專利名稱：異步數(shù)字pes解調(diào)磁盤驅(qū)動伺服控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及伺服控制系統(tǒng)，更具體地說涉及磁盤驅(qū)動伺服控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)用來控制旋轉(zhuǎn)的磁盤表面上的盤臂組件的運動。
本申請的相關(guān)文件是題為“磁盤驅(qū)動伺服控制系統(tǒng)的異步磁道代碼解碼和檢測”的美國專利申請，該申請由Wayne Cheung、Chenhuei Chiang和Thinh Nguyen遞交，并轉(zhuǎn)讓給IBM公司。
在傳統(tǒng)的具有旋轉(zhuǎn)存儲媒體的計算機數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中，如旋轉(zhuǎn)磁盤或磁光盤，數(shù)據(jù)被存儲在盤表面的一系列同心的或螺旋的磁道上。數(shù)據(jù)包括磁道中一系列變化的盤表面的磁取向。磁取向中的變化一般包括磁通反向，代表二進制的數(shù)字1和0，1和0又代表數(shù)據(jù)。二進制數(shù)字必須通過磁讀/寫頭從盤表面讀出，磁讀/寫頭懸在盤表面上，當盤以每分鐘幾千轉(zhuǎn)的速度相對于讀/寫頭旋轉(zhuǎn)時，讀/寫頭能夠檢測磁取向中的變化。
從盤表面的所需的一個磁道中讀數(shù)據(jù)需要了解當磁盤旋轉(zhuǎn)和頭在磁盤上運動時讀/寫頭相對于磁道的位置，并需要使在盤磁道上的頭對準中心。通常讀/寫頭安裝在一個由伺服機構(gòu)移動的盤臂上。盤驅(qū)動伺服控制系統(tǒng)控制盤表面上臂的運動，使讀/寫頭在磁道之間運動，一旦讀/寫頭處于所選擇的磁道上，則讀/寫頭保持在該磁道中心線的路徑中。保持讀/寫頭在磁道上對準中心，從而能夠精確地在磁道中讀出和記錄數(shù)據(jù)。
通過從盤表面讀伺服信息，伺服控制系統(tǒng)使讀/寫頭在磁道上對準中心。伺服信息包括一般是磁通反向的高頻磁通變化的伺服模式，磁通的變化被預先記錄在磁道中。伺服讀出頭可以是用于讀二進制數(shù)據(jù)的相同的磁頭，或者可以是專用伺服模式頭，它檢測伺服模式并產(chǎn)生一個模擬信號。伺服模式模擬信號由伺服控制系統(tǒng)電路解調(diào)，以便提供從中讀出伺服模式的磁道信息，以及相對于磁道的讀/寫頭位置的信息，并且還產(chǎn)生用于控制盤臂伺服機構(gòu)的位置誤差信號。這樣，伺服控制系統(tǒng)檢測讀/寫頭定位的磁道，并控制磁頭相對于磁道的運動。
有各種方法向磁盤伺服控制系統(tǒng)提供伺服信息。在一種稱為專用伺服法的方法中，一個盤的整個表面都提供有伺服信息。一個伺服磁頭定位于專用伺服盤表面上，與位于數(shù)據(jù)盤表面上的一個或多個數(shù)據(jù)讀/寫頭成固定的關(guān)系。用伺服頭的位置指示數(shù)據(jù)讀/寫頭的位置。專用伺服法更經(jīng)常地用于多盤系統(tǒng)，因為單盤應用的專用伺服系統(tǒng)將可用盤表面的一半于伺服信息，因此不是特別有效。
另一種提供伺服信息的方法稱為扇區(qū)伺服法。在扇區(qū)伺服法中，每個盤表面包括伺服信息和二進制數(shù)據(jù)。盤表面的磁道被分成徑向扇區(qū)，這些徑向扇區(qū)具有短的伺服信息區(qū)，后面跟著數(shù)據(jù)區(qū)。伺服信息區(qū)包括扇區(qū)標志符(它向讀/寫頭指明在磁道中緊跟有伺服信息)、磁道識別數(shù)據(jù)和高頻伺服猝發(fā)脈沖串模式。對于磁盤配置較少的低檔磁盤驅(qū)動器而言，扇區(qū)伺服法比專用伺服法更有效，因為可以用單個讀/寫頭得到伺服信息，并從盤中讀出和記錄數(shù)據(jù)，還因為較少的盤表面區(qū)域用于伺服信息。由于用戶要求從低檔的磁盤系統(tǒng)中得到較大的存儲量，所以制造者通過減小扇區(qū)長度和磁道寬度來為伺服信息提供越來越少的磁盤區(qū)。為了在較小的磁盤區(qū)中得到相同量的伺服信息，必須以越來越高的頻率記錄伺服信息。較高的頻率增加了寫和讀伺服信息的難度。
在專用伺服法和扇區(qū)伺服法中，當從盤中讀伺服模式時產(chǎn)生模擬位置誤差信號(PES)，用它產(chǎn)生輸入至讀/寫頭定位伺服機構(gòu)的校正輸入信號。以下描述假定在扇區(qū)伺服系統(tǒng)中進行，但對本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員來說，如何將這一描述應用于專用伺服系統(tǒng)是很清楚的。伺服模式磁通反向圍繞每一磁道中心線分布，當從磁盤讀信號并解調(diào)時，提供PES，其幅度取決于讀/寫頭下面磁道中的磁通反向的位置和取向。PES提供需要將讀/寫頭保持對準磁道中心的讀/寫頭的運動方向和程度的指示。
更具體地說，通過確定從磁道中心線的每一側(cè)讀出的信息的幅度差，從磁通變化產(chǎn)生或解調(diào)出PES。所得的PES表示讀/寫頭與磁道中心線的偏移情況。如果從中心線的兩側(cè)得到的信息的幅度差為零，則假定讀/寫頭準確地位于磁道中心線上。信息的正的幅度差表示讀/寫頭以一個方向偏離中心，信息的負的幅度差表示讀/寫頭以相反方向偏離中心。
大部分傳統(tǒng)的磁盤驅(qū)動系統(tǒng)用模擬方法解調(diào)PES。當讀/寫磁頭經(jīng)過磁道中心線的任一側(cè)伺服模式磁通變化時，磁頭產(chǎn)生幅度變化的模擬信號，該信號被送至前置放大器。自動增益控制電路通常接收經(jīng)前置放大的信號，并產(chǎn)生動態(tài)范圍減小的信號，它使信號易于處理，從而可以減小誤差。模擬解調(diào)技術(shù)提供位置誤差信號(PES)，它表示讀/寫頭相對于磁道中心線的位置?？梢韵蛩欧刂破魈峁㏄ES來控制盤臂伺服機構(gòu)使讀/寫頭對準磁道中心。也可以向模/數(shù)轉(zhuǎn)換器提供PES，以便產(chǎn)生數(shù)字位置誤差信號，然后用它來控制盤臂伺服機構(gòu)。
還知道有一種利用數(shù)字信號處理技術(shù)對PES進行解調(diào)的方法。例如參見Wilson的題為“位置誤差信號的同步數(shù)字檢測”的第5,089,757號美國專利。數(shù)字技術(shù)允許在PES處理系統(tǒng)和二進制數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間共享部件，如前置放大、自動增益控制和模/數(shù)轉(zhuǎn)換部件，從而簡化伺服控制電路的整體結(jié)構(gòu)。此外，數(shù)字解調(diào)允許使用相對復雜的信號處理技術(shù)，而這些技術(shù)不能簡單地由模擬解調(diào)器實現(xiàn)。例如，利用這些技術(shù)可以去除其它系統(tǒng)部件或模/數(shù)轉(zhuǎn)換處理本身引起的雜散信號。
許多數(shù)字PES解調(diào)器系統(tǒng)是同步式的，其中從磁盤對伺服信息的取樣和信號的模/數(shù)轉(zhuǎn)換與存儲設備系統(tǒng)時鐘是同步的。這種同步解調(diào)系統(tǒng)需要磁盤伺服信息區(qū)中的同步段，并采用鎖相環(huán)(PLL)控制伺服信息的取樣和模/數(shù)轉(zhuǎn)換。可惜同步段減小了可用于數(shù)據(jù)記錄的磁盤區(qū)。此外，PLL會引入處理誤差，它需要額外的補償電路，于是使得數(shù)字PES解調(diào)器的設計和結(jié)構(gòu)復雜化了。
