Устройство для анализа результата воспроизведения с носителя магнитной записи

Устройство для анализа результата воспроизведения с носителя магнитной записи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к накоплению информации. Целью изобретения является сокращение времени анализа и повышение его разрешающей способности по частоте и точности. В известное устройство, содержащее соединенные последовательно формирователь пилообразного управляющего напряжения, управляемый гетеродин с линейной частотной модуляцией и канал запиИзобретение относится к накоплению информации, а именно к устройствам для анализа результата воспроизведения с носителя магнитной записи. Целью изобретения является сокращение времени анализа, повышение его разрешающей способности по частоте и точности. На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит соединенные последовательно генератор синхронизирующих импульсов 1, делитель частоты 2, формирователь пилообразного управляюси-воспроизведения опорного сигнала, а также полосовой фильтр, выход которого является первым выходом устройства, введены соединенные последовательно генератор синхронизирующих импульсов и делитель частоты, выход которого соединен с входом формирователя пилообразного управляющего напряжения, подключенные последовательно к выходу канала воспроизведения информационного сигнала блок выборки-хранения, аналого-цифровой преобразователь , регистр памяти, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с входом полосового фильтра, подключенные последовательно к выходу канала воспроизведения опорного сигнала компаратор, выход которого также соединен со стробирующим входом блока выборки хранения, блок временной задержки, формирователь строба и логический элемент И, второй вход которого соединен с выходом генератора синхроимпульсов, а выход - с входом считывания регистра памяти . щего напряжения 3, гетеродин 4 с линейной частотой модуляции (ЛЧМ), канал опорного сигнала блока 5 магнитной записи-воспроизведения (МЗВ), компаратор 6, подключенные последовательно к выходу канала информационного сигнала блока 5 МЗВ блок 7 выборки-хранения, стробирующий вход которого соединен с выходом компаратора 6, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8 и регистр памяти 9, вход считывания которого соединен с выходом компаратора 6 через соединенные последовательно блок временной задержки 10, формирователь Ё XI Сд) 43 « |СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 11 В 27/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4

6д

Ql

|0 О (21) 4781695/10 (22) 12.01.90 (46) 23.05.92, Бюл, ¹ 19 (71) Особое конструкторское бюро моделирующих и управляющих систем "Миус" (72) В.В.Кашевский и В.M.×åðíèöåð (53) 681,84.00.1.2 (088.8) (56) Автбрское свидетельство СССР

N 1120403, кл. G 11 В 27/36, 1984, Авторское свидетельство СССР

¹ 11337799779977, кл. G 11 В 27/36, 1988, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА РЕЗУЛЬТАТА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ С НОСИТЕЛЯ

МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ (57) Изобретение относится к накоплению информации. Целью изобретения является сокращение времени анализа и повышение его разрешающей способности по частоте и точности. В известное устройство, содержащее соединенные последовательно формирователь пилообразного управляющего напряжения, управляемый гетеродин с линейной частотной модуляцией и канал запиИзобретение относится к накоплению информации, а именно к устройствам для анализа результата воспроизведения с носителя магнитной записи.

Целью изобретения является сокращение времени анализа, повышение его разрешающей способности по частоте и точности, На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства, Устройство содержит соединенные последовательно генератор синхрониэирующих импульсов 1, делитель частоты 2, формирователь пилообразного управляю„,. Ы„„1735905 А1 си-воспроизведения опорного сигнала, а также полосовой фильтр, выход которого является первым выходом устройства, введены соединенные последовательно генератор синхронизирующих импульсов и делитель частоты, выход которого соединен с входом формирователя пилообразного управляющего напряжения, подключенные последовательно к выходу канала воспроизведения информационного сигнала блок выборки-хранения, аналого-цифровой преобразователь, регистр памяти, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с входом полосового фильтра, подключенные последовательно к выходу канала воспроизведения опорного сигнала компаратор, выход которого также соединен со стробирующим входом блока выборки хранения, блок временной задержки, формирователь строба и логический элемент И, второй вход которого соединен с выходом генератора синхроимпульсов, а выход — с входом считывания регистра памяти. щего напряжения 3, гетеродин 4 с линейной частотой модуля ции (Л Ч М), канал опорного сигнала блока 5 магнитной записи-еоспроиэведения (МЗВ), компаратор 6, подключенные последовательно к выходу канала информационного сигнала блока 5 МЗВ блок 7 выборки-хранения, стробирующий вход которого соединен с выходом компаратора 6, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8 и регистр памяти 9, вход считывания которого соединен с выходом компаратора

