника, ниже кольцевых. Чтобы сохранить при мерную величину отношения магнитного сопротивления модулятора и зазора и не увеличивать чрезмерно поток рассеяния модуляционной головки, ширина рабочей щели последней выбирается 20—25 мк [23]. Плотность магнит ной записи при этом соответственно снижается и может составлять 20—30 пер/мм. В последнее время для маг нитной записи и воспроизведения сигналов в широкой поло се частот успешно начинают применять специальные элект-
гі
ронно-лучевые устройства [23]. В экран электронно-луче вой трубки (рис. 6, г) вмонтирован сегмент из ферромаг нитного материала 3, в непосредственной близости от которого либо в контакте с которым находится магнитная лента 4, предназначенная для записи информации. С дру гой стороны, с сегментом 3 соединено тороидальное ярмо 2 с управляющей обмоткой 5.
При записи подачей на обмотку 5 постоянного тока в сегменте наводится магнитное поле с продольными сило выми лнпиямн. Электронный пучок, модулированный вход ным сигналом, проникает в сегмент 3 и в точке попадания изменяет его магнитную проницаемость. Это приводит к рассеянию магнитного потока, причем поток рассеяиня пропорционален интенсивности электронного пучка, т. е. входному сигналу. Магнитные силовые линии области рас сеяния намагничивают ферромагнитную ленту, записывая тем самым входной сигнал. Таким образом, электронный пучок как бы выполняет роль зазора в магиптопроводе записывающей головки. Развертка пучка по экрану-сег менту осуществляется с помощью отклоняющих пластин или катушек, а магнитная запись производится как по глубине, так п по геометрической форме.
Прн считывании информации магнитное поле ленты взаимодействует с областью измененной магнитной прово димости, создаваемой дополнительной высокочастотной модуляцией электронного пучка, при этом в обмотке 5 ярма индуцируется сигнал, обусловленный пзменением магнитного поля этой обмотки.
Так как потокочувствительные головки и электронно лучевая запись находятся еще в стадии лабораторных ис пытаний и опробований, для неискаженной записи и вос произведения низкочастотных сигналов или видеосигна лов с низкочастотными составляющими применяют час- тотно-модулированную (4M) запись. При этом снимаются
гг
ограниченность нижнего предела записываемых частот и нестабильность амплитуды, вызываемая нестабильностью механической системы и параметров ленты.
Записываемый сигнал используется для управления частотным модулятором (например, на реактивной лампе). Некоторое значение центральной (несущей) частоты соот ветствует нулю входного сигнала. Частота генерируемых колебаний смещается в обе стороны относительно средней в зависимости от полярности и величины записываемого сигнала. Таким образом, входная информация фиксируется на лейте как изменение частоты, и в нормальных условиях нестабильность амплитуды мало или совсем не сказывается при воспроизведении. Воспроизводимый сигнал демодулнруется и отфильтровывается от несущей и ненужных частотных компонент, получаемых в процессе модуляции.
В настоящее время применяются два типа ЧМ-систем — узкополосная и широкополосная. Узкополосная частотная модуляция применяется при частотном разделении кана лов, когда несколько несущих модулируются отдельными входными сигналами, линейно складываются, записывают ся на одну дорожку, а затем считываются. Однако приме нение узкополосной ЧМ-заппсп ограничивается жесткими требованиями к постоянству скорости движения ленты, иначе возникает частотная модуляция несущей, что иска жает воспроизводимую информацию.
Лучшими параметрами характеризуется широкополос ная ЧМ-запнсь с девиацией 30—40%, когда на ленту за писывается лишь один сигнал. При ЧМ-заппсп можно за писывать сигналы с частотным диапазоном от нуля до верхнего предела, ограничиваемого скоростью движения носителя записи. Верхний предел для ЧМ-запнси на сегод ня самый высокий из всех видов магнитной записи, до пускающих фиксацию сигналов, начиная с нуля.
Несущая частота изменяется с изменением скорости
23
протяжкп и обычно выбирается примерно посредине диапа зона, определяемого этой скоростью. Однако верхняя час тота записываемого сигнала при любой скорости должна быть в несколько раз меньше несущей. Если несущая при этом кажется чрезмерно большой, применяют преобразо ватель частоты, понижающий несущую и сохраняющий велпчпну девиации. Например, для телевизионного сиг нала с полосой до 6 Мгц на основании принятых соотноше ний выбирают несущую 50 Мгц. Необходимая для записи несущая частота понижается смешением полученного час- тотно-модулпрованного сигнала с частотой местного гене ратора (гетеродина) 45 Мгц. Из полученного в результате биений сигнала выделяется модулированная видеосигна лом разностная несущая частота 5 Мгц, которая поступает на усилитель записи.
В демодуляторе используется обратное преобразование частот. Воспроизводимый с лепты сигнал усиливается и поступает в смеситель, в котором частотно-модулнровап- ные колебания снова переносятся в область высоких час тот [14].
Используя частотно-модулировапную запись, можно изменять масштаб времени воспроизведенного сигнала по сравнению с записанным.
Прп уменьшении скорости протяжкп и сохранении коэффициента девиации пропорционально уменьшается несущая частота. Следовательно, длина волны, записан ная на ленте, остается прежней, не зависимой от скорости ленты. Это позволяет вестп запись на одной скорости и воспроизводить на другой, т. е. осуществлять масштабно временное преобразование. По данным работы [30] отно шение между скоростями записи и воспроизведения может изменяться на несколько порядков.
В АЗУ могут быть использованы также электронно лучевые трубки с накоплением зарядов, обладающие сно-
24
собностыо сохранять информацию в виде зарядного релье фа на диэлектрической мишени, который при считываниипреобразуется в электрический сигнал или в видимое све товое изображение. АЗУ на трубках с-накоплением зарядов в сравнении с магнитной записью при тех же параметрах по ншрокополосностн имеют ряд преимуществ: отсутствие вращающихся механизмов, требующих точного изготов-
Рнс. 7. Схема накопления заряда на диэлектрической мишени:
1 — сигнальная пластина; 2 — диэлектрик; з — ток наведенной проводимо
сти; 4 — ток электронов, |
возвращающихся на мишень; |
5 — ток коллектора; |
в — записывающий луч; |
7 — электронный прожектор; |
S — коллектор вто |
|
|
ричных электронов. |
лепия, деталей, подверженных механическому износу (магнитпые головки, щеточные контакты и т. д.), детона ций, разрушающих информацию, а также определенное сокращение объема оборудования схемы запоминающего устройства.
Накопительным элементом в большинстве запоминаю щих трубок является мишень (рис. 7), образованная плен кой диэлектрика, нанесенной на мелкоструктурную метал лическую сетку или пластину — сигнальную пластину. Каждый изолированный элемент мишени можно рассмат ривать как элементарный конденсатор, обкладками кото рого служат передняя поверхность мишени и сигнальная пластина. Процесс образования рельефа на мишени можно
25