DE2843734A1

DE2843734A1 - Aufzeichnungs- und leseeinrichtung fuer informationen auf einem magnetband

Info

Publication number: DE2843734A1
Application number: DE19782843734
Authority: DE
Inventors: Jean Claude Lehureau
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1977-10-07
Filing date: 1978-10-06
Publication date: 1979-04-12
Also published as: FR2405536A1; CA1137626A; FR2405536B1; US4321634A; JPS5470816A; GB2005458B; GB2005458A

Description

Aufzeichnungs- und Leseeinrichtung für Informationen auf einem Magnetband

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung laut Oberbegriff des Anspruchs 1.

Um Signale mit höherer Frequenz im Bereich der Yideo-Frequenzen aufzuzeichnen, werden verschiedene Arten von Magnetbandgeräten mit im allgemeinen mehreren Magnetköpfen verwendet. Um den gewünschten Frequenzbereich mit einer nicht allzu stark ins Gewicht fallenden Anzahl von Köpfen zu erreichen, ist es notwendig, eine sehr große Abspulgeschwindigkeit des Bandes bezüglich der Köpfe zu haben. Die im allgemeinen verwendete lösung besteht darin, den Köpfen eine schnelle Rotationsbewegung zu verleihen. In den Magnetbandgeräten vom Typ "Quadruplex" sind vier Magnetköpfe auf einer sich mit großer Geschwindigkeit mit einer zur Abspulrichtung des Bandes parallelen Rotationsachse drehenden

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Trommel angeordnet. Ihre Anordnung auf der Trommel ergibt zur Querrichtung des Bandes parallele Spurabschnitte. In Magnetbanägeräten vom Typ "Heliscan" ist das Band derart angeordnet, daß eine Schleife um die Aufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtung gebildet wird. Bezüglich dieser Schleife dreht sich ein Magnetkopf mit einer gegen die Mitte der Schleife geringfügig exzentrisch angeordneten Rotationsachse, so daß eine schraubenförmige Spur erhalten wird, die auf dem abgewickelten Band parallele, bezüglich der Querrichtung schiefe Abschnitte bildet. In beiden Fällen ist die erhaltene Spur unterbrochen, und sie bildet parallele Abschnitte. Diese beiden Arten, von Magnetbanägeräten erfordern komplexe, schwere und teure mechanische Elemente. Der Preis des "Quaäruplex"-Magnetbandgeräts beschränkt dieses auf professionelle Anwenäungsfälle. Die Magnetbandgeräte vom Typ "Heliscan¹¹ sind weniger teuer, aber erfordern komplizierte Steuerungen, denn das Zentrieren ist heikel.

Mit der Erfindung wird eine einfachere, weniger anfällige und billigere Aufzeichnungs- und Leseeinrichtung geschaffen, die Teil einer Aufnahme einheit sein, kann, die aufgrund des geringen Gewichts transportierbar ist. Zu diesem Zweck entfällt die Drehbewegung des Kopfes bei der erfindungsgemäßen Einrichtung, indem als magnetischer Träger nicht mehr ein Band verwendet wird, das von einer Abspulzu einer Aufnahmespule bewegt wird, sondern eine "Endlosband" genannte Schleife, wie sie gewöhnlich zur Tonaufzeichnung verwendet wird und die unter dem Famen »Achtspur-Kassette " gehandelt wird. Die beste Art, die gesamte verfügbare Breite des Bandes auszunutzen, besteht darin, die Magnetköpfe mit einer langsamen Bewegung in einer Richtung quer zum Band zu bewegen, während dieses unbegrenzt

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in Längsrichtung abgespult wird. Diese langsame Bewegung kann leicht durch einfache mechanische Einrichtungen erhalten werden und lcann vor allem beim Lesen mittels einer ebenfalls einfachen Folgeregelschleife gesteuert werden, um eine Spurführung sicherzustellen. Die durch die Magnetköpfe beschriebenen Spuren sind kontinuierlich, wodurch die Synchronisationsprobleme beseitigt sind. Die erhaltene Einrichtung ist auf diese Weise deutlich weniger gegenüber Fehlern des Bandes empfindlich, beispielsweise aufgrund einer Banddehnung, ebenso wie gegenüber möglichen Vibrationen bzw. Schwingungen. Schließlich kann bei einer abgeänderten Ausführungsform durch eine gegenseitige Winkelversetzung der Aufzeichnungs- und Lese-Luftspalte besonders das Nebensprechen zwischen Spuren verkleinert und die Spurverfolgungsregelung vereinfacht werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Kassette mit einem "Endlosband",

Fig. 2 zwei Ausführungsformen eines Stapels mit vier und 3 Magnetköpfen,

Fig. 4 eine Verwendungsart des Magnetkopfstapels gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung,

Fig. 5 eine andere Verwendungsart des Magnetkopfstapels nach der Erfindung,

Fig. 6 eine Aufzeichnungseinrichtung gemäß der Erfindung,

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Pig. 7 eine Leaeeinrichtung gemäß der Erfindung,

Pig. 8 eine andere Anordnung der Aufzeichnungs- und Lese-Luftspalte;

Fig. 9 die Verwendung der Anordnung von Fig. 8 bei einer Leseeinrichtung,

Fig. 10 ein Schema zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung von Fig. 8 und 9,

Fig. 11 ein Ausführungateispiel eines bei der Erfindung verwendeten Codierers für Informationen bzw. Daten und

Fig. 12 Diagramme zur Erläuterung des Godieres von Fig.

