Снижение уровня низкочастотных составляющих в спектре сигнала

Теперь рассмотрим один важный аспект процедуры считывания информации с носителя. Данные, записанные на носитель, имеют вид достаточно узкой дорожки конечной ширины. Информация на дорожке представлена в виде изменений одного из параметров носителя: характера намагниченности рабочего слоя магнитного носителя, интенсивности отраженного света на оптическом носителе или угла поворота плоскости поляризации на магнитооптическом носителе. Для того чтобы считывание такой информации было возможно, считывающий элемент воспроизводящего устройства (магнитная или оптическая головка) должен следовать как можно более точно вдоль осевой линии дорожки. При считывании оптических и магнитооптических дисков, кроме того, должно поддерживаться заданное расстояние между дорожкой и оптической головкой. Обеспечивают процесс считывания системы автоматического регулирования (сервосистемы). Информация о степени точности слежения за дорожкой записи (или о степени точности фокусировки) извлекается ими из самого информационного сигнала – других источников нет. Ошибка слежения возникает из-за неравномерности вращения или перемещения носителя, а также из-за вертикальных биений дискового носителя, поэтому сигнал ошибки располагается в области очень низких частот – порядка нескольких десятков герц, и проявляется, как правило, в виде изменения уровня огибающей информационного сигнала. Кроме того, при использовании для воспроизведения магнитной сигналограммы индукционной головки низкие частоты воспроизводятся очень плохо. Вследствие этого крайне важно, чтобы в спектре информационного сигнала низкочастотных составляющих либо не было вообще, либо их уровень был пренебрежимо мал. В противном случае сервосистемы будут воспринимать изменения в низкочастотной части информационного сигнала как ошибку слежения, а это может привести к нарушению процесса считывания и появлению большого числа ошибок в считанных данных. Поэтому для записи информации на носитель используются такие методы канальной модуляции и канальные коды, которые имеют в своем спектре как можно меньший уровень низкочастотных компонент, либо предусматривают механизм, обеспечивающий контроль и подавление их уровня до приемлемого значения.

Канальное кодирование с образованием последовательностей ограниченной длины достаточно хорошо формирует спектр записываемого сигнала, поскольку основная энергия сигнала здесь будет сосредоточена в полосе частот между f_max = 1/ λ_min = 1/2 T_min и f_min = 1/ λ_max = 1/2T_max. На рис. 1.8 показан спектр описанного выше кода 4/6, энергия которого сосредоточена в полосе частот от 1/4 Т_к до 1/10 Т_к, где Т_к – длительность канального бита.

 

 

Если не обращать внимание на снижение плотности записи, то с точки зрения малого уровня низкочастотных составляющих для записи на носитель также хорошо подходит и частотная модуляция. Здесь вся энергия сосредоточена всего на двух частотах f_min = 1/ T и f_max = 2/ T, где Т – длительность исходного бита данных. А вот модуляция по способу NRZI для записи на носитель совершенно не годится – здесь спектр простирается от f_max = 1/ T до 0 Гц, поскольку информационный сигнал может содержать сколь угодно длинные последовательности «нулей» (рис. 1.9).