為了要增加存儲量(導致一般所稱的高密度盤驅(qū)動系統(tǒng))，還產(chǎn)生了新的讀/寫頭技術(shù)。例如，磁致電阻(MR)讀/寫頭變得越來越普遍，因為即使盤的轉(zhuǎn)速較低，它們也能夠以較高的頻率讀數(shù)據(jù)。較高的頻率使得伺服信息和二進制數(shù)據(jù)占用較少的磁盤空間，從而提高了盤密度?？上?，MR讀/寫頭的非線性特性導致在讀信號中存在較強的二次諧波，這會在得到的PES中引起額外的誤差，使讀/寫頭出現(xiàn)誤跟蹤。
傳統(tǒng)的伺服模式一般在盤表面以交錯方式在數(shù)據(jù)磁道的整個寬度上延伸，并由僅在一部分磁道上延伸的磁頭記錄。因此，伺服模式磁通變化一般由磁頭相對于伺服信息區(qū)做多次運動后記錄。每次記錄伺服模式的一個不同的部分，直到整個模式完成。例如參見W.A.Herrington和F.E.Mueller發(fā)表在IBM技術(shù)公報第21卷第2號(1978年7月)第804—805頁的題為“磁盤文件伺服機構(gòu)的Quad—Burst PES系統(tǒng)”。
具體地說，

圖1表示記錄在磁盤磁道中的傳統(tǒng)的伺服模式10。為簡單起見，只畫了四個磁道12、14、16、18。伺服模式包括由豎道20代表的偶數(shù)個順序磁通變化的猝發(fā)脈沖串，它們被以預定的變化頻率交錯地記錄在磁盤每個扇區(qū)的一組四個猝發(fā)脈沖串中。為了得到本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員所知道的線性度，記錄磁道中磁通變化的磁頭記錄一次不大于半個磁道的磁通取向。每個磁通變化20在一個磁道的整個寬度上延伸，因此需要磁頭多次經(jīng)過。于是，兩個磁通變化20a和20b以磁盤徑向?qū)?，形成單個磁通變化。磁頭多次經(jīng)過將導致相鄰兩次經(jīng)過的磁通變化偏離。當后來讀記錄的伺服信息時，即使很小的偏離也會產(chǎn)生相位誤差。如果能用可以減小磁通變化經(jīng)過之間偏離的可能性的簡化的伺服模式，那將是非常有利的。此外，如果伺服模式能夠更方便地記錄在變得更普通的減小了寬度的磁道中，也將是非常有利的。
從上述討論可以清楚地看到，需要減小整體電路復雜性的數(shù)字PES解調(diào)器，它采用有效的數(shù)字信號處理技術(shù)提供高頻伺服模式并減小磁頭誤跟蹤。還可以看到需要簡化的伺服模式，它可以容納在窄的數(shù)據(jù)磁道中，并可以用數(shù)字PES解調(diào)器，以及減小偏離誤差的可能性。本發(fā)明滿足了這些需要。
本發(fā)明提供了一種帶有包括數(shù)字平方器的異步數(shù)字PES解調(diào)器的磁盤驅(qū)動伺服控制系統(tǒng)，該解調(diào)器去除數(shù)字化的伺服信息信號的任何相位分量，并包括一個猝發(fā)脈沖串累加器，它根據(jù)各個伺服猝發(fā)脈沖串模式的時間間隔累加平方項。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，解調(diào)器包括數(shù)字不對稱陷波濾波器，該濾波器在數(shù)字化的伺服信息信號提供給平方器之前先對它進行濾波，并利用平方器對經(jīng)濾波的信號進行逐項平方。在這種配置中，濾波器最好是諧波陷波有限脈沖響應(FIR)濾波器。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，解調(diào)器不包括陷波濾波器，而平方器包括正交求和與平方器，它對奇數(shù)和偶數(shù)的數(shù)字化取樣之和進行平方運算。這樣根據(jù)本發(fā)明的磁盤驅(qū)動伺服控制系統(tǒng)消除了經(jīng)解調(diào)的PES中相位引起的誤差，能與二進制數(shù)據(jù)處理部件分享信號處理部件，在伺服信息中不需要鎖相環(huán)或時鐘同步段，并且可以從經(jīng)解調(diào)的伺服信息信號中去除雜散分量。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，用于PES解調(diào)器的伺服模式包括分開的猝發(fā)脈沖串模式，它不在磁道的整個寬度延伸，因此不包括必須徑向?qū)势渌兓⒂蓪懘蓬^相鄰兩次經(jīng)過而記錄的任何磁通變化。這就是說分開的猝發(fā)脈沖串模式是這樣記錄的，即包括該模式的每個磁通變化由磁頭經(jīng)過一次形成。這消除了可能由偏離的猝發(fā)脈沖串模式引起的從磁盤讀出的伺服信息中的相位誤差。分開的猝發(fā)脈沖串伺服模式特別適用于本發(fā)明的解調(diào)器，但是也可用于傳統(tǒng)的解調(diào)技術(shù)以便改進性能。根據(jù)本發(fā)明的解調(diào)器將徑向連續(xù)的猝發(fā)脈沖串模式組結(jié)合起來產(chǎn)生PES。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點從以下對最佳實施例的描述中可以看得很清楚，這些最佳實施例以舉例的方式體現(xiàn)了本發(fā)明的原理。
圖1表示記錄在存儲媒體的磁道中的傳統(tǒng)的伺服猝發(fā)脈沖串模式的磁通變化。
圖2是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的磁盤驅(qū)動器伺服控制系統(tǒng)的框圖。
圖3是圖2所示的PES解調(diào)器的示意框圖。
圖4是圖3所示的濾波器的框圖。
圖5是圖2所示的控制系統(tǒng)完成的處理步驟的流程圖。
圖6是用于圖2所示的磁盤驅(qū)動伺服控制系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的第二PES解調(diào)器的示意框圖。
圖7是圖6所示的控制系統(tǒng)完成的處理步驟的流程圖。
圖8表示根據(jù)本發(fā)明記錄的第一分開的猝發(fā)脈沖串伺服模式。
圖9表示圖8的另一種組合方案的分開的猝發(fā)脈沖串伺服模式。
圖10是表示對圖8和圖9的分開的猝發(fā)脈沖串伺服模式解調(diào)的PES猝發(fā)脈沖串累加器的框圖。
圖11表示根據(jù)本發(fā)明記錄的第二分開的猝發(fā)脈沖串伺服模式。
參照圖2，圖中畫出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的磁盤驅(qū)動器伺服控制系統(tǒng)110。磁盤驅(qū)動器包括安裝在盤臂114上的讀/寫磁頭112，盤臂114通過伺服組件120在包括磁盤118的存儲媒體的表面116上運動。讀/寫頭讀出記錄在磁盤的磁道中的盤磁通取向的變化。為清楚起見，圖2中只畫出了一個磁道122。圖2示意地將磁道分成具有伺服信息段126、后面跟著數(shù)據(jù)段128的扇區(qū)124。伺服控制系統(tǒng)控制盤臂114在磁盤上移動，以便使讀/寫頭112在磁道間移動，并使之在所要求的磁道上對準中心。當讀/寫頭在磁盤表面116上運動時，讀/寫頭讀出磁盤制造時就記錄在磁盤表面上的伺服信息，并將它提供給解調(diào)器130，解調(diào)器130對伺服信息進行異步解調(diào)，并將所得的結(jié)果平方，產(chǎn)生控制盤臂移動的位置誤差信號(PES)。這樣伺服控制系統(tǒng)110消除了經(jīng)解調(diào)的PES中相位引起的誤差，能與從數(shù)據(jù)段128讀數(shù)據(jù)的盤驅(qū)動部件分享信號處理部件，在伺服信息中不需要鎖相環(huán)或時鐘同步段，并且可以利用數(shù)字技術(shù)從經(jīng)解調(diào)的伺服信息信號中有效地去除雜散分量。
