專利名稱:一種通過傳播媒介復(fù)原數(shù)字信息的裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種通過傳播媒介重新復(fù)原所錄的數(shù)字信息的裝置。所謂傳播媒介,特指一種可由光學(xué)讀出的記錄載體,數(shù)字信息以光學(xué)能檢出的區(qū)域與中間區(qū)域與中間區(qū)域交替出現(xiàn)的聲道形式貯存于載體上。這種裝置包括振蕩器,用于產(chǎn)生時鐘同步信號,產(chǎn)生判別電平,從傳播媒介獲得的信號,與判別電平進(jìn)行比較,以再現(xiàn)原錄的數(shù)字信號。
這種裝置使用在市場上出售的“小型唱片數(shù)字式電唱機(jī)”內(nèi),為菲律浦公司白熾燈制造廠產(chǎn)品,牌號CD100。這種電唱機(jī)的信號,產(chǎn)生于同步信號與復(fù)原信號時基的相角差的大小,由復(fù)原信號與判別電平的交點來確定,為了鎖定同步信號對上述交點的相位,采用鎖相環(huán)路。此信號為相位差的大小,以測定上述交點與同步信號邊緣的時間間隔確定之。當(dāng)復(fù)原的信號相對較弱時,如由于唱片上存在指痕,該時間的計量變得非常不可靠,因為,這樣一來計量的結(jié)果取決于判別電平與噪聲等的交點。這引起相位檢測的誤差,并隨之發(fā)生同步振蕩器的失調(diào)。為了減輕問題的影響,一旦信號丟失,相位檢測隨之中斷,可是這種中斷需要一定時間,因而同步振蕩器仍然可能失調(diào)。
本發(fā)明的目的在于,提供一種如本文開始時所闡明的那種類型的裝置,其中使用一種對于信號丟失而造成的干擾并不敏感的相位檢測方法。
為此目的,本發(fā)明的特點是對第一瞬間復(fù)原信號兩側(cè)的幅值進(jìn)行采樣的方法,在此復(fù)原信號與判別電平第一次相交于兩個可能的方向,而采樣由與同步信號的相位同步來實現(xiàn),和產(chǎn)生第一次信號的方法,它是判別電平與上述第一瞬間復(fù)原信號兩側(cè)采樣的內(nèi)推,二者幅值差的大小。
當(dāng)相位差按照本發(fā)明的方法檢測出來以后,第一信號所代表的相位差與復(fù)原信號在交點附近的斜率成正比,因而也正比于該復(fù)原信號的幅值。在信號丟失的情況下,該幅值變小,結(jié)果第一信號也變小,幾乎很難造成同步振蕩器的失調(diào)。
本發(fā)明的裝置,其另一特點是,采樣方法適合于第二瞬間,對復(fù)原信號兩側(cè)的幅值進(jìn)行采樣。此處,復(fù)原信號與判別電平相交于與第一方向相反的第二方向,于是形成第二信號,它是判別電平與上述第二瞬間兩側(cè)采樣的內(nèi)推,二者幅值差的大小。
關(guān)于第一和第二信號的形成,本發(fā)明的裝置之又一特點是第一信號與第二信號的形成,其幅值滿足關(guān)系式k+l-2m,其中k與l是第一或第二瞬間在信號兩側(cè)采樣的幅值,而m是判別電平的幅值。
至于同步振蕩器的控制,本發(fā)明的裝置之特點是將與第一與第二信號的差值成比例的信號加到上述振蕩器上,使其同步信號的相位與復(fù)原的數(shù)字信號的時基鎖定。
為使原錄制的數(shù)字信號獲得最佳的復(fù)原效果,判別電平必須盡可能地對稱。為此,本發(fā)明的裝置具有以下特點將一個與第一信號與第二信號之和成比例的信號,作為負(fù)反饋信號加于產(chǎn)生判別電平的部位。
此第一與第二信號之和與同步信號和判別電平在兩個方向的交點之相位差的差值成比例。此差值由于負(fù)反饋的作用而趨于最小。
以下參照附圖中的實例對本發(fā)明作詳細(xì)說明,附圖包括圖1,為裝置框圖,其中使用了本發(fā)明所提出的相位檢測器;
圖2,表示出圖1裝置內(nèi)檢測器19的實例;
圖3,用于說明圖2檢測器工作原理的波形圖;