In Fig. 1 iat das Innere einer ein Endlosband enthaltenden Kassette dargestellt, die im Handel unter dem Namen »Achtspur-Kassette " erhältlich ist. Ein Magnetband 6 ist um eine Haspel 13 mit einer Rotationsachae ζ aufgewickelt. Seine beiden Enden sind zur Bildung einer endlosen Schleife verbunden: der aus dem Inneren des Wiokels austretende Teil 61 ist durch eine Reihe von Rollen 9, 11, 12 geführt und schließt sich an den an. der Außenseite des Wickels angeordneten Teil 62 an. Eine mit einem Antriebsmotor Verbundene Rolle 8 transportiert das Band, das sich auf die Außenseite des Wickels zur gleichen Zeit aufwickelt, wie es sich von dem Inneren abrollt, was durch das Gleiten der aufgewickelten Windungen zueinander und durch die Tatsache möglich ist, daß der Abgabebereich im Inneren des Wiokels liegt. Vor dem Abschnitt 63 des Bandes 6, der zwischen den Rollen 11 und 12 abläuft, sind Lese- oder

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AufzeichnungBeinrichtungen 5 angeordnet. Eine solche Kassette ist gewöhnlich für Tonaufnahmen bestimmt. Sie wird dann mit einer Geschwindigkeit von 10 cm/s verwendet. Die Länge L des Bandes "beträgt 150 m, und seine Breite 1 teträgt 6,3 mm für ein "Viertelzollband", 12,6 mm für ein "Halbzollband", etc. Ganz und gar unerwartet zeigt die Erfahrung, daß man trotz der Reibung eine Geschwindigkeit von weit mehr als 10 cm/s ohne Reißen des Bandes und ohne Verschlechterung des aufgezeichneten Signals erreichen kann. Beispielsweise behält das Band nach 100 Betriebsstunden mit einer Geschwindigkeit von 2,5 m/s gute Wiedergabeeigenschaften bei. Bei der Erfindung wird dieses Band zur Verwendung bei einer Geschwindigkeit von 2,5 m/s im Hinblick auf die Aufzeichnung von Signalen mit einem großen Frequenzband vorgesehen. Insbesondere bildet die Aufzeichnung von Videosignalen eine Lösung, herkömmliche Videobandgeräte zu ersetzen. Bei einer solchen Abspulgeschwindigkeit kann ein Signal mit einer Bandbreite von 2 MHz mit einem Signal-Rauschverhältnis in der Größenordnung von 55 dB unter Verwendung eines Magnetkopfes aufgezeichnet werden, dessen Spalthöhe ungefähr 50 Aim beträgt. Wenn zwei Köpfe verwendet werden, kann auf zwei benachbarten Spuren ein Videosignal von durchschnittlicher Qualität aufgezeichnet werden, wobei die eine Spur für die Leuchtdichtesignale und die andere für die Farbartsignale und den Ton üient. Wenn eine Anordnung mit acht Köpfen verwendet wird, kann, auf acht getrennten Spuren ein Fernsehsignal mit einer Bandbreite von 16 MHz aufgezeichnet werden, das mittels einer Codiereinrichtung in acht Bestandteile aufgegliedert ist. Diese beiden Beispiele begrenzen den Anwendungsbereich der Erfindung nicht. Mit. Ausnahme der Angabe des Gegenteils werden in der nachfolgenden Beschreibung die Lese- oder Aufzeichnungseinrichtungen 5

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durch eine Anordnung von vier Magnetkopfen gebildet, die vier getrennte Spuren beschreiben.

In Fig. 2 ist eine Anordnung von vier Magnetköpfen 100, 200, 300, 400 dargestellt, die im Sinne der Höhe ihrer jeweiligen Lufspalte 1, 2, 3, 4 übereinander angeordnet sind. Jeder Kopf trägt eine Wicklung, von denen eine einzige Wicklung 101 in Fig. 1 sichtbar ist. Für eine Aufzeichnung wird an die Klemmen jeder Wicklung ein Signal angelegt, das, wie nachfolgend noch beschrieben wird, von einer Codiereinrichtung mit vier Ausgangskanälen zugeführt wird. Beim Lesen wird an den Klemmen jeder Wicklung ein Signal erhalten (jeweils S₁, S₂> S^, S,), das die auf den vier, jeweils durch die vier Köpfe 100, 200, 300, 400 ausgelesenen Spuren eingeschriebenen Informationen charakterisiert. Der Abstand zwischen den aufgezeichneten oder ausgelesenen Spuren hängt von der Höhe h der Köpfe ab, die etwas größer als die Höhe δ der Luftspalte sein kann, die ihrerseits die Breite der Spuren bestimmt. Man kann Lufspalte ins Auge fassen, die eine Höhe δ in der Größenordnung von 30 bis 50 yum und eine Breite λ in der Größenordnung von 0,5 Aim aufweisen. Es ist jedoch schwierig, derart geringe Gesamthöhen h des Kopfes zu erhalten. Wenn es erwünscht ist, daß die von den vier Köpfen beschriebenen Spuren sehr nahe beieinander liegen, (mit ungefähr 50 ixva voneinander beabstandet), verwendet man vorzugsweise integrierte Magnetköpfe, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind. Durch herkömmliche Maskierungsteohniken wird auf einem Substrat 102, das aus einem nichtleitenden und nichtmagnetisohen Werkstoff gebildet ist, eine Schicht 105 eines magnetischen Materials in Form eines Rings aufgetragen, der durch einen Spalt 1 unterbrochen ist. Die Wicklung 101 des Kopfs wird durch Auftragen von leitenden Windungen, beispielsweise aus Kupfer, vor und nach dem Auftragen der Schicht

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erhalten. Die beiden Enden der Wicklung sind mit zwei Ausgangsklemmen 103, 104 verbunden, an welchen man das Signal S₁ anlegt oder abnimmt. Auf diese Weise erhält man leicht gewünschte Höhen des Luftspalts. Man kann gleichartige Köpfe mit der gewünschten Gesamthöhe übereinander anordnen.

