|
| |
  |
Главная » Книги и журналы 1 ... 12 13 14 15 16 Специфические особенности перпендикулярной магнитной записи-воспроизведения влияют на выбор тракта, т. е. системы головка - носитель - головка. Возможны девять вариантов сочетаний головка - носитель (рис. 6.4): массивная кольцевая головка (МКГ), тонкопленочная головка (ТПГ), штыревая головка (ЩГ) и однослойный носитель для продольной записи (ОНПР), те же головки и однослойный носитель для перпендикулярной записи Ы миг-ОНПР ТПГ-ОНПР ШС-ОНПР  МНГ- он ПЕР  МНГ-ДНПЕР ТПГ-ОНПЕР \ [ И Н \ \ ТПГ-ДНИЕР Рис. 6.4. Сочетания систем головка - носитель м И м jTI Шг-ОНПЕР Шг-ДИЛЕР (ОНПЕР), либо те же головки и двухслойный носитель для перпендикулярной записи (ДНПЕР) [80]. Двухслойный носитель для продольной записи не рассматривается, так как подслой намагничивается в перпендикулярном направлении и эффективность продольной записи ухудшается. 6.2. Основные виды трактов для систем с перпендикулярной записью Внд тракта Критический параметр МКГ - ОНПР, ТПГ - ОНПР МКГ - ОНПЕР, ТПГ - ОНПЕР МКГ ДНПЕР П1Г - ДНПЕР Тонкий рабочий слой с малой Ms и высокой Не Толстый рабочий слой с низкой Я^, большой Ms н высокой анизотропией Тонкий рабочий слой с низкой Не, большой М высокой анизотропией, малый неконтакт Тонкий рабочий слой с низкой Не, большой Ms, малый неконтакт Из всех трактов только шесть представляют практический интерес с точки зрения повышения плотности записи. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. В табл. 6.2 перечислены эти тракты и указаны те их критические параметры, оптимизация которых необходима для достижения высокой плотности записи. Системы с перпендикулярной записью успешно применяются. Однако реализация всех потенциальных возможностей способа перпендикулярного намагничивания осложняется необходимостью технологической перестройки с отработанного и сравнительно дешевого производства носителей продольной записи на более дорогое производство кобальтсодержащих носителей. Кроме того, значительное повышение поверхностной плотности записи влечет за собой снижение отношения сигнал/шум, рост фазовых ошибок и перекрестных помех, что заставляет отказаться от устоявшихся требований к электронным узлам, системам позиционирования и привода. 3. ПРИНЦИПЫ ОПТИЧЕСКОЙ ЗВУКОЗАПИСИ в последние годы широкое распространение получила техника оптической звукозаписи. Существуют два основных метода оптической записи: побитовый и голографический. Более распространен побитовый метод, так как он проще в технической реализации. Для обоих методов теоретический предел плотности записи определяется длиной волны лазерного излучения и апертурой оптической системы. Сравнение с традиционными методами записи-воспроизведения информации позволяет сформулировать следующие основные преимущества оптического метода: высокая поверхностная плотность записи, определяемая длиной волны монохроматического лазерного излучения и диаметром сфокусированного луча. Размеры области, соответствующие одному биту информации, не превышают 1 мкм; высокая скорость записи-воспроизведения, обусловленная малой инерционностью источников и приемников оптического диапазона, превышающая несколько десятков мегабит в секунду; малое время доступа к любому записанному участку, определяемое высокой плотностью записи; надежность и долговечность носителя, обусловленные неконтактным процессом записи-воспроизведения; низкая удельная стоимость одного бита информации (10~®... 