圖4,用于說明圖5電路工作原理的波形圖;
圖5,輸出信號SL的電路37(圖1)的部分框圖;
圖6,用于說明圖7電路工作原理的波形圖;
圖7,由本發(fā)明提出的相位檢測器58(圖1)的框圖。
圖1所示裝置采用本發(fā)明的相位檢測器。圖中,以斷面示意圖表示一盤形的記錄載體1,這一錄音載體包括在上面形成聲道結(jié)構(gòu)的基片2,這種結(jié)構(gòu)包含凹槽了及中間區(qū)域4。這種起伏狀的聲道結(jié)構(gòu)涂有反射層5及透明的保護(hù)層6。包含在起伏狀聲道結(jié)構(gòu)內(nèi)的信息,由激光發(fā)生器7產(chǎn)生的激光束,通過一套透鏡系統(tǒng)8聚焦后投射到聲道上加以讀出。反射的激光束通過一半透明的反光鏡9的反射與激光束分相器的作用,投射到一組4個成直線排列的光檢測器Ⅱa、Ⅱb、Ⅱc、Ⅱd上。由這些光電檢測器送出的電流,經(jīng)一電流/電壓變換器12轉(zhuǎn)換成信號電壓V1、V2、V3與V4。
為使信號能準(zhǔn)確讀出,透鏡系統(tǒng)8由聚焦控制信號FE′加以控制,圖中未示出被控制的方式。為了經(jīng)向跟蹤激光束產(chǎn)生的光點的經(jīng)向位置,由經(jīng)向控制信號RE′進(jìn)行控制,此為一精確控制系統(tǒng)。粗略控制(控制方式圖中未示出)是靠控制信號CE′的控制,經(jīng)向移動整個光學(xué)系統(tǒng)7、2、9、10、11。
控制信號CE′、RE′及FE′,由信號電壓V1、V2、V3及V4得出。除去V1+V2+V3+V4之和以外,要求還原高頻數(shù)據(jù)信號。信號(V1+V4)-(V2+V3)用于信號FE′,信號(V1+V2)-(V3+V4)用于信號CE′及RE′。所有這些控制信號都可由A′,B′及C′三個信號取得,由信號V1、V2、V3及V4的不同組合可得A′、B′及C′。本具體裝置內(nèi),這些信號具有下列關(guān)系A(chǔ)′=V1+V2B′=V3+V4C′=V1+V4上述信號V1、V2、V3及V4的組合,由矩陣電路13實現(xiàn)。這種組合的優(yōu)點是只有3個信號要求數(shù)字化,而不是4個,因而比起這些(4個)信號串行數(shù)字化的情況,可使用較低的本機(jī)同步時鐘頻率。為此目的,信號A′,B′及C′由多路轉(zhuǎn)換器14轉(zhuǎn)換成串行的形式,再經(jīng)模-數(shù)變換器15變換成數(shù)字量,然后再由信號分離器16重新轉(zhuǎn)換成并行輸出形式,以得到相對應(yīng)的數(shù)字采樣值A(chǔ)、B及C。多路轉(zhuǎn)換器14、模-數(shù)變換器15及信號分離器16,接受由同步時鐘信號發(fā)生電路17輸出的具有正確相位關(guān)系的同步信號。
在振蕩器18的控制下,使A、B及C的采樣輸出與數(shù)據(jù)信號的位頻率同步。
為產(chǎn)生各種控制信號,至關(guān)重要的是盡可能壓縮數(shù)據(jù)信號的頻譜。這可以選擇采樣輸出與數(shù)據(jù)的模式(凹槽及中間區(qū)域)同步來實現(xiàn),由此,瞬時采樣頻率等于數(shù)據(jù)信號的瞬時頻率。為此,一次采樣的每個凹槽(3)與中間區(qū)域(4)是從各A、B及C的采樣輸出中選出。為減小信號讀出時,光的傳輸函數(shù)的影響(信號幅值是激光束投射位置的函數(shù),以凹槽為基準(zhǔn),則趨于凹槽邊緣,幅值減小),采樣僅取凹槽與中間區(qū)域,比規(guī)定的時鐘周期為長,在本例內(nèi),長于5個時鐘周期。為此,當(dāng)?shù)?個采樣信號于一個凹槽上被檢出時,檢測器19(參照圖2將作詳細(xì)說明)在輸出端20產(chǎn)生一脈沖;當(dāng)?shù)?個采樣信號于一個中間區(qū)域上被檢出時,在輸出端21產(chǎn)生一脈沖。檢測器19的輸入端22接受由振蕩器18送來的同步信號,信號A與B的數(shù)字和由加法器25及均衡電路24取得,由輸入端23輸入檢測器19。