In Pig. 4 ist schematisch eine Verwendungsart des Magnetkopfstapels 5 gemäß der Erfindung dargestellt. Zum besseren Verständnis sind auf dem den Magnetkopfstapel 5 enthaltenden Gehäuse die jeweiligen Luftspalte 1, 2, 3, 4 der Köpfe 100, 200, 300, 400 dargestellt, die gemäß einer der in den Figuren 2 oder 3 dargestellten Arten realisiert sind. Jeder Kopf beschreibt auf dem Band 6 im Verlauf von dessen Abspulen in der Richtung χ eine Spur mit der Breite δ, die wan praktisch gleich h annehmen kann. Die jeweils durch die Luftspalte 1, 2, 3, 4 beschriebenen Spurabschnitte 10, 20, 30, 40 liegen also nebeneinander und belegen eine Breite H = 4h des Bandes 6. Der Wert von H ist sehr viel kleiner als die Gesamtbreite 1 des Bandes. Deshalb wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß dem Magnetkopfstapel 5 eine Quertranslationsbewegung in einer Richtung y derart erteilt wird, daß dann, wenn man die gesamte Länge des Bandes abrollen und dieses um einen Zylinder herumlegen würde, sich vier schraubenförmige, verschachtelte Spuren ergäben. Hierzu ist der Magnetkopfstapel 5 mechanisch mit einem Motor 7 verbunden, und seine Translationsgeschwindigkeit ist so, daß am Ende der Gesamtlänge des Bandes sich der Stapel 5 in der Stellung 5a befindet, die von seiner Anfangsstellung einen Abstandswert aufweist, der größer oder gleich H ist. Die auf diese Weise beschriebenen Spurabschnitte 10a, 20a, 30a, 40a folgen in der Richtung y den Abschnitten 10, 20, 30, 40, welche bei

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dem vorhergehenden Durchlauf beschrieben worden sind. Wenn man die Länge des Bandes maximal ausnutzen will, wird vorzugsweise die Sohraubensteigung H = 4h gewählt. Unter diesen Bedingungen "beträgt die Anzahl der zueinander parallelen und mit Abstand voneinander angeordneten Spurabschnitte der Breite h, die beschrieben werden können, bei der Breite 1 des Bandes l/h, und sie wird erhalten, wenn das gesamte Band 1/4h mal abgespult worden ist. Wenn V die Abspulgeschwindigkeit des Bandes 6 in der Richtung χ ist, und ν die Quergesehwindigkeit des Magnetkopfstapels 5 in der Richtung y, beträgt beispielsweise für h = 50 um, L = 150 m, V = 2,5 m/s jede vollständige Abwicklung des Bandes 1 min und ν = 0,2 mm/min. Auf einem Band mit der Breite 1 = 12,6 mm können auf 240 Spurabschnitten Signale mit einer Bandbreite von 2 MHz aufgezeichnet werden, indem man dieses auf seiner gesamten Länge 60 mal bei vier Köpfen, 30 mal bei acht Köpfen abspulen läßt, wobei das Aufzeichnen dann eine halbe Stunde dauert. Das Produkt der Dauer χ Bandbreite der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt für die gewählten Werte von L, 1, V einen Wert von 8 stunden χ MHz. Auf diese Weise wird gegenüber den vorhandenen Videobandgeräten eine sehr leistungsfähige Einrichtung mit einfachen, billigen und haltbaren mechanischen Einrichtungen geschaffen: Kassetten mit einer Schleife aus einem aufwickelbaren endlosen Magnetband, ein Magnetkopfstapel 5, ein Motor 8 mit einer der Kassette zugeordneten Antriebsrolle, und ein dem Magnetkopfstapel 5 zugeordneter Motor 7 für sehr langsamen Vorschub.

In Fig. 5 ist eine andere Verwendungsart eines Magnetkopfstapels dargestellt, in welchem die Köpfe nicht nebeneinander, wie gemäß Pig. 2, angeordnet sind, sondern durch einen Abstand h voneinander getrennt sind, jedoch fest

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miteinander verbunden sind. Diese Anordnung gestattet die Verwendung nicht integrierter Köpfe, wobei dieselbe Spurteilung wie vorstehend angegeben erhalten bleibt und der Vorschub des Magnetkopfstapels in gleicher Weise bewerkstelligt wird. Einzig die Anordnung der Spuren auf dem Band ist abgeändert. Es ist ersichtlich, daß der Abstand h.., der die Luftspalte 1, 2, 3, 4 trennt, ungefähr gleich einen Viertel der Breite 1 des Bandes 6 ist. Die Geschwindigkeit ν der Translationsbewegung des Magnetkopfstapels 5 ist so bemessen, daß jeder Spurabschnitt 10, 20, 30, 40 sich am Ende eines Umlaufs in einer Stellung um einen Wert versetzt befindet, der zumindest gleich der Höhe h des Kopfes ist. Die Geschwindigkeit ν ist also viermal kleiner als beim vorhergehenden Beispiel, wenn man dieselbe Spurteilung h beibehält. Auf diese Weise erhält man vier Schraubenlinien mit einer Schrittweite h, die nicht ineinander verschachtelt, sondern voneinander unabhängig sind. Das Aufzeichnen wird beendet, wenn der letzte Spurabschnitt, der durch einen Spalt (z.B. der Spalt 1) aufgezeichnet wird, sich in einem Abstand h von dem ersten Spurabschnitt befindet, der durch den folgenden Spalt (d.h. den Spalt 2) gebildet worden ist. Der Magnetkopfstapel 5 ist dann um eine Strecke h^ fortbewegt worden, während er in. dem vorhergehenden FaIl viermal schnellerum eine Strecke 1 = 4h.« vorbewegt worden ist. Das Lesen und das Einschreiben müssen natürlich mit demselben Magnetkopfstapel bewerkstelligt herden, um die Anordnung der Spuren einhalten zu können. Die Gesamtzahl der Spurabschnitte ist die gleiche wie im vorhergehenden Fall, ebenso wie die Dauer der Aufzeichnung.

