專利名稱：使用匹配濾波器用于在應(yīng)用磁致電阻磁頭的硬盤驅(qū)動(dòng)器中確定磁頭定位器微動(dòng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，尤其涉及在磁盤驅(qū)動(dòng)器中確定微動(dòng)參數(shù)的改進(jìn)的方法和裝置，該磁盤驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用了一個(gè)MR變換器組件配合諸如PR4ML讀通道，或者判決反饋均衡(DFE)讀通道的數(shù)字采樣類型的讀通道。
應(yīng)用旋轉(zhuǎn)的磁或光介質(zhì)盤片的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的大容量，低成本存儲(chǔ)是公知的。這樣的盤片典型地包含大量的同心數(shù)據(jù)磁道位置，每個(gè)磁道位置能夠存儲(chǔ)有用的信息。存儲(chǔ)在每個(gè)磁道的信息被移動(dòng)在同心磁道之間的變換器磁頭組件存取。這樣的存取過程典型地分為兩種操作。第一，要完成“尋道”操作以將變換器組件大概定位在包含要被恢復(fù)的數(shù)據(jù)的磁道上，第二，“磁道跟蹤”操作為當(dāng)從那里讀數(shù)據(jù)時(shí)保持變換器與磁道精確對準(zhǔn)。當(dāng)數(shù)據(jù)被變換器磁頭組件寫到一個(gè)盤片的特定的磁道時(shí)，這兩種操作也就完成了。
變換器磁頭組件實(shí)際的定位典型地由一個(gè)在旋轉(zhuǎn)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件一端支撐變換器組件的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件來完成。在執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件的另一端是一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)，例如一個(gè)音圈電機(jī)，它使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件圍繞一個(gè)中心定位軸旋轉(zhuǎn)并因此移動(dòng)變換器磁頭組件到磁盤上?？刂齐娐房刂茍?zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)使得磁頭組件精確地定位在磁盤的中心磁道中。典型地，執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)形成一個(gè)連續(xù)可定位的系統(tǒng)(伺服系統(tǒng))部分，使得應(yīng)用一個(gè)閉環(huán)伺服電路來控制變換器組件相對于磁盤上磁道的位置。根據(jù)變換器組件從磁盤讀出的伺服信息伺服系統(tǒng)連續(xù)的調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件的位置。
在大容量磁盤驅(qū)動(dòng)器諸如那些公布在美國專利5,235,478和5,073,833，的變換器磁頭組件中典型地包含兩個(gè)變換器，一個(gè)用于從磁盤讀信息而另一個(gè)用于寫信息到磁盤。讀變換器是一個(gè)磁致電阻磁頭而寫變換器是一個(gè)感應(yīng)磁頭。在本領(lǐng)域已知一個(gè)磁致電阻磁頭比一個(gè)感應(yīng)磁頭對于記錄的磁通量轉(zhuǎn)換更加敏感。所以磁致電阻磁頭的應(yīng)用使得磁道密度比使用感應(yīng)磁頭來讀和寫數(shù)據(jù)到磁盤的磁盤驅(qū)動(dòng)器相關(guān)的磁道密度要大大增加。
由于磁頭實(shí)際的布置，兩個(gè)磁頭典型地線性布置在一個(gè)滑塊上，一個(gè)磁頭在另一個(gè)磁頭的后面，在兩個(gè)磁頭之間具有相當(dāng)小的間隙。另一方面，兩個(gè)磁頭中每一個(gè)的中心線相互間有一個(gè)相當(dāng)小距離的橫向偏移。如下面要解釋的，當(dāng)從讀到寫，或從寫到讀操作切換時(shí)，這樣一個(gè)偏移可以用來使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件必須在中心線之間移動(dòng)或“微動(dòng)”的徑向距離減至最小。在其上安裝有磁頭的滑塊形成安裝在執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件一端的變換器磁頭組件的一部分。
一般來說，如上描述的磁頭布置在寫寬讀窄的磁頭布置中是已知的。特別地，感應(yīng)寫磁頭大約為標(biāo)稱磁道寬度(磁道間距)的四分之三(3/4)。另一方面，磁致電阻讀磁頭大約為感應(yīng)寫磁頭寬度的80％。
使用一個(gè)在旋轉(zhuǎn)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件上具有兩個(gè)有間距分離的變換器磁頭的變換器磁頭組件的一個(gè)缺點(diǎn)是，當(dāng)變換器磁頭組件被相對于同心的磁道定位時(shí)，在變換器磁頭之間的扭斜角變得明顯了。特別是如果當(dāng)一個(gè)在另一個(gè)后面的變換器磁頭完全對準(zhǔn)在磁盤外徑附近一給定的磁道上，當(dāng)變換器磁頭組件移向磁盤的內(nèi)徑時(shí)，變換器磁頭相對于一個(gè)基準(zhǔn)的磁道變得“扭斜”或偏移。為了補(bǔ)償這個(gè)效應(yīng)，兩個(gè)磁頭要互相有橫向偏移。結(jié)果，兩個(gè)磁頭典型地只對準(zhǔn)在選擇的記錄介質(zhì)的內(nèi)徑和外徑的半徑中間值，并且當(dāng)磁頭組件在離開選擇的半徑的兩個(gè)方向上移動(dòng)時(shí)變得偏移或扭斜。對于總的磁頭得到的偏移在磁盤的內(nèi)徑處可以達(dá)到+30％，而在磁盤的外徑處可達(dá)到-30％。
為了進(jìn)一步補(bǔ)償這個(gè)扭斜角，采用一個(gè)特殊的電路在尋道和跟蹤操作期間來協(xié)調(diào)讀和寫功能。在尋道操作期間，讀磁頭用來讀記錄在磁盤每個(gè)磁道中嵌入的伺服信息。伺服信息被記錄在一個(gè)或多個(gè)“伺服扇區(qū)”。這個(gè)伺服信息通知執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制電路變換器磁頭組件正在通過的特定磁道數(shù)以及磁頭與特定的數(shù)據(jù)磁道相對對準(zhǔn)。
一旦找到所需的磁道，為了移動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)使位置誤差信號(PES)減至最小并由此精確地保持讀磁頭與所選擇的數(shù)據(jù)磁道中心對準(zhǔn)，在一個(gè)閉環(huán)伺服控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的音圈電機(jī)內(nèi)采用由讀磁頭讀取的伺服信息。PES沒有必要確定為零。相反，伺服移動(dòng)磁頭到所需的磁道位置，由合適的微動(dòng)距離調(diào)整。因此，在數(shù)據(jù)讀操作期間讀磁頭可以讀取在每個(gè)伺服扇區(qū)后存在的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)。
