專利名稱：磁盤記錄系統(tǒng)中的頻譜分析方法及設(shè)備的制作方法
磁盤記錄系統(tǒng)包括多個影響系統(tǒng)可靠性和性能的參數(shù)。通過測量磁盤記錄系統(tǒng)的信號分量的頻譜信息，可優(yōu)化這些參數(shù)中的許多參數(shù)，從而改善系統(tǒng)的可靠性和性能。特別地，某一特定頻率下的信號分量的特定諧波的測量結(jié)果可被用來確定，例如，重寫，非線性轉(zhuǎn)變移位，磁頭懸浮高度的變化，最佳的MR偏壓電流，及最佳的微凹凸部。更特別地，信號的特定諧波的幅度及相位的計算結(jié)果可用來監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)量或完整性以改善系統(tǒng)的性能及可靠性。
寫于記錄系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲盤上的周期模擬信號可被轉(zhuǎn)換為離散時間周期信號，所述離散時間周期信號可表示為加權(quán)正弦和余弦函數(shù)的有限和。特別地，如果該信號的周期為N，則n·T時刻的信號可寫為xn=_K=0N-1[ak·]cos(21kn‾)N+bk·sin(N2′kn‾)],----(1)]]>并且該周期信號的第K個諧波的離散傅里葉變換的幅值可被量測為該諧波的系數(shù)aK和bK的平方和的平方根。這些系數(shù)的值可被計算為N-1 N-1ak=2‾_xncos(2′‾kn),bk=2‾_xnsin(2′kn‾).----(2)]]>Nn=0N Nn=0N第K個諧波的幅度ρK和相位υK被定義為ρk=A~ak2+bk2,υk=arctam(bk).----(3)]]>ak方程2和3可用來計算寫在磁盤上的周期信號的幅度和相位。一般地，非常多的周期序列或圖樣的重復(fù)被記錄或?qū)懺诖疟P上。利用方程2反復(fù)地計算圖樣的重復(fù)，可確定信號的第K個諧波的平均幅度ρK和相位υK。例如，如果長度為N的周期序列的M個重復(fù)被記錄，那么M·N-1 M·N-1Avg(ak)=2‾_xncos(2′kn‾),Avg(bk)=2‾_xnsin(2′kn‾).----(4)]]>M·Nn=0N M·Nn=0N由于正弦和余弦函數(shù)的周期為21，對任意整數(shù)m，sin(2′k‾·n)=sin(2′k·‾(n+N‾))=sin(2′k‾·(n+mN‾)),-----(5)]]>N N kN kcos(2′k·‾n)=cos(2′k·(n+N‾))=cos(2′k·(n+mN‾)).]]>N N k N K于是，各個三角函數(shù)的不多于N個的值被要求，并且將每個三角函數(shù)乘以M個樣本的總和，xn，間隔的時間間隔為N。
目前，不能以簡單并且廉價的方法準(zhǔn)確地測量磁記錄系統(tǒng)中的信號分量的頻譜內(nèi)容。慣例地，計算磁盤記錄系統(tǒng)的通道，或讀-寫，芯片的均方根誤差(MSE)的值來以一種間接的方式優(yōu)化該系統(tǒng)的各種工作參數(shù)。但是，利用MSE值并不能得到所有確定優(yōu)化參數(shù)所必需要的測量結(jié)果。另一方面，必需的測量結(jié)果可利用通用頻譜分析儀，或類似儀器直接得到。這些已知的頻譜分析方法需要附加的和/或復(fù)雜，且費用高昂的硬件。因而需要一種在磁盤記錄系統(tǒng)中實現(xiàn)頻譜分析的簡單，高效并且準(zhǔn)確的方法。
發(fā)明概述本發(fā)明的實現(xiàn)頻譜分析的方法和改進(jìn)的通道芯片(channel chip)可以滿足這一需要。
根據(jù)本發(fā)明，實現(xiàn)一種利用改進(jìn)的檢測器或通道芯片在磁盤記錄系統(tǒng)中進(jìn)行頻譜分析的方法。讀取具有周期波形的模擬信號并將該模擬信號轉(zhuǎn)換為離散時間周期信號。在預(yù)定間隔對離散信號采樣以得到離散樣本。在通道芯片中累加離散樣本以提供預(yù)定數(shù)目的累加結(jié)果，隨后將累加結(jié)果乘以比例因子以得到該周期信號的選定諧波分量的系數(shù)。隨后利用這些系數(shù)來確定所選定諧波分量的幅度和相位。一旦幅度和/或相位被確定，可用它們來優(yōu)化磁盤記錄系統(tǒng)的各種參數(shù)。
