Магнитные головки и носители записи

Цифровая звукозапись может осуществляться с фиксированными и вращающимися магнитными головками. Часто головки выполняются плавающими с зазором между головкой и НЗ, который может быть от 0, 13 до 0, 5 мкм. Материал сердечника головки должен иметь достаточно малую остаточную индукцию и высокую магнитную проницаемость. Для высокой скорости цифрового потока головки изготавливаются только из феррита.

Магнитные носители подразделяются на порошковые и металлические. Порошковый PC обычно изготавливается из гамма-окисла железа. Применяется также феррит-кобальт.

Для металлических покрытий используются специальные сплавы Для защиты очень тонких металлических покрытий используются немагнитные покрытия из родия толщиной 0, 3...0, 7 мкм. Плотность записи на металлических носителях выше.

Современные цифровые магнитные ленты выпускаются только в пылезащищенных кассетах. Для многодорожечной записи наиболее выпускаются кассеты формата ADAT (Alesis Digital Audio Tape -цифровая аудиолента фирмы Alesis). Это видеокассеты формата S-VHS. Длительность записи равна 42 и 60 мин.

Для многодорожечной записи используется и другой формат кассет - DTRS (Digital Tape Recording System - система цифровой записи на ленту). Для стереофонической записи в магнитофонах с вращающимися головками используются кассеты формата DAT (Digital Audio «Tape -цифровая аудиолента).Время записи от 15 до 125 мин. Характеристики канала записи-воспроизведения

При цифровой записи используются сигналы значительно более высоких частот и, соответственно, используются большие скорости записи. Необходимо также учитывать, что записывается сигнал с цифровой модуляцией, поэтому необходимо выполнение требований теоремы Котельникова в отношении тактовой частоты модулированного сигнала и максимальной частоты спектра записываемого сигнала.

Запись производится магнитным полем критической зоны вблизи грани зазора ГЗ. Ширина зазора этой головки существенного влияния на плотность записи и волновые потери не оказывает.

Воспроизведение записи в магнитофоне осуществляется индукционной ГВ, поэтому выходной сигнал пропорционален изменению магнитного потока по времени. Из этого следуют два важных следствия. Первое, выходной сигнал не имеет прямоугольной формы, и представляется в виде узких двухполярных импульсов, которые называют характеристическими. Их максимумы совпадают с фронтами входных прямоугольных импульсов, когда нет коррекции. Восстановление прямоугольной формы импульсов на выходе реализуется с помощью усилителя-ограничителя.

Второе, воспроизводимый сигнал сдвинут по фазе на .

По этой причине при отсутствии фазовой коррекции происходит смещение моментов перехода выходного сигнала через нулевое значение на половину длительности входного импульса. Поэтому моменты перехода через нуль на входе и выходе не совпадают. Сдвиг воспроизводимого сигнала можно исключить, если использовать фазовую коррекцию с дополнительным углом сдвига π /2. Для этого производится дифференцирование воспроизведенного сигнала. Благодаря двойному дифференцированию фазовый угол между входным и выходным сигналами становится равным 2π. При такой фазовой коррекции моменты перехода через нуль входных и входных сигналов совпадают (рис. 1, низ).

Есть еще один важный фактор. Идеализированная головка воспроизведения имеет АЧХ в виде прямой линии с наклоном +6 дБ/октаву, поэтому при аналоговой записи приходится вводить коррекцию для выравнивания ЧХ в области НЧ. Из-за дифференцирования воспроизводимого сигнала происходит спад АЧХ в области НЧ, поэтому низкочастотная коррекция АЧХ тракта воспроизведения в цифровых магнитофонах не нужна (рис. 2).

При воспроизведении цифровой записи возникают все виды волновых потерь, как и в случае аналоговой записи. Физическая природа их возникновения одна и та же, поэтому они опи­сываются формулами, приведенными ранее в разд. 2. В отличие от аналоговой записи здесь важно иметь в виду, что частотные и фазовые искажения при цифровой звукозаписи. никакого влияния на частотную характеристику звукового тракта не оказывают. Они вызывают возникновение межсимвольной интерференции, смещения моментов перехода выходного сигнала через нулевое значение и приводят к кодовым ошибкам. Чем больше частотные и фазовые искажения в цифровом тракте, тем больше дрожание фронтов импульсов и, следовательно, больше вероятность возникновения кодовых ошибок, вызывающие трески. Когда амплитуда дрожания фронтов импульсов превышает половину окна детектирования канального кода, декодирование становится невоз­можным. Поэтому, как и в аналоговых магнитофонах, волновые потери и фазовые искажения надо компенсировать с помощью коррекции.

При воспроизведении цифровой звукозаписи характеристические импульсы можно аппроксимировать различными функциями. Если а < 2δ для аппроксимации удобно использовать функцию Гаусса g(t)₁=Aexp(-2t²/τ ²). Если а > 2δ, то лучше подходит функция вида g(t)₂=A/(l+t²), где А - амплитуда импульса, τ - длительность входного импульса. При повышении плотности записи возникает перекрытие соседних характеристических импульсов, которое часто называют межсимвольной интерференцией.

Оно происходит из-за того, что в те моменты времени, когда еще существует отрицательный импульс, возникает положительный импульс от следующего перехода намагниченности. В результате происходит линейная суперпозиция импульсов, которая приводит к изменению момента перехода выходного сигнала через нулевое значение (рис. 3). В результате длительности выходных импульсов в усилителе-ограничителе восстанавливаются неправильно и в канальном коде возникают кодовые ошибки. Для уменьшения межсимвольной интерференции необходимо вводить частотную коррекцию волновых потерь таким образом, чтобы в области ВЧ суммарная АЧХ головки воспроизведения была близка к АЧХ идеализированной ГВ с наклоном +6 дБ (рис.2). Надо также ограничить верхнюю границу полосы пропускания частотой, при которой щелевая функция имеет первый минимум. Уменьшить межсимвольную интерференцию можно, используя более совершенные канальные коды.