10 цент/бит). Чаще всего для оптической записи используются дисковые носители, а сигналы записываются на концентрических или спиральных дорожках. Оптические носители бывают трех видов: с постоянной сигналограммой, для однократной записи и реверсивные. Для записи-воспроизведения используют маломощные малогабаритные лазеры (например, полупроводниковые) и системы управления для точного слежения за информационной дорожкой. Самой широкой областью применения оптических дисков с постоянной сигналограммой является цифровая высококачествен- ная звукозапись [29]. Плоско поляризованное излучение лазера /, отражаясь от неподвижного зеркала 2, падает на отражающую дифракционную решетку 3 (рис. 6.5). Дифракционная решетка 3 разлагает излучение лазера на три луча, соответствующие О, -f 1, -1 максимумам. Эти лучи расширяют линзой 4 до заполнения,входного зрачка объектива 9, что необходимо для полного исполЕзования апертуры объектива и, следовательно, получения минимальных размеров фокусного пятна. После рассеивающей линзы 4 излучение проходит почти без ослабления через поляризационный расщепитель 5 и четвертьволновую пластинку 6, которая обеспечивает поворот плоскости поляризации отраженного от оптического носителя луча на 90° относительно падающего. Далее излучение после двойного  Г Рис. 6.5. Схема воспроизведения постоянной сигналограммы Рис. 6.6. Фотоприемная часть системы автоматического фокусирования объектива отражения от подвижного 7 и неподвижного 8 зеркал фокусируется объективом 9 на носитель 10. Отраженное и промодули-рованное сигнальной дорожкой излучение возвращается до поляризационного расщепителя тем же путем, но после двухкратного прохождения четвертьволновой пластинки поляризация излучения становится ортогональной исходной. В результате отраженное от носителя излучение отклоняется расщепителем на цилиндрическую линзу , а затем на фотоприемник 12. Луч, соответствующий нулевому максимуму, используется для воспроизведения содержимого сигнальной дорожки и для автоматической фокусировки излучения лазера на микроуглублениях носителя. Воспроизведение с носителя информации в виде последователь-н.1х микроуглублений основано на интерференции световых волн, отраженных от дна микроуглублений и от соседних с ними участков поверхности. Глубину микроуглублений выбирают таким образом, чтобы оптическая разность хода световых волн длиной Я, отраженных от дна микроуглублений и поверхности, составляла Я/4. Тогда i 16 волна, отраженная от дна микроуглубления, будет противофазна волне, отраженной от поверхности. Изменение параметров световой волны, модулированной данными, содержащимися на носителе, преобразуется в изменение интенсивности на фотоприемнике. Фотоприемник преобразует мощность оптического излучения в электрические сигналы, которые несут информацию не только о битах, содержащихся в воспроизводимом массиве данных, но и о пространственном положении луча относительно этого массива. Когда микроуглубление находится точно по центру воспроизводящего светового пятна, в направлении фотоприемника распространяется дифракционный минимум отраженного света. Для автоматической фокусировки излучения на дно микроуглублений система, состоящая из объектива 9, цилиндрической линзы 11 и четырехквадрантной фотоприемной матрицы 13, настраивается так, чтобы при совпадении фокальной плоскости объектива с указанной информационной поверхностью на фотоприемной матрице проектировалось круглое световое пятно. Если информационная поверхность носителя не совпадает с фокальной плоскостью объектива, пятно приобретает форму эллипса (рис. 6.6). При этом соответствуюищм включением усилителей воспроизведения можно определять величину и направление расфокусировки. В качестве приводного двигателя системы автоматической фокусировки объектива чаще всего применяют линейный магнитоэлектрический двигатель. Устройство слежения за воспроизводимой дорожкой аналогично устройству автофокусировки. При этом для освещения смежных с воспроизводимой дорожек используются боковые лучи, формируемые дифракционной решеткой 3 (см. рис. 6.5), и боковые фотоприемники 14. Эти фотоприемники располагают так, чтобы они одинаково освещались только тогда, когда воспроизводящий луч находится по центру воспроизводимой дорожки. Если луч сходит с дорожки, знак и величина напряжения на выходе дифференциального усилителя, объединяющего боковые фотоприемники, указывают направление и величину его смещения. В