當讀/寫頭112從磁道122讀伺服信息時產(chǎn)生伺服信息信號，該信號經(jīng)磁頭輸出線132送至前置放大器134。前置放大器134將伺服信息信號放大，并將經(jīng)放大的信號提供給自動增益控制器(AGC)136，用它來調(diào)整信號的增益，以便將信號幅度保持在一個范圍內(nèi)，該范圍是預定的，以便簡化信息處理、減小噪聲和改進系統(tǒng)線性度。來自AGC 136的經(jīng)放大的信號提供給模/數(shù)轉(zhuǎn)換器138，它根據(jù)經(jīng)取樣時鐘線140得到的取樣時鐘信號CK對該信號進行異步轉(zhuǎn)換。取樣時鐘信號CK由時序譯碼器142產(chǎn)生，時序譯碼器142經(jīng)系統(tǒng)時鐘信號線144接收系統(tǒng)時鐘信號。如果對每個模擬伺服信號周期來說取樣個數(shù)為m，那么取樣時鐘信號CK的頻率應為伺服信號頻率的m倍。于是，構(gòu)造控制系統(tǒng)110必須知道記錄在磁盤上的伺服信息信號的頻率。數(shù)字化的伺服信息信號經(jīng)轉(zhuǎn)換器輸出線146提供給解調(diào)器130，它產(chǎn)生表示伺服運動方向和程度的位置誤差信號(PES)，這是使讀/寫頭112在磁道122保持對準中心所需要的。最后，經(jīng)解調(diào)器輸出線148向傳統(tǒng)的斜坡接合塊150然后再向伺服控制器152提供PES，伺服控制器152產(chǎn)生提供給伺服機構(gòu)120的控制信號，以便使盤臂114和讀/寫頭112運動。
控制系統(tǒng)110的自動增益控制器(AGC)136和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器138最好分享數(shù)字檢測通道。也就是說，AGC和轉(zhuǎn)換器既用于檢測來自磁道伺服信息段126的伺服信息，又用于檢測來自磁道數(shù)據(jù)段128的數(shù)字數(shù)據(jù)。這減少了從磁盤讀數(shù)據(jù)所需的部件數(shù)量，簡化了磁盤驅(qū)動器伺服控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。
圖3是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的PES解調(diào)器130的第一最佳實施例的框圖。在解調(diào)器中，數(shù)字濾波器154經(jīng)轉(zhuǎn)換器輸出線146接收數(shù)字化的伺服信息信號。濾波器最好是提供帶有奇數(shù)對稱系數(shù)的諧波陷波均衡濾波器的有限脈沖響應(FIR)濾波器電路，比如本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員所知道的Hilbert Transform濾波器。這種濾波器消除了信號的不對稱性、肩形突出部分、基線失真和其它不希望的噪聲。這種濾波器的輸出非常接近所希望的來自正弦輸入信號的數(shù)字輸出。
為了討論，濾波器154的輸入信號可以表示為一系列m個數(shù)字值X0、X1、……Xm-1，它們是經(jīng)濾波器分接頭得到的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器138的每個取樣間隔。Hilbert Transform濾波器具有對于每個取樣間隔m個取樣的由集合(H0、H1、……Hm-1)表示的系數(shù)。FIR的一組Hilbert Transform系數(shù)可以排成序列，為隨機相位應用，如本發(fā)明的異步數(shù)字取樣控制器，進行Hilbert Transform濾波，其中取樣輸入信號的相位與取樣時鐘信號的相位是不一致的。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在磁盤驅(qū)動器伺服信息信號段中通過下述取值就可得到很好的結(jié)果對每個伺服信息周期四個取樣(m＝4)的數(shù)字取樣間隔來說，通過處理一個取樣間隔的輸入數(shù)據(jù)值Xn，n＝0，1，2，3，……以產(chǎn)生每個取樣值Xn的經(jīng)濾波的數(shù)據(jù)Yn，它由乘積的和確定Yn＝∑(Hi)(Xn-1)，一直加到i，其中i＝0，1，2，濾波器系數(shù)由下式確定Hi＝(-0.5 0 0.5)或(-0.1 0 1.0)另外，對每個伺服信息信號周期八個取樣(m＝8)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器來說，最佳實施例包括系數(shù)由下式確定的數(shù)字濾波器Hi＝(-0.25 -0.35 -0.25 0 0.25 0.35 0.25)以產(chǎn)生一系列值Yn，它包括一直加到i的乘積的和，其中i＝0，1，……，6。每個伺服信息信號周期八個取樣的Hilbert Transform系數(shù)通常可以由下式確定Hi＝k(-1.0 -1.41 -1.0 0 1.0 1.41 1.0)其中k為定標常數(shù)。
圖4是濾波器154的框圖，表示經(jīng)轉(zhuǎn)換器輸出線146接收并由濾波器分接頭156提供給濾波器的伺服信息信號值，它們由濾波器系數(shù)塊158相乘，由濾波器求和器160求和，以便產(chǎn)生經(jīng)濾波器輸出線162提供的濾波器輸出信號。濾波器響應抑制信號取樣的直流分量和其它奇次和偶次諧波分量，并消除由隨機相位取樣處理引起的PES解調(diào)誤差。此外，濾波器響應可以消除不希望的噪聲，從而改善信號動態(tài)范圍。
再看圖3，數(shù)字濾波器154的輸出包括每個伺服信息信號周期的m個取樣序列，該輸出經(jīng)濾波器輸出線162提供給平方器164。平方器接收來自數(shù)字濾波器的一系列經(jīng)濾波的值Yn，并將每個值平方。這樣，平方器的功能由下式確定Zn＝(Yn)(Yn)，n＝0，1，2，……其中Zn代表平方器的輸出。對最佳實施例來說，每個伺服信息信號周期八個取樣，同樣，每個伺服信息信號周期由平方器164產(chǎn)生八個Z值。平方器可以由邏輯電路實現(xiàn)，也可以由查尋表實現(xiàn)，并提供變化的正交數(shù)據(jù)串。平方器的輸出經(jīng)信號線166提供給PES猝發(fā)脈沖串累加器168，它最好由一個運行的求和邏輯電路實現(xiàn)。如同下面將要更詳細地說明的那樣，根據(jù)具有猝發(fā)脈沖串間隔P1、P2、P3和P4的四個間隔的伺服猝發(fā)脈沖串模式，PES猝發(fā)脈沖串累加器將所有的經(jīng)平方的取樣值Zn相加，并將和進行轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生PES信號PESA、PESB、PESC和PESD。PES信號由以下關(guān)系式確定對猝發(fā)脈沖串間隔P1和P2 PESA＝∑Zn對猝發(fā)脈沖串間隔P3和P4 PESB＝∑Zn對猝發(fā)脈沖串間隔P2和P3 PESC＝∑Zn
