Каталог радиолюбительских схем

Высокое качество записи и воспроизведения сигналов телевизионного цветного изображения, возможность перезаписи и монтажа видеофонограмм, простота управления — все это характеризует современные бытовые видеомагнитофоны. Такого уровня видеозапись достигла менее чем за 40 лет своего развития.

Однако усилия разработчиков и конструкторов видеомагнитофонов были бы сведены на нет, если бы не совершенствовалась магнитная видеолента. Именно от ее свойств прежде всего зависят качество изображения, способность к многократной перезаписи, максимальное число прогонов и срок службы видеомагнитофона. А требования, предъявляемые к ней, намного выше, чем к магнитной ленте самого высокого класса, предназначенной только для звукозаписи.

Сегодня можно с полным основанием утверждать, что появление современной видеоленты обязано новейшим достижениям химии, физики и технологии полимеров и ферромагнитных материалов.

Диаграммы, показывающие развитие видеомагнитофонной техники и совершенствование магнитной ленты, изображены на рис. 1.

В первом двухголовочиом видеомагнитофоне, продемонстрированном японской фирмой JVC в 1959 г., была использована магнитная лента, мало отличавшаяся от применяемой в звукозаписи. Рабочим слоем в ней служил порошок гамма-окиси железа (уFe₂О₃) с частицами игольчатой формы и наибольшим размером 1,5 мкм. Коэрцитивная сила (Н_c) рабочего слоя такой ленты была невелика (примерно 20 кА/м) и не позволяла записывать с высокой плотностью, вследствие чего расход ленты (V) был большим. Однако нельзя не отметить положительные свойства гамма-окиси железа:

постоянство физикохимических характеристик, их хорошую температурную стабильность и слабую зависимость от натяжения ленты, большой коэффициент прямоугольности петли гистерезиса. Кроме того, технология создания игольчатых частиц магнитного порошка привела в дальнейшем к появлению современных порошков из феррита кобальта и однородного металла.

В 1966 г. фирма “Du Pont” (США) представила новую магнитную ленту с рабочим слоем из порошка двуокиси хрома (СгО₂), которая и сегодня с успехом используется для видеозаписи. Этот порошок, состоящий из однородных частиц размером 0,5 мкм, увеличил коэрцитивную силу рабочего слоя лент до 40...45 кА/м, что позволило повысить плотность записи и сократить расход ленты в 10 раз. Уже в начале семидесятых годов хромдиоксидная лента шириной 19,05 мм была использована в кассетах для видеомагнитофонов “U-matic” при скорости движения 9,5 см/с (следует напомнить, что в первых видеомагнитофонах ширина ленты была 50 мм, а скорость движения — 38 см/с).

В последующие годы, когда появилась видеолента с рабочим слоем из порошка феррита кобальта, коэрцитивная сила увеличилась до 50...80 кА/м, что еще больше повысило плотность записи и снизило скорость движения ленты в видеомагнитофонах формата VHS-LP до 1,17 см/с. И наконец, прогресс при внедрении стандарта “Video 8” несомненно связан с разработкой видеолент с тонким (2,5... 3 мкм) металлическим рабочим слоем. Его коэрцитивная сила достигает 120 кА/м, что значительно улучшает качеств записи изображения и звука.

Магнитный рабочий слой видеолент наносят на основу, которой служит в основном полиэтилентерефталатная пленка, в разных странах называемая по-своему: в СССР — лавсаном, в США — майларом, в ФРГ — хостафа-ном и т. д. Для выпуска видеолент пригодна только химически чистая основа, обладающая высокой износо-стойкостью и особо гладкой поверхностью, чем обеспечивается малое число выпадений сигнала и большое отношение сигнал/шум. Ее абразив-ность не должна превышать 0,02 мкм/м, Например, для производства высококачественной видеоленты требуется, чтобы на площади 10 см основы число шероховатостей, крупнее 1,2 мкм, не было больше единицы. Рельефы поверхностей основы лент для звуковой и видеозаписи для сравнения показаны на рис. 2 (а — звуковой, б — видеоленты). Они нарисованы по изображению, полученному на экране электронного микроскопа с увеличением более чем в 200 тыс. раз.