качестве привода перемещения луча в системе смещения за дорожкой используется подвижное зеркало 7 (зеркальный гальванометр). Оптические регистрирующие среды для однократной записи изготовляют с учетом того физического эффекта, который используется для записи-воспроизведения информации. Наиболее часто используют среды, в которых под действием локального разогрева образуются микроотверстия, микровздутия и т. п. Регистрирующая среда должна иметь достаточно высокий коэффициент отражения для того, чтобы обеспечить приемлемый контраст сигналограммы при воспроизведении. Одним из самых распространенных материалов для рабочих слоев оптических носителей являются теллур и его соединения; Те - Se, Те - Se - Sb, Те -С - Sj и др. Применяются также титановые соединения и халькогенидные стеклообразные полупроводники. Некоторые вещества под действием кратковременного нагрева переходят из одной структурной фазы в другую без деформаций рабочего слоя. При этом облученные 1 47 участки изменяют свои оптические свойства: коэффициент отражения, прозрачность, окраску. Принципы формирования микродеформаций схематически показаны на рис. 6.7. Перспективным классом материалов для однократной оптической записи являются пленки органических красителей. Эти пленки не подвержены окислению, не требуют при изготовлении применения вакуумной технологии. Слой красителя обычно наносят на отражающую пленку, в точке облучения лазером образуется разогретый участок, коэффициент отражения которого выше необлученных областей. Для оптической регистрации информации используют также среды, в которых при нагреве приблизительно до температуры JAVJ JAvj JAvj  Рис. 6.7. Виды микродеформаций оптических сред: а - углубления; 6 - вздутия; в - фазовые переходы Рис. 6.8. Структура интерференционной регистрирующей среды: / - подложка; 2,3,4 - соответственно рефлекторный, резонансный диэлектрический и полупрозрачный поглощающий слои; 5 - защитный слой. 200 °С происходит фазовый переход из аморфного состояния в поликристаллическое, в результате чего коэффициент отражения света увеличивается с 10 до 30 % . При этом применяют материалы на основе соединений SbjSeg и SbaTcg. Увеличение чувствительности носителя получают, применяя многослойные интерференционные структуры (рис. 6.8). На подложку 1 нанесен рефлекторный слой 2 с высоким коэффициентом отражения (часто алюминиевый), затем прозрачный резонансный диэлектрический слой 3, очень тонкий (0,003...0,008 мкм) полупрозрачный поглощающий слой 4 и прозрачный защитный слой 5. Падающий со стороны прозрачного защитного слоя свет отражается от рефлекторного слоя 2 и поглощающего слоя 4. При этом свет, отраженный от слоя 2, противофазен свету, отраженному от слоя 4, и регистрирующая среда в целом имеет низкий коэффициент отражения. Толщина резонансного диэлектрического слоя 5 выбирается равной примерно Я/4п, где Я - длина волны излучения, п - показатель преломления слоя. Таким образом, мощность падающего на носитель света частично рассеивается в поглощающем слое 4, а частично гасится в резонансном слое 5. Если повысить мощность падающего излучения, слой 4 разрушается и в области разрушения у регистрирующей среды резко возрастает коэффициент отражения из-за наличия рефлекторного слоя 2. Оптические диски для однократной записи в настоящее время освоены в серийном производстве. Подложки дисков изготовляют из полимерных материалов или упрочненного стекла. Наиболее применяемые их диаметры такие же, как для гибких и л^естких маг- нитных дисков, т. е. 133, 203, 356 мм. Практически все диски имеют профилированные дорожки, шаг которых обычно 1,6 мкм, ширина- 0,6...0,9 мкм и глубина - 0,1 мкм, продольная плотность записи около 600 бит/мм, поверхностная плотность - порядка 0,4Мбит/мм Реверсивная запись информации на оптические носители может осуществляться с помощью вынужденных фазовых переходов в рабочем слое и термомагнитным способом. При этом используются фазовые