利用自旋支架测量信号的制作方法

专利名称：利用自旋支架测量信号的制作方法
利用自旋支架测量信号本发明要求申请日为2008年12月1日、序号为60/118,805的美国申请的优先权， 其内容通过引用而被包含于此。本发明涉及一种测量信号的装置和方法、一种与自旋支架(spinstand)结合的装置、一种写入测试数据模式的方法、一种利用自旋支架进行测试的方法和一种自旋支架。自旋支架是一种测试各种磁盘驱动器组件的性能的测试平台，所述磁盘驱动器组件例如读/ 写磁头和磁盘。在诸多应用中期望测量信号以检测信号中是否有特定的频率分量或测量特定的频率分量的大小。完成上述测量的各种测量系统是本领域公知的。例如，在许多核心技术中，信号通过某种带通滤波器，其中带通滤波器用于通过感兴趣的频率分量。随后检测滤波后信号的功率来给出频率分量的测量。测量系统具有一种被称为解析带宽(RBW)的属性，该属性是滤波器的带宽的测量，并因此是系统从信号分辨出特定频率分量的能力。在一些测量系统中RGW是可调的。通常，信号中所感兴趣的分量的功率要小于信号中的其他分量或噪声。为了更好的从信号中分辨出频率分量，在实例中一般优选低解析频宽。然而，具有低解析带宽的潜在缺点是，为了实现低解析带宽，测量系统一般需要使用高阶的滤波器，该高阶滤波器通常需要相对长的时间来建立(settle)。滤波器的建立时间是响应于特定输入，滤波器的输出达到它的稳定状态需要多长时间的测量。通常，在获得有效输出之前需要在特定长度的信号上操作滤波器。例如，设有给定数目“抽头”的有限脉冲响应滤波器“记得”与抽头数目相同的若干信号采样。因此， 在滤波器的输出响应于输入达到它的稳定状态之前，与抽头数目相同的若干信号采样必须被送到滤波器中以使滤波器“热身”。滤波器的建立时间的另一方面在于，如果所述滤波器去除音频(tones)，那么单位阶跃将不能通过滤波器。在一些应用中，被测量的信号可能只会在短的片段(fragment)或帧中出现，或者被测量的信号中具有中断，在该中断期间被测频率分量不存在于信号中。这意味着当信号中的被测频率分量是连续时，信号的长度可能会是短的。使用传统技术，测量系统将不得不在信号的每个非中断片段处重新启动信号的测量。这给具有低解析带宽的测量系统带来了问题，因为系统在信号片段的时间间隔内可能没有足够的时间来建立。这有可能导致结果准确性的丢失或甚至在其中不可能进行任何有用的测量。根据本发明的第一个方面，这里提供一种通过测量系统测量信号的方法，所述信号具有会被所述测量检测到的频率分量，所述频率分量具有变化的相位，所述信号具有至少一个对所述信号的中断，所述方法包括使用测量系统处理信号以检测信号中的所述频率分量；在所述中断开始前停止所述测量系统以使得在中断期间不处理信号；计算停止周期以使得停止的结束发生在i)所述中断结束之后；ii)在停止结束时信号中频率分量的相位和在停止开始时信号中频率分量的相位之间实质上没有不连续的位置处；以及在所计算出的停止周期的结束处结束所述测量系统的停止以便恢复对信号的处理。所述信号的中断使得，例如，在中断期间中所述频率分量大体上或全部都不出现在信号中。或可选的，这可能是频率分量在中断过程中被减弱、或被损坏、或仅仅表现为一个不同潜在(underlying)信号的一部分。无论如何，对信号的中断通常意味着在频率分量的测量中期望不包含所述信号的中断部分，这是因为否则所述中断可能降低测量的准确性。典型的测量系统具有滤波器，用于检测频率分量。通过在下一个信号片段大致上与先前的信号片段同相位的一点处重新启动测量，滤波器在位于中断任一侧的两个片段之间看不见任何明显的不连续。因此测量系统可以具有低的解析带宽(这意味着长的建立时间)，因为同相位地重新启动滤波器意味着这不需要每次在遇到中断时建立新的输入。所述方法在滤波器的建立时间比信号片段更长的情况下尤其有利。已有技术的方法没有很好地处理该情况，因为滤波器对下一个中断之前的每个片段没有时间去建立，并且因此影响了测量的准确性。相比之下，使用本方法，滤波器没有必要在每个片段重新建立，因此滤波器的建立时间不受片段长度的限制。这意味着与已有技术相比，具有低解析带宽的滤波器可以在测量系统中被使用以帮助提高测量的准确性。更佳地，所述方法包含计算停止周期以使得所述停止结束在iii)中断结束之后的至少额外的预定时间。通常测量系统将包括多个模块或组成部分，所述多个模块或组成部分中的一些需要相对长的建立时间，这限制了系统的整体建立时间，并且所述多个模块或组件部分中的另外一些需要相对短的建立时间。在测量系统停止结束之前留下额外的预定时间，可被用于使得所述测量系统中较快建立的部分在较慢建立部分恢复处理数据之前对中断结束之后的信号进行建立。注意，停止周期仍然被计算，以使得在停止结束时信号频率分量的相位和停止开始时信号频率分量的相位实质上没有不连续。这意味着所述较慢建立部分不需要在停止之后重新建立。例如，一个优选的测量系统例子是包括数字下转换器(DDC)的数字系统，所述DDC 之后是用于检测感兴趣的频率的具有窄截止频率的低通滤波器。所述DDC —般包括一个或多个它自己的滤波器，这些滤波器需要一些时间来建立。然而，所述DDC滤波器一般没有低通滤波器那么窄并且具有更低的阶位并因此需要较少的时间来建立。留下额外的预定时间使得所述DDC在所述低通滤波器的停止结束前建立，以使得当所述低通滤波器开始再次处理采样时，它所操作的数据是可靠的。这提高了测量的准确性。在实施方案中，所述额外的时间与被检测频率分量的整数倍相等，或在信号首先被切换到中间频率的情况下，则与所述中间频率的整数倍相等。适应较长建立时间意味着所述滤波器可具有更高阶位和更低带宽。这将有利于检测微弱的信号。优选的，所述方法包括在信号处理步骤之前，将所述信号下转换为中间频率以使得被测频率分量集中于所述中间频率；并且将停止周期计算为所述中间频率的周期的整数倍。使用中间频率在频谱分析中是公知技术以将感兴趣的频率切换到更低或更高的 “中间频率”。这样的话，这使得停止周期可以通过选择中间频率的周期的整数倍被简单地计算。优选的，所述方法包括数字化信号以产生包括信号采样的数字信号；以及通过数字处理引擎来处理采样以检测信号中的所述频率分量；其中，测量系统的停止步骤包括至少停止所述数字处理引擎。这提供了一种实现所述系统的简便方法，特别是关于停止步骤。在一个实施方式中，所述方法包括数字化信号以产生包括信号采样的数字信号， 其中中间频率与采样率的比值实质上是整数比值；以及通过数字处理弓I擎来处理采样以检测信号中的所述频率分量；其中，测量系统的停止步骤包括至少停止所述数字处理引擎。这是一个特别有利的实施方式。例如，这使得测量系统在没有引入不连续的情况下被停止和重新启动，这是因为所期望的停止周期的量子化将不引入错误。特别地优选地， 具有IF的整数倍的采样率会更好。这意味着所述停止周期，如被计算成IF周期的整数倍， 将会自然地与采样的发生相一致。因此处理可以开始在停止之后，而不引入不连续。如果采样率不是IF的整数倍，那么所计算出的同相停止的结束可能发生在采样之间而不是与采样相一致。如果IF是采样频率的约数(sub-multiple)的话，还可以使得采样率是IF的约数。这样的话，为了避免影响测量准确性的不连续，将停止周期延长为IF周期的更多倍数直到与采样的产生相一致的停止周期的结束是必须的，以便处在可接受的容差之内。另一个优点是使用模数转换器来数字化信号并且使用振荡器将磁头信号下转换成中间频率，这将可以由相同的时钟源很方便地提供时钟。并且，这里测量系统包括数字下转换器，用于将感兴趣的频率切换至基带，这使得数字下转换器被简化(在下面记载的具体例子中被更加详细地描述)。优选地，数字处理引擎通过如下步骤处理采样，包括将信号采样数字化下转换成基带信号；用通过频率分量的低通滤波器来过滤基带信号；以及检测被过滤信号的功率； 其中，停止所述数字处理引擎的步骤包括停止所述低通滤波器。