采樣信號A、B及C,分別通過延遲網(wǎng)絡(luò)26、27及28后,較振蕩器18延遲3個時鐘周期(τ),再分別經(jīng)過均衡器29、30及31的均衡后,分別加到保持電路32和33,34與35以及36上。保持電路32、34與36由檢測器19的輸出端21送來同步信號1而保持電路33與35則由輸出端20送來同步信號。當(dāng)聲道各中間區(qū)域長于5個時鐘周期,則采樣信號A、B與C的第3采樣信號*a、b與c分別出現(xiàn)在保持電路32、34與36的輸出端38、40與42上;而當(dāng)聲道各凹槽長于5個時鐘周期時,則采樣信號A與B的第3采樣信號
a與
b分別出現(xiàn)在保持電路33與35的輸出端39與41上。
信號a、
a、b、
b及c被送入處理電路37,并分別在輸出端43、44與45輸出信號RE、CE與FE信號TL表示聲道損失,信號DO表示信號丟失,信號HFL表示高頻數(shù)據(jù)信號的電平太低,而信號SL是用于數(shù)據(jù)信號處理的判別電平,以上四個信號分別由輸出端46、47、48與49輸出。信號RE、CE與FE由數(shù)-模變換器50、51與52轉(zhuǎn)換成模擬信號,而后由放大器53、54與55將信號放大成模擬量控制信號RE′、CE′與FE′,用作聚焦與跟蹤控制。
信號A+B之和在加法器25內(nèi)相加,經(jīng)均衡電路24輸出,不僅施加于檢測器19,同時也送到比較器56,判別電平SL也輸入到比較器56,以復(fù)原數(shù)字化的數(shù)據(jù)信號,并由輸出端57輸出。信號A+B輸入相位比較電路58,對采樣信號A+B的相位與記錄載*原文a誤為2,b誤為6,c漏寫。-譯注體1上的數(shù)據(jù)信號的相位進(jìn)行比較,而后將此相位大小的信號由輸出端59輸出;而另一個A+B信號的非對稱度大小的信號則由輸出端60輸出,并被送到電路37,將參照圖*5另作詳細(xì)說明。由59輸出的相位誤差信號,經(jīng)低通濾波器61后控制振蕩器18。
圖2為圖1裝置內(nèi)檢測器19的實例,而圖3給出波形圖,以解釋圖2電路的工作原理。圖2電路內(nèi),由均衡電路24供給的信號A+B,經(jīng)輸入端23加到高通濾波器62上,以濾除低頻分量,并由一簡單比較器63將數(shù)字化數(shù)據(jù)信號再現(xiàn)。方波的數(shù)據(jù)信號邊緣,由電路64檢出,有如一個微分器。此邊緣檢出器啟動計數(shù)器65,對輸入端22的同步時鐘脈沖(來自振蕩器18),根據(jù)邊緣檢出器64的脈沖所確定的瞬間進(jìn)行計數(shù)。譯碼電路66對規(guī)定的數(shù)進(jìn)行譯碼,在本例中為6,當(dāng)計數(shù)到“6”時,有一脈沖送到“與”門67及68?!芭c”門67在反號輸入端同時輸入再現(xiàn)的數(shù)據(jù)信號,而“與”門68在同號輸入端也同時輸入此信號。由此,當(dāng)計數(shù)到達(dá)“6”時,以數(shù)據(jù)信號(3c)為正,則輸出端21出現(xiàn)脈沖,以數(shù)據(jù)信號為負(fù),則輸出端20出現(xiàn)脈沖。