如上所述，由于磁頭是沿著一個(gè)弧形定位，而不是沿著一個(gè)直的徑向線定位，所以旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)固有地導(dǎo)致表現(xiàn)為磁頭結(jié)構(gòu)和同心數(shù)據(jù)磁道之間的一個(gè)扭斜角。另外，由于在數(shù)據(jù)變換器磁頭結(jié)構(gòu)內(nèi)串聯(lián)排列的單獨(dú)的寫和讀元件，在寫元件和讀元件之間更大的扭斜角或偏移可以出現(xiàn)在任何特定的徑向磁道位置。如果數(shù)據(jù)寫磁盤操作是在數(shù)據(jù)段完成的，該數(shù)據(jù)段后面是在磁道中讀元件，寫間隙將從磁道中心線相對磁頭扭斜偏移一個(gè)量，并且為了使寫磁頭與磁道中心線對準(zhǔn)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件必須移動(dòng)一個(gè)距離，稱之為“微動(dòng)距離”。
以這種方式，當(dāng)一個(gè)伺服扇區(qū)在寫操作的開始被計(jì)數(shù)時(shí)，讀元件從一個(gè)伺服扇區(qū)內(nèi)讀磁頭位置信息，并且伺服控制環(huán)路確定微動(dòng)距離。然后變換器磁頭組件微動(dòng)以使寫元件在寫操作執(zhí)行之前對準(zhǔn)磁道中心線。微動(dòng)距離在制造期間就確定了并存儲(chǔ)在磁盤驅(qū)動(dòng)器中。對于磁盤(或多個(gè)磁盤)的每個(gè)磁道，或至少在各種徑向位置所選擇的磁道是可以確定的。
Chi的美國專利No.4,802,033公布了測量和記錄安裝在磁盤驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的共同支撐點(diǎn)上的感應(yīng)記錄和磁致電阻讀磁頭之間的“磁道方向幾何差異”或微動(dòng)的方法和裝置。根據(jù)這個(gè)參考資料，一些非特定的“測試信號”首先被記錄在一個(gè)參考磁道。開始讀磁頭標(biāo)稱地定位到參考磁道上，一個(gè)微處理器控制器采用逐次逼近法來確定最大的重放信號強(qiáng)度。特別是，磁頭位置伺服以四分之一磁道的分辨率增加磁頭的位置。在每一個(gè)新的位置，微處理器將檢測的信號強(qiáng)度與先前記錄的信號強(qiáng)度相比較以確定是否有改善。磁頭在改善的信號強(qiáng)度方向上移動(dòng)一個(gè)附加的增量，并且如果檢測的信號強(qiáng)度降低時(shí)移動(dòng)回另一方向。以這種方式，采用四分之一磁道的分辨率檢測最大檢測信號強(qiáng)度位置并且這個(gè)信息被存儲(chǔ)為以后作為偏壓或偏移使用來控制磁頭定位。
′033參考材料沒有考慮在重放電子設(shè)備中噪聲的影響，特別是沒有考慮當(dāng)進(jìn)行所述“幾何差異自校準(zhǔn)例行程序”時(shí)記錄在相鄰磁道上的數(shù)據(jù)的影響。信號強(qiáng)度檢測器的特性并不是特別的，不用說明它是一個(gè)包絡(luò)檢測器。尋址微動(dòng)問題的不同方法由Meyer在最近的美國專利No.5,257,149中提出。Meyer展示了一些雙間隙磁頭的詳細(xì)結(jié)構(gòu)并認(rèn)識到磁頭偏移和扭斜問題。由Meyer提議的解決方案為在介質(zhì)的每個(gè)數(shù)據(jù)域提供兩個(gè)地址域。第一個(gè)地址域與數(shù)據(jù)磁道的讀域?qū)?zhǔn)，并且被用于讀操作期間。第二個(gè)地址域是從數(shù)據(jù)磁道偏移并被用于寫操作期間。在寫數(shù)據(jù)到磁盤表面之前，一個(gè)磁盤控制器發(fā)出一個(gè)“讀取寫地址域”命令。這導(dǎo)致磁頭偏移使得寫地址域被讀取。由于這個(gè)地址域已經(jīng)從數(shù)據(jù)磁道偏移，所以磁頭不用進(jìn)一步微動(dòng)寫操作就能進(jìn)行。雖然這種方法減少了與重新定位磁頭相關(guān)的延遲，但由于需要雙倍的地址域它浪費(fèi)了大量的介質(zhì)區(qū)域。
采用測量讀通道自動(dòng)增益控制環(huán)路的增益作為橫向位置的函數(shù)來確定一個(gè)MR元件讀和寫磁頭之間的微動(dòng)距離也是公知的。最小增益的位置假設(shè)對應(yīng)于最大檢測的信號強(qiáng)度。然而，這種方法的精度是有限的，因?yàn)闇y量的信號強(qiáng)度由于噪聲的影響不是直接對應(yīng)于讀/寫磁頭偏移--特別是相鄰的磁道信息--以及以后要解釋的響應(yīng)讀磁頭的非線性。此外，用于估計(jì)檢測信號的幅度的濾波器帶寬太寬并允許噪聲進(jìn)入微動(dòng)參數(shù)的估計(jì)值。噪聲降低了估計(jì)值的質(zhì)量。但是，增益環(huán)路的寬頻范圍是必需的以在讀操作期間允許放大器快速適應(yīng)任意位模式。
因此，還需要更加精確的確定偏移或微動(dòng)距離。
鑒于前面的背景，本發(fā)明的目的是在確定磁盤驅(qū)動(dòng)器的微動(dòng)距離中改進(jìn)精度。
另一個(gè)目的是在確定微動(dòng)距離時(shí)將相鄰磁道信息的影響降至最小。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供影響磁盤驅(qū)動(dòng)器現(xiàn)有元件確定微動(dòng)距離的方法。
再有一個(gè)目的是在將磁盤驅(qū)動(dòng)器的成本降至最小的同時(shí)以改進(jìn)的微動(dòng)精度提供一個(gè)改進(jìn)的磁盤驅(qū)動(dòng)器。
本發(fā)明另外一個(gè)目的是改善用于確定微動(dòng)距離的噪聲濾波以將相鄰磁道信息的影響降至最小而不用犧牲讀通道的速度。
本發(fā)明的一個(gè)方面是在一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器記錄介質(zhì)上對于所選擇的磁道確定微動(dòng)距離的方法。新的方法要求從選擇的磁道標(biāo)稱中心線確定第一偏移距離，這里磁道上讀信號能量是最大的；然后，從所選擇的磁道標(biāo)稱中心線確定第二偏移距離，這里相鄰磁道讀信號干擾能量是最小的；以及隨后選擇第一和第二偏移距離的中間值為第三偏移距離作為所選擇磁道的微動(dòng)距離。更可取的，最好的誤差率是在偏移位置，這里最大的磁道上信號與磁道外干擾的比率是最大的。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是包括相對于預(yù)記錄在所選擇磁道上的測試信號的檢測信號的匹配濾波以精確地確定信號幅度的磁盤驅(qū)動(dòng)器中確定微動(dòng)的一種方法。
本發(fā)明還有一個(gè)方面是包括記錄一個(gè)所選擇的測試位模式到一個(gè)所選擇的磁道作為微動(dòng)數(shù)據(jù)樣本。該方法還包括耦連一個(gè)數(shù)字采樣檢測器到磁盤驅(qū)動(dòng)器重放元件以響應(yīng)存儲(chǔ)的位模式接收第一系列信號；均衡第一系列信號；以及濾波均衡的信號使得形成一個(gè)指示MR磁頭微動(dòng)的匹配濾波器輸出信號。在一個(gè)實(shí)施例中，重放信號形成一個(gè)PR4部分響應(yīng)系列樣本。在另一個(gè)實(shí)施例中，重放信號形成一個(gè)EPR4(擴(kuò)展的PR4)部分響應(yīng)系列樣本。本發(fā)明也可以用于DFE讀通道。
從下面優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述并參照附圖，本發(fā)明前面的和其他的目的、特性和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。


圖1描述了一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器磁頭和磁盤組件(HDA)的俯視平面圖以及包括用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的讀/寫通道的磁盤驅(qū)動(dòng)器電路的簡化方框圖。