Eine Vorrichtung, wie sie in Fig. 1 und einer der Figuren 4 oder 5 schematisoh dargestellt ist, kann, so wie sie ist, zur Aufzeichnung und dann zum Lesen einer Information

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mittels eines Magnetbands verwendet werden. Aus Gründen von Instabilitäten verschiedener Arten entweder infolge der verwendeten mechanischen Einrichtungen oder von Oszillationen des Bandes hat es sich in der Praxis als notwendig erwiesen, Regelschleifen zu verwenden, die während des Aufzeichnens die weiter oben erwähnten Bedingungen hinsichtlich der Geschwindigkeiten ν und V einzuhalten und während des Lesens den geschriebenen Spuren mit der gewünschten Geschwindigkeit genau zu folgen, um die Information mit dem kleinstmöglichen Fehler wieder herzustellen. Pig. 6 zeigt eine Aufzeichnungseinrichtung, die einen Magnetkopfstapel 5 und das vorstehend beschriebene Band 6 verwendet. Ein elektrisches Signal S, das die aufzuzeichnende Information darstellt, ist in. η Bestandteile (n = 4 bei dem Ausführungsbeispiel) mittels eines Godierers 15 zerlegt, der im einzelnen nachfolgend beschrieben wird. Dieser Codierer macht vier Signale S^, So» S-z, S* verfügbar, deren Bandbreite mit den Möglichkeiten der Vorrichtung (Abmessungen der Aufzeichnungsköpfe und Abspulgeschwindigkeit des Bandes 6) kompatibel ist.

Jedes dieser Signale kann ein Träger sein, der mit der Information frequenzmoduliert ist, oder aber ein digitales Signal. Sie werden jeweils an einen der vier Köpfe angelegt, die den Magnetkopfstapel 5 bilden, und auf vier Spuren auf das Band durch Veränderung der magnetischen Eigenschaften des Bandes aufgezeichnet. Der das Band 6 mit der Geschwindigkeit V antreibende Motor 8 und der Motor 7 für die Translationsbewegung des Magnetkopfstapeis 5 mit der Beschwindigkeit ν besitzen jeweils einen Regler 38 bzw. 37, der durch, ein Synchroni sat ions signal R₈ bzw. Rr, gesteuert wird. Das Signal Rg kommt von einem Oszillator 34» dessen Frequenz derart gewählt ist, daß

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die gewünschte Geschwindigkeit V erhalten wird. Das Signal Ry kommt von einem Frequenzteiler 36, der das Signal Rg aufnimmt und dessen Teilungsverhältnis derart gewählt ist, daß die gewünschte Geschwindigkeit ν erhalten wird. Die Genauigkeit der Geschwindigkeit ν muß sehr gut sein, damit Überdeckungen von Spuren vermieden werden können.

In Fig. 7 ist eine Leseeinrichtung für ein Magnetband 6 dargestellt, auf das mittels der Einrichtung gemäß Fig. aufgezeichnet worden ist. Für das Lesen wird eine wesentlich größere Genauigkeit als beim Aufzeichnen benötigt. Es ist vorgesehen, die radiale Stellung des Magnetkopfstapels mit Hilfe eines Signals zu regeln, das den radialen Folgefehler der Spur kennzeichnet, und außerdem eine Longitudinal- oder Längsregelung vorzunehmen, indem die Abspulgeschwindigkeit des Bandes mit Synchronisationsimpulsen kontrolliert wird, die beim Aufzeichnen auf das Band selbst geschrieben worden sind. Die Betriebsweise der Anordnung gemäß Fig. 7 setzt nämlich voraus, daß das Informationssignal S, beispielsweise ein Fernsehsignal, Synchronisationsirapulse hoher Frequenz aufweist. Die Zeilenimpulse, die nach der europäischen Fernsehnorm eine Frequenz von 15625 Hz aufweisen, können hierzu verwendet werden, wobei die durch den Codierer 15 bewirkte Codierung der Information so durchgeführt wird, daß diese Impulse zumindest in einem der Signale S₁ bis S^, beispielsweise im Signal S₁ vorhanden sind. Jeder Kopf des Magnetkopfstapels 5 gibt ein Signal (S₁-S^) ab, das von den magnetischen Eigenschaften der Teile des Bandes abhängt, denen die Köpfe folgen. Die vier Signale werden in einem Decodierer 150 verarbeitet, der die Decodierung entsprechend der durch den Codierer 15 bewirkten Codierung

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S..

zur Lieferung eines Signals S vornimmt. Ein Decodierer 22 extrahiert aus dem Signal S₁, das mittels eines Verstärkers 18 verstärkt worden ist, die Zeilenimpulse, und ein Phasenvergleicher 24 gibt ein Fehlersignal AV ab, das der festgestellten Phasendifferenz zwischen diesen Impulsen und den von einem Oszillator 23 mit einer Frequenz von 15625 Hz abgegebenen Impulsen proportional ist. Das Fehlersignal nV gestattet, den Oszillator 34 zu steuern, der anläßlich Fig. 6 beschrieben worden ist. Auf diese Weise wird beim Lesen eine Vorschubgeschwindigkeit des Bandes V erhalten, die der Geschwindigkeit beim Aufzeichnen gleich ist. Die Radialregelung des Magnetkopfstapeis 5 basiert auf einem periodischen Auslenkverfahren: es wird eine Querschwingung bzw. -Oszillation des Magnetkopfstapels 5 mit geringer Amplitude und mit einer Frequenz f erzeugt, die über dem Frequenzband der zu korrigierenden Folgefehler und unter dem Frequenzband der Signale S₁ bis S* liegt. Hierzu ist der Magnetkopfstapel 5 fest mit der beweglichen Spule eines elektrodynamischen Antriebssysteras nach Art eines Lautsprechersystems verbunden, dessen Sockel 1-72 mechanisch mit dem Motor 7 für den radialen Vorschub verbunden ist. Die bewegliche Spule 171 wird mittels eines Signals ε bewegt, das an die Klemmen 173 und 174 der beweglichen Spule angelegt wird und sich als Summe ergibt, die mittels eines Summationsverstärkers 25 aus einem von einem Oszillator 27 abgegebenen Signal Σ der Frequenz f und einem den Spurverfolgungsfehler kennzeichnenden Fehlersignal Δ ν gebildet wird. Die periodische Auslenkung und die radiale Korrektur werden auf diese Weise durch dasselbe Element 17 bewirkt. Eine Hochpaßfiltereinheit 151 ermöglicht die Beseitigung der Bestandteile der Frequenz f aus den Signalen S₁ bis S,, bevor diese in dem Decodierer 150 verarbeitet werden. Die Regelschleife umfaßt: einen Hüllkurvendetektor 19_T der das

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Signal S₁ nach seiner Verstärkung durch, den Verstärker 18 erhält, den das Signal Σ abgebenden Oszillator 27, eine Multipliziereinrichtung 21, die das Produkt des Signals! mit dem von dem Detektor 19 abgegebenen Signal bildet, ein Tiefpaßfilter 28, das aus dem Produktsignal die Bestandteile, deren Frequenz größer oder gleich fist, eliminiert und das Fehlersignal Δ ν abgibt, und die Summiereinrichtung 25, die vorstehend schon erwähnt worden ist.