在該方法的一個實施例中，在周期為N的模擬信號的一次讀取傳遞(read pass)后可得到第k個諧波。當(dāng)?shù)玫矫總€離散樣本時，將該樣本加入到N/k個寄存器之一的內(nèi)容中，其中寄存器的選擇是基于模-N/k計數(shù)器。在特定樣本被加入到寄存器后，模-N/k計數(shù)器加1，并且后繼離散樣本被加入到模-N/k指示的寄存器的內(nèi)容中。當(dāng)離散時間周期信號的所有離散樣本已被累加時，N/k個寄存器中的內(nèi)容被傳遞給磁盤記錄系統(tǒng)的微處理器。對本實施例，N/k為一整數(shù)。如果N/k不是整數(shù)，可實現(xiàn)一個類似的利用N個寄存器和一個模-N計數(shù)器的實施例。
在該方法的另一個實施例中，累加結(jié)果是利用單個寄存器在信號的幾個讀取傳遞上得到的。一個離散樣本作為起始樣本被接收，并基于該起始樣本，預(yù)定的離散樣本在該寄存器中被累加，其中預(yù)定的離散樣本根據(jù)和起始樣本的順序關(guān)系來選取。當(dāng)離散時間周期信號結(jié)束時，該寄存器的內(nèi)容被傳遞給微處理器。在下一個數(shù)據(jù)傳遞中，另一個不同的離散樣本作為起始樣本被接收，并且重復(fù)選擇性地累加基于該起始樣本的預(yù)定離散樣本，及當(dāng)離散時間周期信號結(jié)束時，將寄存器的內(nèi)容傳遞給微處理器的步驟，直到組成離散時間周期信號的所有離散樣本都已被累加并傳遞給微處理器。最好，通過交替地向寄存器的內(nèi)容中加入和減去離散樣本來實現(xiàn)累加預(yù)定的離散樣本的步驟。
本發(fā)明的方法可用一個新改進(jìn)的通道或檢測器芯片來實現(xiàn)，該通道芯片經(jīng)改進(jìn)包括一個實現(xiàn)如上所述頻譜分析的諧波傳感器或累加器。這種具有本發(fā)明特征的新的通道芯片包括一個采樣數(shù)字檢測器，它將信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字位序列，和一個諧波傳感器，它選擇性地累加數(shù)字樣本。采樣數(shù)字檢測器一般包括一個和記錄系統(tǒng)的前置放大器的輸出端連接的可變增益放大器，一個和可變增益放大器輸出端連接的線性模擬濾波器，一個和線性模擬濾波器連接的模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器，一個和A/D轉(zhuǎn)換器連接的線性數(shù)字濾波器，及一個和線性數(shù)字濾波器連接的數(shù)字檢測器。
在本發(fā)明的一個實施例中，測量周期為N的周期波形的第k個諧波的諧波傳感器包括一個模-(N/k)計數(shù)器，及(N/k)個用于在其中累加數(shù)字位序列的選擇的位的寄存器。諧波傳感器還包括一個1(N/k)多路分解器，一個(N/k)1多路轉(zhuǎn)換器，及用于選擇性地將位序列的樣本和模-(N/k)計數(shù)器確定的寄存器的內(nèi)容相加的運算電路。
在本發(fā)明的另一個實施例中，諧波傳感器包括單個寄存器，用于從數(shù)字樣本序列中選擇每個第(N/2k)個樣本的選擇電路，及用于交替地向該寄存器的內(nèi)容中加入和減去選擇電路選擇的樣本的運算電路。
本發(fā)明可用于各種應(yīng)用中以優(yōu)化或改善磁盤存儲系統(tǒng)的工作參數(shù)。例如，利用諧波傳感器的累加結(jié)果可得到非線性轉(zhuǎn)變移位。實際應(yīng)用的其它例子是計算磁頭/介質(zhì)組合的重寫參數(shù)，估計磁盤驅(qū)動器的懸浮高度，及確定磁盤驅(qū)動器的磁阻(MR)磁頭的微凹凸部。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，改進(jìn)了信號分量的頻譜內(nèi)容的測量精度。此外，本發(fā)明可容易地用簡單和廉價的硬件改進(jìn)來實現(xiàn)這種測量精度的改善。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員一旦參考后面的詳細(xì)說明，附加的權(quán)利要求及最佳實施例的附圖后就會了解及體會到本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點。


圖1是表示采用本發(fā)明的磁記錄系統(tǒng)的簡圖；圖2是表示具有本發(fā)明特征的通道芯片的簡化的方框圖；圖3是表示圖2的通道芯片的一個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字式檢測器和一個簡化的諧波傳感器；圖4是表示本發(fā)明的諧波傳感器的一種型式的方框圖；圖5是表示本發(fā)明的諧波傳感器的另一種型式的方框圖。
