Polarizarea benzii magnetice

Vizualizarea câmpului magnetic al unui ton audio de 1 kHz înregistrat pe o casetă stereo

Polarizarea benzii magnetice este o expresie care identifică două fenomene, polarizarea curentului continuu și polarizarea curentului alternativ, care îmbunătățesc fidelitatea înregistrărilor sonore analogice pe banda magnetică. Biasul de curent continuu este adăugarea unui curent continuu la semnalul audio înregistrat. Bias-ul CA este adăugarea unui semnal audio de înaltă frecvență (de obicei 40 - 150 kHz) la semnalul audio. Banda magnetică are un răspuns neliniar la rezistențe reduse ale semnalului, măsurate prin coercitivitate relativă. Polarizarea crește semnificativ calitatea semnalului pentru majoritatea înregistrărilor audio prin împingerea semnalului în zona liniară a funcției de transfer a benzii.

Istorie

Înregistrarea magnetică a fost propusă încă din 1878 de Oberlin Smith , care a publicat un articol în The Electrical World pe 8 septembrie 1888 intitulat „Some Possible Forms of Phonographs”. Din 1898, Valdemar Poulsen a demonstrat un înregistrator magnetic și a propus bandă magnetică. ^[1] Fritz Pfleumer a primit brevetul german DE 500900 ^[2] pentru „un purtător de înregistrări sonore la 31 ianuarie 1928 , dar ulterior a fost anulat din cauza prezenței precedentului brevet american 1653467 al lui Joseph A. O'Neill. ^[3]

Polarizarea curentului continuu

Primele sisteme de înregistrare magnetică au aplicat pur și simplu semnalul de intrare, fără a-l modifica, pe un cap de înregistrare; înregistrarea rezultată a avut un răspuns de frecvență foarte limitat și o distorsiune ridicată, tocmai pentru că fără o polarizare adecvată banda a fost înregistrată în afara zonei sale de liniaritate. Ulterior s-a descoperit că, prin amestecarea unei tensiuni CC de un nivel precis la semnalul audio de înregistrare, a fost posibilă polarizarea benzii într-o regiune de răspuns liniară rezonabilă, cu o distorsiune mai mică a înregistrării. Principalul dezavantaj este că polarizarea curentului continuu lasă banda cu o magnetizare netă, ceea ce duce la un zgomot semnificativ de fundal în redare. În unele sisteme vechi de înregistrare rudimentare, s-a folosit un magnet permanent care, în faza de înregistrare, a fost plasat lângă capul de înregistrare și ulterior a fost îndepărtat în timpul redării benzii, astfel încât să se evite ștergerea benzii în sine . Bias-ul de curent continuu este tipic pentru punțile de casetă cu preț redus și cu preț redus.

Polarizarea în curent alternativ

Deși îmbunătățirile obținute cu polarizarea curentului continuu sunt evidente, există o îmbunătățire mult mai mare dacă se utilizează o polarizare a curentului alternativ . În timp ce polarizarea curentului alternativ a fost descoperită independent de mai mulți oameni din întreaga lume, doar germanii au folosit-o pe scară largă înainte de sfârșitul celui de-al doilea război mondial și se bazează pe dezvoltarea inginerilor germani a acestei tehnologii.

Primul brevet pentru polarizarea curentului alternativ a fost depus de W. Carlson și Glenn L. Carpenter în 1921 (US 1640881 ^[4] ). Cu toate acestea, valoarea prejudecății curentului alternativ a fost mascată de condiția primitivă a altor funcții de înregistrare magnetică și, astfel, succesul lui Carpenter și Carlson a fost în mare parte ignorat. Japonezii Teiji Igarashi, Makoto Ishikawa și Kenzo Nagai au publicat un studiu influent al polarizării curentului alternativ în 1938 și au primit un brevet japonez în 1940. De asemenea, Marvin Camras (SUA) a descoperit polarizarea de înaltă frecvență (AC) independent în 1941.

Îmbunătățirea distorsiunii și a zgomotului oferită de polarizarea curentului alternativ a fost redescoperită în 1940 de Walter Weber (1907-1944) în timp ce lucra pentru Hans Joachim von Braunmühl la Reichs-Rundfunk-Gesellschaft (RRG). ^[5] Cuplajele germane au primit mai multe brevete conexe, inclusiv DE 743411 ^[6] pentru „Tratamentul purtătorului de sunet de înaltă frecvență”.