對猝發(fā)脈沖串間隔P1和P4 PESD＝∑Zn累加器168的輸出信號經(jīng)輸出線170提供給正交解調(diào)塊172，它如下所示對PES信號作減法，以便確定初始的PES信號PESP和正交的PES信號PESQPESP＝PESD－PESCPESQ＝PESB－PESA其中P和Q信號是當磁頭在磁道上移動時超出相位九十度的信號。正交解調(diào)塊172可以在解調(diào)器130(圖2)中或由解調(diào)器中的邏輯電路實現(xiàn)，或由微處理器固件實現(xiàn)。數(shù)字濾波器154、平方器164、猝發(fā)脈沖串累加器168和正交解調(diào)塊172全體與經(jīng)時序線140從時序譯碼器142接收的取樣時鐘信號CK一起運行。如圖2所示，正交解調(diào)塊的輸出經(jīng)解調(diào)器130的輸出線148提供給傳統(tǒng)的斜坡接合塊150。
如同本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員所了解的那樣，斜坡接合塊150舍棄PESP的絕對值等于PESQ的絕對值以外的PESP和PESQ的值，并“接合”PESP和PESQ值的有用部分，為每個磁道形成線性PES斜坡。如果需要，可以用固件實現(xiàn)的平方根近似法或適當?shù)牟閷け磉M一步對PES斜坡信號進行線性處理。斜坡接合塊可以在控制器110中或作為邏輯電路或作為微處理器固件實現(xiàn)。
最后，來自斜坡接合塊150的PES輸出信號提供給控制伺服機構(gòu)120的伺服控制器152，由此控制磁盤118上讀/寫頭112的運動。伺服控制器一般在盤控制器110的微處理器固件中實現(xiàn)。如同本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員所了解的那樣，伺服控制器利用PES斜坡信號和伺服Grey代碼伺服信息數(shù)據(jù)來計算磁道跟蹤和磁道尋找伺服控制信號，這些信號提供給數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(未示出)控制用于磁頭定位的音圈馬達(VCM)。
這樣，控制器110基本消除了由異步取樣相位誤差引起的伺服信息信號轉(zhuǎn)換誤差，由磁致電阻(MR)或感性磁頭引起的信號失真，和由寬頻帶分量引起的相位不穩(wěn)定。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的控制器特別適用于高密度盤驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)必須從頻率提高、寬度減小的伺服信息段中解調(diào)PES。
圖2、3和4所示的盤驅(qū)動控制器110的運行過程由圖5所示的流程圖步驟表示。流程圖的步驟由硬件電路和控制器中的微處理器固件實現(xiàn)。由第一流程圖框202表示的初始步驟是從磁盤的磁道檢測伺服模式變化。接下來，在流程圖框204，控制器對從磁盤檢測到的模擬伺服信息信號進行前置放大。在流程圖框206，控制器向自動增益控制塊提供模擬信號，在框208，該信號提供給模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。在框210，數(shù)字化的值Xn提供給具有Hilbert Transform系數(shù)的數(shù)字濾波器，以便產(chǎn)生經(jīng)濾波的數(shù)字信號值Yn。在流程圖框212，將來自數(shù)字濾波器的值Yn提供給平方器，以便產(chǎn)生經(jīng)平方的值Zn。在流程圖框214，經(jīng)平方的值Zn提供給猝發(fā)脈沖串累加器，以便去除相位誤差。逐個周期地將Zn值加在一起。于是，如果每個伺服信息信號周期取四個取樣，并且每個猝發(fā)脈沖串有四個周期，那么就有十六項加在一起，產(chǎn)生PESA、PESB、PESC和PESD項。在流程圖框216，將PESA、PESB、PESC和PESD項提供給正交解調(diào)塊，根據(jù)記錄在磁盤上的原來的猝發(fā)脈沖串模式產(chǎn)生正交PES值PESP和PESQ。最后，在流程圖框218，將正交PESP和PESQ值提供給斜坡接合塊，產(chǎn)生PES斜坡信號，然后在流程圖框220將斜坡接合塊的輸出提供給伺服控制器，按照PES的指示移動盤臂和讀/寫頭。
圖6表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的PES解調(diào)器130的第二最佳實施例的框圖。在圖6的實施例中，平方器是作為正交求和與平方器182提供的，它經(jīng)轉(zhuǎn)換器輸出線146接收模/數(shù)轉(zhuǎn)換器138(圖2)的輸出，每個伺服信息信號周期m個取樣。選擇每個伺服模式周期四個取樣的取樣頻率，使得相鄰的取樣點就伺服信號相位而言相隔90°。于是可以說取樣構(gòu)成了奇、偶交替的項。求和與平方器182將同類取樣值相加，再作平方運算，并對一個猝發(fā)脈沖串間隔求各項之和。不象結(jié)合圖4所示第一實施例的平方器描述的對取樣值簡單地求平方那樣，圖6實施例包括一個求和與平方器，它產(chǎn)生由下式確定的輸出項ZnZn＝∑(Xn)o(Xn)o－(Xn)e(Xn)en＝0，1，2，……其中(Xn)o是每個伺服信息信號猝發(fā)脈沖串間隔奇數(shù)取樣值的和，(Xn)e是偶數(shù)取樣值的和。如前所述，PES猝發(fā)脈沖串累加器168經(jīng)信號線166接收被平方的項，然后經(jīng)信號線170將累加的信號項提供給正交解調(diào)塊172，并經(jīng)解調(diào)器輸出線148提供給斜坡接合塊150。如同累加器和解調(diào)器塊，求和與平方器182與經(jīng)時序線140從時序譯碼器142接收的取樣時鐘信號CK一起運行。
圖6所示的盤驅(qū)動控制器110的運行過程由圖7所示的流程圖步驟表示。流程圖的步驟由硬件電路和控制器中的微處理器固件實現(xiàn)。由第一流程圖框302表示的初始步驟是從磁盤的磁道檢測伺服模式變化。接下來，在流程圖框304，控制器對從磁盤檢測到的模擬伺服信息信號進行前置放大。在流程圖框306，控制器向自動增益控制塊提供模擬信號，在框308，該信號提供給模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。在框310，數(shù)字化的值Xn提供給解調(diào)器的求和與平方器，以便產(chǎn)生輸出信號值Zn。在流程圖框312，經(jīng)求和與平方的值Zn提供給猝發(fā)脈沖串累加器，以便產(chǎn)生PESA、PESB、PESC和PESD項。在流程圖框314，將PESA、PESB、PESC和PESD項提供給正交解調(diào)塊，產(chǎn)生正交PES值PESP和PESQ。最后，在流程圖框316，將正交PE-SP和PESQ值提供給斜坡接合塊，產(chǎn)生PES斜坡信號，然后在流程圖框318將斜坡接合塊的輸出提供給伺服控制器，按照PES的指示移動盤臂和讀/寫頭。
