Aperturverluste; wellenlängenabhängig; Die endliche Schichtdicke d bewirkt Entmagnetisierung

Transkript

1 Speicherkanal primär immer kontinuierlich Es gibt aber betont analoge und betont digitale Speicher eigentlicher Speicher Anwendung betont analog betont digital analog Kassettenrecorder CD, MD digital R-DAT-Streamer Festplatten zunächst nur analog örtlichen Koordinaten des Magnetbandes x; zeitlicher Verlauf t; Transportgeschwindigkeit v x= vt Mit Frequenz f bzw. Kreisfrequenz ω = 2πf folgt die Wellenlänge: π = v 2 = v f ω Frequenzgang viele, meßtechnisch schwer zu trennende Einflüsse, jedoch zwei typische Einfluß-Gruppen, die sich überlagern geometrische Wellenlänge zeitbetonte Signale f, ω Trennung erfolgt durch Speicherung bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten; Annahme für Magnetisierung 2 π x B= B0 sin Induktiver Kopf n Windungen U n d Φ = dt Da Φ = BA (A = Fläche) entsteht der minimalphasige Ω-Gang 2π v 2π vt U ~ B0 ω cos( ω t) = B0 cos. Aperturverluste; wellenlängenabhängig; Die endliche Schichtdicke d bewirkt Entmagnetisierung σ= 2 πd/ bewirkt eine Dämpfung σ 1 e 1 e B(, d) = B0 = B0 σ 2 Magnetband rauh, Kopf unmagnetische Oberfläche, bewirken Abstand a 2 π a/ Φ= Φ e beide Verluste zusammengefaßt in (Band-) Konstante 1 : Φ = Φ Zusammen mit Ω-Gang folgt Für eine feste Geschwindigkeit 0 1/ r r0 e (,, ) ~ cos( ) U t ω ω t ω e 2 π d π d 1/ Φ 0 / 1 e U f e f 1 0 ~ ~ ergibt ausgeprägtes Maximum bei 1. In den 50er Jahren lag 1 bei 50 bis 100 µm, heute wenige µm typisch Der Spalt des Wiedergabe-Magnetkopf integriert den Fluß in diesem Bereich + s/ 2 1 2π x 2π x sin ( π s / ) Φs = Φ0 dx = Φ s sin 0 sin π s / s/ 2 Es entstehen ausgeprägte Nullstellen im oberen Frequenzbereich. Auch die Spiegellänge l» s wirkt ähnlich (magnetischer Kurzschluß) l 2 π l 2 π l Φl = Φ0 sin dx = Φ0 1 cos. 2 π 0 Es entsteht Welligkeit bei tiefen Frequenzen. Viele Spalt- und Spiegelgeometrien sind funktionentheoretisch berechnet worden. Hier nur Ringkopf mit langsamem Übergang zum Kurzschluß. Näherung Weiterer Effekt ist die Spaltschiefstellung Dann gilt l 1 cos π + Φl = Φ , l 23 / s = b α. schief tan ( ) Signale.pdf h. völz S. 1 von 9

2 Alle Einflüsse wirken sich multiplikativ aus U wgb 1 e = k ω tot 2π d 2π d e f 2πa / schief = πbtan sin πb tan ( π s ) sin / π s / ( α) ( α) πb tan sin πb tan Frequenzabhängig mit Phasengang Gering sind zusätzliche Kopfverluste ohmscher Widerstand R Ω der Wicklung magnet. Hysterese: proportional Hysteresefläche und Frequenz sind R H ω Wirbelstrom im Kern (elektrische Leitfähigkeit) R W ω 2 Mit der Induktivität L Kopf den Widerstand R= R + j L k + k j ( α) ( α) 2 Ω ω H ω W ω 3. l π 1 02, cos / l Rauschen generell theoretisch und experimentell schwierig. Magnetspeichertechnik zusätzlich noch komplexer: zunächst betreffen sie den Eingang des ersten Verstärkers bzw. werden dorthin umgerechnet. Es gibt komplizierte frequenz- und wellenlängenabhängige Einflüsse. Verstärker (R + Stromverteilung) und Magnetkopf (Wandverschiebungen + komplexer Widerstand) rauschen vorwiegend thermodynamisch, etwa weiß. Jedes Magnetpartikel bewirkt auch bei vollständig entmagnetisiertes ein Grundrauschen. ungleichmäßige Verteilung der Magnetpartikel bewirkt wellenlängenabhängig und bewirken multiplikatives Rauschen. Band-Kopf-Abstand schwankt statistisch, ist wellenlängenabhängig und z.t. multiplikativ. Entmagnetisierung variiert mit Partikelverteilung. Die Linearisierung des komplizierten Frequenzganges bewirkt erhebliche Veränderungen. Der Magnetbandkanal ist nicht leistungs-, sondern im spannungsbegrenzt. In der Akustik werden logarithmische Maße bzgl. Frequenz und Amplitude benutzt. Rauschmessungen erfolgen mit Terz- oder Oktavfiltern. Auch ein 1/f-Rauschen von Partikelverteilung, Kopfkontakt, Magnetsubstanz und Transistor existiert; Grenzfrequenz etwa 100 bis 1000 Hz. Thermodynamisches Rauschen eines Widerstandes R. Boltzmannkonstanten k 1, J/K; mit absoluter Temperatur T gilt dann eine frequenzlineare Rauschleistungsdichte dp = 4 k TR. df Sie endet meist bei etwa 10 9 Hz. Logarithmische Skala verlangt nicht df sondern df/f dp = 4 k TR f. df / f Dann nimmt Rauschleistung proportional mit der Frequenz zu Umrechnung auf den Spannungspegel gemäß U = P R. Magnetische Dipolmoment Ξ eines Teilchens folgt aus Sättigungsmagnetisierung M S, Volumen V P und Rechteckfaktor R zu: Ξ= M V R S P. n Teilchen je Volumeneinheit erzeugen Rauschspannung proportional zur Bandgeschwindigkeit v eine Rauschleistungsdichte: dp ~ v 2 2 n dx dy dz Ξ. Übliche Verteilung bewirkt ein wellenlängenabhängiges ( > etwa 10 µm) 1/f-Rauschen. Signale.pdf h. völz S. 2 von 9

3 Signale.pdf h. völz S. 3 von 9

4 Signale.pdf h. völz S. 4 von 9

5 Signal 2 Aufzeichnung Strukturen Signale.pdf h. völz S. 5 von 9

6 Signale.pdf h. völz S. 6 von 9

7 Signale.pdf h. völz S. 7 von 9

8 Signale.pdf h. völz S. 8 von 9

9 Signale.pdf h. völz S. 9 von 9