Класифікація способів ЦМЗ

В основу класифікації способів ЦМЗ раціонально покласти сукупність ознак, вибір яких повинен проводитись з урахуванням вже створених понять і термінології. Доцільно також використовувати поняття і термінологію теорії сигналів, що дозволяє частково використовувати її висновки при порівняльній оцінці способів ЦМЗ.

На рис. 2.2.1. надана класифікаційна схема способів ЦМЗ. За ознакою використання перекодування всі способи ЦМЗ можуть бути поділені на дві великі групи: без додаткового перекодування висхідної двійкової послідовності і з перекодуванням вихідної двійкової послідовності. Попереднє перекодування перед записом на носій інколи називають проблемно-орієнтованим.

В свою чергу перекодування може вестись з урахуванням властивостей способу БПНМ або з урахуванням властивостей способу ІПМ, кожен з яких має свою специфіку.

По типу сигналів запису способи можуть бути розділені на імпульсні, потенціальні, імпульсно-потенціальні, а також поділені на дворівневі та багаторівневі (багатопозиційні). Під імпульсними способами ЦМЗ розуміють способи запису, при використанні яких в тактовому інтервалі проходження символів коду носій перемагнічується не менше двох разів. Потенціальними способами запису є способи, для яких характерна не більше, ніж одноразова зміна потенціалу (рівня) намагніченості протягом одного тактового інтервалу. У випадку, якщо під час запису цифрової послідовності використовуються імпульсні сигнали і зміна потенціалів (рівнів) намагніченості, способи запису зручно називати імпульсно-потенціальними.

Під багаторівневими мають на увазі сигнали, які використовують для реєстрації символів коду, що відрізняються один від одного за амплітудою (рівню), в тому випадку, коли їх число більше двох. Сигнали можуть відрізнятися один від одного не тільки за амплітудою, але і за іншими параметрами, наприклад, фазою, часовим положенням, довжиною і т.д. В цьому випадку різницю між ними можна представити числом різних позицій, а самі сигнали зручно називати багатопозиційними. Якщо N – число різних позицій цифрових сигналів, то при N>2 в однотактовому інтервалі проходження символів коду замість одного біта можливо розмістити M біт, де

M=[log2N]. (2.2.1)

Це може дозволити при використанні багатопозиційних сигналів збільшити щільність запису цифрової інформації.

У виразі 2.2.1 квадратні дужки вказують на ціле число.

За типом несучих сигналів способи ЦМЗ можуть бути поділені на способи з постійним гармонійним і імпульсним несучими сигналами (носіями). Способи запису двійкової інформації, основані на використанні гармонійного носія, у теперішній час практично не використовуються, оскільки вони не забезпечують високої достовірності цифрових сигналів при відтворенні, не забезпечують також і достатньо високу щільність запису. Проте, слід відмітити, що використання модуляції гармонійного несучого сигналу по частоті багаторівневими сигналами досліджено в наш час мало. Найбільше застосування в ЦМЗ отримали способи з постійним носієм, наприклад, без повернення в нуль (БПН) та без повернення в нуль модифікований (БПНМ). Достатньо широко використовують способи з імпульсними носіями, наприклад, з подвоєнням частоти і деякі інші. Відзначимо, що постійний носій у процесі запису-відтворення
відфільтровується трактом магнітного запису, не пропускаючим постійний струм.

image002

Рис. 2.2.1. Класифікація способів ЦМЗ

За ознакою використання групової модуляції способи ЦМЗ можуть бути поділені на дві групи: без використання групової модуляції і з груповою модуляцією. У наш час з’являються повідомлення про застосування групової модуляції (кодування), при використанні якої об’єднують декілька розрядів двійкового коду в групу і кожній комбінації символів в групі ставлять у відповідність певну позицію сигналу. Корисний ефект групової модуляції – збільшення щільності запису – аналогічний корисному ефекту від використання багатопозиційних сигналів. Іншою позитивною властивістю групової модуляції є збільшення вікна детектування.

Так звана модифікована групова модуляція, описання якої буде приведено нижче, може збільшити щільність запису.