圖3a表示記錄載體上的部分?jǐn)?shù)據(jù)聲道,包含凹槽3與凹槽之間的中間區(qū)域4。圖46顯示出采樣信號A+B的波形,出自圖3a的聲道。圖3c示出經(jīng)比較器63以后,再現(xiàn)的數(shù)據(jù)信號,實質(zhì)上為一方波信號,其周期時間對應(yīng)于凹槽與中間區(qū)域的長度。圖3d表示出由數(shù)據(jù)信號邊緣形成的計數(shù)器65的起始脈沖。由此,計數(shù)器開始計數(shù)的同步信號脈沖示于圖3e。每當(dāng)計數(shù)到達(dá)“6”時,并且對應(yīng)于正的數(shù)據(jù)信號(圖3c),即當(dāng)聲道的中間區(qū)域,輸出端21就出現(xiàn)脈沖(圖3f),而對于負(fù)的數(shù)據(jù)信號,即當(dāng)聲道處于凹槽部位,則*原文錯為圖8。-譯注輸出端20出現(xiàn)脈沖(3g)。已經(jīng)延遲3個時鐘周期的信號A、B與C是這樣采樣的,如圖3h表示出信號A已經(jīng)延遲3個時鐘周期,為此保持電路32(圖1)對每個長于5個時鐘周期的中間區(qū)域保持住第3個采樣沖(信號示于圖3i),而采樣與保持電路33對每個長于5個時鐘周期的凹槽,保持住第3個采樣脈沖(信號示于圖3j)。
在圖1所示的裝置內(nèi),數(shù)據(jù)信號A+B被加到比較器56,以再現(xiàn)數(shù)據(jù)信號。在此比較器內(nèi),采樣信號A+B與電路37輸出端49輸出的判別電平SL進(jìn)行比較,此判別電平須使再現(xiàn)的數(shù)據(jù)信號準(zhǔn)確對應(yīng)唱盤上凹槽的模型。如圖*4所示信號A+B在電平a+b與
a+
b之間變化,a+b與
a+
b是信號A+B分別對應(yīng)于長的中間區(qū)域或凹槽的第3個采樣脈沖的值。第一次近似計算采用的判別電平SSL為介于上述a+b與
a+
b電平之間的居中值,故有SL= 1/2 (a+b+
a+
b)只有當(dāng)信號A+B通過中間區(qū)域及凹槽期間的變化是對稱的,這種近似的處理才是正確的,但這種情況并不經(jīng)常。所以判別電平必須由一計算及信號A+B非對稱度的因數(shù)α加以修正。為形成修正因數(shù)α,由圖6及圖7加以說明。
圖5表示電路37產(chǎn)生判別電平SL的部分。通過加法器77,得到采樣信號a、
a、b、
b之和,并經(jīng)除法器80作除2運算, 1/2 (a+
a+b+
b)的值應(yīng)以因數(shù)α乘之,以修正非對稱度。然而,上述因數(shù)α的乘法運算意味著必須采用快速型乘法器,以適應(yīng) 1/2 (a+b+
a+
a)較快的變化。更加有效的方法是以因數(shù)α=(1+e)代替因數(shù)α進(jìn)行乘法運算,這表明由除2電路80的輸出信號中,有*原文誤為圖5。-譯注一分?jǐn)?shù)值要通過加法器81加到上述另一輸出中去。此分?jǐn)?shù)*e· 1/2 (a+
a+b+
b)取自乘法器82輸出,而因數(shù)e是從相位比較器58(圖1)的輸出端60,經(jīng)一低通濾波器83得到的。這樣處理的優(yōu)點在于乘法器82不再需要快速型的,因為因數(shù)e的變化與數(shù)值 1/2 (a+
a+b+
b)比較起來相對較慢。另一優(yōu)點是,在控制系統(tǒng)已經(jīng)動作,當(dāng)一長的凹槽與長的中間區(qū)域以后的電平a+b與
a+
b被識別,而在修正因數(shù)e被決定之前,即有一相當(dāng)可靠的判別電平SL= 1/2 (a+b+
a+
b)出現(xiàn)在輸出端49上。
圖7為電路58(圖1)的實例,用于產(chǎn)生一個同步信號與記錄在唱片上的數(shù)據(jù)信號之間相位誤差大小的信號,以及另一個表示信號A+B的非對稱度大小的信號,并波加到圖5的電路中,以修正判別電平SL。圖7電路的工作原理可參照圖6加以說明,其中(A+B)n-1與(A+B)n是信號A+B的兩個連續(xù)采樣信號,處于判別電平SL的不同側(cè)。假定此模擬信號在(A+B)n-1及(A+B)n兩個采樣信號之間,呈線性變化,則與上述判別電平的交點Pn可由線性內(nèi)推法來確定。