Wenn der Magnetkopf 100, der das Signal S₁ abgibt, genau einem Spurabschnitt folgt, bringt die Oszillation der Frequenz f, die in der Richtung radial zur Spur geschaffen wird, eine Amplitudenmodulation des Signals S₁ mit der Frequenz 2f mit sich. Das gelesene Signal ist nämlich in der Mitte des Spurabschnitts maximal und nimmt bei zunehmender Entfernung von der Mitte ab. Wenn die mittlere Stellung des Kopfes 100 sich von der Mitte um einen Wert Δη entfernt, wird der Modulation des Signals S₁ mit der Frequenz 2f eine Modulation mit der Frequenz f hinzugefügt. Der Modulationsgrad bei der Frequenz f steigt an, während der Modulationsgrad bei der Frequenz 2f abnimmt, wenn Ah zunimmt. Die Phase der Modulation (positiv oder negativ) hängt von dem Sinn bzw. dem Vorzeichen des Fehlers Ah ab. Uach der Multiplikation mit dem Referenzsignal Σ und der Filterung der Frequenzbestandteile f, 2f, 3f, erhält man ein Signal Δν mit zum Steuern des Antriebssystems 17 und "zum Erhalten der Übereinstimmung der radialen Führung geeigneter Amplitude und Polarität. Ein Tiefpaßfilter 26 extrahiert die Gleichstromkomponente aus dem Fehlersignal Δν oder aus dem Signal ε und steuert den Motor 7, damit der regelmäßige Vorschub der vom Antriebssystem 17 und dem Magnetkopfstapel 5 gebildeten Einheit bewirkt werden, kann. Die in Fig. 7 dargestellte leseeinrichtung

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und die in Fig. 6 dargestellte Aufzeichnungseinrichtung sind natürlich nur die Erfindung nicht "beschränkende Ausführungsbeispiele. Diese kann zahlreiche Varianten, insbesondere für die Rückkopplungsschleifen der Leseeinrichtung aufweisen. Bei der Aufzeichnungseinrichtung "besteht eine Abänderung der Ausführungsform von Fig. 6 darin, daß eine radiale Regelung der Stellung des Magnetkopfstapels 5 "bezüglich eines schon aufgezeichneten Spurabschnitts vorgenommen wird. Hierzu ist ein Lese-Magnetkopf vorgesehen: wenn η Köpfe für die Aufzeichnung notwendig sind, weist der Magnetkopfstapel 5 η + 1 Köpfe auf, von denen einer ein Lesekopf ist: dies ist der den Luftspalt 1 von Fig. 4 aufweisende Kopf. Die Geschwindigkeit ν für den Vorschub in radialer Richtung ist so bemessen, daß der Lesekopf einer vorher aufgezeichneten Spur folgen kann; das bedeutet, daß der Spurabschnitt, dem der Lesekopf in jedem Zeitpunkt folgt, mit dem Spurabschnitt übereinstimmt, dem der an dem anderen Ende des MagnetkopfstapeIs angeordnete Aufzeichnungskopf bei dem vorhergehenden Umlauf beim Umspulen des Bandes gefolgt war, also der Kopf mit dem Luftspalt 4 gemäß Fig. 4. Dieses Ergebnis wird erhalten, wenn der Vorschub des Magnetkopfstapels 5 während eines vollständigen Umlaufs des Bandes.gleich η mal der Spurteilung h ist. Der Lesekopf liefert ein Signal, das einem Bestandteil der eine gewisse Zeit vorher aufgezeichneten Information entspricht. Dieses Signal wird in gleicher Art wie das Signal S₁ in der Leseeinrichtung gemäß Fig. 7 zur Stellungsregelung des Magnetkopfstapels 5 bezüglich der zuletzt aufgezeichneten Spur verwendet. Die Rückkopplungsschleife kann, ohne daß dies sein muß, dieselbe wie jene gemäß Fig. 7 sein. Diese Ausführungsform führt zu einer viel größeren Gleichmäßigkeit der Spuren. Das Lesen wird erleichtert, und die Regelschleifen der

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Leseeinrichtung können vereinfacht werden. Auf diese Weise wird insbesondere die Gefahr einer das Lesen störenden Überlappung von Spuren vermieden.

Es ist auch möglich, ein elektrodynamisches Antriebssystem mit einer beweglichen Spule zu verwenden, mit dem die Köpfe auf der gesamten Breite des Bandes verschoben werden können. In diesem Pail bewirkt dieses Antriebssystem den fortlaufenden Vorschub der Köpfe, die Auslenk-Oszillation und die Korrektur der Spurverfolgungsfe hler.