Следует, однако, отметить, что причиной выпадения сигнала могут быть также загрязнения, возникающие либо в процессе производства вследствие накопления статического заряда, либо при эксплуатации из-за осыпания магнитного слоя и износа основы, вызываемых взаимным трением витков ленты в катушке, трением ленты об узлы лентопротяжного механизма и т. п. Этого можно избежать а условиях особой чистоты производства и при высокой износостойкости основы.

На современном мировом рынке насчитывается большое число марок и типов видеокассет. Однако продукцию высокого качества выпускают не более двух десятков всемирно известных фирм и конечно прежде всего для самых популярных в мире форматов бытовой видеозаписи VHS и Beta. Для них производят кассеты с лентами стандартного, высокого и экстра качества. Они отличаются в основном значением коэрцитивной силы, числом выпадений сигнала в минуту, чувствительностью и шумовыми характеристиками. Их рабочий магнитный слой изготавливают из двуокиси хрома или различных модификаций феррита кобальта. В зависимости от классов ка-. чества эти видеоленты обладают различными потребительскими свойствами, однако в рамках каждого из них близки не только по субъективным оценкам характеристик эксплуатации, но и по стоимости. Познакомимся с некоторыми интересными образцами видеолент.

Старейшая западногерманская фирма “BASF” — самый верный приверженец хромдиоксидных лент. Их выпуском она занимается уже более пятнадцати лет. Сегодня программа производства видеокассет “BASF” формата VHS и Beta охватывает все три класса качества лент. Отличаются они лишь числом выпадений сигнала в минуту, которое соответственно равно 20, 15 и 10. Остальные же параметры практически одинаковы: коэрцитивная сила — 48 кА/м, неравномерность относительной частотной характеристики — ±2 дБ, максимальное время воспроизведения стопкадра — 60 мин, гарантированный срок службы — 500 прогонов.

Обращают на себя внимание физикомеханические свойства видеолент “BASF”. Их основой служит поли-эстерная пленка, обладающая малым остаточным удлинением (0,2 %) и большой прочностью (разрыв ленты наступает при воздействии силы в 40 и 25 Н при толщине 19 и 15 мкм соответственно). Температурный интервал их использования—+5...55 °С.

Особо следует остановиться на абра-зивности и износостойкости видеолент “BASF”. Известно, что двуокись хрома обладает повышенной абразивностью, и поэтому естественен вопрос: не приносятся ли в жертву дорогостоящие головки видеомагнитофона ради улучшения качества записи и воспроизведения? Конечно, если не предусмотреть специальных мер защиты, хромдиоксидная лента может стать причиной их быстрого износа. В звукозаписи во избежание этого применяют головки, изготовленные из материалов повышенной твердости. Однако скорость перемещения головок относительно ленты при видеозаписи намного больше, поэтому свойства видеоленты приобретают особое значение. Это учтено специалистами фирмы при ее создании и совершенствовании: высокая гладкость рабочего слоя и обратной стороны достигается нанесением специального защитного покрытия — лакированном. Оно выполняет несколько функций. Помимо снижения абразивности ленты, лакирова-ние рабочего слоя повышает его износостойкость, что особенно важно для обеспечения нормальной работы видеомагнитофона в режиме стопкадра. Что касается обратной стороны видеоленты, то такая обработка способствует ее более равномерной протяжке и намотке даже в самых плохих условиях. Кроме того, увеличивается износостойкость основы, а это улучшает стабильность числа выпадений сигнала.

На рис. 3 для хромдиоксидной (“BASF”) и типовой (с рабочим слоем из гамма-окиси железа) видеолент представлены зависимости коэрцитиеной силы от температуры, отношения сигнал/шум от тока подмагничивания и уровня сигнала от длительности стоп-кадра. Стабильность параметров позволяет эксплуатировать видеоленты “BASF” без существенного снижения качества в течение длительного времени.

Несомненный интерес представляют новые видеокассеты объединения японских фирм “Hitachi” и “Maxell”. Их специалистами разработана принципиально новая технология изготовления видеолент с использованием порошка из тек называемых эпитаксиальных магнитных частиц, представляющих собой смесь гамма-окиси железа и феррита кобальта. Молекулярная структура такой частицы показана на рис. 4.