圖2是一個(gè)包括變換器組件的圖1中HDA的磁頭萬向接頭組件的簡化示意圖，該變換器組件包含一個(gè)寫寬感應(yīng)薄膜磁頭和一個(gè)讀窄磁致電阻(MR)讀元件。
圖3是一個(gè)磁頭變換器組件的簡化放大圖。
圖4是一個(gè)說明從磁盤向磁頭看的磁致電阻記錄磁頭的圖解。
圖5是一個(gè)MR記錄磁頭的簡化側(cè)視圖。
圖6在記錄磁盤表面的俯視圖中描述了變換器磁頭組件在兩個(gè)不同徑向位置。
圖7是一個(gè)說明MR讀傳感器和在幾個(gè)相鄰磁道上感應(yīng)寫間隙的相對位置和方向的圖解。
圖8是一個(gè)說明磁頭敏感度與雙變換器磁頭組件的橫向位置的曲線圖。
圖9是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明采用匹配濾波確定微動(dòng)距離的電路的簡化方框圖。
圖10是一個(gè)在磁盤驅(qū)動(dòng)器記錄介質(zhì)上用于測量相鄰磁道干擾的磁化型式的簡化示意圖。
圖11是一個(gè)說明在磁盤驅(qū)動(dòng)器里測量相鄰磁道干擾的電路的方框圖。
圖12是一個(gè)磁道上信號幅度、相鄰磁道干擾和錯(cuò)誤率作為橫向或交叉磁道位置的函數(shù)的示意曲線圖。
為了便于理解，盡可能使用相同的參考數(shù)字來表明在幾張圖中公用的相同元件。
首先的幾個(gè)圖說明了典型的磁盤驅(qū)動(dòng)器裝置并將被相當(dāng)簡短地描述以傳達(dá)本發(fā)明的上下文并解釋適合理解和使用本發(fā)明的現(xiàn)有磁盤驅(qū)動(dòng)器的這些方面。正如將要看到的，本發(fā)明包括能被加入到、以及協(xié)同現(xiàn)有磁盤驅(qū)動(dòng)器裝置工作的電路。
圖1描述了一個(gè)磁盤磁頭和磁盤組件(HDA)100以及電路板101的俯視平面圖。為了本發(fā)明的目的這些中的每個(gè)僅有原理方面將被描述。磁盤驅(qū)動(dòng)器HDA100包含一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁存儲(chǔ)盤102，用于旋轉(zhuǎn)磁盤的軸電機(jī)(未示出)，一個(gè)軸104和一個(gè)旋轉(zhuǎn)音圈執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件106。讀/寫電路，前置放大器等包含在電路107，電路107通過一個(gè)彎曲電路126連接到旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使得HDA100經(jīng)由電纜126連接到磁盤驅(qū)動(dòng)器電路板101。為簡化起見，本討論僅僅提及在磁盤驅(qū)動(dòng)器的單一存儲(chǔ)磁盤，盡管熟悉本領(lǐng)域的人們將認(rèn)識到本發(fā)明能應(yīng)用到具有安裝在同一軸上多個(gè)磁盤的磁盤驅(qū)動(dòng)器中。典型地，存儲(chǔ)磁盤102被涂上磁性材料使存儲(chǔ)以縱向雙極磁化模式形式采用數(shù)字飽和記錄技術(shù)寫在每個(gè)同心數(shù)據(jù)磁道上，例如磁道126的數(shù)據(jù)。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件106按常規(guī)包括一個(gè)用于每個(gè)數(shù)據(jù)表面的變換器磁頭組件110，一個(gè)托架組件112，以及一個(gè)旋轉(zhuǎn)音圈執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)114。在旋轉(zhuǎn)型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件106中，變換器磁頭萬向接頭組件110連接到托架112的外端116而執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)音圈114連接到托架的軸端118。為了定位變換器組件110在存儲(chǔ)磁盤102的表面上選擇啟動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)音圈電機(jī)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件106以軸為中心旋轉(zhuǎn)。如下面將要更詳細(xì)描述的，通過變換器組件110中的變換器處理，允許數(shù)據(jù)被寫到每個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表面磁盤102或從每個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表面磁盤102讀出。
磁盤驅(qū)動(dòng)器電路101一般包括下面主要部分。下面更詳細(xì)地討論讀/寫通道電路107。一個(gè)電機(jī)控制ASIC 105，磁盤驅(qū)動(dòng)器電路ASIC 109，DRAM緩沖器111和微處理器103將為那些在本領(lǐng)域相當(dāng)熟悉的技術(shù)人員提供用于本發(fā)明目的的功能。本發(fā)明的方法和裝置涉及確定微動(dòng)距離，最好是與將要解釋的讀/寫通道107和微處理器103共同執(zhí)行。磁致電阻變換器圖2更詳細(xì)地展示了圖1HDA磁頭萬向接頭組件。典型地磁頭萬向接頭組件110包括一個(gè)包含薄膜感應(yīng)寫磁頭200和屏蔽磁致電阻薄膜讀磁頭202的雙磁頭變換器組件122。如所述的，寫元件的有效寬度比MR讀元件的有效寬度要寬，這在本領(lǐng)域被稱為“寫寬，讀窄”配置。參考圖3，該圖說明讀元件202是如何從寫元件200縱向偏移的，以及如上所述由于旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)施加的徑向扭斜，寫和讀元件的有效中心線也偏移了。在圖3中，讀和寫磁頭標(biāo)稱的中心線之間的偏移由206說明。這個(gè)偏移是在橫向的或交叉于磁道方向。磁頭間在行中或磁道中的偏移由204說明。參照雙磁頭變換器組件的實(shí)際結(jié)構(gòu)，這些偏移是很好理解的。
圖4說明了從磁盤向磁頭看去的變換器組件。這里，磁致電阻傳感器202沿著MR屏蔽300延伸。一個(gè)共用的磁極/屏蔽302靠在MR屏蔽300的對面的MR傳感器的旁邊延伸。感應(yīng)寫間隙200定義為共用的磁極302和感應(yīng)磁極304之間的一個(gè)間隙。圖5說明了相同的MR記錄磁頭的橫截面。這里，除了上述的元件外，可以看到電感器線圈，如實(shí)例中306以橫截面的展示。
圖6說明了運(yùn)用中的變換器組件相對于磁盤102的定位。當(dāng)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組件將變換器組件定位到具有標(biāo)稱磁道中心線230的第一磁道上時(shí)，可以觀察到讀和寫元件都是近似對準(zhǔn)(至少在物理上)磁道中心線。但是，在第二個(gè)位置相鄰磁道210上，可以觀察到由于扭斜角的變化相對標(biāo)稱磁道中心線210的磁頭的位置改變了。
圖7更詳細(xì)地說明了感應(yīng)寫間隙200和MR傳感器202相對于磁道126和它兩邊的相鄰磁道的位置的一個(gè)實(shí)例。在圖7中，寫間隙的中心線對準(zhǔn)磁道126的中心。由于行中分離，扭斜角和橫向偏移，MR讀元件從標(biāo)稱磁道位置偏移。