Eine Abänderung in der Anordnung der Luftspalte 1 bis 4 des Stapels 5 ist in Pig. 8 dargestellt. Gemäß dieser Ausführungsform sind die Luftspalte der Lese- oder Aufzeichnungsköpfe, obgleich sie in einer Linie mit einer gleichen Achse y angeordnet bleiben, gegenüber der Achse y um wechselweise positive und negative Winkel mit dem Wert α winklig versetzt. Somit sind zwei benachbarte Luftspalte, beispielsweise die Spalte 1 und 2, nicht in ihrer gegenseitigen Verlängerung angeordnet. Diese Anordnung gestattet es, das Nebensprechen zwischen den Spuren 10, 20, 30, 40, die jeweils durch die Luftspalte 1, 2, 3, 4 beschrieben sind, zu verringern. In dem Pail, daß sich zwei benachbarte Spuren, beispielsweise die Spuren 10 und 20 überlappen, liest der Luftspalt 1 beim Lesen eines Informationsteils, der zu einem gegebenen Zeitpunkt auf der Spur 10 eingeschrieben worden ist, anstelle eines Teils eines Informationselements, das zu demselben Zeitpunkt auf der Spur 20 aufgezeichnet worden ist (was mit der Anordnung gemäß Pig. 4 der Pail war), einen Teil der auf einer gewissen Länge der Spur 20 eingeschriebenen Information und somit mehrere Informationselemente, die zu

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verschiedenen Zeiten aufgezeichnet worden sind. Wenn, diese Länge, die von dem Winkel α abhängt, ausreichend ist, wird der durchschnittlich erhaltene Fehler dazu neigen, sich aufzuheben. In der Praxis ist das Problem des Nebensprechens bei geringen Werten von α gelöst: in der Größenordnung von 15°. Es ist also ganz und gar vorteilhaft, unterschiedliche Abweichungswinkel für verschiedene übereinander angeordnete Köpfe zu verwenden. Die in Fig. 8 dargestellte Anordnung der Luftspalte gestattet es, eine andere Regelschleife für die radiale Spurverfolgung beim Lesen zu verwirklichen, die empfindlicher als jene gemäß Fig. 7 ist.

Eine Abweichung Ah. jedes Kopfes mit Bezug auf die verfolgte Spur ergibt nämlich einen Phasenunterschied des gelesenen Signals bezüglich der Information, wie sie aufgezeichnet worden ist. Um diesen. Phasenunter schied auszuwerten, muß man über Synchronisationsimpulse verfügen, die zur gleichen Zeit wie die Information auf zumindest zwei der Spuren aufgezeichnet worden sind. Im Fall der Aufzeichnung eines Fernsehsignals handelt es sich beispielsweise um die Zeilensynohronisationsimpulse, die vorstehend schon, erwähnt worden sind. Da die Abspulgeschwindigkeit des Bandes 6 während des AufZeichnens geregelt worden ist, werden die Impulse mit regelmäßigen Abständen gleichzeitig auf jeder Spur geschrieben. In Fig. 9 ist die Lage zweier dieser Impulse auf den Spuren 10 und 20 dargestellt: die Impulse 110 und 120 auf der Spur 10, und die Impulse 210 und 220 auf der Spur Bei dieser Darstellung ist unterstellt, daß während des Lesens der Impulse 110 und 210 der Raidalverfolgungsfehler Hull ist. Die Luft spalte 1 und 2 lesen, dann, die Impulse 110 und 210 gleichzeitig, und diese erscheinen

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gleichphasig in den Signalen S₁ und S₂, die jeweils von den beiden Köpfen abgegeben werden. Es ist ersichtlich, daß während des Lesens der Impulse 120 und 220 die Köpfe bezüglich der Spuren um einen Wert Ah versetzt sind. Man stellt fest, daß das Lesen des Impulses 120 bewirkt wird, während sich die Luftspalte in der Stellung 1a und 2a befinden, und daß das Lesen, des Impulses 220 mit einer Zeitversetzung (Hacheilung im Ausführungsbeispiel) bewirkt wird, während die Luftspalte in der Stellung 1b und 2b eind und bezüglich der Stellungen 1a und 2a um eine Spurlänge Ax versetzt sind. Die dargestellten Impulse in den Signalen S₁ und S₂ sind also phasenverschoben. Der Wert der Phasenverschiebung wächst mit Ah an, und sein Vorzeichen hängt von dem Vorzeichen des Spurverfolgungsfehlers Ah ab. Bei der in Pig. 10 dargestellten Regelschleife werden die in Pig. 9 gewonnenen Ergebnisse ausgenutzt. Sie besteht aus zwei Decodierern 31, 32, mit denen die Zeilensynchronisationsimpulse I₁ und I₂, die jeweils in den Signalen S₁ und S₂ vorliegen, herausgezogen werden können. Die Impulse I₁ und Ip werden phasenmäßig mittels eines Komparators 33 verglichen, der ein der Phasenverschiebung zwischen den Impulsen I₁ und I₂ proportionales Signal abgibt und nach Verstärkung mittels eines Verstärkers 34 das Pehlersignal Av bildet, das an dasselbe elektrodynamischeAntriebssystem 17 wie in Pig. 7 angelegt wird. Der Mittelwert des Signals Av, der mittels des Tiefpaßfilters 26 wie gemäß Pig. 7 erhalten wird, steuert den Motor 7 für den radialen Vorschub des Magnetkopfstapels 5. Wenn V die Abspulgeschwindigkeit des Bandes 6 ist, ist bei der Schaltung gemäß Pig. 10 der Zeitabstand At zwischen den Impulsen I₁ und I₂:

At = ^Ax = 2Δ h

V V

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Für α = 15° und Y = 2,5 m/s erhält man At = 0,2 Ah.. Beispielsweise gilt h = 1 um und At = 0,2 us, da der Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeilensynchronisationsimpulsen 64 >us beträgt. Ein solcher Abstand ist leicht nachweisbar, was dem Rückkopplungskreis eine gute Empfindlichkeit bei einem Winkel α verleiht, der so klein ist, daß diese Anordnung nur einen vernachlässigbaren Einfluß auf die Bandbreite beim Aufzeichnen und die Breite der Spuren und mithin die Länge der Aufzeichnung und die Geschwindigkeit des radialen Vorschubs des Magnetkopfstapels 5 aufweist.