переходы 1-го и 2-го рода. Фазовые переходы 1-го рода характеризуются скачкообразным изменением термодинамических параметров в точке перехода, а 2-го рода - плавным уменьшением I I -   Рис. 6.9. К пояснению процесса реализации фазового перехода (стирание и запись) в реверсивном оптическом носителе: } - записанные пнты; 2,3 - соответственно фокальное пятно стирающего и записывающего лучей; 4, 5 - соответственно оптический импульс стирания и записи Рис. 6.10. К пояснению термомагнитной записи параметров при приближении к точке перехода и нулевым их значением после нее. Ряд сплавов и соединений металлов, называемых металлическими стеклами (метглассами), существуют при комнатной температуре как в кристаллическом, так и в аморфном состоянии. В них происходит ()азовый переход 1-го рода по двум схемам: жидкая фаза - аморфная фаза и жидкая фаза - кристаллическая фаза. Аморфная фаза возникает при охлаждении этих соединений со скоростью более Ю' К/с, в противном случае образуется кристаллическая фаза. Образование аморфной фазы при еще большей скорости охлаждения (10 К/с) происходит в недоокиси теллура (сплаве теллура с двуокисью теллура). В этих двух состояниях недоокись теллура имеет различную электропроводность и, следовательно, коэффициент отражения. Технически изменение скорости остывания реализуется путем воздействия на носитель остро сфокусированным (процесс записи) либо расфокусированным (процесс стирания) в направлении дорожки лучом (рис. 6.9). Расфокусировку получают, помещая перед записывающим объективом цилиндрическую линзу. Информацию с носителя воспроизводят непрерывным остро сфокусированным лучом малой мощности. Наиболее перспективными для оптических реверсивных носителей считаются магнитооптические рабочие слои. Запись на них производится с помощью термомагнитного воздействия. Для этого используется магнитная пленка с перпендикулярной анизотропией. намагниченная в исходном состоянии до насыщения (рис. 6.10). На перемещаемый носитель воздействуют сфокусированным лучом лазера. В зоне облучения коэрцитивная сила носителя резко уменьшается (термомагнитный эффект), в результате чего при приложении к этому участку внешнего магнитного ноля он перемагничи-ваетея. Необлученные участки носителя при этом не перемагничива-ются из-за высокой коэрцитивной силы. В термомагнитном слое формируются питы, представляющие собой участки, намагниченность которых отличается от первоначальной намагниченности носителя. Падающее на носитель излучение поляризовано в плоскости. При отражении от намагниченных участков плоскость поляризации света поворачивается на угол, величина и знак которого зависят от величины намагниченности и характеристик материала (эффект Керра). Рабочий слой магнитооптических носителей представляет собой аморфную пленку толщиной 0,02...0,1 мкм, в состав которой входят редкоземельные и переходные металлы. Чувствительность магнитооптических материалов примерно соответствует чувствительности материалов для однократной записи. Угол поворота плоскости поляризации вследствие эффекта Керра для аморфных пленок невелик (0,25...0,4°). Однако собственные структурные шумы таких пленок малы, что позволяет достигать отношения сигнал/шум около 50 дБ на частотах порядка 1 МГц. Стирание информации на магнитооптических носителях производится с помощью сильного внешнего магнитного поля, либо одновременным воздействием непрерывного лазерного излучения и слабого магнитного поля необходимой полярности. Магнитооптические диски конструктивно сходны с дисками для однократной записи. В настоящее время интенсивно ведутся работы по улучшению стабильности параметров магнитооптических дисков и повышению их чувствительности. Увеличить плотность оптической записи можно с помощью многослойной цифровой оптической записи [61]. Приложение !. Основные параметры аналоговых и цифровых магнитофонов [63; 74]
продолжение при;,. 1
Коэффициент rapMoiH-ческих искажений, % Отношение сигнал шум, дБ Масса кг