如圖1所示，傳統(tǒng)的伺服模式具有磁通取向的變化，它們在磁盤表面上以交錯的方式在盤數(shù)據(jù)磁道的整個寬度延伸，因此每次變化包括兩種變化，每種變化是通過記錄頭經(jīng)過一次而記錄的，并在磁盤徑向?qū)?。如上所述，這種模式易于出現(xiàn)在所得的PES中產(chǎn)生噪聲的對準誤差。為了減小讀這種模式引起的噪聲量，根據(jù)本發(fā)明的伺服模式最好包括“分開的猝發(fā)脈沖串”模式，它的變化不在磁道的整個寬度上延伸。這樣，記錄頭相鄰兩次經(jīng)過的變化不需要對準以產(chǎn)生模式。相反，記錄分開的猝發(fā)脈沖串模式，因此由磁頭一次經(jīng)過產(chǎn)生每個磁通變化。圖8表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的記錄在磁盤上的第一分開猝發(fā)脈沖串伺服模式。
圖8表示磁盤10和磁盤表面上的四個磁道312、314、316和318。所示的伺服猝發(fā)脈沖串模式包括每個猝發(fā)脈沖串的八個寬度為一半的變化320。該變化確定一種模式，每個扇區(qū)具有四個重復組P1、P2、P3和P4，記錄頭經(jīng)過一次可以記錄一組。由于變化只有一半磁道寬，所以不需要對準相鄰的變化，于是它們看起來可以由在整個磁道上延伸的磁頭記錄，而對于圖1所示的傳統(tǒng)的伺服模式而言上述對準是必需的。因此圖8所示的模式不存在對準問題。如同本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員所了解的那樣，為了準確地讀伺服信息，在整個磁道寬度伺服模式必需是線性的。因此，單獨測量圖8的分開猝發(fā)脈沖串伺服信息模式的變化320，并將它們進行算術(shù)組合，以便確定磁道上猝發(fā)脈沖串的等效幅度。
更具體地說，采用上述伺服控制器110必須將變化的徑向連續(xù)組組合在一起產(chǎn)生PES分量信號，最終是PES。可以確定一種組合方案，從而變化的A猝發(fā)脈沖串組包括一組四個變化P12，它包括在磁道312第二半部分延伸的P1組的最后四個變化，A猝發(fā)脈沖串組還包括一組四個變化P21，它包括在下一個磁道第一半部分延伸的P2組的前四個變化。應清楚的是，當磁盤10旋轉(zhuǎn)時，在磁盤的徑向，變化的P12組后面是變化的P21組。P12和P21提供A猝發(fā)脈沖串PES分量信號并在磁道的整個寬度提供線性度，即使P1或P2變化都不在一個磁道的整體上延伸。接下來，變化的B猝發(fā)脈沖串組包括一組四個變化P32，它包括在磁道314第二半部分延伸的P3組的最后四個變化，B猝發(fā)脈沖串組還包括一組四個變化P41，它包括在下一個磁道第一半部分延伸的P4組的前四個變化。B猝發(fā)脈沖串信號由P32和P41組的和提供。同樣，C猝發(fā)脈沖串信號由包括P2組的最后四個變化的P22和包括P3組的前四個變化的P31之和確定。最后，D猝發(fā)脈沖串信號由包括P4組的最后四個變化的P42和包括來自同一磁道316的P1組的前四個變化的P11乏和確定。一般A猝發(fā)脈中串、B猝發(fā)脈沖串、C猝發(fā)脈沖串和D猝發(fā)脈沖串信號確定PES分量信號，公式如下PESA＝∑(P1i＋P2i)PESB＝∑(P3i＋P4i)PESC＝∑(P2i＋P3i)PESD＝∑(P4i＋P1i)其中P1i、P2i、P3i和P4i表示如上定義的猝發(fā)脈沖串取樣(即已經(jīng)進行了平方運算的P1、P2、P3和P4變化的數(shù)字取樣)。然后如下所示由PES解調(diào)塊產(chǎn)生PES的初始和正交分量PESP＝PESD－PESCPESQ＝PESB－PESA并如上所述提供給斜坡接合塊和伺服控制器。
用其它方案可以將分開的猝發(fā)脈沖串伺服信息模式的變化320進行算術(shù)組合，以便確定磁道上的猝發(fā)脈沖串的等效幅度。例如，圖9表示將分開的猝發(fā)脈沖串伺服模式組合以便提供線性度和正交PES的第二方案。圖9表示磁盤10和磁盤表面上的四個磁道312、314、316和318。如上所述，所示模式包括每個猝發(fā)脈沖串的八個寬度為一半的變化320，每個猝發(fā)脈沖串包括每個周期四組P1、P2、P3和P4。同樣，由于變化只有一半磁道寬，所以不需要對準相鄰的變化，于是它們看起來可以由在整個磁道上延伸的磁頭記錄，并且消除了對準噪聲問題。
在圖9的實施例中，包括P1組的第一磁道312中的第一組寬度為一半的八個變化和包括另一P1組的第三磁道316中的第二組寬度為一半的八個變化確定P1猝發(fā)脈沖串PES分量信號。包括緊接第一P1組的P2組的第二磁道314中的一組寬度為一半的八個變化和包括緊接第二P1組的第二P2組的第四磁道318中的第二組寬度為一半的八個變化確定P2猝發(fā)脈沖串PES分量信號。類似地，來自第二和第四磁道314、318的P3組寬度為一半的八個變化確定P3猝發(fā)脈沖串PES分量信號，來自第一和第三磁道的P4組寬度為一半的八個變化確定P4猝發(fā)脈沖串PES分量信號，如圖9所示。同樣，分量信號表示如下PESA＝∑(P1i＋P2i)PESB＝∑(P3i＋P4i)PESC＝∑(P2i＋P3i)PESD＝∑(P4i＋P1i)如同上面的定義，其中P1i、P2i、P3i和P4i是從各個磁道讀出然后進行了平方運算的P1、P2、P3和P4變化的數(shù)字取樣。和前面一樣，然后如下所示由PES解調(diào)塊產(chǎn)生PES的初始和正交分量PESP＝PESD－PESCPESQ＝PESB－PESA并如上所述提供給斜坡接合塊和伺服控制器。
圖8和9所示的分開猝發(fā)脈沖串伺服模式和組合方案可用于傳統(tǒng)的PES解調(diào)器，如上所述，它將PES分量信號組合在一起，也可用于本發(fā)明的數(shù)字磁盤驅(qū)動控制器。在任何一種應用中，分開的猝發(fā)脈沖串伺服模式都消除了與傳統(tǒng)的伺服猝發(fā)脈沖串模式的與對準問題有關(guān)的PES誤差。
圖10表示用于上述伺服模式解調(diào)的磁盤控制器110的PES猝發(fā)脈沖串累加器168和正交解調(diào)塊172的框圖。猝發(fā)脈沖串累加器接收經(jīng)預處理的信號，并將它們提供給分別對應于P1、P2、P3和P4分量信號的四個寄存器402、404、406和408中的一個。一組四個加法器410、412、414和416將適當信號的和分別提供給如上定義的PESA、PESB、PESC和PESD猝發(fā)脈沖串分量。最后，兩個減法器418和420接收相應的猝發(fā)脈沖串分量，并將減得的差分別提供給如上定義的PESP和PESQ。雖然圖10中信號PESP和PESQ在分開的輸出線上，但是應理解，在最佳實施例中PESP和PESQ信號交替地出現(xiàn)在PES猝發(fā)脈沖串累加器輸出線170上。