交點Pn相對于(A+B)n-1與(A+B)n之間中點瞬間的相對偏差,也就是同步信號與凹槽3的邊緣之間的瞬時相位差的大小,因此也即與錄制的數(shù)據(jù)信號位頻率間的瞬時相位差。圖6內(nèi),此同步信號以Sc標(biāo)記,而相位差以Qn標(biāo)記。對于判別電平SL在采樣值(A+B)m與(A+B)m-1之間的交點P′m對應(yīng)于凹槽3的另一邊緣,以同樣方法可以確定瞬時相位差Qp。
Qp+Qn之和是兩側(cè)邊緣平均相位偏差的大小,因而也是同步振蕩器18相位誤差的大小,此時,相位誤差Qp與Qn之間的差*原文為e,應(yīng)為e· 1/2 (a+
a+b+
b)。-譯注值,即判別電平SL對要求電平的偏差。實際上,如果電平SL上升,Qp增加而Qn減小,因而差值Qp-Qn在正的方向增加,如電平SL減小并低于要求電平,則差值Qp-Qn變負(fù)。
因此,差值Qp-Qn即圖5電路的修正因數(shù)e的大小。相位差Qp與Qn可由下述的線性內(nèi)推法確定aQn=(A+B)n-1+(A+B)n-2SL,與-aQp=(A+B)m-1+(A+B)m-2SL,其中a為一取決于內(nèi)推線性的系數(shù),并與讀出的數(shù)據(jù)信號的幅值成正比。這些要求的信號由圖7所示的電路產(chǎn)生。采樣A+B被加到輸入端84并送到裝置85,將采樣值延遲1個時鐘周期τ,因而采樣*1(A+B)m與*1(A+B)m-1分別出現(xiàn)在上述裝置85的輸入與輸出端,此為正的邊緣,與電平SL相交的情況,而采樣(A+B)n與(A+B)n-1為負(fù)的邊緣相交的情況。由圖5電路產(chǎn)生的判別電平被加到輸入端89,此判別電平SL連同輸入端84上的信號一起送到比較器86,當(dāng)輸入端84上的信號超過判別電平SL時,比較器產(chǎn)生一輸出信號。判別電平和延遲電路85輸出的延遲信號,同時輸入比較器87,當(dāng)判別電平高出延遲電路85的輸出信號時,比較器87產(chǎn)生一輸出信號。兩個比較器86與87的輸出信號被送入“與”門90及“或非”*2門91,結(jié)果,當(dāng)處于正的邊緣,判別電平SL出現(xiàn)交點時,“與”門90輸出一信號,而當(dāng)處于負(fù)的邊緣,判別電平SL出現(xiàn)交點時,“或非”*2門91輸出一信號。得自延遲元件85兩端的信號,通過加法器88相加,其后,通過乘法器92,*1.原文漏加括號。-譯注*2.原文為“與非”門(NAND-gate),參見圖7,應(yīng)為“或非”門(NOR-gate)。-譯注將判別電平加倍,再經(jīng)一減法電路93,將后者從前者中減去,其結(jié)果分別由保持電路94及95在門電路90及91的控制下被采樣,因而在保持電路94輸出端的信號等于aQn。而在保持電路95輸出端的信號等于-aQp。此兩信號由減法電路97相減,因此在該電路輸出端59出現(xiàn)的信號等于Q(Qn+Qp)。這是要求的信號,即同步信號相位誤差大小。振蕩器18由該信號進(jìn)行修正,該信號經(jīng)過低通濾波器61,為保證同步信號與錄制的數(shù)據(jù)信號之間具有固定的相位關(guān)系。兩個保持電路輸出端的信號,經(jīng)加法器96相加,因而在加法器輸出端60的信號等于a(Qn-Qp),此即不對稱度的大小。此信號被加到產(chǎn)生閥值電平的電路上(圖5),因而構(gòu)成一控制閉環(huán),用這樣的方式,即信號a(Qn-Qp)趨于零時,相位差Qn與Qp相等,以控制值電平的高度。
出現(xiàn)在輸出端59與60的信號與信號A+B的幅值成比例。這種關(guān)系具有的優(yōu)點在于,當(dāng)信號丟失時,其所生成的信號也變?yōu)榱?,因而振蕩?8及圖5*所示的電路上將無信號輸入,而不是像通常的相位檢測器那樣,經(jīng)常出現(xiàn)相當(dāng)大的虛假信號。
