Раздел: Документация
0 ... 4 5 6 7 8 9 10 ... 56 Нелинейные искажения На рис. 9 показаны характерные зависимости амплитуды сигнала от тока записи канала магнитной записи-воспроизведения, с помощью которых можно легко установить, что между входным и выходным сигналами даже в грубом приближении не существует линейной зависимости, т. е. канал вносит достаточно сильные нелинейные искажения во всем диапазоне длин волн. Амплитудная характеристика может быть аппроксимирована с помощью степенного ряда, а поскольку она симметрична относительно начала координат, то степенной ряд "в (гз) = bi г3 + Ъъ i\ + bsi\ + ...(16) будет содержать только нечетные составляющие, где йг- — коэффициенты, зависящие от частоты. Можно показать, что уменьшение рабочего зазора записывающей головки приводит к некоторому снижению нелинейности канала, возникающей на более длинных волнах [93]. Зависимость нелинейности канала от длины волны, а также влияние на нее параметров процесса записи еще недостаточно изучены. Однако известно, что нелинейность увеличивается с уменьшением длины волны [136]. (Нелинейность может быть значительно снижена за счет пропускания через записывающую головку тока подмагничи-вания, частота которого значительно выше максимальной частоты записываемого сигнала. Это позволяет осуществить аналоговую запись звука. С одной стороны, подмагничивание увеличивает коротковолновые потери и вследствие достаточно большой верхней граничной частоты телевизионного сигнала техническая реализация данного решения в видеозаписи была бы связана с большими трудностями. С другой стороны, при записи без подмагничивания возникают значительные искажения сигнала, которые, как увидим далее, достаточно сильно влияют на качество изображения.) Шум До этого предполагалось, что магнитный носитель является идеальным в смысле однородности (в магнитном отношении) материала и его поверхность ограничена плоскостью. На практике ни одно из этих предположений не выполняется. Известно, что магнитный материал состоит из множества отдельных намагничиваемых до насыщения доменов. В размагниченном материале векторы намагниченности различных доментов направлены в разные стороны, т. е. не упорядочены, и поэтому результирующее магнитное поле равно нулю. В намагниченном материале векторы намагниченности упорядочены, в результате чего появляется магнитное поле носителя. Под действием магнитных полей отдельных находящихся в стадии насыщения доменов в воспроизводящей головке возникает магнитный поток, который вследствие неполной упорядоченности магнитных доменов пульсирует случайным образом и, в свою очередь, индуцирует точно так же флуктуирующее напряжение (ЭДС) в обмотке головки. Этот шум (основной) присутствует как на стертой, так и на намагниченной ленте, а его мощность не зависит от уровня полезного сигнала. J22 Применяемые на практике магнитные носители (за небольшим исключением) являются неоднородными и состоят из магнитных частичек, которые представляют собой отдельные магнитные домены и размещаются в связующем материале в магнитном слое носителя; "идеальным" носителем является такой, у которого частички имеют одинаковую форму и распределены равномерно по всему магнитному слою носителя. На практике частички образуют скопления. Толщина магнитного слоя имеет статистическую неоднородность: на поверхности носителя возможны выступы и впадины (микрошероховатости). Легко заметить, что данные погрешности оказывают незначительное влияние на шум размагниченного носителя; однако если носитель намагнитить, то магнитный поток воспроизводящей головки будет иметь случайную амплитудную модуляцию. Этот шум появляется исключительно при наличии сигнала и называется модуляционным. Основной источник шума Как было показано выше, АЧХ является далеко не линейной в первую очередь из-за зависящих от длины волны записи потерь, возникающих в процессе воспроизведения. Так как основным источником шума являются магнитные потоки отдельных частичек магнитного материала, находящихся в беспорядочном состоянии на магнитной ленте*, то вполне естественно, что компенсация потерь, возникающих в процессе воспроизведения, усиливает шум магнитной ленты. Появляющийся на выходе воспроизводящей головки шум имеет далеко не равномерный энергетический спектр, который может быть определен при некоторых допущениях о свойствах носителя записи [88]. Среднее квадратическое значение воспроизведенного напряжения шума, измеренного с помощью прибора с "бесконечно малой" шириной полосы dk, выраженной через волновое число к, определяется как dul(k)=4 q2nbv2k(l-e-2kS) e-2ka*dk,(17) где До — магнитная проницаемость вакуума; q — магнитный момент элементарных частичек, Ам2 (магнитные моменты элементарных магнитных частичек предполагаются одинановыми; при этом случае полного магнитного насыщения носителя qn = Ms); п — число магнитных частичек, находящихся в единичном объеме, м-3; b — ширина строчки записи, м; к — волновое число записи, м-1; 6 — толщина рабочего слоя носителя, м; ав — расстояние воспроизводящая головка—лента; dk = {2n/v)dr — "бесконечно малая" полоса частот в рабочей полосе пропускания, выраженная через волновое число, м; v — скорость ленты, м/с. В случае конечной ширины полосы необходимо du\ (к) проинтегрировать в рабочей полосе частот с целью получения полной мощности шума. * Эта составляющая шума называется в отечественной литературе структурным шумом магнитного носителя. — Прим. ред. О -10 -20 -30 -40 -SO -60 -70 3,0 9,2 3,4 9,6 9,8 10,0 10,2 10,4 10,6 10,8 11,0 f, кГц Рис. 12. Изменение под действием модуляционного шума ширины спектральной пинии воспроизводимого синусоидального сигнала с частотой 10 кГц, записанного со скоростью 38,1 см/с Предположив, что в заданной полосе частот магнитный поток носителя постоянен и не зависит от длины волны, на основании вышеизложенного можно записать и волновой энергетический спектр полезного сигнала: uf(k) =j[n0qnabv (1 - e~kb) eka] 2,(18) где a — глубина модуляции (отношение намагниченности при записи к намагниченности насыщения). С помощью приведенных выше двух выражений можно рассчитать отношение сигнал-шум для любой заданной системы. Однако при расчетах необходимо учитывать, что на соотношение сигнал-шум системы оказывают влияние и шумы головки, и шумы схемы. Модуляционный шум Как было показано выше, модуляционный шум возникает вследствие объемных и поверхностных неравномерностей носителя. Эти неравномерности значительно превышают размеры магнитных частичек носителя. Поэтому становится понятным, почему спектр возникающего шума в первую очередь содержит длинноволновые компоненты. Согласно [132] волновой энергетический спектр модуляционного шума равномерно намагниченного носителя может быть получен умножением волнового спектра полезного сигнала на коэффициент, резко уменьшающийся при уменьшении длины волны: <й£од* (*> ~ К1 -e-kS)e-ka]2 e~kl2°,(19) где а — величина, характеризующая неоднородность распределения частичек магнитного материала. Не следует забывать, что модуляционный шум прояв-24  0 ... 4 5 6 7 8 9 10 ... 56
|