本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將懂得，也可將上述分開的猝發(fā)脈沖串模式以外的交替分開的猝發(fā)脈沖串模式用于本發(fā)明的伺服控制器?？梢詫⑦@些交替分開的猝發(fā)脈沖串模式的重復組組合，產(chǎn)生PE-SA、PBSB、PESC和PESD分量信號，然后作減法運算，產(chǎn)生如上所述的用于產(chǎn)生PES的PESP和PESQ正交信號。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將懂得，只要組合徑向連續(xù)猝發(fā)脈沖串，就可以類似于參照圖8和9所說明的組合猝發(fā)脈沖串那樣，用各種方式組合重復組，以產(chǎn)生分量信號。例如，圖11表示磁盤10和四個磁道312、314、316和318，這四個磁道中每個扇區(qū)具有四個重復組T1、T2、T3和T4的分開猝發(fā)脈沖串模式。每個重復組包括由垂直線320代表的寬度為一半的八個磁通變化，每個變化可以由記錄頭經(jīng)過一次記錄。
在圖11的猝發(fā)脈沖串模式中，第一磁道312的T1組由第二磁道的T3組徑向接續(xù)。即當磁盤10旋轉(zhuǎn)時，在磁盤的徑向，T1組后面是變化的T3組。第一磁道的T3組由下一相鄰的第二磁道314的T2組徑向接續(xù)。類似地，T2組由下一磁道的T4組徑向接續(xù)。最后，下一磁道316的T1組徑向地跟在同一磁道的T4組后面。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將懂得，為了正確地產(chǎn)生PESA、PESB、PESC和PESD分量，必須組合徑向連續(xù)組，組合公式如下PESA＝∑(T1i＋T3i)PESB＝∑(T2i＋T4i)PESC＝∑(T2i＋T3i)PESD＝∑(T4i＋T1i)其中T1i、T2i、T3i和T4i是T1、T2、T3和T4變化的經(jīng)預處理的數(shù)字取樣，如上所述，這些變化已經(jīng)作了平方運算。和前面一樣，然后如下所示由PES解調(diào)塊172(圖3和6)產(chǎn)生PES的初始和正交分量PESP＝PESD－PESCPESQ＝PESB－PESA并提供給斜坡接合塊和伺服控制器。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將懂得，按照本發(fā)明，可以提供其它重復組和組合等式。
上述本發(fā)明提供了磁盤驅(qū)動伺服控制系統(tǒng)，它消除了經(jīng)解調(diào)的PES中的相位誤差，與磁盤驅(qū)動器的數(shù)字數(shù)據(jù)處理部件分享部件，取得了較高的效率，不需要鎖相環(huán)并且電路設計較簡單，不需要伺服信息中的時鐘同步段，從而提高了磁盤的數(shù)據(jù)存儲量，并且有效地利用了進行精確的PES解調(diào)的數(shù)字信號處理技術(shù)。此外，分開的猝發(fā)脈沖串伺服信息模式消除了由于磁道寬度上的變化猝發(fā)脈沖串的偏移引起的誤差，并使得能夠更精確地對讀/寫頭定位。
以上參照最佳實施例對本發(fā)明進行了描述，因此本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以理解本發(fā)明。然而雖然這里對磁盤驅(qū)動伺服控制系統(tǒng)的許多配置都沒有進行具體的描述，但是本發(fā)明仍是適用的。本發(fā)明不限于上述具體的實施例，相反，本發(fā)明對磁盤驅(qū)動伺服控制系統(tǒng)具有廣泛的適應性。因此，在權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有的改進、變化和等效配置都將被認為是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于高密度磁盤驅(qū)動器的磁盤驅(qū)動伺服控制系統(tǒng)，磁盤驅(qū)動器具有安裝在盤臂上、并通過伺服機構(gòu)在旋轉(zhuǎn)盤存儲媒體的表面上運動的磁頭，以便讀出記錄在盤存儲媒體表面的磁道中的伺服控制信息并產(chǎn)生伺服信息信號，該伺服控制系統(tǒng)的特征在于包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，它從磁頭異步接收伺服信息信號，并將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；解調(diào)器，它接收來自模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的經(jīng)轉(zhuǎn)換的伺服信息信號，并對數(shù)字化的伺服信息信號進行平方運算，以便產(chǎn)生指示磁頭相對于磁道中心線的位置誤差的數(shù)字正交位置誤差信號(PES)；以及伺服控制器，它接收位置誤差信號，并產(chǎn)生提供給磁頭伺服機構(gòu)的控制信號，以便將磁頭保持在相對于磁道的正確位置上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于包括前置放大器，它接收來自讀/寫頭的伺服信息信號；以及自動增益控制電路，它將來自前置放大器的伺服信息信號的幅度控制在預定的范圍內(nèi)，并將限幅信號提供給模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于解調(diào)器包括數(shù)字濾波器，它接收數(shù)字化的伺服信息，將其濾波，并向平方器提供一個經(jīng)濾波的信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于濾波器是具有奇數(shù)對稱濾波系數(shù)的諧波陷波濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于解調(diào)器數(shù)字濾波器是Hilbert Transform濾波器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于平方器包括一個邏輯電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于平方器包括正交求和與平方器，它將奇數(shù)與偶數(shù)的數(shù)字化的取樣的平方相加。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于解調(diào)器猝發(fā)脈沖串累加器接收經(jīng)平方運算的信號，將所有的平方項相加，并將每個伺服猝發(fā)脈沖串時間間隔的伺服信號的峰值之和轉(zhuǎn)換成經(jīng)累加的數(shù)據(jù)項。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于累加數(shù)據(jù)項包括一系列Z1、Z2……Zn；伺服猝發(fā)脈沖串時間間隔包括四個徑向連續(xù)的間隔P1、P2、P3和P4；并且經(jīng)累加的正交猝發(fā)脈沖串模式數(shù)據(jù)包括各項PESA、PESB、PESC和PESD，于是對猝發(fā)脈沖串間隔P1和P2 PESA＝∑Zn對猝發(fā)脈沖串間隔P3和P4 PESB＝∑Zn對猝發(fā)脈沖串間隔P2和P3 PESC＝∑Zn對猝發(fā)脈沖串間隔P1和P4 PESD＝∑Zn