參見圖1，具有本發(fā)明特征的方法和通道芯片可應(yīng)用于和計算機(jī)系統(tǒng)12連接的常規(guī)的磁盤記錄或存儲系統(tǒng)10中。磁盤記錄系統(tǒng)10一般包括一個HDA14，所述HDA14一般包括一個用于旋轉(zhuǎn)至少一個磁存儲盤片18的主軸電動機(jī)16，及一個動力致動裝置20，所述動力致動裝置20具有使測量變換器組件24定位從而分別從數(shù)據(jù)存儲盤片18讀取或向數(shù)據(jù)存儲盤片18寫入數(shù)據(jù)的動力致動電動機(jī)22。磁記錄系統(tǒng)10還包括一個和磁記錄系統(tǒng)10的伺服控制有關(guān)的微處理器25，一個控制單元或控制器26，它包括一個控制處理器27，主要控制數(shù)據(jù)流通過系統(tǒng)總線28和計算機(jī)系統(tǒng)12的通信，另外還控制記錄系統(tǒng)10的組件，一個放大測量變換器組件24讀取的信號的前置放大器29，及處理磁存儲系統(tǒng)10的HDA14和計算機(jī)系統(tǒng)12之間傳遞的數(shù)據(jù)的通道芯片30。
圖2表示了一種簡化型式的通道芯片30。如圖所示，通道芯片30從前置放大器29接收放大的信號。通道芯片30包括一個和前置放大器29耦接的采樣數(shù)字檢測器32，用以對從盤片18讀取的信號數(shù)字采樣。本發(fā)明的通道芯片30中采用的采樣數(shù)字檢測器32可以采用任意形式的數(shù)字檢測器，例如Viterbi檢測器，DFE(判定反饋均衡器)，PR4(部分響應(yīng)模式4)，EPR4(擴(kuò)展的部分響應(yīng)模式4)，或其它已知的數(shù)字檢測器。一個諧波傳感器34和采樣數(shù)字檢測器32耦接以從采樣數(shù)字檢測器32接收數(shù)字樣本。諧波傳感器34處理接收的數(shù)字樣本，以提供用于計算讀取的信號的頻譜內(nèi)容的測量結(jié)果。諧波傳感器34的細(xì)節(jié)將在下面參考圖4和5來說明。通道芯片30將諧波傳感器34的測量結(jié)果通過控制單元26提供給微處理器25。微處理器25可以是普通的能夠進(jìn)行浮點運算，或僅僅能進(jìn)行整數(shù)數(shù)學(xué)運算的集成電路處理器芯片。
圖3中更詳細(xì)地表示了圖2的采樣數(shù)字檢測器32的一個具體例。在這一具體例中，采樣數(shù)字檢測器32包含一個普通的可變增益放大器320，以從測量變換器組件24接收放大的信號?？勺冊鲆娣糯笃?20被設(shè)定為一個固定值，并且在本發(fā)明的方法的操作過程中不改變。一個常規(guī)的模擬濾波器322和可變增益放大器320耦接，以從可變增益放大器320接收信號輸出，并且對接收的信號進(jìn)行濾波。濾波后的模擬信號由和模擬濾波器322連接的模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器324轉(zhuǎn)換為多位數(shù)字樣本的離散波形。A/D轉(zhuǎn)換器324和線性數(shù)字濾波器326連接，使其轉(zhuǎn)換后的數(shù)字輸出由線性數(shù)字濾波器326濾波。一般，線性數(shù)字濾波器326為常規(guī)的有限脈動響應(yīng)數(shù)字濾波器。另外，采樣數(shù)字檢測器32包括一個將濾波后的數(shù)字波形處理為位序列的位檢測器328。如上所述，可以使用任意類型的采樣數(shù)字檢測器，例如Viterbi檢測器，DFE，PR4或類似。
參見圖4，下面來說明諧波傳感器或累加器34的一個最佳實施例。圖4所示的諧波傳感器34包括一個模計數(shù)器340，一個多路分解器342，一個多路轉(zhuǎn)換器344及多個寄存器346。最好，模計數(shù)器340是一個模-(N/k)計數(shù)器。同樣最好，多路分解器342是一個具有單多位輸入及(N/k)多位輸出的1(N/k)多路分解器，多路轉(zhuǎn)換器344是一個具有(N/k)多位輸入及單多位輸出的(N/k)1多路轉(zhuǎn)換器。多路分解器342和多路轉(zhuǎn)換器344都有一個從模計數(shù)器340接收計數(shù)值的控制信號輸入端。最好，諧波傳感器34包括(N/k)個寄存器346。多路分解器342的(N/k)個輸出端分別和(N/k)個寄存器346的輸入端連接，并且該(N/k)個寄存器346的輸出端分別和多路轉(zhuǎn)換器344的(N/k)個輸入端連接。另外，諧波傳感器34包括一個最好具有兩個多位輸入及一個多位輸出的加法電路348。加法電路348的一個輸入端和多路轉(zhuǎn)換器344連接以接收多路轉(zhuǎn)換器344的輸出，同時另一個輸入端和采樣數(shù)字檢測器32連接以接收來自采樣數(shù)字檢測器32的離散樣本。加法電路348的輸出端和多路分解器342的輸入端連接。
一旦如上所述及示于圖4的諧波累加器34的實施例包括(N/k)個寄存器346和一個模-(N/k)計數(shù)器340時，本領(lǐng)域的有經(jīng)驗人員容易認(rèn)識到對于周期為偶整數(shù)N的信號，可簡化諧波累加器34。這種情況下，累加器34包括(N/2k)個寄存器346和一個模-(N/2k)計數(shù)器340。
圖5表示了諧波傳感器的另一種型式。在這種型式中，諧波傳感器34包括單個寄存器341，一個選擇電路343，及一個運算器345。最好，選擇電路343包括一個和采樣數(shù)字檢測器32連接的輸入端，以從采樣數(shù)字檢測器32接收數(shù)字樣本，及一個和運算器345的輸入端連接的輸出端。諧波傳感器34的選擇電路343最好由控制單元26成形，以從采樣數(shù)字檢測器32選擇某一特定數(shù)字樣本作為起點，從該點選擇電路343開始從采樣數(shù)字檢測器32選擇樣本。
運算器345具有一個和選擇電路343連接，接收選擇電路的輸出的第一輸入端，如上所述，及一個和寄存器341連接，接收寄存器341中的內(nèi)容的第二輸入端。最好，運算器345是一個加減器，該加減器交替地分別將選擇電路343的輸出加入到寄存器341的內(nèi)容中，及從寄存器341的內(nèi)容中減去選擇電路343的輸出。運算器345具有一個和寄存器341耦接的輸出端，從而將其計算得到的和/差存入寄存器341中。
下面來說明實現(xiàn)本發(fā)明的方法的通道芯片的操作。根據(jù)上面討論的背景部分，可看出利用方程5，通過將信號xn的每個第(N/k)個樣本加起來，然后將和乘以適當(dāng)相位的正弦或余弦函數(shù)值，可簡化方程4的計算。這樣方程4可被改寫為M·N-1 M·N-1(M·N‾)Avg(ak)=cos(0·2′k‾)·_xn+cos(1·2′k‾)·_xn+...]]>2 N n=0(M/k)，(2N/k).... n=1.(1+N/k)....M·N-1...+cos((N‾_·1)·2′k‾)·_xn]]>k Nn=((N/k)-1)，((2N/k)-1)，...(6)M·N-1 M·N-1(M·‾N)Avg(bk)=sin(0·2′k‾)·_xn+sin(1·2′k‾)·_xn+...]]>2 Nn=0，(N/k)，(2N/k)，... N n=1，(1+N/k)，...M·N-1...+sin((N‾_1)·2′k‾)·_xn.]]>kN n=((N.k)-1，(2N/k)-1，...
方程6表示周期信號的第K個諧波的平均系數(shù)可通過累加(N/k)個總和，并且將每個總和乘以一正弦或余弦項來計算。諧波傳感器34包含于本發(fā)明的通道芯片中，以完成對于方程6的計算所必需的(N/k)個總和，并且由微處理器38完成隨后的乘以正弦或余弦項的工作。最好，選擇的(N/k)是一個小整數(shù)，從而使得總和的數(shù)目保持為一個小的數(shù)目。
此外，如果(N/k)為一偶整數(shù)，由于cos(x+π)＝-cos(x)及sin(x+π)＝-sin(x)，因而可以進(jìn)一步減少總和的數(shù)目。利用這些方程可減少總和，從而使得周期信號的每個第(N/2k)個樣本被相加，并且總數(shù)為(N/2k)個總和被累加。這樣，如果(N/k)是一偶整數(shù)，那么方程6可被改寫為M·N-1M·N-1(M·‾N)Avg(ak)=cos(0·2′k‾)·_(xn-xn+N/2k)+cos(1·2′k‾)·_(xn-xn-N/2k)+...]]>2Nn=0，(N/k)，(2N/k)，... Nn=1，(1+N/k)，...M·N-1...+cos((N‾_1)·2′k‾)·_(xn-xn-N2k)]]>k N n=((N/k)-1)，((2N/k)-1)，...M·N-1 M·N-1(M·N‾)Avg(bk)=sin(0·2′k‾)·_(xn-xn-N/2k)+sin(1·2′k‾)·_(xn-xn-N/2k)+...]]>2 N n-0，(N/k)，(N/k)，... N n=1，(1+N/k)，...M·N-1...+sin((N‾_1)·2′k‾)._(xn-xn-N/2k).]]>k N n=((N/k)-1)，((2N/k)-1)，...
使用中，具有本發(fā)明特征的通道芯片30從測量變換器組件24接收一模擬周期信號。該模擬信號由前置放大器29放大，然后傳遞給通道芯片30的采樣數(shù)字檢測器32。放大的信號被傳遞給采樣數(shù)字檢測器32的可變增益放大器320。該可變增益放大器320被設(shè)定為一固定值，不可改變。隨后該模擬信號在由模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器324轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號之前，由模擬濾波器322濾波。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號作為時間離散多位樣本被輸出，由線性數(shù)字濾波器326濾波，隨后由數(shù)字檢測器328轉(zhuǎn)換為位序列。在一種形式的方法中，數(shù)字樣本從A/D轉(zhuǎn)換器324通過圖3所示的點A標(biāo)記的路徑傳輸?shù)街C波傳感器34用于求和。在另一種形式的方法中，由于大多數(shù)測量結(jié)果中含有兩種信號的比率，數(shù)字樣本從線性數(shù)字濾波器324通過點B標(biāo)記的路徑傳輸給諧波傳感器34用于求和。
在該方法的一個實施例中，(N/k)個總和由示于圖4的諧波傳感器或累加器34以下述方式完成。通過將寄存器346中的值設(shè)定為零來初始化諧波累加器34。從圖3的A點或B點選取的數(shù)字樣本被傳給加法電路348，并且將每個連續(xù)樣本和(N/k)個346寄存器中的一個寄存器的內(nèi)容相加，隨后將和存儲回寄存器346中的一個寄存器中。某一特定寄存器346的與接收到的樣本相加的內(nèi)容由(N/k)1多路轉(zhuǎn)換器344根據(jù)模-(N/k)計數(shù)器340輸出的計數(shù)值選取，模-(N/k)計數(shù)器340的值最初被設(shè)定為1。類似地，根據(jù)模-(N/k)計數(shù)器340的輸出結(jié)果選擇存儲加法電路的和的特定寄存器346。對于第一樣本，加法電路348接收該第一樣本及寄存器1中的內(nèi)容，并完成加法。和被輸出到1(N/k)多路分解器342，該多路分解器342然后將和傳給寄存器1。當(dāng)接收到下一個樣本時，模-(N/k)計數(shù)器340的值增加為2，并且以對于第一樣本說明的方式將下一個樣本和第二寄存器的內(nèi)容相加，并存儲到第二寄存器中。重復(fù)這一過程直到第(N/k)個樣本被加入到第(N/k)個寄存器346中。當(dāng)接收到第((N/k)+1)個樣本時，模-(N/k)計數(shù)器的值復(fù)位為1，并且將該第((N/k)+1)個樣本和第一寄存器346中的內(nèi)容相加。重復(fù)如上所述的步驟直到數(shù)字信號或波形的所有樣本已在寄存器346中累加。隨后將這(N/k)個總和傳給通道芯片30的微處理器38，用于實現(xiàn)恰當(dāng)?shù)陌凑?N/k)個相位的正弦和余弦值的按比例換算，以計算方程6表示的諧波系數(shù)。
在方法的另一個實施例中，(N/2k)個總和由示于圖4的諧波傳感器或累加器34以下述方式完成。在本實施例中，如上所述，通道芯片30的前置放大器29和采樣數(shù)字檢測器32接收并處理記錄在數(shù)據(jù)存儲盤片18上的模擬信號。和上面說明的實施例類似，數(shù)字化波形的連續(xù)的數(shù)字樣本可由示于圖5的諧波傳感器34通過圖3的A點或B點接收。連續(xù)的數(shù)字樣本由諧波傳感器34的選擇電路343接收。選擇電路343被具體為根據(jù)從磁記錄系統(tǒng)10的控制單元26接收到的起點控制信號來選擇數(shù)字化波形的每個第(N/2k)個樣本。當(dāng)選擇電路343選擇第(N/2k)個樣本時，運算器345交替地將這些樣本向寄存器341的內(nèi)容中加入和減去，運算器345的結(jié)果被存回到寄存器341中。重復(fù)交替地加和減每個第(N/2k)個樣本的過程，直到選擇電路343接收到數(shù)字化波形的最后一個樣本。隨后當(dāng)波形結(jié)束時，將寄存器341中的累加結(jié)果傳給微處理器38，并執(zhí)行記錄的模擬信號的第二次傳遞。
在記錄信號的第二次傳遞中，起點值一般加1，并以這一新的起點進(jìn)行上面的步驟，選擇電路343從該新起點開始選擇每個第(N/2k)個樣本。如上所述，這第(N/2k)個在寄存器341中被累加，并且執(zhí)行記錄信號的另外的傳遞，每個傳遞都具有一個新的起點，直到信號的所有(N/2k)個不同的相位被累加并被傳給微處理器38。傳遞給微處理器38的(N/2k)個總和隨后被按比例換算，并且計算根據(jù)方程7的諧波系數(shù)。
示于圖4和5的諧波傳感器34的實施例是兩種結(jié)果不同的實現(xiàn)方式。根據(jù)圖4的構(gòu)造和方法，計算諧波系數(shù)所需的總和可在數(shù)據(jù)存儲盤片的一個讀取傳遞過程中獲得。在數(shù)據(jù)的單個傳遞中能獲得必需的總和，因而測量結(jié)果準(zhǔn)確。但是，相對于圖5的實施例，圖4的實施例需要更多的元件，增大了通道芯片30的尺寸，因而生產(chǎn)費用更高。相比較而言，由于需要很少的元件，實現(xiàn)圖5所示的結(jié)構(gòu)和方法較廉價。但是由于為了得到計算諧波系數(shù)所必需的(N/2k)個總和需要(N/2k)個分離的傳遞，這一實施例較慢，并且由于讀取數(shù)據(jù)的每個傳遞發(fā)生失真，測量結(jié)果準(zhǔn)確性稍差。
下面的討論表示的是具有本發(fā)明特征的通道芯片和方法是怎樣用于監(jiān)測記錄系統(tǒng)的參數(shù)及優(yōu)化磁記錄系統(tǒng)性能的一些例子，在磁記錄系統(tǒng)中包含有通道芯片。
前述的諧波傳感器34和頻譜分析方法可用于確定記錄系統(tǒng)的非線性轉(zhuǎn)換移位。為了做到這一點，選擇并在數(shù)據(jù)存儲盤片18上記錄其第K個諧波指示非線性的位組合格式。通過選擇長度N＝20的位組合格式，其第5個諧波指示非線性，計算傅里葉系數(shù)的運算可被簡化。一個這樣的可被使用的位組合格式是10000011111000000000。這里，對于方程6中的各個可能的總和，正弦和余弦函數(shù)值等于1，0或-1。利用等7，N＝20的位組合格式的第5個諧波的系數(shù)被計算為Avg(ak)αΣ(xn-xn-2)and Avg(bk)αΣ(xn-xn-2).----(8)]]>n=0，4，8，...n=0，4，8，...比例符號α被用于代替由N＝20乘以記錄的周期(M)的數(shù)目的比例。依據(jù)寄存器346的值，a5＝Reg1-Reg3及b5＝Reg2-Reg4。幅度ρ可從方程3計算得到。
長度N＝20的參比方波位組合格式也被記錄，并根據(jù)方程8計算諧波系數(shù)。計算得到的系數(shù)隨后被用以根據(jù)方程3確定參比幅度ρr，從而百分比NLTS可利用兩個計算得到的幅度由％NLTS＝(2/1)(ρ/ρr)確定。參比幅度ρr一般根據(jù)對于一個簡單的參比方波序列，例如100…100…測得的數(shù)據(jù)計算得到，其中轉(zhuǎn)換間距是如此之大，以致可忽略非線性去磁場。
上述過程可由圖4或圖5的諧波傳感器34實現(xiàn)或完成。如果使用圖4的諧波傳感器34，每個記錄的信號均在一次傳遞中被讀取，并且對于每個20-位組合格式，在一個傳遞中4個獨立的總和被計算。如果使用圖5的諧波傳感器34，為計算所必需的總和，每個20-位組合格式必須被讀取兩次，其中在第一次傳遞中計算奇樣本，在第2次傳遞中讀取偶樣本。
本發(fā)明的方法和通道芯片30的另一種應(yīng)用是可用于確定磁頭/介質(zhì)組合的改寫參數(shù)。一般這種測量是通過在頻率f1寫下一低頻方波波形，隨后以頻率fh直接在該低頻波形上寫下一高頻方波波形。寫下高頻fh方波之后，低頻率f1下信號幅度的變化被認(rèn)為是磁頭/介質(zhì)組合的改寫(OW)。
OW測量過程可由本發(fā)明的諧波傳感器34和通道芯片30容易地實現(xiàn)。首先必須選擇執(zhí)行OW測量時的低頻率和高頻率。一般選擇的高頻率與低頻率的比率為2∶1，4∶1，或者等于正被測定的特定系統(tǒng)的調(diào)制碼中使用的最高頻率和最低頻率之比。
為了使用本發(fā)明的通道芯片30實現(xiàn)OW測量，首先將一磁道直流消磁，寫入頻率為選定的低頻率的方波波形，然后讀取該方波波形，諧波傳感器34按照方程6或7計算各個總和。累加的結(jié)果被傳給微處理器38以計算傅里葉系數(shù)，并可根據(jù)方程3計算出幅度ρl。接下來，直接在該低波形上寫下頻率為選定的高頻率的方波波形，重復(fù)上面的步驟以計算低頻信號的剩余ρh。OW被規(guī)定為OW＝ρ1/ρh。
本發(fā)明的方法和通道芯片30還可用于監(jiān)測磁頭懸浮高度的變化。常規(guī)的象Brown等的美國專利4777544中公開的確定磁頭懸浮高度的方法，根據(jù)使用可調(diào)諧的合成器將信號調(diào)頻降至一固定頻率帶通濾波器傳感讀出的信號諧波來測定懸浮高度。這樣的方法需要復(fù)雜的硬件來測量信號諧波及確定懸浮高度。本發(fā)明的如上所述的方法簡化了測量信號諧波以監(jiān)測懸浮高度變化的過程，所述信號諧波在已知的方法中可被用于計算磁頭的懸浮高度。
本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)具有許多優(yōu)點。本發(fā)明提供一種簡化的，快速且廉價的測量記錄在磁盤存儲系統(tǒng)中的信號的頻譜信息的方法。本發(fā)明可通過在存儲系統(tǒng)的通道芯片中加入包含有運算器，一個或多個寄存器的一個簡單的諧波傳感器而在現(xiàn)有的存儲系統(tǒng)中實現(xiàn)。諧波傳感器簡化了記錄信號的數(shù)字樣本的累加求和，該累加求和是根據(jù)信號的數(shù)學(xué)模型確定信號諧波所必需的。由于本發(fā)明的諧波傳感器34計算得到的總和以記錄信號的數(shù)字樣本為基礎(chǔ)，因而和現(xiàn)有技術(shù)的各種方法相比，本發(fā)明的頻譜測量更準(zhǔn)確可靠。此外，本發(fā)明簡化了用于監(jiān)測和優(yōu)化各種記錄系統(tǒng)參數(shù)的諧波分量的測量。
雖然已經(jīng)參考本發(fā)明的最佳實施例詳細(xì)地表示和說明了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域有經(jīng)驗人員應(yīng)了解，在不脫離由附加的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在形式和細(xì)節(jié)上可作出各種各樣的變化。例如，所說明的諧波傳感器，或累加器的種類，是考慮到執(zhí)行速度和電路的大小及成本兩方面而綜合權(quán)衡得到的結(jié)構(gòu)的例子。這兩種種類是示范性的，本領(lǐng)域有經(jīng)驗人員也可采用其它可用的中間儀器。此外，本發(fā)明可用于需要測量信號諧波的許多其它已知應(yīng)用中。另外，本發(fā)明也可在任何數(shù)字通信系統(tǒng)中實現(xiàn)，并不局限于磁盤記錄系統(tǒng)。在此公開和說明的內(nèi)容是例證說明性的，并不意味著對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種利用磁盤存儲系統(tǒng)的通道芯片進(jìn)行頻譜分析以優(yōu)化和監(jiān)測磁盤存儲系統(tǒng)的工作參數(shù)的方法，磁盤存儲系統(tǒng)包括至少一個具有記錄面的可旋轉(zhuǎn)的存儲磁盤，在所述記錄面上記錄具有多個諧波分量的周期模擬信號，該方法包含如下步驟(a)讀取記錄在可旋轉(zhuǎn)的存儲磁盤上的周期模擬信號；(b)將周期模擬信號轉(zhuǎn)換為離散時間周期信號；(c)在預(yù)定間隔對離散時間周期信號取樣，以得到多個離散樣本；(d)在磁盤存儲系統(tǒng)的通道芯片的一個寄存器中累加離散樣本，以得到預(yù)定數(shù)目的累加結(jié)果；(e)將累加結(jié)果乘以比例因子，以得到所述周期信號的給定諧波分量的系數(shù)；(f)利用給定諧波分量的系數(shù)來確定給定諧波分量的幅度和相位；其中給定諧波分量的幅度和相位可用于優(yōu)化改善磁盤存儲系統(tǒng)可靠性和性能的工作參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中通道芯片包含n個寄存器，累加離散樣本的步驟還包含(I)將一個離散樣本加入到模-n計數(shù)器指定的通道芯片的某一特定寄存器中；(II)模-n計數(shù)器加1；(III)重復(fù)步驟(I)和(II)，直到離散時間周期信號的多個離散樣本都已被累加；及(IV)將所有寄存器中的內(nèi)容傳遞給通道芯片的微處理器。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中累加離散樣本的步驟還包含(I)接收一個離散樣本作為起始樣本；(II)在通道芯片的寄存器選擇性地累加預(yù)定的離散樣本，所述的預(yù)定離散樣本根據(jù)和起始樣本的關(guān)系來選擇；(III)將寄存器中的內(nèi)容傳遞給通道芯片的微處理器；(IV)接收另一個不同的離散樣本作為起始樣本；(V)重復(fù)步驟(II)-(IV)，直到離散時間周期信號的多個離散樣本都已被累加并被傳遞給通道芯片的微處理器。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中在寄存器中選擇性地累加預(yù)定的離散樣本的步驟包含交替地向寄存器中的內(nèi)容加上和減去選擇的離散樣本。
5.一種在磁盤記錄系統(tǒng)中對周期波形進(jìn)行頻譜分析的通道芯片，所述磁盤記錄系統(tǒng)包括一個磁盤組件，一個微處理器，一個帶有控制處理器的控制器，及前置放大電路，記錄在磁盤組件的數(shù)據(jù)存儲磁盤上的周期波形是模擬信號，所述通道芯片包括(a)一個和前置放大電路連接的采樣數(shù)字檢測器，用于接收放大的模擬信號，并將放大的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字樣本的離散序列；及(b)一個和采樣數(shù)字檢測器連接的諧波傳感器，用于選擇性地累加預(yù)定的數(shù)字樣本，以測量模擬信號的頻譜內(nèi)容；其中，為響應(yīng)測量到的模擬信號的頻譜內(nèi)容，諧波傳感器中的累加的數(shù)字樣本被傳遞給微處理器用于確定模擬信號的特征，以優(yōu)化磁盤記錄系統(tǒng)的工作參數(shù)并監(jiān)測記錄系統(tǒng)的運行狀況，其中優(yōu)化的工作參數(shù)能夠改善磁盤記錄系統(tǒng)的可靠性和性能。
6.如權(quán)利要求5所述的通道芯片，其中周期波形的周期為N，諧波傳感器能夠測量周期波形的第k個諧波，并且其中諧波傳感器包含一個用于累加數(shù)字樣本序列的樣本的累加器。