由于讀元件靈敏度的非線性，它的偏移常常會(huì)進(jìn)一步加重。圖8是一個(gè)說明磁頭靈敏度與磁致電阻磁頭位置的關(guān)系曲線圖。這里，曲線320說明磁頭靈敏度特性曲線的一個(gè)實(shí)例，而虛線322說明一個(gè)不同磁頭的磁頭靈敏度特性曲線。由該圖表提出的，從一個(gè)磁頭到另一個(gè)磁頭靈敏度的變化歸因于控制磁頭制造過程的限制。靈敏度不僅僅是從一個(gè)磁頭到另一個(gè)磁頭不同，而且在時(shí)間上也是非線性的。在任何情況下都不能假設(shè)磁性中心，即磁頭靈敏度的中心與它的物理中心是相同的。為了所有這些原因，必須為每一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)器中的每一個(gè)MR磁頭單獨(dú)確定微動(dòng)距離。另外，因?yàn)榕ば苯堑淖兓?，必須為磁盤的不同徑向區(qū)域確定微動(dòng)距離。理想地，應(yīng)該為每一個(gè)磁道確定精確的微動(dòng)距離。實(shí)際上，一個(gè)典型地磁盤被邏輯上分為例如16個(gè)徑向區(qū)域以保持大概恒定面積的密度。微動(dòng)最好是在例如四個(gè)徑向區(qū)域中取一個(gè)來確定，對于中間的區(qū)域采用內(nèi)插法。本發(fā)明導(dǎo)出用于精確確定微動(dòng)距離的方法和裝置。
圖9是以目前的優(yōu)選實(shí)施例說明本發(fā)明一個(gè)方面的磁盤驅(qū)動(dòng)器所選擇部分的方框圖。磁盤驅(qū)動(dòng)器磁頭和磁盤組件HDA100包括由旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制105控制的電機(jī)103用于提供給記錄磁盤102一個(gè)如常規(guī)的恒定旋轉(zhuǎn)速度。一個(gè)磁頭位置伺服環(huán)路107控制旋轉(zhuǎn)音圈執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)114用于旋轉(zhuǎn)托架112使得能夠控制變換器磁頭組件122到一個(gè)合適的位置。變換器磁頭組件耦連到一個(gè)磁頭選擇/讀通道前置放大器402。磁頭選擇/讀通道前置放大器最好包含在HDA100內(nèi)緊靠著MR磁頭以降低噪聲拾取。常規(guī)地，前置放大器402由一個(gè)薄的軟性塑料印刷電路基底連接。
讀通道為了理解適合于本發(fā)明的讀通道的操作，首先簡單地回顧數(shù)據(jù)一般是如何寫入磁盤是有用的。一個(gè)輸入數(shù)據(jù)路徑(未示出)包括編碼器/解碼器電路，根據(jù)預(yù)定的數(shù)據(jù)編碼格式，如(0，4/4)調(diào)制碼，該電路將輸入數(shù)字字節(jié)流轉(zhuǎn)換為編碼數(shù)據(jù)系列。這個(gè)編碼串行數(shù)據(jù)流然后被傳遞到一個(gè)預(yù)編碼器(未示出)，該預(yù)編碼器根據(jù)例如部分響應(yīng)第四類(PR4)預(yù)編碼算法預(yù)編碼數(shù)據(jù)。得到的數(shù)據(jù)然后通過寫預(yù)補(bǔ)償電路，寫驅(qū)動(dòng)器電路，并且最后傳遞到所選擇的數(shù)據(jù)變換器磁頭。感應(yīng)磁頭200在一個(gè)所選擇的數(shù)據(jù)磁道內(nèi)以交變磁通量轉(zhuǎn)換的型式寫數(shù)據(jù)。
回到圖9，在重放期間，由變換器磁頭跨越所選擇的數(shù)據(jù)磁道檢測的磁通量轉(zhuǎn)換被讀前置放大器電路402前置放大。這個(gè)前置放大器的模擬信號或“讀信號”在路徑404通過一個(gè)或多個(gè)模擬放大器(未示出)傳送到一個(gè)可編程的模擬濾波器/均衡器406。模擬濾波器/均衡器406被編程使得它對于從磁頭當(dāng)前讀數(shù)據(jù)的徑向區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送率是最佳的。均衡的模擬讀信號然后通過一個(gè)放大器408，它包括一個(gè)或多個(gè)固定增益和/或可變增益放大器。這些元件和它們的操作在一般指定的美國專利No.5,345,342中有較詳細(xì)的描述。
均衡的模擬讀信號然后在一個(gè)高速快閃模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器410中被采樣和量化，當(dāng)同步到用戶數(shù)據(jù)時(shí)，模擬轉(zhuǎn)換器410產(chǎn)生原始數(shù)據(jù)樣本。原始數(shù)據(jù)樣本反過來被輸入到FIR濾波器412，對于正常的讀操作，F(xiàn)IR濾波器412根據(jù)所需的(例如PR4)通道響應(yīng)特性應(yīng)用自適應(yīng)濾波器系數(shù)用于對原始數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行濾波和整形。被帶通濾波的和整形的數(shù)據(jù)樣本離開FIR濾波器，即節(jié)點(diǎn)426，被輸入到維特比檢測器414，它根據(jù)維特比“最大似然檢測器”算法檢測數(shù)據(jù)流。根據(jù)預(yù)定的編碼公約得到的解碼數(shù)據(jù)被提供在路徑416上用于進(jìn)一步處理以恢復(fù)原編碼公約到解碼數(shù)據(jù)?；謴?fù)的編碼數(shù)據(jù)流從(0，4/4)編碼解碼和解串等等，并通過一個(gè)系列發(fā)生器(未示出)輸出。用于讀存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的讀通道更詳細(xì)的操作在前面提到的′342專利中描述。
前面的討論總結(jié)了當(dāng)磁盤驅(qū)動(dòng)器在實(shí)際使用中讀操作以恢復(fù)用戶數(shù)據(jù)期間PRML讀通道的操作。下面我們描述確定微動(dòng)距離的方法和裝置，它們利用了讀通道電路所選部分。微動(dòng)距離一般是在裝配后和出廠前被估計(jì)和記錄在磁盤驅(qū)動(dòng)器上。這里作為初始化和最優(yōu)化過程的一部分完成的，它包括例如為磁盤的每個(gè)區(qū)選擇和存儲(chǔ)讀通道FIR濾波器系數(shù)。在確定微動(dòng)距離的時(shí)候，讀通道電路是安裝就位并起作用的。
使用匹配濾波估計(jì)微動(dòng)參數(shù)如背景部分所述，采用檢測器通道環(huán)路增益估計(jì)讀和寫元件之間的偏移是公知的。換句話說，可以假設(shè)讀信號幅度是與可調(diào)節(jié)讀通道增益環(huán)路的增益水平成反比的。測量讀信號幅度作為偏移位置的函數(shù)，就能確定產(chǎn)生最大重放信號的偏移，因此確定了當(dāng)前磁道的微動(dòng)。我們已經(jīng)確定出現(xiàn)有技術(shù)方法的一個(gè)缺點(diǎn)，即用于估計(jì)信號幅度的濾波器帶寬是過分的寬并且將噪聲引入微動(dòng)參數(shù)的估計(jì)中，因此降低了那個(gè)估計(jì)值的質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一個(gè)稱為“測試位模式”的選擇的位模式首先被寫入磁盤中。在讀操作期間由測試位模式產(chǎn)生的讀信號被采用自動(dòng)增益環(huán)路禁止的(即，設(shè)置一個(gè)固定的標(biāo)稱值)和靜態(tài)模式的FIR濾波器的部分響應(yīng)檢測器檢測。均衡的樣本然后被通過將每一樣本乘以標(biāo)稱值匹配濾波，該標(biāo)稱值可以預(yù)期用來在如下面進(jìn)一步描述的采樣和累加結(jié)果。用于檢測測試位系列以及估計(jì)微動(dòng)的電路與圖9的常規(guī)的讀通道FIR濾波器412完全不同并且不會(huì)與之混淆。各種位模式可以預(yù)先記錄以提供測試位序列。
在當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施例中，測試位模式為一方波，即一個(gè)11001100位序列。方波模式是為PR濾波器的最大能量輸出而選擇的。對于所有的應(yīng)用這不是必須的最佳模式。