* Лента МЭК IV J- Dolby С. Приложение 2. Паэамегры цифрового кассегного магнитофона формата R-DAT [64] (рис. П1) Система записи Система Ьоспроиз-дедения \ <м  циаробые данные\11°1д1 Рис. П.1. Структурная схема трактов записи и воспроизведения магнитофона R-DAT: / - аналоговая часть тракта; 2 - блок АЦП и ЦАП; 3 - блок обработки сигнала; 4 - блок записи-воспроизведения; 5 - АЦП; в - схема обнаружения н коррекции ошибок; 7 - блок перемежений; 8 - модулятор; 9 - усилитель записи; 10 - переключатель запись-воспроизведение : - вращающаяся головка; 12 - ЦАП' 13 - схема восстановления; 14 - демодулятор; 15 - эквалайзер; 16 - схема дополнительного кодирования; 17 - блок управления; 18 - блок сервсупраьления; 19 - привод ведущего вала; 20 - привод барабана
Продолжение прил. 2
8,15 8,15 4,075 2,4 8/10 8,15 8,15 илн 12,25 Скорость движения магнитной ленты, мм/с Линейная плотность записи, Кбит/мм Код канала Код коррекции ошибок Размер кассеты, мм Ширина ленты, мм I - основной режим; II - режим записи спутникового вещания; 1П - долгоиграющий режим; IV - 4-канальный режим; V - режим для воспроизведения фонограмм. Двойное (каскадное) кодирование по Риду-Солм-ону 73Х53Х 10,5 3,81 список ЛИТЕРАТУРЫ f 1. А. с. 455366 СССР, МК№ G11B 5/02. Способ записи информации на магнит-f ный носитель. 2. А. с. 486360 СССР. МК№ G11B 5/02. Устройство для регистрации цифровой f информации. i 3. А. с. 536511 СССР, МКИз G11B 5/09. Устройство для магнитной записи циф-I ровой информации. 4. А. с. 568070 СССР, МК№ G11B 5/09. Устройство для магнитной записи циф-f ровой информации. , 5. А. с. 574748 СССР, МК№ G11B 5/09. Устройство для цифровой магнитной записи. 6. А. с. 932536 СССР, МК№ G11B 5/09. Устройство для цифровой магнитной записи. 7. Беллами Дж. Цифровая телефония : Пер. с англ.- М. : Радио и связь, 1986.- 544 с. 8. Блейхут Р. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки : Пер. с англ.- М. : Мир, 1986.- 576 с. 9. Брауэр В. Введение в теорию конечных автоматов : Пер. с нем.- М. : Радио и связь, 1987.- 392 с. 10. Вишнякова Н. Н., Геранин В. А., Порицкий О. В. Анализ достоверности современных способов цифровой магнитной записи Тез. докл. XXXI Всесоюз. науч. сес, посвященная дню Радио.-М. : Сов. радио, 1976.-С. 55. 11. Вуд Р. Устройства магнитной записи ТИИЭР.- 1986.- Т. 74, № 11.- С. 97-112. 12. Гаевая Н. Н., Геранин В. А., Лауфер М. В. Спектрально-корреляционная структура процессов в системах магнитной записи с флуктуирующей скорого стью носителя Тез. докл. II Всесоюз. науч.-техн. конф. Дальнейшее развитие теории и техники магнитной записи .- М., 1978.- С. 78. 13. Гинзбург В. В., Каяцкас А. А. Теория синхронизации демодуляторов.- М. : Связь, 1974.- 216 с. 14. Гитлиц М. В. Магнитная запись в системах передачи информации.- М. : Связь, 1978.- 304 с. 15. Гитлиц М. В. Магнитная запись сигналов.- М. : Радио и связь. 1981.- 160 с. 16. Гитлиц М. В. Цифровая магнитная запись Итоги науки и техники. Радио-< техника.- 1986.- Т. 35.- С. 75-126. 17. Глушков В. М. Синтез цифровых автоматов. - М. : Физматгиз, 1962.- 476 с. 18. Зааль Р. Справочник по расчету фильтров : Пер. с нем.- М. : Радио и связь, 1983.- 752 с. 19. Звездный А. М., Окунев Ю. Б., Рахович Л. М. Фазоразностная модуляция.- М. : Связь, 1967.- 304 с. 20. Кемени Дж., Снелл Дж. Конечные цепи Маркова : Пер. с англ.- М. : Наука, 1970.- 271 с. 21. Кнолл А. Спектральный анализ сигналов, применяемых в цифровой магнитной записи Проблемы магнитной записи.-М.; Энергия, 1975.-С. 71-79. 22. Корж Н. А. Вопросы магнитной записи импульсов методами фазовой модуляции : Автореф. дис. ... канд. техн. наук.- К-, 1973.- 182 с. 23. Корж Н. А., Розоринов Г. Н., Порицкий О. В. Математическое описание методов кодирования в магнитной записи Магнитные запоминающие и коммутирующие устройства автоматики.- К. : 0-во Знание* УССР, 1978.- С. 13, 14. 1 ... 12 13 14 15 16 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||