10.根據(jù)權(quán)利要求9的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于PES猝發(fā)脈沖串累加器包括運行的求和邏輯電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于解調(diào)器對累加的正交猝發(fā)脈沖串模式數(shù)據(jù)進行解調(diào)，并產(chǎn)生初始的位置誤差信號PESP和正交的位置誤差信號PESQ，它們是當磁頭在磁道上移動時相位差九十度的信號，其中PESP＝PESD－PESCPESQ＝PESB－PESA并且指示讀/寫頭相對于數(shù)據(jù)磁道中心的位置誤差。
12.一種高密度磁盤驅(qū)動器，其特征在于包括具有記錄表面的盤存儲媒體；安裝在記錄表面之上的盤臂上的磁頭；伺服機構(gòu)，用于使磁頭在盤存儲媒體的記錄表面上運動，讀取記錄在盤存儲媒體表面的磁道中的伺服控制信息，并產(chǎn)生伺服信息信號；模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，它從磁頭異步接收伺服信息信號，并將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；解調(diào)器，它接收來自模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的經(jīng)轉(zhuǎn)換的伺服信息信號，并對數(shù)字化的伺服信息信號進行平方運算，以便產(chǎn)生指示磁頭相對于磁道中心線的位置誤差的數(shù)字正交位置誤差信號(PES)；以及伺服控制器，它接收位置誤差信號，并產(chǎn)生提供給磁頭伺服機構(gòu)的控制信號，以便將磁頭保持在相對于磁道的正確位置上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于包括前置放大器，它接收來自讀/寫頭的伺服信息信號；以及自動增益控制電路，它將來自前置放大器的伺服信息信號的幅度控制在預定的范圍內(nèi)，并將限幅信號提供給模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于解調(diào)器包括數(shù)字濾波器，它接收數(shù)字化的伺服信息，將其濾波，并向平方器提供一個經(jīng)濾波的信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于濾波器是具有奇數(shù)對稱濾波系數(shù)的諧波陷波濾波器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于解調(diào)器數(shù)字濾波器是Hilbert Transform濾波器。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于平方器包括一個邏輯電路。
18.根據(jù)權(quán)利要求12的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于平方器包括正交求和與平方器，它將奇數(shù)與偶數(shù)的數(shù)字化的取樣的平方相加。
19.根據(jù)權(quán)利要求12的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于解調(diào)器猝發(fā)脈沖串累加器接收經(jīng)平方運算的信號，將所有的平方項相加，并將每個伺服猝發(fā)脈沖串時間間隔的伺服信號的峰值之和轉(zhuǎn)換成經(jīng)累加的數(shù)據(jù)項。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于累加數(shù)據(jù)項包括一系列Z1、Z2……Zn；伺服猝發(fā)脈沖串時間間隔包括四個徑向連續(xù)的間隔P1、P2、P3和P4；并且經(jīng)累加的正交猝發(fā)脈沖串模式數(shù)據(jù)包括各項PESA、PESB、PESC和PESD，于是對猝發(fā)脈沖串間隔P1和P2 PESA＝∑Zn對猝發(fā)脈沖串間隔P3和P4 PESB＝∑Zn對猝發(fā)脈沖串間隔P2和P3 PESC＝∑Zn對猝發(fā)脈沖串間隔P1和P4 PESD＝∑Zn
21.根據(jù)權(quán)利要求20的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于PES猝發(fā)脈沖串累加器包括運行的求和邏輯電路。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于解調(diào)器對累加的正交猝發(fā)脈沖串模式數(shù)據(jù)進行解調(diào)，并產(chǎn)生初始的位置誤差信號PESP和正交的位置誤差信號PESQ，它們是相位差九十度的信號，其中PESP＝PESD－PESCPESQ＝PESB－PESA并且指示讀/寫頭相對于數(shù)據(jù)磁道中心的位置誤差。
23.一種位置誤差信號解調(diào)器系統(tǒng)，其特征在于讀/寫頭，它讀取記錄在存儲媒體的磁道中的包括正交猝發(fā)脈沖串模式數(shù)據(jù)的伺服信息，產(chǎn)生伺服信息信號；自動增益控制裝置，用于自動控制伺服信息信號的增益，并產(chǎn)生有限范圍的伺服信息信號；轉(zhuǎn)換裝置，用于將有限范圍的伺服信息信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字伺服信號；平方裝置，用于接收數(shù)字伺服信號，并產(chǎn)生經(jīng)平方運算的伺服信息信號；猝發(fā)脈沖串累加裝置，用于對每個正交猝發(fā)脈沖串模式的經(jīng)平方運算的伺服信息信號數(shù)據(jù)進行累加；正交解調(diào)裝置，用于對來自猝發(fā)脈沖串累加裝置的正交猝發(fā)脈沖串模式數(shù)據(jù)進行解調(diào)，并產(chǎn)生初始的和正交的位置誤差信號，該信號指示讀/寫頭相對于數(shù)據(jù)磁道中心的位置誤差；以及線性斜坡裝置，用于接收初始的位置誤差信號和正交的位置誤差信號，并將這兩個信號組合，從而產(chǎn)生磁道的基本線性的PES斜坡信號，伺服控制器可以用它來控制磁道上讀/寫頭的位置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的位置誤差信號解調(diào)器，其特征在于轉(zhuǎn)換裝置包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，它根據(jù)系統(tǒng)時鐘信號將伺服信息信號異步地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的位置誤差信號解調(diào)器，其特征在于讀/寫頭根據(jù)扇區(qū)伺服模式時間間隔從存儲媒體中讀伺服信息。
26.根據(jù)權(quán)利要求23的位置誤差信號解調(diào)器，其特征在于平方裝置包括濾波裝置，用于通過陷波濾波器對轉(zhuǎn)換的伺服信息信號進行數(shù)字濾波，并產(chǎn)生數(shù)字正交位置誤差信號PES，該信號指示讀/寫頭相對于磁道中心線的位置誤差。