再次參看圖9，一個(gè)“無噪聲位模式發(fā)生器”422提供重復(fù)測試位模式的一個(gè)位流。對于那些熟悉本領(lǐng)域的人們考慮到本發(fā)明位模式發(fā)生器可用不同的方法來實(shí)現(xiàn)是很明顯的。例如，一個(gè)方波發(fā)生器可以由常規(guī)的數(shù)字IC作為一個(gè)觸發(fā)器環(huán)路電路而實(shí)現(xiàn)，或者選擇的測試位模式可以存儲(chǔ)在R0M中，等等。無論如何實(shí)現(xiàn)的，都應(yīng)該方便于使用相同的無噪位模式發(fā)生器以提供輸入數(shù)據(jù)流用于記錄測試位模式到磁盤上。
下面估計(jì)微動(dòng)的新方法的描述假設(shè)選擇的測試位模式先前已經(jīng)存儲(chǔ)在磁盤上，并且現(xiàn)在磁盤驅(qū)動(dòng)器器工作在測試位模式駐留的磁道和扇區(qū)的讀操作中。因此，響應(yīng)測試位模式的讀信號經(jīng)過如上所述的讀通道402，404，406，408，410，412，導(dǎo)致了一個(gè)在節(jié)點(diǎn)426離開FIR濾波器412的帶通濾波的并整形的數(shù)據(jù)樣本流。這些是“噪聲樣本”。同時(shí)，與數(shù)據(jù)流同步的位模式發(fā)生器422繼續(xù)提供測試位模式給一個(gè)部分響應(yīng)通道模擬器電路424。部分響應(yīng)(PR)模擬器設(shè)計(jì)用于接收一個(gè)輸入位流并確定無噪聲樣本，該無噪聲樣本期望來自檢測器打算模擬的實(shí)際PR通道，即被測試的磁盤驅(qū)動(dòng)器器的PR通道。例如，在一個(gè)部分響應(yīng)第四類系統(tǒng)，模擬器424將從此時(shí)的前2位位間隔，bk-2減去當(dāng)前位bk，模擬器最好是由相對小的FIR濾波器組成，因?yàn)閷τ赑R4模擬器僅需要兩個(gè)存儲(chǔ)器單元，或者對于擴(kuò)展的PR4模擬器需要四個(gè)存儲(chǔ)器單元。實(shí)現(xiàn)FIR濾波器的細(xì)節(jié)是公知的。在另一個(gè)實(shí)施例中，位模式發(fā)生器422和部分響應(yīng)通道模擬器424的功能可以組合起來，并由簡單的存儲(chǔ)與記錄的測試位模式相關(guān)的期望的無噪聲樣本來替代。
在兩種情況下，讀信號的匹配濾波最好如下面實(shí)現(xiàn)。噪聲樣本通過路徑426提供給一個(gè)去多路復(fù)用器電路428。無噪聲樣本(+/-1)通過路徑427輸入以控制去多路復(fù)用器428。當(dāng)無噪聲樣本值為+1時(shí)，去多路復(fù)用器將噪聲樣本導(dǎo)向第一累加器429。相反，當(dāng)無噪聲樣本值為-1時(shí)，去多路復(fù)用器將噪聲樣本導(dǎo)向第二累加器430。每個(gè)累加器對提供給它的對應(yīng)值求和，并將結(jié)果提供給一個(gè)減法器電路432。電路432用于從+1項(xiàng)的和減去-1項(xiàng)的和以在節(jié)點(diǎn)440形成匹配濾波器輸出。在另一個(gè)實(shí)施例中(未示出)，一個(gè)乘法器電路用于將每個(gè)無噪聲樣本乘以相對應(yīng)的噪聲樣本，并在測試位模式中累加得到的乘積。然而，上面描述的優(yōu)選實(shí)施例在實(shí)現(xiàn)上是較簡單的。兩種方法中，匹配濾波器輸出的幅度表示在測試位模式長度上檢測的測試信號的平均幅度。采用重復(fù)測量不同偏移位置的信號幅度，就可能找到對應(yīng)最大信號能量的偏移并由此找到目標(biāo)磁道的微動(dòng)。對于磁盤表面所有的或選擇的磁道可以重復(fù)相同的過程。
前面用于估計(jì)微動(dòng)的電路和方法比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)。首先，匹配濾波器方法的結(jié)果比采用自適應(yīng)環(huán)路方法可能得到的結(jié)果減少了變化并產(chǎn)生更精確的微動(dòng)估計(jì)值。第二，公布的電路在實(shí)現(xiàn)上是相當(dāng)簡單的。第三，這個(gè)匹配濾波器技術(shù)可以應(yīng)用到任何數(shù)字采樣的檢測器系統(tǒng)。第四，本方法和裝置可以應(yīng)用于任意測試位模式。這是有益的因?yàn)槟承┣闆r下磁頭的微動(dòng)是被記錄的位模式干擾的。對于PR4或EPR4部分響應(yīng)系統(tǒng)乘法器428是容易實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)樗鼉H需要將噪聲樣本乘以+2，-2，+1，-1，0。在數(shù)字系統(tǒng)中采用位移位，二進(jìn)制補(bǔ)碼算法等公知的方法實(shí)現(xiàn)這些操作是直截了當(dāng)?shù)摹?br> 將磁道間干擾降至最小本發(fā)明的另一個(gè)方面采用了通過確定一個(gè)將相鄰磁道間的干擾降至最小的給定磁道的橫向位置來估計(jì)微動(dòng)參數(shù)的方法和裝置。它與其他方法的區(qū)別在于其中磁道上的信號強(qiáng)度是最大的。如上所述，MR重放元件一般是非線性的并且通常對相鄰磁道信息是敏感的。此外，對于一個(gè)MR磁頭，具有最大磁道上信號響應(yīng)的橫向或交叉磁道位置未必對應(yīng)著具有最小相鄰磁道干擾的交叉磁道位置。通過測量交叉磁道干擾作為橫向磁頭位置的函數(shù)，就可以確定具有最小干擾的位置。將這個(gè)信息與關(guān)于磁道上信號強(qiáng)度的信息相結(jié)合，就可以確定具有磁道上信號強(qiáng)度與磁道外干擾最大比率的交叉磁道位置。如下面要說明的，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這個(gè)位置一般提供最好的誤碼率性能。
問題是要提供一個(gè)精確的測量交叉磁道干擾的方法而沒有更多的成本和復(fù)雜性。這樣的測量必須相對地免除磁道上數(shù)據(jù)“干擾”。換句話說，很重要的是隔離磁道外干擾以精確地測量它。根據(jù)本發(fā)明，交叉磁道干擾測量過程開始是仔細(xì)地寫選擇的數(shù)據(jù)到磁盤的兩個(gè)“干擾磁道”上，即在偏移一個(gè)選擇的標(biāo)稱磁道中心的每一邊的橫向位置上。這些偏移位置不是字面上的“磁道”，意思是它們不是位于偏移選擇的標(biāo)稱磁道中心的一個(gè)完整的磁道間距上。而是它們偏移一個(gè)較小的橫向距離，即一個(gè)磁道間距的幾分之一。我們把這個(gè)選擇的數(shù)據(jù)稱為一個(gè)“干擾位模式”。然后一個(gè)較高頻率的測試位模式被寫到標(biāo)稱的磁道中心以形成磁道上的數(shù)據(jù)。
圖10是一個(gè)說明由記錄所述的數(shù)據(jù)在一個(gè)選擇的磁道500導(dǎo)致的磁化模式的簡化圖。低頻干擾位模式被記錄在第一偏移位置510。在第一偏移位置，陰影矩形，例如512，516表示與白色矩形，例如514相反方向磁化的介質(zhì)。低頻干擾位模式也被寫在第二偏移位置520上(同樣，陰影矩形522，526表示與白色矩形，例如524相反方向磁化的介質(zhì))。兩個(gè)干擾位模式被記錄在偏移標(biāo)稱磁道500中心線的一個(gè)磁道間距的幾分之一，例如四分之一或八分之一磁道間距。然后，最好是方波模式的磁道上數(shù)據(jù)被寫在標(biāo)稱磁道中心線。
在當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施例中，磁道上的數(shù)據(jù)以及干擾位模式都由方波組成。每個(gè)方波的周期應(yīng)該等于位周期的整數(shù)倍。例如，低頻干擾位模式的周期是8T，這里T是單個(gè)編碼位的持續(xù)時(shí)間。磁道上的高頻方波數(shù)據(jù)的周期是4T。不需要以相位相關(guān)(即，以過渡對準(zhǔn)的)來寫三個(gè)位置。對于那些熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員所述的寫測試位模式到介質(zhì)的詳細(xì)情況是明顯的。
為了確定磁道外干擾數(shù)據(jù)的影響作為橫向磁頭位置的函數(shù)，下面我們轉(zhuǎn)到讀取這個(gè)特別記錄的數(shù)據(jù)。圖11是一個(gè)用于測量交叉磁道干擾的數(shù)字檢測器和電路的簡化方框圖。常規(guī)的以簡化形式的讀通道電路包括上面所述的模擬濾波器406，放大器408，A/D轉(zhuǎn)換器410，F(xiàn)IR濾波器412和維特比檢測器414。
為了確定交叉磁道干擾，在操作中MR讀磁頭從不同的交叉磁道位置重復(fù)地讀上面描述的數(shù)據(jù)(在圖10中的500，510，520)并測量磁道上信號和交叉磁道干擾的量值。在每次通過磁道期間，數(shù)字檢測器同步標(biāo)稱磁道上的數(shù)據(jù)并在它的增益環(huán)路被禁止時(shí)讀取得到的信號。得到的數(shù)字樣本經(jīng)過如下所述的兩個(gè)相關(guān)電路來使讀波形與同相和正交相位數(shù)字低頻方波相關(guān)。這些方波相關(guān)器形成一個(gè)具有通帶為記錄在干擾磁道上信號的奇次諧波的窄帶濾波器。由于標(biāo)稱或中心磁道被以不同頻率的干擾數(shù)據(jù)寫入，所以它的響應(yīng)對于那些偏移(干擾)磁道(除了由磁頭非線性引入的偶次諧波失真以外)是正交的并且對于干擾測量有一些小的影響。
參考圖11，讀信號404通過一個(gè)模擬濾波器406并將得到的信號輸入到固定增益放大器408。得到的信號在A/D轉(zhuǎn)換器410被同步采樣。離散的樣本被輸入到一個(gè)有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器412。所述的讀電路均衡讀信號使得在節(jié)點(diǎn)426形成部分響應(yīng)樣本。在微動(dòng)計(jì)算期間FIR濾波器不工作在自適應(yīng)模式是重要的。然后均衡的樣本與頻率等于如上所述(見圖10)寫入標(biāo)稱磁道兩邊的干擾位模式的頻率的兩個(gè)數(shù)字方波相關(guān)。
相關(guān)可以如下所述測量。數(shù)字方波的每個(gè)周期由一系列的+1隨后跟著相等數(shù)量的-1組成。第一數(shù)字方波發(fā)生器530在路徑532提供這樣一系列的位。第二數(shù)字方波發(fā)生器550在路徑552提供類似的一系列位，但是與第一數(shù)字方波發(fā)生器530有90°的相位差。這樣，如果每個(gè)方波的周期是4NT，這里N是一個(gè)整數(shù)而T是一個(gè)位周期，那么一個(gè)方波以2N+1/S開始而另一個(gè)以N+1/S開始。節(jié)點(diǎn)426的均衡的讀信號樣本被在第一乘法器電路534中同步地乘以第一數(shù)字方波(節(jié)點(diǎn)532)。乘積被輸入到加法器536，加法器536包括一個(gè)反饋路徑538用于累加節(jié)點(diǎn)540的乘積的和。累加的乘積和在第一平方電路570被平方并且結(jié)果被輸入到第三加法器電路574。
同樣的，來自節(jié)點(diǎn)426的均衡的讀樣本在第二乘法器554中被同步地乘以第二數(shù)字方波。第二加法器556接收來自乘法器554的乘積并經(jīng)由反饋路徑558累加它們以得到乘積的和在節(jié)點(diǎn)560輸出。(另一方面，對于每個(gè)干擾磁道的相關(guān)性可以采用如上所述參考圖9的去多路復(fù)用器和累加器電路來測量)。這些乘積和在第二平方電路572被平方，其結(jié)果被輸入到加法器574使得累加和的平方的和出現(xiàn)在輸出節(jié)點(diǎn)576。出現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)576的數(shù)值提供了表示從磁頭當(dāng)前的偏移位置得到的低頻功率的量。雖然在加上兩者之前平方累加的和在數(shù)學(xué)上是精確的，但是在相加之前簡單地使用它們的絕對值會(huì)產(chǎn)生一個(gè)簡化的，盡管有稍許惡化的來自干擾位模式的干擾估計(jì)值。
磁道上信號幅度可以在干擾作為橫向磁頭位置的函數(shù)測量的同時(shí)進(jìn)行測量。例如，磁道上信號可以采用上面描述的匹配濾波器電路和技術(shù)測量。要做到這些，圖9的匹配濾波電路與圖11的交叉磁道干擾測量電路一起執(zhí)行。兩個(gè)電路在節(jié)點(diǎn)426接收來自讀磁道FIR濾波器的采樣數(shù)據(jù)。在當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施例中，所有描述的電路與現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)器電路在芯片上實(shí)現(xiàn)。另一方面，圖11相關(guān)電路之一可以用在不同時(shí)間的磁道上測量。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)最佳微動(dòng)是通過選擇一個(gè)接近磁道上信號能量與磁道外干擾的最大比率的磁頭位置來確定的。因?yàn)閭?cè)磁道的所有諧波將是中心磁道的正交諧波，所以如果中心磁道頻率選擇為低頻干擾磁道數(shù)據(jù)的偶數(shù)倍則干擾測量電路的性能是最好的。從440匹配濾波器輸出的磁道上測量數(shù)據(jù)以及在節(jié)點(diǎn)576提供的干擾通常在存儲(chǔ)器被緩沖用于采用圖1的微處理器103在合適的軟件控制下作為橫向位置的函數(shù)處理和比較。
本發(fā)明的這個(gè)方面有幾個(gè)所希望的優(yōu)點(diǎn)。第一，描述用于實(shí)現(xiàn)干擾檢測器的電路是簡單實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)樗揽繉⑤斎胄盘柍艘?1或-1(對于PR4)并且由此不需要任何浮點(diǎn)精確度。由于干擾檢測器測量相鄰磁道干擾的同相和正交兩個(gè)分量，所以在這些磁道之間精確的相位相關(guān)和恢復(fù)的時(shí)鐘不是基本的。
這里描述的電路通?？梢砸韵鄬m當(dāng)?shù)男薷暮鸵缘偷某杀緦?shí)現(xiàn)在許多現(xiàn)有的磁盤驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)中。也可以應(yīng)用本方法和裝置于磁盤驅(qū)動(dòng)器器制造過程中確定微動(dòng)參數(shù)的單獨(dú)的測試設(shè)備中。單獨(dú)的測試設(shè)備是有益地，例如對于那些甚至呈增量增加的芯片電路的非常小型化的磁盤驅(qū)動(dòng)器器設(shè)計(jì)存在的障礙。
測試/模擬結(jié)果圖12是一個(gè)說明上面描述的方法和電路的模擬的磁道輪廓曲線。圖12中，曲線A說明如上面描述的寫在磁盤上，并且采用具有中心頻率等于記錄信號的第一次諧波的模擬帶通濾波器測量以模擬優(yōu)選的數(shù)字檢測器的兩個(gè)低頻干擾磁道的交叉磁道干擾。水平刻度表示代表從標(biāo)稱寫磁道位置偏移的橫向位置(以微米為單位)。干擾磁道測試位模式可以有一個(gè)頻率例如在8MHZ的量級。
曲線B說明用于一個(gè)隔離的磁道上的磁道上信號幅度，而曲線C說明采用兩個(gè)舊的數(shù)據(jù)磁道寫在+/-2.0微米的磁道上信號幅度。應(yīng)該注意對于每個(gè)曲線使用了不同的縱軸標(biāo)尺。最后，曲線D是誤碼率圖。注意最好的誤碼率發(fā)生在磁道上信號最大和干擾磁道信號最小這兩個(gè)極值之間，在這個(gè)圖中最好的誤碼率發(fā)生在大約+0.2微米。這些測試結(jié)果證實(shí)假定最大的信噪比發(fā)生在磁道上信號為最大處這一常規(guī)的知識是錯(cuò)誤的。本發(fā)明能夠以最小的成本來實(shí)現(xiàn)而獲得磁盤驅(qū)動(dòng)器器性能實(shí)質(zhì)上的改進(jìn)。
以一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例完成了本發(fā)明的說明和描述后，對于那些熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員非常明顯的是本發(fā)明可以在配置和細(xì)節(jié)上修改而不偏離這個(gè)原理。我們申請的專利范圍是來自附屬權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的所有改型。
權(quán)利要求
1.在一個(gè)具有磁致電阻讀，感應(yīng)寫變換器(MR)磁頭組件和采樣的數(shù)字檢測器讀通道的磁盤驅(qū)動(dòng)器中，對于一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器記錄介質(zhì)上的，具有標(biāo)稱中心線位置的選擇的磁道估計(jì)微動(dòng)距離的方法包括下列步驟確定對于選擇的磁道標(biāo)稱中心線的第一偏移距離，這里磁道上讀信號能量為最大。確定對于選擇的磁道標(biāo)稱中心線的第二偏移距離，這里磁道外讀信號干擾能量最小；以及選擇第一和第二偏移距離的中間值的第三偏移距離作為選擇的磁道的微動(dòng)距離。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述確定對于選擇的磁道標(biāo)稱中心線的第二偏移距離，這里磁道外讀信號干擾能量為最小，其步驟包括選擇一個(gè)具有第一頻率的干擾位模式；記錄干擾位模式在記錄介質(zhì)的兩個(gè)選擇的干擾位置的每一個(gè)上，每個(gè)干擾位置橫向偏移到標(biāo)稱磁道中心線的對應(yīng)側(cè)一個(gè)小于磁道間距的選擇的距離；從標(biāo)稱中心線位置的多個(gè)不同的偏移距離處讀選擇的磁道；測量一個(gè)敏感于在每個(gè)所述的不同偏移距離處的干擾位模式的讀信號能量；以及選擇所述不同偏移距離之一作為選擇的磁道的第二偏移距離以定位磁頭組件，這里敏感于干擾位模式檢測的讀信號能量是最小的。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述測量敏感于干擾位模式的讀信號能量的步驟包括選擇一個(gè)具有頻率高于第一頻率的測試位模式；在標(biāo)稱磁道中心線位置記錄測試位模式；以及在所述讀步驟期間，數(shù)字檢測敏感于干擾位模式的讀信號分量使得形成干擾位模式能量的表示。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述選擇測試位模式包括選擇測試位模式使得測試位模式將產(chǎn)生一個(gè)大體上與干擾位模式正交的讀通道響應(yīng)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中測試位模式和干擾位模式由相應(yīng)的方波模式組成。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中每個(gè)測試位模式的周期等于干擾位模式周期的整數(shù)倍。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中測試位模式的頻率等于干擾位模式頻率的偶數(shù)倍使得記錄在偏移位置的干擾位模式的諧波將與選擇的磁道的諧波正交。
8.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述檢測步驟包括產(chǎn)生一個(gè)頻率等于測試位模式頻率的第一數(shù)字周期信號；并且安排產(chǎn)生一系列與記錄的測試位模式有關(guān)的無噪聲數(shù)字樣本；以及同步地將第一數(shù)字周期信號與在讀選擇磁道的同時(shí)在部分響應(yīng)讀通道中形成的噪聲數(shù)字樣本進(jìn)行相關(guān)處理，由此將數(shù)字樣本與測試位模式進(jìn)行相關(guān)處理。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括產(chǎn)生一個(gè)相對于第一數(shù)字周期信號有90°相位差的一個(gè)正交相位信號；以及同步地將正交相位信號與讀選擇的磁道時(shí)在讀通道中形成的數(shù)字樣本進(jìn)行相關(guān)處理。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中第一數(shù)字周期信號和正交相位數(shù)字周期信號各由具有相應(yīng)的周期等于相應(yīng)的位周期的整數(shù)倍的對應(yīng)的方波模式組成；以及其中所述相關(guān)步驟包括將讀通道數(shù)字樣本乘以第一數(shù)字周期信號使得形成一個(gè)第一系列乘積；累加第一系列乘積的和；將讀通道數(shù)字樣本乘以正交相位數(shù)字周期信號使得形成一個(gè)第二系列乘積；累加第二系列乘積的和；以及將第一和第二系列乘積的和組合起來。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述組合步驟包括將第一和第二系列乘積的每一個(gè)的累加和平方使得分別形成第一和第二平方項(xiàng)；以及將第一和第二平方項(xiàng)求和因此產(chǎn)生一個(gè)數(shù)值代表可歸因于記錄在介質(zhì)上第一和第二干擾磁道的第二測試位模式的數(shù)字樣本的功率的量。
12.一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的磁性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁盤；至少一個(gè)由旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可控制定位在靠近磁盤的同心圓位置的數(shù)據(jù)變換器組件，該數(shù)據(jù)變換器包括一個(gè)磁致電阻讀，感應(yīng)寫變換器磁頭組件；耦連到變換器組件并且包括一個(gè)濾波器的部分響應(yīng)檢測器用于在磁盤驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)讀操作期間響應(yīng)讀信號產(chǎn)生數(shù)字樣本的讀通道電路；用于記錄一個(gè)預(yù)定干擾位模式到對于在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)磁盤上選擇的磁道徑向偏移于對應(yīng)側(cè)的第一和第二干擾位置的每一個(gè)的裝置；用于記錄一個(gè)預(yù)定測試位模式到磁盤的選擇的磁道的裝置，該測試位模式具有一個(gè)高于干擾位模式頻率的選擇的頻率；用于在讀選擇的磁道時(shí)將讀通道增益環(huán)路設(shè)置為一個(gè)預(yù)定的固定增益操作模式的控制裝置；用于產(chǎn)生一個(gè)具有頻率等于測試位模式頻率的第一數(shù)字測試信號的裝置；用于將第一數(shù)字測試信號與在讀選擇的磁道時(shí)由部分響應(yīng)檢測器產(chǎn)生的數(shù)字樣本進(jìn)行相關(guān)處理的第一相關(guān)電路；用于產(chǎn)生一個(gè)相對于第一數(shù)字測試信號相位差為90°的第二數(shù)字測試信號的裝置；用于將第二數(shù)字測試信號與在讀選擇的磁道時(shí)由部分響應(yīng)檢測器產(chǎn)生的數(shù)字樣本進(jìn)行相關(guān)處理的第二相關(guān)電路；以及用于組合第一和第二相關(guān)電路的輸出以形成一個(gè)由在磁頭組件的選擇的橫向位置記錄的干擾位模式導(dǎo)致的干擾能量量值的表示的裝置，用于定位磁頭組件的橫向位置，這里所述干擾能量是最小的。
13.如權(quán)利要求12所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其中第一和第二相關(guān)電路的每一個(gè)包括一個(gè)用于將對應(yīng)的數(shù)字信號的每一位乘以對應(yīng)的讀通道數(shù)字樣本位使得產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的系列乘積的乘法器，以及一個(gè)用于累加對應(yīng)系列乘積的和的加法器。
14.如權(quán)利要求13所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其中組合裝置包括用于對由對應(yīng)的加法器提供的累加的乘積和的每一個(gè)平方的裝置；以及用于對平方的累加的乘積和求和使得形成一個(gè)表示來自第一和第二干擾磁道的總干擾的輸出值的裝置。
15.在具有一個(gè)磁致電阻讀，感應(yīng)寫變換器磁頭組件耦連到一個(gè)包括部分響應(yīng)檢測器的讀通道的磁盤驅(qū)動(dòng)器中，部分響應(yīng)檢測器具有一個(gè)自動(dòng)增益環(huán)路和一個(gè)FIR濾波器，一種方法用于對磁盤驅(qū)動(dòng)器記錄介質(zhì)上的選擇的磁道估計(jì)微動(dòng)距離，選擇的磁道具有標(biāo)稱的中心線位置和磁道間距，該方法包括下列步驟記錄第一測試位模式到選擇的磁道上；橫向定位變換器磁頭組件在選擇的磁道上；禁止在部分響應(yīng)檢測器中的增益環(huán)路使得它有一個(gè)預(yù)定的，固定的增益值；設(shè)置FIR濾波器使得工作在靜態(tài)模式；讀選擇的磁道，因此敏感于記錄的第一測試位模式在FIR濾波器的輸出形成一系列均衡的樣本；匹配濾波均衡的樣本以形成一個(gè)在第一測試位模式長度上檢測的信號的平均能量的指示；再次定位磁頭組件；以及重復(fù)所述讀，匹配濾波和再次定位步驟使得確定磁頭組件的橫向位置，在該位置檢測的信號強(qiáng)度最大；以及然后選擇一個(gè)距離作為微動(dòng)距離，該距離定位磁頭組件在所述位置，這里在讀操作期間檢測的磁道上的信號強(qiáng)度是最大的。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述匹配濾波步驟包括提供一個(gè)無噪聲數(shù)字信號以模擬希望由部分響應(yīng)檢測器敏感于代表第一測試位模式的讀信號而被產(chǎn)生的理想信號；將無噪聲數(shù)字信號乘以均衡的樣本使得形成一系列乘積，系列的每一個(gè)對應(yīng)著測試位模式的相應(yīng)位；以及累加系列乘積的和以形成在第一測試位模式的長度上檢測的信號的平均幅度的指示。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述提供無噪聲數(shù)字信號的步驟包括對于所述位序列的每一位，產(chǎn)生一個(gè)模擬讀通道的部分響應(yīng)檢測器的部分響應(yīng)位。
18.磁盤驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的磁性數(shù)字存儲(chǔ)磁盤；至少一個(gè)磁致電阻讀，感應(yīng)寫變換器磁頭組件由旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可控地定位在磁盤的同心圓磁道位置；耦連到變換器磁頭組件的讀通道電路包括一個(gè)部分響應(yīng)檢測器用于在磁盤驅(qū)動(dòng)器讀操作期間敏感于讀信號產(chǎn)生數(shù)字樣本；用于在讀磁盤的選擇的磁道時(shí)設(shè)置讀通道增益環(huán)路為一個(gè)預(yù)定的固定增益操作模式的控制裝置；用于產(chǎn)生一個(gè)具有模式頻率等于從選擇的磁道中心線橫向偏移的磁盤上預(yù)先記錄的干擾位模式的模式頻率的第一無噪聲數(shù)字測試信號的裝置；耦連到讀通道和第一數(shù)字測試信號產(chǎn)生裝置用于將由部分響應(yīng)檢測器產(chǎn)生的數(shù)字樣本與在讀選擇的磁道時(shí)的第一數(shù)字測試信號進(jìn)行相關(guān)處理的第一相關(guān)電路；用于產(chǎn)生一個(gè)具有模式頻率等于干擾位模式的模式頻率的第二無噪聲數(shù)字測試信號的裝置，該第二數(shù)字測試信號相對于第一數(shù)字測試信號有90°的相位差；耦連到讀通道和第二數(shù)字測試信號產(chǎn)生裝置用于將由部分響應(yīng)檢測器產(chǎn)生的數(shù)字樣本與在讀選擇的磁道時(shí)的第二數(shù)字測試信號進(jìn)行相關(guān)處理的第二相關(guān)電路；用于組合來自第一和第二相關(guān)電路的輸出信號以形成一個(gè)由預(yù)記錄的干擾位模式導(dǎo)致的干擾能量的量值的指示的裝置，該預(yù)記錄的干擾位模式用于找出變換器磁頭組件的橫向位置，這里所述的干擾能量是最小的；以及用于測量從預(yù)記錄在選擇的磁道上的磁道上位模式導(dǎo)致的磁道上讀信號能量同時(shí)來自干擾位模式的干擾為最小的裝置。
19.如權(quán)利要求18所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其中匹配濾波器包括用于產(chǎn)生一系列等于響應(yīng)預(yù)記錄在選擇的磁道的磁道上位模式由讀通道部分響應(yīng)檢測器產(chǎn)生的希望的系列數(shù)字樣本的無噪聲樣本的裝置；以及用于將無噪聲樣本與當(dāng)讀選擇的磁道時(shí)由部分響應(yīng)檢測器產(chǎn)生的實(shí)際數(shù)字樣本進(jìn)行相關(guān)處理的裝置。
20.如權(quán)利要求19所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其中匹配濾波器相關(guān)裝置包括一個(gè)第一和第二相關(guān)電路中選擇的一個(gè)，因此降低了電路的重復(fù)性。
全文摘要
確定運(yùn)用磁致電阻(MR)變換器磁頭組件和部分響應(yīng)(PRML)檢測器的磁盤驅(qū)動(dòng)器的微動(dòng)參數(shù)包括在測量磁道上信號強(qiáng)度中采用匹配濾波器技術(shù)的改進(jìn)的精度。匹配濾波器包括用于模擬希望由預(yù)記錄在選擇磁道上的選擇的測試位模式產(chǎn)生的部分響應(yīng)信號的電路。匹配濾波技術(shù)當(dāng)它提供一個(gè)集中在測試位模式頻率的非常窄的數(shù)字濾波器時(shí)在測量檢測的信號強(qiáng)度中提供了改進(jìn)的精度。改進(jìn)的微動(dòng)距離的確定還包括測量來自相鄰磁道的干擾，最好的誤差率在微動(dòng)位置為最大磁道上信號強(qiáng)度和最小磁道外干擾的中間值處得到。一個(gè)用于精確地測量相鄰磁道干擾的新型數(shù)字檢測器也公布了。
文檔編號G11B5/012GK1167539SQ96191307
公開日1997年12月10日 申請日期1996年9月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月29日
發(fā)明者吉姆·菲茲帕契克, 車夏東 申請人:昆騰公司