За видом модуляції несучого сигналу способи ЦМЗ можуть розділятися на способи з амплітудною (АМ), частотною (ЧМ) та фазовою (ФМ) модуляцією, а також з імпульсною амплітудною (АІМ), часовою (ЧІМ), широтно-імпульсною (ШІМ) і періодною (ПМ) модуляцією. Можливо також використання двох і більше видів модуляції одночасно.

Перераховані види модуляції, які використовують в ЦМЗ, мають визначену специфіку, оскільки модуляції піддається в основному постійний носій, а не гармонійний чи імпульсний, як це має місце в системах передачі даних і інших системах зв’язку. Найчастіше використовується амплітудна модуляція постійного носія (БПН, БПНМ), яка проявляється в зміні рівня струму запису. В результаті фільтрації постійної складової і обмеження спектру записуваних (реєстрованих) частот зверху, які мають місце в тракті магнітного запису, сигнали відтворення мають дзвіноподібну форму і виникають в моменти часу, відповідні змінам (перепадам) струму запису. Крім амплітудної модуляції, постійний носій може модулюватись імпульсно, причому параметри імпульсу, наприклад, тривалість чи положення за часом можуть додатково змінюватись (модулюватись). Зміну часового положення імпульсу чи перепаду струму в ЦМЗ часто називають “модуляція затримкою” .

За характером намагнічування способи ЦМЗ можуть поділятись на способи з перемагнічуванням носія із однієї полярності у протилежну (БПН) і на способи з намагнічуванням носія від розмагніченого стану в стан намагнічення будь-якої полярності (ПН). Перші з цих способів часто називають дворівневими, другі – трирівневими з намагнічуванням від нульового рівня намагніченості. У наш час практично не використовуються багаторівневі способи запису чотирма і більше рівнями намагніченості в системах ЦМЗ.

При дворівневому запису (найбільш розповсюдженому) залишкова індукція в залежності від значень символів коду може приймати два значення: +Br або –Br. Часто використовується симетричний режим запису, коли ½+Br½= ½–Br½, в процесі якого носій може перемагнічуватись до рівня максимальної залишкової індукції ±Br max. Відмітимо, що робота в режимі повного перемагнічування не завжди виявляється найбільш вигідною, оскільки через нелінійність тракту запису цей режим може призвести до розширення характеристичного імпульсу тракту; зменшенню його роздільної здатності і, відповідно, до зменшення граничної щільності запису.

За ступенем самосинхронізації сигналів відтворення способи ЦМЗ можуть умовно поділятись на способи з високим, середнім і низьким ступенем самосинхронізації. Від ступеня самосинхронізації сигналів відтворення залежить точність погодження часових шкал інформаційного синхронізувального каналу, який в більшості визначає величину ефективного вікна детектування і отже граничну щільність запису.

Ступінь самосинхронізації зручно оцінювати коефіцієнтом kсc. Для способів з високим ступенем самосинхронізації kсc наближається до 0,5. Найбільший ступінь самосинхронізації мають ЧМ і ФМ способи ЦМЗ, для яких kсc max=kсc=0,5. До способів, які мають високий ступінь самосинхронізації, можуть бути віднесені способи зі значенням коефіцієнту kсc= 0,25…0,5. До таких способів відносять, наприклад, спосіб МФМ (код Міллера) (kсc=0,25), способи (4/5) БПНМ (kсc=0,33), (9/10) БПНМ (kсc=0,25) і деякі інші.

До способів із середнім ступенем самосинхронізації можуть бути віднесені способи зі значенням коефіцієнта kсc = 0,1…0,25.

Способи, для яких kсc£0,1, можуть бути віднесені до способів зі слабким ступенем самосинхронізації, наприклад, способи БПН і БПНМ.

За основою коду способи можуть бути розділені на двійкові, трійкові і багатоосновні, для яких основа коду більша 3. Найчастіше запису на магнітний носій підлягають символи двійкового коду. Відомі випадки представлення і запису цифрової інформації трійковим кодом.

Васюра А.С. – книга “Електромагнітні елементи цифрової техніки”

Оставьте комментарий к статье