Die Aufspaltung des aufzuzeichnenden Informationssignals S in η Bestandteile, deren Bandbreite an die Möglichkeiten der Magnetköpfe angepaßt ist, und die Zusammensetzung dieses Signals aus η beim Lesen abgegebenen Signale machen die Verwendung eines Codierers 15 (Pig· 6) und eines Decodierers 150 (Pig. 7) notwendig. Es existieren verschiedene analoge oder digitale Godierverfahren. Fig. 11 stellt eine Ausführungsform eines Codierers mit analoger Codierung für η = 4 dar. Er weist vier Feldeffekttransistoren 41, 42, 43, 44 auf, deren Sources unter Zwischenschaltung von Kondensatoren C-, C₂, CU, C. mit Masse verbunden sind. Steuerimpulse H₁, H₂, H·*, H₇, mit sehr kurzer Impulsdauer, derselben Frequenz F und mit gleichmäßiger gegenseitiger Zeitversetzung werden jeweils an die Steuerelektroden bzw. Gates der Transistoren 41 bis 44 angelegt, wobei sie diese aufeinanderfolgend vom gesperrten in den leitenden Zustand bringen. Das Informationssignal S wird an die Drains der vier Transistoren angelegt. Die jeweils an den Klemmen der Kondensatoren C₁, C₂* CU, C« auftretenden Ladespannungen V₁, V₂» V^, V^ stellen die Abtastwerte des Signals S während der jeweiligen Dauer der Steuerimpulse

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dar. Diese Abtastwerte bleiben zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einspeitfherungs-Itnpulsen konstant. Die Steuerimpulse H₁ bis B₇, werden von einem Schieberegister 46 abgegeben, das durch, ein von einem Generator 45 kommendes Taktsignal H mit der Frequenz 4F (allgemeiner nF) gesteuert wird. Die in Pig. 12 dargestellten Zeitdiagramme zeigen ein Beispiel, wie die Zerlegung eines Signals S in vier Bestandteile V₁ bis V, vonstatten geht. Die Impulse H₁ bis H* treten jeweils zu Zeitpunkten t₁ bis t, auf, für die gilt: t_g - t₁ = t^ - t₂ = t^ - t^ = 1/4F. Bei einem Signal S mit einer Bandbreite B wählt man F in derselben Größenordnung wie B/4. Die Signale V₁ bis V* weisen eine Bandbreite von ungefähr B/4 (allgemeiner B/n) auf. Sie können direkt an die vier Magnetköpfe der Aufzeichnungseinrichtung angelegt werden. Um das Signal-Rauschverhältnis zu verbessern, wird vorgezogen, daß sie zur Frequenzmodulierung eines Trägers P verwendet werden, der von einem Oszillator 55 abgegeben wird, und zwar mit einer Frequenz Po, die größer als P, aber kleiner oder gleich dem Durchlaßbereich ist, den man mit den verwendeten Köpfen erreichen kann. Diese Frequenzmodulation wird durch vier gleichartige Modulatoren 51, 52, 53, durchgeführt, die jeweils die Signale S₁, S₂» S-, S, abgeben, die zum Anlegen an die Magnetköpfe bestimmt sind. Beispielsweise ist die Aufzeichnungseinrichtung gemäß der Erfindung zum Aufzeichnen einer Videoinformation mit einem Frequenzband von 10 MHz ausgelegt. Zu diesem Zweck werden acht Magnetköpfe verwendet, mit denen Spuren mit einem Frequenzband von 2 MHz beschrieben werden können. Man wählt Fo = 2 MHz und F = 1,25 MHz; somit gilt 8 F = 10 MHz.

Zum Decodieren beim Lesen, nach der Demodulation der Signale S₁, S₂» S^, S4, die an den Magnetköpfen abgenommen worden

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sind, können die von denselben TaktSignalen H^» H₂ > H*, H^ gesteuerten Tore 41, 42, 43, 44 des Codierers verwendet werden. Jedes demodulierte Signal wird an den Eingang eines der Tore angelegt. Da diese nacheinander tätig werden, wird duroh Zusammenstellung der an ihren Ausgängen erhaltenen Signale das Signal S erhalten.

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ι ^

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Aufzeichnungs- und Leseeinrichtung für Informationen auf einem Magnetband, bestehend aus einem Mechanismus zum fortlaufenden Abspulen des Bandes, zumindest einem Magnetkopf mit einem dem Band gegenüberliegenden Luftspalt und mit zwei Eingangs- und Ausgangsklemmen für eine elektrische Spannung, wobei das Band als Endlosband ausgebildet ist, indem seine Enden miteinander verbunden sind, so daß das Band unbegrenzt abgespult werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kopf eine Quer-Translationsbewegung in einer Richtung y erteilt wird, die senkrecht zu der Abspulriohtung χ des Bandes vor dem Kopf ist, und daß die Bewegung mittels eines Mechanismus für einen fortlaufenden Vorschub derart bewirkt wird, daß der Luftspalt auf dem Band eine fortlaufende Spur beschreibt, die in der Richtung y parallel zueinander verlaufende und äquidistante Spurabschnitte bildet.

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Lei/Gl
2. Einrichtung nach Anspruch. 1, gekennzeichnet durch η Köpfe, wobei η ganzzahlig und zumindest gleich 2 ist, die miteinander verbunden sind und deren Luftspalte auf einer gleichen Achse in der y-Richtung angeordnet sind und η fortlaufende Spuren beschreiben, die in der y-Richtung zueinander parallele Spurabschnitte mit der Spurteilung h bilden.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Mitten zweier benachbarter Luftspalte gleich h ist und daß die von den Köpfen in der y-Richtung während des Abspulens der gesamten Länge des Bandes durchlaufene Strecke gleich n*h ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Mitten zweier benachbarter Köpfe gleich p«h ist, wobei ρ ganzzahlig und kleiner oder gleich l/n«p«h und 1 die Breite des Bandes in der y-Richtung ist, und daß die von den Köpfen in der y-Richtung während des Abspulens der gesaraten Länge des Bandes durchlaufene Strecke gleich h ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Luftspalte in der y-Richtung fluchten.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» zum Aufzeichnen eines InformationsSignaIs mit η Aufzeichnungs-Magnetköpfen in Form zumindest einer Spur auf einem magnetischen Träger, so daß die Aufzeiohnung durch Abtasten der Spur mit η Lese-Magnetköpfen