Posibil independent de Weber și Braunmühl, compania britanică Boosey & Hawkes a produs un înregistrator de sârmă de oțel în baza unui contract guvernamental în timpul celui de-al doilea război mondial cu polarizare a curentului alternativ. Exemple încă apar din când în când, întrucât multe au fost eliminate din stoc ca excedent de către guvern. După război, Boosey și Hawkes au produs, de asemenea, un reportofon "Reporter" la începutul anilor 1950 folosind bandă magnetică, mai degrabă decât sârmă de oțel, care se baza pe tehnologia germană de război.

Teorie

Afișaj curent electric

Pe măsură ce banda părăsește capul, polarizarea aplicată compensează parțial câmpul benzii, iar inducția netă rămasă este în esență diferența dintre semiperioadele pozitive și negative ale semnalului înregistrat anterior. Această operație de diferență anulează în continuare unele dintre neliniarități. Câmpul magnetic care variază constant și rapid ajută la prevenirea fenomenului de histerezis magnetic (tendința materialelor paramagnetice de a rezista la magnetizare sau demagnetizare) atât a capului de înregistrare, cât și a benzii.

Practică

Crestăturile de pe suprafața superioară a casetei audio indică tipul de bandă conținută. Caseta superioară, cu doar crestăturile de protecție la scriere (acoperite de filele de aici), este de tip I. Caseta de lângă ea, cu două crestături lângă cele de protecție la scriere, este de tip II. Cele două casete inferioare, cu crestături de tip II plus încă câteva în centru, sunt de tip IV (metal); filele de protecție la scriere din a doua au fost eliminate, ceea ce înseamnă că caseta nu poate fi înregistrată

Caracteristicile sistemului de înregistrare se schimbă destul de marcat pe măsură ce nivelul curentului diagonal sa schimbat. Există un nivel la care sistemul dă cea mai mică distorsiune. Există, de asemenea, un nivel la care răspunsul în frecvență prezintă un maxim. Aceste circumstanțe nu se prezintă la același nivel de polarizare. Înregistratoarele profesionale sunt instalate invariabil pentru o distorsiune minimă, răspunsul de frecvență necesar obținându-se prin alegerea unei viteze adecvate a benzii și a unei curbe de egalizare. Echipamentele pentru consumatori și, în special, înregistratoarele audio cu casetă compactă au un nivel de compromis stabilit pentru a oferi un răspuns de frecvență bun și o distorsiune scăzută. De asemenea, frecvențele audio mai mari sunt apoi slăbite mai mult (cunoscută și sub numele de reducere a spațiului liber).

Bang & Olufsen a inventat și patentat așa-numitul principiu Dolby HX Pro ( Headroom eXtension ) pentru combinarea controlului polarizării cu sistemul Dolby pentru a asigura un răspuns mai bun în frecvență pe punțile casetei. Tandberg a introdus în schimb un sistem de înregistrare pe câmpuri încrucișate pentru magnetofoane, în care a fost folosit un cap separat cu polarizare. Acest lucru a dus la o polarizare mai bună decât amestecarea celor două semnale în capul de înregistrare, dar toleranțele mecanice pentru câmpul încrucișat sunt strânse. Sistemul a necesitat o reajustare frecventă și a fost în mare parte abandonat.

Diferite amplitudini ale câmpului de polarizare sunt optime pentru diferite tipuri de benzi, astfel încât majoritatea aparatelor de înregistrare au un comutator de reglare a polarizării pe panoul de comandă sau, în cazul casetelor audio , reglarea poate fi automată folosind câteva crestături ca ghid. . Panglicile pe bază de oxid de fier necesită cel mai mic interval de polarizare, în timp ce panglicile pe bază de crom (inclusiv pseudo-crom) necesită niveluri mai ridicate. Particulele metalice necesită și mai mult. Banda metalică evaporată acceptă un nivel ridicat de părtinire, dar este folosită în principal în scopuri de înregistrare a datelor (care nu necesită părtinire, deoarece neliniaritatea nu mai este o problemă). Același lucru este valabil și pentru o bandă de oxid mixt, varianta FeCr , pe care un strat mai gros de oxizi de fier a fost acoperit de un strat mai subțire de oxizi de crom . Ideea de bază a fost că, la frecvențe mai mici și curenți mai mari, stratul feric va fi magnetizat mai profund, în timp ce la frecvențe mai mari, doar stratul superior de crom ar fi activ. În practică, acest lucru nu a funcționat bine și unele ^{[ citația necesară ] a} susținut că acest strat subțire de crom a fost rapid spălat cu o utilizare intensă.

Notă

Elemente conexe

• Banda magnetica

• Permeabilitate magnetică

• Coercitivitatea