7.如權(quán)利要求6所述的通道芯片，其中累加器包含(I)一組N/k個寄存器，用于選擇性地累加數(shù)字樣本的序列；及(II)一個模-(N/k)計數(shù)器，用于指示數(shù)字樣本序列的單獨樣本將被累加到N/k個寄存器中的哪一個寄存器中，其中當(dāng)從變換器接收到模擬信號時，模-(N/k)計數(shù)器被初始設(shè)定為1，數(shù)字樣本序列的第一個樣本在第一寄存器中被累加，模-(N/k)計數(shù)器值加1，數(shù)字樣本序列的連續(xù)樣本在模-(N/k)計數(shù)器指示的寄存器中被累加，及其中當(dāng)連續(xù)樣本被累加時，這些樣本被加入到模-(N/k)計數(shù)器指示的寄存器的內(nèi)容中。
8.如權(quán)利要求7所述的通道芯片，其中累加器還包含(III)一個具有接收樣本總和的單個輸入及分別和(N/k)個寄存器連接的(N/k)個輸出的多路分解器，所述多路分解器響應(yīng)所述模-(N/k)計數(shù)器用于選擇接收的樣本總和將在(N/k)個寄存器中的哪一個寄存器中被累加；(IV)一個具有(N/k)個分別接收(N/k)寄存器的內(nèi)容的輸入和單個輸出的多路轉(zhuǎn)換器，所述多路轉(zhuǎn)換器響應(yīng)所述模-(N/k)計數(shù)器用于選擇數(shù)字樣本序列的一個樣本將要加入到(N/k)個寄存器中的哪一個寄存器中的內(nèi)容；及(V)一個具有一個接收數(shù)字樣本序列的第一輸入，一個接收多路轉(zhuǎn)換器輸出的第二輸入，及一個和多路分解器連接的輸出的加法電路，所述加法電路每次接收數(shù)字樣本序列的一個樣本，并將一個接收的數(shù)字樣本序列的樣本和從多路轉(zhuǎn)換器輸出的(N/k)個寄存器中的一個寄存器中的內(nèi)容相加，其中在模擬信號的單個讀取傳遞后，得到(N/k)個累加。
9.如權(quán)利要求6所述的通道芯片，其中累加器包含(I)選擇電路，響應(yīng)來自控制器的控制信號，以從采樣數(shù)字檢測器選擇性地接收數(shù)字樣本序列的預(yù)定樣本；(II)一個寄存器，在其中來自數(shù)字樣本序列的樣本被累加；及(III)一個具有一個和采樣數(shù)字檢測器連接的第一輸入，一個和寄存器連接的第二輸入，及一個和寄存器連接的輸出的加減電路，加減電路用于交替地向寄存器中的內(nèi)容加上和減去接收的樣本，其中控制信號向選擇電路指示數(shù)字樣本序列的一個起點，在該起點從采樣數(shù)字檢測器中選擇一個起始樣本，將所述起始樣本和寄存器中的內(nèi)容相加，并將相加結(jié)果存回寄存器，隨后每個第(N/2k)個樣本作為下一個樣本，并交替地從寄存器的內(nèi)容中減去和加入到寄存器的內(nèi)容中，直到波形結(jié)束，并且當(dāng)波形結(jié)束時，將寄存器的內(nèi)容傳遞給微處理器，及其中這樣進(jìn)行后繼的模擬信號的讀取傳遞，使得起始點加1，并且對于每個后繼的讀取傳遞，選擇每一個第(N/2k)個樣本，進(jìn)行后繼的讀取傳遞，直到所有(N/2k)個相位被累加并被傳遞給微處理器。
10.如權(quán)利要求6所述的通道芯片，其中采樣數(shù)字檢測器包含(I)一個設(shè)定為恒定增益的可變增益放大器；(II)一個和可變增益放大器輸出端連接，對接收自可變增益放大器的模擬信號濾波的模擬濾波器；(III)一個和模擬濾波器連接，用于對濾波后的信號采樣，并將信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字樣本序列的模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器。
11.如權(quán)利要求10所述的通道芯片，其中采樣數(shù)字檢測器還包含一個對數(shù)字樣本序列進(jìn)行濾波的數(shù)字濾波器。
全文摘要
提供一種利用磁記錄或存儲系統(tǒng)的改進(jìn)的通道芯片實現(xiàn)對磁記錄或存儲系統(tǒng)記錄的信號的頻譜分析的方法。所述改進(jìn)的通道芯片能夠測量記錄信號的諧波分量。記錄的信號是周期為N的模擬信號。所述方法通過讀取記錄的周期模擬信號并將該信號轉(zhuǎn)換為離散時間周期信號。離散時間周期信號在預(yù)定間隔被數(shù)字采樣,并且選擇性地在所述通道芯片的一個或多個寄存器中累加數(shù)字樣本。輸入的數(shù)字樣本被選擇性地加入到多個寄存器的內(nèi)容中,或者交替地向單個寄存器的內(nèi)容加上和減去輸入的數(shù)字樣本。累加的結(jié)果代表用于確定記錄的信號的諧波系數(shù)的總和。所述諧波系數(shù)隨后可用于計算記錄的信號的特定諧波k的相位和幅度。所述實現(xiàn)頻譜分析方法的改進(jìn)的通道芯片包括一個實現(xiàn)累加的簡單的諧波傳感器。所述諧波傳感器包括累加所述數(shù)字樣本的一個運算器和一個或多個寄存器。運算器交替地向寄存器的內(nèi)容中加入和減去數(shù)字樣本,或者選擇性地將數(shù)字樣本加入到特定寄存器的內(nèi)容中。
文檔編號G11B5/035GK1189912SQ97190457
公開日1998年8月5日 申請日期1997年4月23日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月23日
發(fā)明者比爾·R·貝克爾, 詹姆斯·非茨帕特里克 申請人:昆滕公司