Размер частиц равен всего 0,22...0,27 мкм, что способствует снижению уровня шума ленты. Новый магнитный порошок позволил повысить ее отдачу на 0,5 дБ по сравнению с типовой. Ее коэрцитивная сила равна 56 кА/м. Кроме того, улучшилось более чем на 6 дБ (для видеоленты типа “Maxell RX”) отношение сигнал/шум яркостного сигнала и сигнала цветности (рис. 5, а и б), что имеет большое значение при работе в видеомагнитофонных камерах и при перезаписи.

Особенность видеоленты типа RX, лучшей среди выпускаемых по новой технологии,— ее пятислойная структура. Она состоит из основы, двух прилегающих к ней связующих, магнитного рабочего и токопроводящего обратного слоев. Толщина ленты равна 19,5 мкм. Ее основа обладает очень низкой абразивиостью и малым остаточным удлинением (всего 0,04 %), позволившими значительно уменьшить модуляционный шум (рис. 5, в) и абра-зивность ленты. Связующие слои обеспечивают прочное соединение магнитного и обратного слоев с основой, благодаря чему лента приобрела высокую износостойкость. Оригинальным средством борьбы с осаждением на ней пыли, а следовательно и с выпадениями сигнала, можно назвать токопроводящий обратный слой. Его свойства препятствуют электризации ленты в процессе эксплуатации и способствуют равномерной протяжке. В результате удалось существенно снизить дрожание сигнала и довести число его выпадений до трех в минуту. Как показали исследования, физические свойства такой видеоленты практически очень мало меняются с течением времени. В качестве иллюстрации этого на рис. 5, г приведен график зависимости коэффициента трения рабочего и обратного слоев от числа прогонов (п).

Следует отметить, что видеолента с хорошими характеристиками — это только половина дела при видеозаписи. Не менее важно иметь высоконадежную кассету, фактически служащую частью лентопротяжного механизма видеомагнитофона. Для повышения качества продукции фирма “Maxell” применяет ряд мер, определяющих надежность работы самой видеокассеты. Так, концы ленты снабжены ракордами, покрытыми антистатической пленкой, которая препятствует накоплению электростатического заряда и пыли. Специальные фиксаторы обеспечивают жесткое крепление двух составных частей кассеты и не позволяют ей деформироваться, особенно при изменении температуры и влажности. С целью равномерной намотки ленты в режимах прямой и обратной перемоток видеомагнитофона на обеих катушках кассеты предусмотрены специальные желобки для циркуляции воздуха. Кроме того, благодаря увеличению числа зубьев шестереночных фиксаторов катушек с 60 до 90, существенно уменьшено провисание ленты в кассете и облегчена ее зарядка в лентопротяжный механизм.

Несколько слов о видеолентах с рабочим слоем из металлического порошка, используемых в настоящее время а кассетах для формата “Video 8”. Существуют две технологии изготовления этих лент: металлопорошковая, при которой магнитный рабочий слой получается способом полива основы, и металлизационная, при которой этот слой образуется на ней вакуумным напылением. Причем во втором случае технологический процесс настолько сложен, что управление им под силу только ЭВМ. Однако широкому распространению металлизированных лент препятствуют две пока еще окончательно не решенные проблемы: повышение коррозионной и износостойкости рабочего слоя. С этой целью тщательно подбирают состав напыляемого магнитного материала, чтобы связующее вещество мешало окислению. Кроме того, вместо порошка однородного металла используют сплавы железа с никелем или кобальтом. Все это приводит к значительному удорожанию видеокассет формата “Video 8”. Их средняя цена в три раза больше, чем кассет VHS Е-180 стандартного качества, причем продолжительность записи на них в три раза меньше обычной.

Тем не менее будущее бытовой видеозаписи связано только с металлизированными лентами.Разработчики цифровой бытовой аппаратуры ориентируются исключительно на них, так как они обладают большой коэрцитивной силой и высокой остаточной намагниченностью. Сейчас рассматриваются два варианта видеоленты толщиной 13 и 16 мкм при одинаковой ширине 19 мм. Сравнительный анализ показывает их примерную равноценность, однако при толщине 16 мкм число ошибок получается меньше. Поскольку разработка стандарта и самих цифровых видеомагнитофонов не закончена, не определен еще и окончательный вариант магнитной ленты для нового поколения устройств видеозаписи. По оценкам специалистов, они могут появиться в начале 90-х годов.

г. Москва

Л. МАРИНИН

Радио № 10, 1988 г., с. 41,42.