Запись импульса конечной длительности

При записи такого импульса, даже не входя в насыщение, мы получим отпечаток, подобный рис. 29,б, причем в нем плоская часть будет определяться длительностью импульса тока в магнитной головке, а фронты импульса - по-прежнему шириной рабочего зазора головки.

Таким образом, можно сделать вывод: для записи и воспроизведения коротких импульсов при заданной скорости движения магнитного носителя необходимо уменьшать ширину рабочего зазора головки и не вводить носитель в насыщение.

а б

Рис. 29

Волновые характеристики идеализированного тракта воспроизведения

Рассмотрим некую идеализированную ситуацию, когда имеется магнитная лента толщиной рабочего слоя d с относительной магнитной проницаемостью 1, движущаяся с постоянн

Рис 30

ой скоростью мимо головки с зазором 5 при наличии воздушной прослойки а (рис. 30). При этом будем считать, что рабочий слой однородно намагничен по толщине гармоническим сигналом, т.е. на пленке сделана запись идеальной записывающей головкой. Рабочая поверхность головки имеет бесконечную протяженность, магнитная проницаемость сердечника головки 

Остаточный магнитный поток в носителе:

(4.3)

Определим магнитный поток в сердечнике воспроизводящей головки Ф(x):

где - функция чувствительности воспроизводящей головки, аналог импульсной характеристики для линейных электрических цепей.

Выражение имеет следующий вид:

(4.5)

Подставляя (4.3) и (4,5) в (4.4) и интегрируя по обеим переменным, получаем:

где К_b= 2 sin / – коэффициент щелевых потерь;

К_а= - коэффициент контактных потерь;

K_d = (1 - )/(d) – коэффициент слойных потерь.

Максимальное значение каждого из этих коэффициентов равно единице.

График коэффициента щелевых потерь приведен на рис. 31,а. Наличие этих потерь связано с конечным размером рабочего зазора . Если отношение / мало, то коэффициент K_b близок к единице, так как на протяжении зазора  намагниченность носителя практически постоянна. Если же  и  соизмеримы, то на протяжении зазора  часть носителя будет намагничена в одну сторону, а часть – в другую, в результате чего поток в головке будет уменьшаться. В частности, при  =  отдача носителя вообще равна нулю, так как разность магнитных потенциалов между гранями головки равна нулю. Следовательно, для эффективной записи и воспроизведения высоких частот необходимо уменьшать зазор  или увеличивать , т.е. скорость движения носителя. В аппаратуре магнитной записи используются такие параметры головок и скорость движения носителя, при которых _min > 2, где _min – длина волны максимальной частоты в спектре записываемого сигнала. Так что практически можно использовать только левую половину первого лепестка (рис. 31,а).

График коэффициента контактных потерь показан на рис. 31,в Природа этих потерь связана с тем, что пленка неплотно прижата к головке и часть магнитного потока не уходит в головку, а замыкается через воздушный зазор а. Влияние этого зазора очень велико. Например, при а =  отдача носителя в головку уменьшается более чем в 500 раз. Поэтому плотность прилегания пленки к головке (величина неконтакта) и постоянство этого неконтакта в процессе воспроизведения имеет важнейшее значение.

Рис. 31

График коэффициента слойных потерь приведен на рис. 31,6. Природа этих потерь чем-то схожа с потерями неконтакта. Действительно, всю толщину рабочего слоя носителя можно мысленно представить в виде многих элементарных, тонких слоев. Тогда понятно, что более удаленные от головки слои будут слабее связаны с полем головки и не вся толщина намагниченного носителя будет иметь одинаковую отдачу.

На рис. 31,г представлен график произведения К_p = К_a К_b К_d. Из него ясно видно, что частотная характеристика тракта воспроизведения крайне неблагоприятна.

Напомним, что мы обсуждаем частотную характеристику по магнитному потоку в головке воспроизведения. Если же говорить об ЭДС на обмотке головки, то нужно продифференцировать функцию магнитного потока во времени:

что фактически наложит на график зависимости рис. 31 .г необходимость умножения его на линейно растущую функцию. Это определяется свойством гармонического сигнала: чем больше его частота, тем при той же амплитуде выше значение производной. В результате такого домножения на рис. 32 представлена частотная характеристика идеализированного тракта воспроизведения.

Н

Рис. 32

а рис. 32 индексом ₀ обозначено:

- скорость движения носителя. Из этой зависимости можно сделать очень важные выводы.

1. Частоты, близкие к нулю и к ₀, не могут быть воспроизведены магнитной головкой.

2. Если расширять АЧХ в область верхних частот принципиально возможно, увеличивая скорость носителя или уменьшая ширину рабочего зазора головки, то в области очень низких частот завал АЧХ некомпенсируем.

Поскольку АЧХ тракта записи также не идеальна, в аналоговых магнитофонах используют сложные схемы предыскажения спектра записываемого сигнала с целью ослабления неблагоприятного влияния АЧХ факта записи-воспроизведения. Тем не менее достижение хороших показателей АЧХ при значительных перекрытиях частотного диапазона невозможно. Так, получение удовлетворительной равномерности АЧХ при коэффициенте перекрытия диапазона  10³ считается очень хорошим результатом.

В заключение интересно отметить, что в системах цифровой магнитной записи обсуждаемая проблема не существует вообще; она решается автоматически.