6 через соединенные последовательно блок временной задержки 10, формирователь

1735905 строба 11 и логический элемент И 12, второй вход которого соединен с выходом генератора 1 синхроимпульсов. а выход — с входом считывания регистра памяти 9, к выходу которого подключены соединенные последовательно цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13 и полосовой фильтр 14, выход 15 которого является первым выходом устройства. К выходу блока 7 выборки-хранения также подключены фильтр 16 нижних частот, выход

17 которого является вторым выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 синхронизирует работу всех блоков устройства. Делитель 2 делит частоту синхроимпульсов так, чтобы обеспечить необходимую длительность управляющих пилообразных импульсов формирователя 3, под воздействием которых частота гетеродина 4 изменяется линейно в течение времени Тг длительности опорного сигнала. Информационный аналоговый сигнал и опорный ЛЧМ сигнал записываются одновременно на различных дорожках носителя записи блока 5 М3В и затем одновременно воспроизводятся. Из воспроизведенного опорного ЛЧМ-сигнала, искаженного паразитной угловой модуляцией (ПУМ) посредством компаратора 6 формируется первая последовательность синхроимпульсов с переменным периодом следования для блоков 7, 8, 9 и вторая последовательность со средним периодом Ti формирователя 3 для синхронизации работы блоков 10 — 12 и 9. Диапазон частот опорного ЛЧМ-сигнала выбирается равным частотному диапазону информационного сигнала. Переменная частота следования синхроимпульсов с выхода компаратора 6 должна не менее чем в два раза превышать частоту информационного сигнала в диапазоне его частот в соответствии с теоремой отсчетов. Удобно формировать синхроимпульсы при изменении текущей фазы воспроизведенного опорного ЛЧМ-сигнала на величину к/2. Синхроимпульсы с выхода компаратора 6, имеющие переменный период следования за счет ЛЧМ и ПУМ, поступают на стробирующий вход блока 7 выборки-хранения, на сигнальный вход которого подается воспроизведенный блоком

5 информационный сигнал с его ПУМ, В блоке 7 формируются амплитудные выборки информационного сигнала, т,е. производится его дискретизация по времени с переменным периодом следования импульсов. При этом происходит компенсация

ПУМ. Физически ее можно обьяснить тем, что, например, паразитное временное сме5

55 щение импульсов выборок и смещение соответствующих им по времени текущих значений информационного сигнала одинаковы, а их уровни оказываются без искажений, вызванных паразитным временным смещением. Импульсы амплитудных выборок, свободные от ПУМ, поступают с выхода блока 7 выборки-хранения в

АЦП 8, где преобразуются в цифровой код, Цифровые слова, соответствующие выборкам, запоминаются в регистре памяти 9, а затем через время задержки газо относительно начала воспроизведенного опорного

ЛЧМ-сигнала считываются из регистра памяти 9 задержанными импульсами генератора 1 синхроимпульсов. Компаратор 6 формирует короткие импульсы с периодом

Тг из обратного хода импульсов воспроизведенного опорного ЛЧМ-сигнала, которые задерживаются в блоке 10 временной задержки и запускают затем формирователь строба 11, Длительность строба выбирается равной времени считывания цифровых выборок из регистра памяти 9 Тс = Ta = К1Т,>, где Ta — время анализа; k = 1,2,...,k1 — число выборок; Т вЂ” период следования импульсов считывания.

Задержанные импульсы строба поступают на один вход элемента И 12, на другой вход которого поступают синхроимпульсы генератора 1. Импульсы считывания с выхода элемента И 12 поступают на вход считывания регистра 9, а считываемые цифровые выборки с его выхода — в ЦАП 13, где преобразуются в аналоговый сигнал, и поступают на вход анализирующего фильтра 14. При этом на первом выходе 15 устройства появляются последовательно во времени составляющие спектра воспроизведенного информационного сигнала, свободные от

ПУМ, Запись амплитудных выборок сигнала в регистр 9 с переменным периодом их следования и считывание с постоянным периодом следования приводят к ПВМ информационного сигнала с переменным коэффициентом, максимальным для нижней частоты и минимальным для верхней частоты сигнала. При этом обеспечиваются сокращение времени анализа, улучшение его разрешающей способности по частоте и точности, Одновременно с этим амплитудные выборки воспроизведенного информационного сигнала с выхода блока 7 выборки-хранения, свободные от ПУМ, поступают через фильтр 16 нижних частот на второй выход 17 устройства в виде огибающей опорного ЛЧМ-сигнала, Эта огибающая может быть подвергнута другим видам ап1735905 паратурного анализа, без погрешностей, вносимых ПУМ, Рассмотрим компенсацию ПУМ. Для случая М3В гармонического сигнала с частотой Я:, при гармоническом законе колебаний скорости (КС) при записи и воспроизведении с коэффициентами р, ирь и частотами модулирующей помехи

Gha И Ghh ВОСПРОИЗВЕДЕННЫЙ СИГНаЛ МОЖНО представить в виде

U(t) = А соз{фс (t — тп (т))) =

= Am Ве ехр(! фс (t — тп (t))). (1)

Представляя уравнение(1) рядом Фурье в базисе функций. Бесселя, получают

U(t) = Am g Ir (pna), Ip (рпп)

à — — -00 p — — -00 со$ ((Я: + r Япз + р Qhp) t + фо), (2)

ГДЕ rn (t) = Sin Я„ t + — Sin Яih t—

Я э Яг паразитное временное смещение текущих значений сигнала под влиянием КС3 и КСВ; фс (t — тп (t)) = Q:t+pna Sin Qa t+

+Pnh SIn ЯЬЯ t+g)o — (3) — тЕКУЩаЯ фааа сигнала;

Рпа и Pnh — индексы ПУМ; р И Оз Л зззпз з з

p Q;+ r Qi Лйьл . ь Я4ь

ANna, ЛСОпй — паразитная девиация частоты, Ir (Pna), Ip (Pnh) функция Бесселя nepBolo рода, порядка г, р;

"po = ос + Г фопз + р gonh — НаЧаЛЬНая фаза.

Мгновенная частота сигнала (1) как ïðoизводная его фазы (3) равна

Сбс (т - Тп (т)) = с - с (pa СО$ Qta +

+рь cos Q,ь t). (4)

Динамический диапазон спектрального анализа сигнала (1) относительно уровня боковых составляющих спектра ПУМ с частотаМИ r Я з И Р Qh PaBEH

Д=20!9 пз " при r,р 1 (5)

Io пз 10 пп

Ir (Pna) Ip (Pnh)

Для средних и верхних звуковых частот индексы ПУМ для низкочастотных КС могут достигать величины Pn = 1-10, При этом уровень боковых составляющих спектра ПУМ близок к уровню сигнальных составляющих или превышает его, а величина Д становится малой или отрицательной, что существенно снижает точность анализа.

Записываемый опорный ЛЧМ-сигнал имеет при единичной амплитуде следующий вид:

0г(t)=COS(ф. (t)) =COS(N« t+ - -t ), (6)

ГдЕ Nor — НаЧаЛЬНая ЧаетОта:

Лв 2лЛ1

5 р Т Т вЂ” Ur — параметр ЛЧМГ Тг сигнала, равный скорости перестройки его частоты;

Лвг — девиация частоты;

Тг = Тс — длительность опорного ЛЧМ"0 сигнала, равная длительности информационного сигнала.

Мгновенная частота ЛЧМ-сигнала равна

N (t) =И +Pr t. (7)

Фазу воспроизведенного опорного

ЛЧМ-сигнала, используя метод замены аргумента, аналогично уравнению (1), подставляя выражение (2), пренебрегая членами, содержащими квадрат коэффициента КС, можно представить в виде ф- (t) =В (t — тп (t))+ — (С вЂ” rn (t)) =

А

2 г Г 2

= Nor t + — t — (Nor +фг t) Гп (t) (8)

25 Тогда мгновенная частота воспроизведенного опорного ЛЧМ-сигнала как производная от уравнения (8) равна

Nr (t) = Иог +фг t (й4Г +Pr t) р, СО$ Q a t + СО$ Q,h t)—

30 -Л/3пгз SIA Я„ t — APnrh SIA Ghh t, где Л/3пг — - — — Рп — индексы доргр, ЛВ, р, Тг и полнительной ПУМ, обусловленные совместным влиянием КС и скорости перестройки частоты опорного ЛЧМ-сигнала.