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gelesen werden kann, gekennzeichnet durch Codiereinrichtungen zum Zerlegen des Informationssignals mit einem Frequenzband B in η elektrische Signale mit einem Frequenzband, das kleiner als B ist, wobei die Signale gleichzeitig jeweils an die Eingangs-Ausgangsklemmen der η Aufzeichnungsköpfe angelegt weröen.
7· Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen mit den η Aufzeichnungsköpfen fest verbundenen Lesemagnetkopf, der derart angeordnet ist, daß er einem zuvor von einem der Aufzeichnungsköpfe beschrie-' benen Spurabschnitt folgen kann, und durch Regeleinrichtungen zur radialen Führung, die das durch den Lesekopf gelieferte Signal empfangen, damit dieser auf der Spur gehalten wird.
8. Einrichtung zum Lesen eines Bandes, auf das eine Information in Form von η Signalen aufgezeichnet worden ist, die auf η Spuren mittels einer Aufzeichnungseinrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7 aufgeschrieben worden sind, mit den η Aufzeichnungsköpfen der Aufzeichnungseinrichtung vergleichbaren η Leseköpfen, gekennzeichnet durch Decodiereinrichtungen, die die von den η Leseköpfen, abgegebenen Signale zum Wiederherstellen des Informationssignals empfangen.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, bei welcher zumindest eines der von den η Leseköpfen abgegebenen η Signale Synchronisationsimpulse enthält, die zur gleichen Zeit wie die Information, mit einer konstanten Frequenz fo aufgezeichnet werden, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Extrahieren der impulse aus dem

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Signal und durch. Phasenvergle ic lisa inr ichtungen, die die Impulse und Referenzimpulse mit der Frequenz fo empfangen und ein auf den Mechanismus zum fortlaufenden Abspulen des Bandes einwirkendes Fehlersignal liefern.
10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Verschieben der Köpfe, die mit dem Mechanismus für den fortlaufenden Vorschub der Köpfe verbunden ist und eine periodische Auslenkung der Köpfe mit einer vorherbestimmten Frequenz f in y-Richtung bewirkt, wobei die Einrichtung auf das von einem der Köpfe abgegebene Signal anspricht, um während der Intervalle der Nichtübereinstimmung des Kopfes mit Bezug auf eine Spur eine Komponente der Frequenz f zu erzeugen, deren Intensität mit der Nichtübereinstimmung in Beziehung eteht und deren Phase den Sinn der Nichtübereinstimmung darstellt, und durch Einrichtungen, die die Komponente und das periodische Abweichungssignal empfangen, um ein Fehlersignal zu erzeugen, das auf die Einrichtung zum Verschieben der Köpfe zugleich mit dem die periodische Auslenkung bewirkenden Signal einwirkt.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus zum fortlaufenden Vorschub durch den Mittelwert des Fehlersignals gesteuert ist.
12. Einrichtung nach Anspruoh 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Luftspalte mit der Achse y einen abwechselnd positiven und negativen Winkel mit gleichem Wert für alle Köpfe bilden.

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13. Einrichtung nach. Anspruch 12, zum Aufzeichnen eines Informationssignals mit η Aufzeichnungs-Magnetköpfen in Form zumindest einer Spur auf einem magnetischen Träger in der Weise, daß die Aufzeichnung duroh Abtasten der Spur mit η lese-Magnetköpfen gelesen werden kann, gekennzeichnet durch Codiereinrichtungen für die Zerlegung des Informationssignals mit dem Frequenzbereich B in η elektrische Signale mit einem Frequenzband, das kleiner als B ist, wobei die Signale gleichzeitig jeweils an Eingangs-Ausgangsklemmen der η Aufzeichnungsköpfe angelegt werden.
14. Einrichtung zum lesen eines Bandes, auf das eine Information in Form von η Signalen aufgezeichnet worden ist, die auf η Spuren mittels einer Aufzeichnungseinrichtung gemäß Anspruch 13 eingeschrieben worden sind, mit η Leseköpfen, die mit den η Aufzeichnungsköpfen der Aufzeichnungsvorrichtung vergleichbar sind, gekennzeichnet durch Decodiereinrichtungen, welche die von den η leseköpfen abgegebenen Signale zum Wiederherstellen des InformationsSignaIs empfangen.
15. Einrichtung nach Anspruch 4, in welcher zumindest zwei der von den η Leseköfpen abgegebenen η Signale jeweils zwei Reihen von synchron zur gleichen Zeit wie die Information mit einer festen Frequenz fo eingeschriebene

< Synchronisationsimpulse enthalten, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Extrahieren der Impulsreihen aus dem einen bzw. dem anderen der beiden Signale und durch Phasenvergleichseinrichtungen, die die beiden Impulsreihen empfangen und ein auf den Vorschubmechanismus der leseköpfe zum Erhalten der Übereinstimmung der Führung einwirkendes Fehlersignal abgeben.

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16. Einrichtung nach. Anspruch. 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus für den fortlaufenden Vorschub der Köpfe eine periodische Auslenkung der Köpfe mit einer vorherbestimmten Frequenz f in der y-Richtung bewirkt, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die auf das von einem der Köpfe abgegebene Signal ansprechen, um während der Zeiträume der Nichtübereinstimmung des Kopfes bezüglich einer Spur eine Komponente der Frequenz f zu erzeugen, deren Intensität in. Beziehung mit der Nichtübereinstimmung steht und deren Phase den Sinn der Nichtübereinstimmung darstellt, und daß eine die Komponente und das periodische Auslenkungssignal aufnehmende Einrichtung zum Erzeugen eines auf den Mechanismus zum fortlaufenden Vorschub einwirkenden Fehlersignals vorgesehen ist.
17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der Köpfe durch ein elektrodynamisches Antriebssystem mit einer beweglichen Spule bewirkt wird.

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