高密度數字磁帶

高密度數字磁帶記錄器主輪速度控制電路的主要功能是保障磁帶以恆定的速度通過磁頭。它有兩種工作狀態: 一是記錄時的“穩速”狀態; 二是重放時的“磁帶伺服”狀態。記錄時, 主輪伺服電路控制磁帶均勻地通過磁頭, 磁帶在記錄其它信號的同時, 還用一路磁道記錄控制磁帶速度的伺服參考信號, 重放時, 利用從磁帶恢復的參考信號與基準信號進行比較, 通過伺服系統, 使重放帶速跟隨記錄帶速的變化。實踐證明, 這是一種很好工作方式。現在討論“磁帶伺服”方式中伺服信號的選擇及其處理等一些具體問題, 以期達到減小整機抖動和誤碼率的目的 ^[1]  。

主輪伺服電路按如下方式工作。在記錄時, 主輪伺服電路使磁帶均勻地通過磁頭, 將伺服參考信號記錄在磁帶上; 在重放時, 磁帶信號通過磁帶伺服信號處理電路, 形成方波信號。該信號和本地的基準信號進行比較, 控制主輪電機及磁帶的運行速度, 使重放帶速跟隨記錄帶速的變化。磁帶伺服信號經過記錄過程和重放過程。兩個工作過程中, 都要對伺服信號中心頻率進行選擇, 使伺服信號獲得較高的信噪比。從磁頭和磁帶響應曲線上找到對應峯值的頻率F 0, 可以作為伺服信號的記錄頻率。該頻率為重放過程中伺服工作頻率的整數倍, 這樣可以得到較大的磁頭輸出信號, 使信號可靠地檢出, 提高伺服系統的信噪比。

在記錄過程, 可以增大記錄電流以改變峯值響應,從而增加重放時的輸出信號幅度。重放過程的功能是由磁帶信號恢復電路來實現的。它忠實地復現記錄時的頻率, 提供連續的方波信號。

磁帶伺服信號恢復電路由一級放大器、帶通濾波器、二級放大器、整形器、漏失檢出和鎖相環組成。

磁帶機在重放時, 接近正弦的磁帶信號進入第一級放大器和帶通濾波器, 在這裏實現選通伺服頻率, 提高磁帶信號的信噪比。這兩級不應有嚴重的非線性失真, 帶通濾波器的Q 值也較低(在2～ 5 之內) ,從而使工作區的相位特性為線性。否則, 將影響信號的拾取, 使鎖相環產生碼元滑動, 進而引起整個伺服帶道的滑動。第二級線性放大器輸出, 提供8～ 10V 峯值的正弦信號到整形器和漏失檢出器。在整形器裏採用過零檢出, 輸出對稱方波進入鎖相電路。同時只要磁帶上有信號, 就可以可靠地檢出, 抑制了噪聲, 提高了信噪比。

漏失檢出是指磁帶機在重放中, 無磁帶信號時中斷信號輸出。原則上, 要求把正常信號的- 12dB (即2～ 2. 5V ) 作為磁帶漏失的檢出閾值。當信號高於閾值時, 漏失檢出器輸出為高電平, 允許分頻器輸出伺服信號(F 0öN) ; 反之, 當信號低於閾值時, 漏失檢出器輸出為低電平, 阻斷分頻器輸出信號。為了防止漏失信號頻繁出現, 設置了鎖相環和低通濾波器(濾除80Lm 的磁帶漏失) 來彌補這一缺陷 ^[2]  。

由於磁粉的脱落和堆積以及磁帶的缺陷或其他物理原因, 造成磁頭磁帶間的瞬間分離, 引起漏失, 所以磁帶信號不可能是連續的。用該信號控制磁帶速度的優點是實時性, 其缺點是當信號丟失時將會對控制性能產生較大的影響,所以要對此信號進行處理。補充漏失長度小的信號, 可以通過鎖相環來實現。

對鑑相器電路的要求是, 如遇到信號中斷, 在中斷部分用對稱方波填充(中斷部分的輸出為零電平) , 異或門相位比較器較為適用, 當信號丟失時, 其VCO 的頻率始終維持在中心頻率F 0。鎖相環帶寬一定要大於伺服帶寬, 使磁帶機抖動的主要分量能通過, 使它的高頻分量被濾除, 從而得到較為連續的方波信號, 減小了小量磁帶漏失對伺服信號的影響 ^[2]  。

按要求設計的磁帶伺服信號處理電路, 已成功地應用在高密度數字磁帶記錄器主輪伺服電路中。該記錄器已經過了各種環境試驗和在軌測試, 實踐證明是可行的 ^[3]  。