ВЫбарОМ ВЕЛИЧИН Лег И Тг ИНДЕКС дОполнительной ПУМ можно сделать достаточно малым, например hPn = 0.05. и пренебречь этой ПУМ, Тогда выражение (9) примет вид

В,(t) =В„+Р t — (В„+pr t) фз COS Ra t ++ COS Qnh t) . (9)

45 Из сравнения выражений (4) и (9) видно, что для всех равночастотных срставляющих спектра информационного и опорного сигналов Q =й г +Рг t их паразитная девиация частоты одинакова.

В прототипе компенсация ПУМ достигается в нижней боковой полосе частот второго смесителя, где мгновенные частоты входных сигналов вычитаются и компенсируются. При этом составляющие спектра информационного сигнала, свободные от

ПУМ, переносятся на разностную промежуточную частоту, сигналы которой выделяются полосовым анализирующим фильтром.

В предложенном устройстве компенсация ПУМ осуществляется при квантовании

1735905 воспроизведенного информационного сигнала по времени в блоке 7 выборки-хранения. При этом стробирующие импульсы для блока 7 формируются из воспроизведенного опорного ЛЧМ-сигнала в моменты, соот- 5 ветствующие, например, текущей фазе ф- (tk — tn (tk)) = po + k тГ/2 = 45О, 135,. „

Последовательность стробирующих импульсов можно представить в виде последовательности д-функций 10

k1

Ur(tk)= g д(т — (tk — tn(tk))}

k=O

Тогда операцию квантования по времени в блоке 7 можно представить в виде произведения входных сигналов. Амплитудный спектр этого произведения или его прямое дискретное преобразование Фурье имеет вид тс k1 абдт 20

ST (i В) = f uo(t) g д(t — (tk — тп(tk)} Е

О k=O

dt.

Представляя Uo(t) в экспоненциальной форме (1) и используя фильтрующее свойство д-функции, после простых преобразований получают следующее выражение для спектра сигнала на выходе блока выборкихранения 7: — « .- 1 К -Фс-e) "ï(k 30

k=o (10)

Из выражения (10) следует, что максимумы спектра формируются на всех частотах в = Q, а — Q: = 0 первым экспоненциальным множителем под знаком суммы, а вто- 35 рой экспоненциальный множитель, отражающий влияние ПУМ, при этом равен единице, т.е. ПУМ составляющих спектра информационного воспроизведенного сигнала оказывается компенсированный в бло- 40 ке 7 выборки-хранения. Очевидно, что такая компенсация ПУМ при однократном перемножении информационного и опорного сигналов будет более эффективной. чем при их двукратном перемножении в прототипе, 45 так как комбинационных частот будет меньше, а точность анализа улучшается, Задаваясь величиной Щ в уравнении (9) можно получить необходимую длительность записи информационного и опорного сигналов 50 т, = т, а (111

Лf3. f. при которой обеспечивается эффективная компенсация ПУМ.

Для оценки времени анализа определя- 55 ют число выборок информационного сигнала k1, используя выражение (6) для фазы опорного ЛЧМ-сигнала и условие (11) для его длительности фг (tk) = © ог tk + — tE = k1 K/2, Р

k=1,2,...,k1, tk1=Т, Лг гУчитывая, что фг —, получают форТг мулу для определения числа выборок

Лмг

К1 — . (12)

При гармоническом опорном сигнале и верхней частоте информационного сигнала жь =в>г +Авгий tk =k2л /2 получают аналогично выражению (12) к2 (13)

Выигрыш в числе выборок близок к двум

y=

Исг + ЛИг

k1 ЛВ, 2

Фактическое время анализа будет равно времени считывания всех k1 выборок (12) из памяти регистра 9 с постоянным периодом следования импульсов Т, < 2Т, T à= 1То (15)

Учитывая время записи-воспроизведения, получают

Та = Тг Хзо (15 ) т.е, имеют анализ в реальном масштабе времени в течение длительности информационного и опорного сигналов Тг. В течение времени анализа коэффициент ПВМ изменяется от максимального значения до минимального пймакс = ф/Fm, knhMuv = ф/ЕИ, (16) гДе 1ф, Fm u Р1ч — частота настРойки анализирующего фильтра, нижняя и верхняя частоты информационного сигнала, При этом каждая частотная составляющая, содержащаяся в исходной записи сигнала, приводится к частоте анализирующего фильтра 1ф с полосой A f.