*原文為圖6,按附圖應(yīng)為圖5。-譯注
權(quán)利要求
1.一種通過傳播媒介重新復(fù)原所錄的數(shù)字信息的裝置,傳播媒介特指一種可由光學(xué)讀出的記錄載體,數(shù)字信息以光學(xué)能檢出的區(qū)域與中間區(qū)域交替出現(xiàn)的聲道形式貯存于載體上。這種裝置包括振蕩器,用于產(chǎn)生時鐘同步信號,產(chǎn)生判別電平,從傳播媒介獲得的信號,與判別電平進(jìn)行比較,以再現(xiàn)原錄的數(shù)字信號。裝置的特點是對第一瞬間復(fù)原信號兩側(cè)的幅值進(jìn)行采樣的方法,在此復(fù)原信號與判別電平第一次相交于兩個可能的方向,而采樣由與同步信號的相位同步來實現(xiàn),和產(chǎn)生第一次信號的方法,它是判別電平與上述第一瞬間復(fù)原信號兩側(cè)采樣的內(nèi)推,二者幅值差的大小。
2.按照權(quán)利要求
第1項中所述的裝置,其特征是產(chǎn)生第一信號的方法,產(chǎn)生第一信號根據(jù)函數(shù)式k+l-2m,其中k與l為在第一瞬間由信號兩側(cè)取樣的幅值,而m為判別電平的幅值。
3.按照權(quán)利要求
第1或第2項所述的裝置,其特征是上述第一信號被加于振蕩器,并用于控制該振蕩器,方法是使同步信號的相位與復(fù)原的數(shù)字信號的時基鎖完之。
4.按照權(quán)利要求
第1或第2項所述的裝置,其特征是采樣的方法適合于第二瞬間對復(fù)原的信號兩側(cè)的幅值進(jìn)行采樣。此處,復(fù)原信號與判別電平相交于與第一方向相反的第二方向,于是生成第二信號,它是判別電平與上述第二瞬間兩側(cè)采樣的內(nèi)推,二者幅值差的大小。
5.按照權(quán)利要求
第4項所述的裝置,其特征是第一與第二信號的生成,其幅值滿足關(guān)系式k+l-2m,其中k與l是第一或第二瞬間在信號兩側(cè)采樣的幅值,而m是判別電平的幅值。
6.按照權(quán)利要求
第4或第5項所述的裝置,其特征是將與第一或第二信號的差值成比例的信號加于振蕩器上,用于控制該振蕩器,方法是使同步信號的相位與復(fù)原的數(shù)字信號的時基鎖定之。
7.按照權(quán)利要求
第4、第5或第6項所述的裝置,其特征是將一個與第一或第二信號之和成比例的信號,作為負(fù)反饋信號加于產(chǎn)生判別電平的部位。
8.按照權(quán)利要求
第7項所述的裝置,其特征是在同步信號的控制下,進(jìn)行復(fù)原信號的采樣,采樣值與延遲上述同步信號一個周期的同一采樣值,二者相加,并減去判別電平的2倍,將結(jié)果在每次第一瞬間之后,貯存在第1保持電路內(nèi),以獲得第1信號而在每次第二瞬間后,將結(jié)果貯存在第2保持電路內(nèi),以獲得第2信號。
專利摘要
本文描述一種通過傳播媒介重新復(fù)原所錄的數(shù)字信息的裝置,傳播媒介特指一種用光學(xué)讀出的唱片。為測定同步信號與數(shù)據(jù)信號用判別電平進(jìn)行讀出的交點之間的相位差,要對上述交點兩側(cè)的信號進(jìn)行采樣,采用內(nèi)推法,而采樣的幅值與判別電平進(jìn)行比較,幅值差也即相位差的大小。
文檔編號G11B20/10GK85102104SQ85102104
公開日1987年1月31日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者比爾霍夫 申請人:菲利浦光燈制造公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan