專利名稱：一種光盤抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子計(jì)量測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光盤抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置。

背景技術(shù)：
數(shù)字信息是當(dāng)今蓬勃發(fā)展的現(xiàn)代技術(shù)，數(shù)字信息存儲(chǔ)介質(zhì)作為其重要組成部分，需求量與日俱增。目前，每年全世界光盤使用量上100億張。隨著應(yīng)用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)光盤/驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的性能質(zhì)量也不斷提出更高的要求。數(shù)字視頻抖動(dòng)率(Jitter)是視頻光盤機(jī)及計(jì)算機(jī)光盤驅(qū)動(dòng)器的生產(chǎn)調(diào)試和質(zhì)量監(jiān)控的重要參數(shù)，其量值直接與數(shù)據(jù)誤碼率相關(guān)，反映再生信號(hào)的質(zhì)量好壞，成為衡量存儲(chǔ)媒體(如CD/DVD光盤)讀寫信號(hào)質(zhì)量最重要的指標(biāo)之一。在生產(chǎn)中為保證其產(chǎn)品質(zhì)量，采用了大量的抖動(dòng)率測(cè)量?jī)x。那么，為了確保這些抖動(dòng)分析儀的量值的準(zhǔn)確性和一致性，急需研制高精度的抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置，解決抖動(dòng)分析儀的校準(zhǔn)測(cè)試問題，保障其抖動(dòng)量值的統(tǒng)一和準(zhǔn)確可靠。以下是現(xiàn)有技術(shù)在抖動(dòng)范圍0.5ns-60ns，頻率范圍720.3kHz-4.5MHz，調(diào)制范圍100Hz-10kHz，頻偏范圍200Hz-500kHz下的技術(shù)指標(biāo)。
(1)國(guó)際計(jì)量機(jī)構(gòu) 國(guó)際計(jì)量局(BIPM)的校準(zhǔn)和檢測(cè)能力(Calibration andMeasurement Capabilities-CMCs)數(shù)據(jù)庫中，公布了俄羅斯和斯洛文尼亞的抖動(dòng)參數(shù)校準(zhǔn)與測(cè)量能力。
①俄羅斯計(jì)量院VNIIFTRI(Institute for Physical-Technical andRadiotechnical Measurements，Rostekhregulirovaniye of Russia) I.校準(zhǔn)方法貝塞爾零值法 II.相對(duì)擴(kuò)展測(cè)量不確定度U＝0.5％(k＝2) http://www.bipm.org/exalead_kcdb/exa_kcdb.jsp？_c＝+18007765445080319122/_c＝+16573126933305812465&_C＝eJw9yMENgzAMRuF*1IwA3aAF9dIjA1gWsSCSY9wkoI6P4NDL06dHCjHQYfgM44ue7mIx*QbQ5i1tVtH*OQmXeb0GOzqQ5st！94spLcYa2GLwXasE58JZmpQKW1N776p4dDgBKF0kTA__&_p＝AppC ②斯洛文尼亞計(jì)量院SIQ(lovenian Institute of Quality andMetrology) I.校準(zhǔn)方法電子計(jì)數(shù)法 II.相對(duì)擴(kuò)展測(cè)量不確定度U＝0.21％(k＝2) http://www.bipm.org/exalead_kcdb/exa_kcdb.jsp？_q＝Signal％2Band％2Bpulse％2Bparameters&_p＝AppC&_s＝0 (2)商用抖動(dòng)校準(zhǔn)儀 本項(xiàng)目研制的NIM JC-2009技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于目前主流的商用抖動(dòng)校準(zhǔn)儀。
①日本，菊水(KIKUSUI)，KJM2100，CD抖動(dòng)信號(hào)源，準(zhǔn)確度±0.75％； http://www.kikusui.co.jp/common/product/pdf/kjm2100.pdf ②日本，目黑(MEGURO)，MJS-640，CD/DVD抖動(dòng)校準(zhǔn)儀，準(zhǔn)確度±1.5％。
http://www.meguro.co.jp/english/product/category/category_07/pdf/mjs640_eng.pdf

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題 本發(fā)明的目的是提供一種光盤抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置，以解決抖動(dòng)率測(cè)量?jī)x的校準(zhǔn)問題。
(二)技術(shù)方案 一種光盤抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置，包括儀器機(jī)箱、系統(tǒng)控制器、抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生設(shè)備和人機(jī)交互設(shè)備，所述系統(tǒng)控制器和抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生設(shè)備位于機(jī)箱內(nèi)部，系統(tǒng)控制器分別與人機(jī)交互設(shè)備和抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生設(shè)備相連， 所述人機(jī)交互設(shè)備包括參數(shù)設(shè)置單元，用于輸入抖動(dòng)控制參數(shù)， 所述系統(tǒng)控制器用于將所述抖動(dòng)控制參數(shù)傳遞給抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生設(shè)備， 所述抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生設(shè)備用于根據(jù)輸入其中的載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)以及所述抖動(dòng)控制參數(shù)產(chǎn)生抖動(dòng)信號(hào)并輸出。
其中，所述抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生設(shè)備包括 頻偏計(jì)算單元，用于根據(jù)抖動(dòng)控制參數(shù)中的載波頻率和抖動(dòng)量值計(jì)算抖動(dòng)信號(hào)的頻偏； 調(diào)頻抖動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元，用于根據(jù)所述的頻偏，將所述調(diào)制信號(hào)對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻，并產(chǎn)生調(diào)頻抖動(dòng)信號(hào)； 抖動(dòng)信號(hào)輸出單元，用于將所述調(diào)頻抖動(dòng)信號(hào)輸出。
其中，所述人機(jī)交互設(shè)備還包括波形顯示單元，用于獲取所述抖動(dòng)信號(hào)并顯示其波形。
其中，所述人機(jī)交互設(shè)備包括顯示單元和輸入部件。
其中，所述顯示單元為液晶顯示器，輸入部件為鍵盤和鼠標(biāo)。
其中，所述系統(tǒng)控制器為NI PXI-8106嵌入式控制器。
其中，所述抖動(dòng)信號(hào)輸出單元為NI PXI-5422任意波形發(fā)生器。
其中，所述儀器機(jī)箱為NI PXI-1031機(jī)箱。
(三)有益效果 本發(fā)明利用了虛擬儀器(VI)和調(diào)頻原理(FM)的抖動(dòng)源設(shè)計(jì)方法，采用NI PXI模塊化儀器和LabVIEW虛擬儀器平臺(tái)，研制出CD/DVD光盤抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置，并基于貝塞爾零值法對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)，測(cè)量不確定度達(dá)到U＝0.03％(k＝2)，技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于國(guó)際上其他計(jì)量機(jī)構(gòu)的校準(zhǔn)和測(cè)量能力和商用抖動(dòng)校準(zhǔn)儀。該裝置具有精度高、測(cè)量自動(dòng)化程度高和移動(dòng)便攜的突出特點(diǎn)。



圖1是根據(jù)本發(fā)明的光盤抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的光盤抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置中CD光盤校準(zhǔn)時(shí)參數(shù)設(shè)置單元界面圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的光盤抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置中DVD光盤校準(zhǔn)時(shí)參數(shù)設(shè)置單元界面圖； 圖4是根據(jù)本發(fā)明的光盤抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置中抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明提出的光盤抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置，結(jié)合附圖和實(shí)施例說明如下。
如圖1所示為本發(fā)明的光盤抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括儀器機(jī)箱、系統(tǒng)控制器、抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生設(shè)備和人機(jī)交互設(shè)備，所述系統(tǒng)控制器和抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生設(shè)備位于機(jī)箱內(nèi)部，系統(tǒng)控制器分別與人機(jī)交互設(shè)備和抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生設(shè)備相連。人機(jī)交互設(shè)備包括顯示單元(如液晶顯示器)、輸入部件(如鍵盤和鼠標(biāo))和參數(shù)設(shè)置單元，可以通過鍵盤和鼠標(biāo)在參數(shù)設(shè)置單元來輸入抖動(dòng)控制參數(shù)，所述參數(shù)包括抖動(dòng)范圍、頻率范圍、調(diào)制范圍、頻偏范圍和抖動(dòng)量值等。對(duì)于CD光盤抖動(dòng)，其抖動(dòng)控制參數(shù)設(shè)計(jì)方案為單倍速CD光盤的通道位速率為4.3218Mb/s，每位數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)理論時(shí)間窗口T為231.385ns，則3T坑或岸時(shí)間長(zhǎng)度為694.155ns。輸出調(diào)頻信號(hào)的載波周期為Tc＝6T＝1388.31ns，即載波頻率為fc＝1/6T≈720.30kHz，調(diào)制頻率為fm＝10kHz，調(diào)制信號(hào)幅度Am＝1，通過頻偏系數(shù)KFM設(shè)置不同的抖動(dòng)幅度。對(duì)于DVD光盤抖動(dòng)，其抖動(dòng)控制參數(shù)設(shè)計(jì)方案為對(duì)于DVD，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間間隔T有兩種，一種是T＝38.232ns，即時(shí)鐘為26.156MHz，另一種的是T＝37.037ns，即時(shí)鐘為27.000MHz，我們采用較為常用的T＝37.037ns。調(diào)頻信號(hào)的載波周期為Tc＝6T＝222.222ns，即載波頻率為fc＝1/6T≈4.50MHz，調(diào)制頻率為fm＝10kHz，調(diào)制信號(hào)幅度Am＝1，通過頻偏系數(shù)KFM設(shè)置不同的抖動(dòng)幅度。所述參數(shù)設(shè)置單元采用“數(shù)值”控件和“下拉列表”控件，實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置功能，抖動(dòng)控制參數(shù)及其初始化值如下 CD光盤抖動(dòng)“載波頻率(720.3kHz)”、“倍速(1)”、“載波幅度(1Vpp)”、“調(diào)制信號(hào)幅度(1)”、“調(diào)制信號(hào)頻率(10kHz)”、“抖動(dòng)量值(0ns)”和“頻偏(0Hz)”。
DVD光盤抖動(dòng)載波頻率(4.5MHz)”、“倍速(1)”、“載波幅度(1Vpp)”、“調(diào)制信號(hào)幅度(1)”、“調(diào)制信號(hào)頻率(10kHz)”、“抖動(dòng)量值(0ns)”和“頻偏(0Hz)”。CD/DVD光盤抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置的人機(jī)交互設(shè)備參的參數(shù)設(shè)置單元界面分別如圖2和圖3所示。
系統(tǒng)控制器，將相應(yīng)的抖動(dòng)控制參數(shù)傳遞給抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生設(shè)備，從而生成特定的抖動(dòng)信號(hào)并輸出。
本發(fā)明的抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生設(shè)備采用調(diào)頻信號(hào)半周期脈寬變化的標(biāo)準(zhǔn)偏差來模擬光盤抖動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)抖動(dòng)信號(hào)源。所述抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生設(shè)備包括(具體結(jié)構(gòu)圖如圖4所示) 頻偏計(jì)算單元1，用于根據(jù)抖動(dòng)控制參數(shù)中的載波頻率和抖動(dòng)量值計(jì)算頻偏。抖動(dòng)量值的計(jì)算公式為 其中，β為調(diào)制指數(shù)，fm為調(diào)制頻率，fc為載波頻率。頻偏計(jì)算公式如下 調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生單元2，用于根據(jù)所述的頻偏，將所述調(diào)制信號(hào)對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻，并產(chǎn)生調(diào)頻抖動(dòng)信號(hào)。調(diào)頻抖動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生方式如下 設(shè)載波信號(hào)為單一頻率的正弦波，即 uc(t)＝Acosωct 式中，A為載波信號(hào)幅度，ωc為載波信號(hào)角頻率。
設(shè)調(diào)制信號(hào)為單一頻率的正弦波，即 SFM(t)＝Amcosωmt＝Amcos2πfmt 式中，Am為調(diào)制信號(hào)幅度，ωm為調(diào)制信號(hào)角頻率，fm為調(diào)制頻率。
上式對(duì)載波進(jìn)行頻率調(diào)制，可得調(diào)頻抖動(dòng)信號(hào)(抖動(dòng)信號(hào)源) 這里假設(shè)當(dāng)t＜0時(shí)，u(t)＝0(因果信號(hào))則 式中，A為調(diào)頻信號(hào)幅度；ωc為載波信號(hào)角頻率；ωm為調(diào)制信號(hào)角頻率；KFM為調(diào)頻靈敏度(頻偏系數(shù))，單位是rad/(s·v)，表示單位電壓引起的角頻率的變化量；Am為調(diào)制信號(hào)幅度。
對(duì)于調(diào)頻信號(hào)，有KFMAm＝Δf 可得調(diào)頻抖動(dòng)源為 其中， βFM為調(diào)頻指數(shù)。
抖動(dòng)信號(hào)輸出單元3，用于將所述調(diào)頻抖動(dòng)信號(hào)發(fā)送到任意波形發(fā)生器并輸出，可用于校準(zhǔn)抖動(dòng)分析儀，以保證抖動(dòng)分析儀的準(zhǔn)確性和一致性。
所述人機(jī)交互設(shè)備還包括波形顯示單元，用于獲取所述抖動(dòng)信號(hào)并顯示其波形。
其中，儀器機(jī)箱、系統(tǒng)控制器和抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生器均采用美國(guó)國(guó)家儀器有限公司(National Instruments，NI)的PXI模塊化儀器。控制器模塊采用NI PXI-8106嵌入式控制器，基于2.16GHZ Intel Core 2Duo T7400雙核處理器；采用NI PXI-5422任意波形發(fā)生器，16位分辨率，200MS/s采樣速率，板上內(nèi)存256MB，該發(fā)生器基于調(diào)頻信號(hào)算法和光盤抖動(dòng)原理，輸出標(biāo)準(zhǔn)的光盤抖動(dòng)信號(hào)；儀器機(jī)箱采用NIPXI-1031，帶有通用AC的4槽3U PXI機(jī)箱；人機(jī)交互設(shè)備采用瑞普天潤(rùn)，RPKVM17液晶智能人機(jī)交互平臺(tái)，集成17″LCD液晶顯示、鍵盤和鼠標(biāo)。
通過與現(xiàn)有校準(zhǔn)裝置的比較，該發(fā)明采用虛擬儀器技術(shù)和調(diào)頻信號(hào)原理，技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于國(guó)際上其他計(jì)量機(jī)構(gòu)的校準(zhǔn)和測(cè)量能力，以及商用抖動(dòng)校準(zhǔn)儀，在測(cè)量范圍為以下情況時(shí) CD光盤抖動(dòng)抖動(dòng)范圍0.5ns-60ns，頻率范圍720.3kHz，調(diào)制范圍100Hz-10kHz，頻偏范圍200Hz-100kHz范圍。
DVD光盤抖動(dòng)抖動(dòng)范圍0.5ns-10ns，頻率范圍4.5MHz，調(diào)制范圍10kHz，頻偏范圍20kHz-500kHz范圍。
測(cè)量不確定度U＝0.03％(k＝2)(見下表)。
以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種光盤抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于，包括儀器機(jī)箱、系統(tǒng)控制器、抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生設(shè)備和人機(jī)交互設(shè)備，所述系統(tǒng)控制器、抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生設(shè)備位于機(jī)箱內(nèi)部，系統(tǒng)控制器分別與人機(jī)交互設(shè)備和抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生設(shè)備相連，
所述人機(jī)交互設(shè)備包括參數(shù)設(shè)置單元，用于輸入抖動(dòng)控制參數(shù)，
所述系統(tǒng)控制器用于將所述抖動(dòng)控制參數(shù)傳遞給抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生設(shè)備，
所述抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生設(shè)備用于根據(jù)輸入其中的載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)以及所述抖動(dòng)控制參數(shù)產(chǎn)生抖動(dòng)信號(hào)并輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的光盤抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生設(shè)備包括
頻偏計(jì)算單元，用于根據(jù)抖動(dòng)控制參數(shù)中的載波頻率和抖動(dòng)量值計(jì)算抖動(dòng)信號(hào)的頻偏；
調(diào)頻抖動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生單元，用于根據(jù)所述的頻偏，將所述調(diào)制信號(hào)對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)頻，產(chǎn)生調(diào)頻抖動(dòng)信號(hào)；
抖動(dòng)信號(hào)輸出單元，用于將所述調(diào)頻抖動(dòng)信號(hào)輸出。
3.如權(quán)利要求2所述的光盤抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述人機(jī)交互設(shè)備還包括波形顯示單元，用于獲取所述抖動(dòng)信號(hào)并顯示其波形。
4.如權(quán)利要求3所述的光盤抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述人機(jī)交互設(shè)備包括顯示單元和輸入部件。
5.如權(quán)利要求4所述的光盤抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述顯示單元為液晶顯示器，輸入部件為鍵盤和鼠標(biāo)。
6.如權(quán)利要求1-5任一所述的光盤抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)控制器為NI PXI-8106嵌入式控制器。
7.如權(quán)利要求1-5任一所述的光盤抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述抖動(dòng)信號(hào)輸出單元為NI PXI-5422任意波形發(fā)生器。
8.如權(quán)利要求1-5任一所述的光盤抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述儀器機(jī)箱為NI PXI-1031機(jī)箱。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光盤抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置，包括儀器機(jī)箱、系統(tǒng)控制器、抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生器和人機(jī)交互設(shè)備，所述系統(tǒng)控制器和抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生器位于機(jī)箱內(nèi)部，系統(tǒng)控制器分別與人機(jī)交互設(shè)備和抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生器相連，所述人機(jī)交互設(shè)備用于輸入抖動(dòng)控制參數(shù)，所述系統(tǒng)控制器用于將所述抖動(dòng)控制參數(shù)傳遞給抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生器，所述抖動(dòng)信號(hào)源發(fā)生器用于根據(jù)所述抖動(dòng)控制參數(shù)產(chǎn)生抖動(dòng)信號(hào)并輸出。本發(fā)明的光盤抖動(dòng)校準(zhǔn)裝置具有精度高、測(cè)量自動(dòng)化程度高和移動(dòng)便攜的突出特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G11B20/18GK101783157SQ20101011306
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月24日
發(fā)明者楊智君, 吳昭春, 馬曉慶, 徐暉 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院