Разрешающая способность анализа по частоте получается наиболее высокой для нижних составляющих спектра сигнала и

СНИжаЕтСЯ С УМЕНЬШЕНИЕМ Мп (tk) И ВОЗРаСтанием частоты

Л fp = Л f/knh(lk) (17)

Однако при соответствующем выборе периода считывания То величину Л fp можно получить достаточно высокой.

Время анализа в прототипе равно (Р - Fm n (18).

F Лf где и = 15-20 — число периодов нижней частоты сигнала, необходимое для формирования спектра.

Приведенные соотношения позволяют получить сравнительную оценку парамет1735905

40

50

55 ров устройства. Так, например, для диапазона звуковых частот Л F = 100 Гц — 20 кГц при коэффициенте КС оз =рь = 0,05$ и их частоте foe = 4h = 10 Гц ширине полосы анализирующего фильтра М = 100 Гц, задаваясь величиной остаточного индекса ПУМ

ЛД = =0,05, из выражения (11) получают необходимую длительность записи информационного и опорного сигналов Т = Тг = 20 с. Определив из уравнения (1) величину индексов ПУМ Д = 1, получают из выражения (5) величину динамического диапазона анализа, без компенсации ПУМ Д = 9,5 дБ. При компенсации llYM с ее остаточным индексом After = 0,05, подставив его вместо величин Д в выражение (5), получают увеличение динамического диапазона анализа до величины Д = 56 дБ, что вполне приемлемо для тракта М3В. Приняв период следования считывающих импульсов T<> =

=2,5 мкс и определив из выражения (12) число выборок k> = 4 04 10, получают из выра5 жения(15) время анализа T>=0,1 с, что в 400 раз меньше времени анализа в прототипе, которое в соответствии с уравнением (18)

T> = 40 с. В соответствии с выражением (16), принимая частоту настройки анализирующего фильтра 1ф = 100 кГц, получают, что коэффициент ПВМ изменяется в пределах от 1000 до 5, а разрешающая способность анализа по частоте будет изменяться в соответствии с выражением (17) от 0,1 до 20 Гц, т.е. существенно улучшается по сравнению с прототипом, для которого она остается постоянной во всем диапазоне частот и равна 100 Гц.

Формула изобретения

Устройство для анализа результата воспроизведения с носителя магнитной записи, содержащее соединенные последо5 вательно формирователь управляющего пилообразного напряжения, управляемый гетеродин с линейной частотной модуляцией и канал записи-воспроизведения опорного сигнала. а также полосовой

1 0 фильтр, выход которого является первым выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения времени анализа. повышения его разрешающей способности по частоте и точности, в него введены

15 фильтр нижних частот, соединенные последовательно генератор синхронизирующих импульсов и делитель частоты, выход которого соединен с входом формирователя управляющего пилообразного напряжения, 20 подключенные последовательно к выходу канала записи-воспроизведения информационного сигнала блок выборки-хранения, аналого-цифровой преобразователь, регистр памяти и цифроаналоговый преобразо25 ватель, выход которого соединен с входом полосового фильтра, подключенные последовательно к выходу канала записи-воспроизведения опорного сигнала компаратор, выход которого соединен со стробирующим входом

30 блока выборки-хранения, блок временной задержки, формирователь строба и элемент И, второй вход которого соединен с выходом генератора синхронизирующих импульсов, а выход — с входом считывания регистра памя35 ти, при этом выход блока выборки-хранения подключен через фильтр нижних частот к второму выходу устройства.

12

Составитель В,Кашевский

Редактор Т.Иванова Техред М,Моргентал Корректор М.Шароши

Заказ 1819 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101