27.根據(jù)權(quán)利要求23的位置誤差信號解調(diào)器，其特征在于猝發(fā)脈沖串累加裝置包括PES猝發(fā)脈沖串累加器，它接收經(jīng)平方運算的伺服信息信號，將所有的信號平方項相加，并將每個伺服猝發(fā)脈沖串時間間隔的伺服信號的平方項之和進行轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生每個伺服猝發(fā)脈沖串時間間隔的經(jīng)累加的PES數(shù)據(jù)信號，PES數(shù)據(jù)信號包括一系列Z1、Z2……Zn。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的位置誤差信號解調(diào)器，其特征在于正交猝發(fā)脈沖串模式數(shù)據(jù)以四個重復的徑向連續(xù)組P1、P2、P3和P4的間隔記錄，其中猝發(fā)脈沖串累加裝置產(chǎn)生四個累加的PES數(shù)據(jù)信號PESA、PESB、PESC和PESD，其定義如下對猝發(fā)脈沖串組P1和P2 PESA＝∑Zn對猝發(fā)脈沖串組P3和P4 PESB＝∑Zn對猝發(fā)脈沖串組P2和P3 PESC＝∑Zn對猝發(fā)脈沖串組P1和P4 PESD＝∑Zn
29.根據(jù)權(quán)利要求28的位置誤差信號解調(diào)器，其特征在于正交解調(diào)裝置對來自猝發(fā)脈沖串累加裝置的正交猝發(fā)脈沖串模式數(shù)據(jù)進行解調(diào)，并產(chǎn)生初始的位置誤差信號PESP和正交的位置誤差信號PESQ，它們是相位差九十度的信號，其中PESP＝PESD－PESCPESQ＝PESB－PESA并且指示讀/寫頭相對于數(shù)據(jù)磁道中心的位置誤差。
30.一種檢測伺服信息和對來自伺服信息的位置誤差信號進行解調(diào)的方法，該方法的特征在于包括以下步驟讀取記錄在存儲媒體的磁道中的包括正交猝發(fā)脈沖串模式數(shù)據(jù)的伺服信息，產(chǎn)生伺服信息信號；自動控制伺服信息信號的增益，并產(chǎn)生有限范圍的伺服信息信號；將有限范圍的伺服信息信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字伺服信號；對數(shù)字伺服信號進行平方運算，并產(chǎn)生經(jīng)平方運算的伺服信息信號；對每個正交猝發(fā)脈沖串模式的經(jīng)平方運算的伺服信息信號數(shù)據(jù)進行累加；對正交猝發(fā)脈沖串模式數(shù)據(jù)進行解調(diào)，并產(chǎn)生初始的和正交的位置誤差信號，該信號指示讀/寫頭相對于數(shù)據(jù)磁道中心的位置誤差；以及將初始的位置誤差信號和正交的位置誤差信號組合，從而產(chǎn)生磁道的基本線性的PES斜坡信號，伺服控制器可以用它來控制磁道上讀/寫頭的位置。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其特征在于對數(shù)字伺服信息信號進行平方的步驟包括通過陷波濾波器對轉(zhuǎn)換的伺服信息信號進行數(shù)字濾波，并產(chǎn)生數(shù)字正交位置誤差信號PES，該信號指示讀/寫頭相對于磁道中心線的位置誤差。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其特征在于累加的步驟包括將所有的信號平方項相加，并將每個伺服猝發(fā)脈沖串時間間隔的伺服信號的平方項之和進行轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生每個伺服猝發(fā)脈沖串時間間隔的經(jīng)累加的PES數(shù)據(jù)信號，PES數(shù)據(jù)信號包括一系列項Z1、Z2……Zn。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其特征在于正交猝發(fā)脈沖串模式數(shù)據(jù)以四個重復的徑向連續(xù)模式P1、P2、P3和P4的間隔記錄，并且轉(zhuǎn)換平方項的和產(chǎn)生四個累加的PES數(shù)據(jù)信號PESA、PESB、PESC和PESD，其定義如下對猝發(fā)脈沖串間隔P1和P2 PESA＝∑Zn對猝發(fā)脈沖串間隔P3和P4 PESB＝∑Zn對猝發(fā)脈沖串間隔P2和P3 PESC＝∑Zn對猝發(fā)脈沖串間隔P1和P4 PESD＝∑Zn
34.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其特征在于對正交猝發(fā)脈沖串模式數(shù)據(jù)進行解調(diào)的步驟包括產(chǎn)生初始的位置誤差信號PESP和正交的位置誤差信號PESQ，它們是當磁頭在磁道上移動時相位差九十度的信號，其中PESP＝PESD－PESCPESQ＝PESB－PESA并且指示讀/寫頭相對于數(shù)據(jù)磁道中心的位置誤差。
35.一種正交伺服模式，其特征在于包括以預定時間間隔記錄在存儲媒體表面的磁道中的一系列磁通變化，磁通變化的程度不大于記錄頭變化的程度，因此在磁盤的徑向沒有兩個相鄰的磁通變化是對準的。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的正交伺服模式，其特征在于正交伺服模式包括重復序列的四個交錯的磁通變化間隔。
37.根據(jù)權(quán)利要求35的正交伺服模式，其特征在于磁通變化在不大于磁 道的一半寬度上延伸。
38.包括記錄在存儲媒體表面的磁道中的一系列磁通變化的一種正交伺服模式，磁通變化以預定頻率出現(xiàn)在以交錯間隔記錄在磁盤表面的猝發(fā)脈沖串組中，磁通變化的寬度不大于磁道寬度的一半。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的正交伺服模式，其特征在于正交伺服模式包括重復的四個猝發(fā)脈沖串組的模式。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的正交伺服模式，其特征在于每個猝發(fā)脈沖串組包括一系列偶數(shù)個磁通變化。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的正交伺服模式，其特征在于每個猝發(fā)脈沖串組包括一系列八個磁通變化。
42.根據(jù)權(quán)利要求39的正交伺服模式，其特征在于記錄磁通變化使得在磁盤表面沒有平行的變化對準。
全文摘要
磁盤驅(qū)動器的數(shù)字伺服控制系統(tǒng)提供異步伺服信息信號解調(diào)。系統(tǒng)包括具有數(shù)字平方器的數(shù)字解調(diào)器和猝發(fā)脈沖串信號累加器，累加器根據(jù)各個猝發(fā)脈沖串的時間間隔累加平方項，產(chǎn)生數(shù)字正交位置誤差信號(PES)。解調(diào)器包括最好作為HilbertTransform濾波器實現(xiàn)的諧波陷波濾波器。另一種方案是解調(diào)器不包括濾波器和平方器，而平方器包括求和與平方器，它對奇數(shù)和偶數(shù)的數(shù)字取樣的平方求和。
文檔編號G11B21/10GK1115475SQ9411757
公開日1996年1月24日 申請日期1994年10月20日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月23日
發(fā)明者韋恩·L·切昂戈, 劉長川, 弗朗西斯·E·米勒 申請人:國際商業(yè)機器公司