这提供了执行和停止所述数字处理弓I擎的有利的方式。在一个优选实施方式中，所述方法包括以四倍于中间频率的采样率数字化信号； 其中，数字下转换所述数字信号包括通过将每个偶数号采样乘以0并且将每个第Gn+3) 个采样乘以-1来生成来自数字信号的相位通道，这里η是>=0的整数；以及通过将每个奇数号采样乘以0并且将每个第Gn+4)个采样乘以-1来生成来自数字信号的正交通道， 这里η是> =0的整数；所述方法包括通过各自的低通滤波器来过滤每个相位通道和正交通道；以及检测所述被过滤的相位通道和正交通道的功率。这提供了实现所述数字下转换器的简单方式，所述数字下转换器允许相位通道和正交通道被正弦和余弦函数调制而不需要用于所述正弦和余弦生成的复杂条件。因为所述采样率是IF的四倍，可以通过如记载的简单地取反并归零各种采样来执行操作。因此，这里不需要复杂的正弦和余弦生成函数或查询表。这减少了所述测量模块中需要的数字逻辑量。在一个实施方式中，所述方法包括在数字处理引擎处理采样之前在缓冲器中缓冲采样；以及当检测到中断时刷新缓冲器中的采样。所述缓冲器实际上在通过数字处理引擎处理采样的过程中引入了延迟。这准许在识别被允许的中断开始的过程中的任何延迟。与中断开始后的时间对应的缓冲器中的任何采样在到达数字处理引擎之前可以从缓冲器中被刷新。因此，结果的准确性被提高，这是因为在中断开始后取得的采样没有由于系统中的等待时间而被数字处理引擎忽略处理。
根据本发明的第二个方面，这里提供了一种通过具有磁盘和读/写磁头的自旋支架进行测试的方法，所述方法包括通过磁头读取在磁盘上形成的磁道以提供磁头信号，所述磁道具有包含数据模式的数据部分和至少一个伺服扇区，所述伺服扇区包含有与数据部分散布的伺服信息；以及，通过上述的方法测量磁头信号，其中所述数据模式包含通过测量将被检测的所述频率分量并且所述至少一个伺服扇区中的每一个构成各自对信号的中断。这允许通过自旋支架进行的窄带测量，所述自旋支架具有在不限制滤波器的建立时间或测量数据长度的情况下插入到测量数据中的嵌入式伺服。这大大消除了等待滤波器的建立和在一连续测量数据扇区内进行测量的需要。这使得各种自旋支架测试在提高的准确性下被执行。例如，像在下面更加详细地被描述的，在自旋支架上实施的普通测试是所谓的复写(overwrite)测试。在这个测试中， 具有第一频率分量的数据模式被写到磁盘上。然后又被具有第二频率分量的数据模式复写。然后所述数据被读回并且窄带测量被实施在所述数据上以测量所述第一分量残留的痕迹。经常需要使用具有低解析带宽的窄带测量系统来使得第一分量的微弱残留痕迹被更加精确的被检测到。然而，在一些类型的自旋支架中，一个矛盾的需要在于，具有很多与磁盘的数据部分散布的伺服扇区，以使得磁头以更高的准确度定位在磁盘上。使用传统技术，由伺服扇区引起的数据模式的中断意味着具有长建立时间的测量系统的分量没有足够的时间来在数据的非中断部分当中建立以使得测量达到好的准确性。优选的实施方式帮助解决这个上面被更详细解释过的这个问题。特别地，通过在中断期间停止所述测量系统以及在信号上与停止时相同的相位处重新启动测量系统，所述测量系统在被检测的信号分量的相位上看不到不连续，并因此不需要所述测量系统建立。因此例如具有窄解析带宽滤波器的测量系统可以被用于对使用了很多伺服扇区的自旋支架进行测试，以达到更加准确的结果。优选地，所述方法包括将所述数据部分写入磁盘以使得频率分量与自身在伺服扇区的两侧同相。这提供了进行计算以使得所述滤波器被对信号同相重启的简单方式。当数字化的时候所述滤波器优选地被停止信号中的频率分量的周期的整数倍。在一个实施方式中，所述方法包括通过自旋支架生成伺服门信号；以及，使用所述伺服门信号作为测量系统中的时间基准来确定中断的开始和中断的结束。自旋支架通常提供“伺服门”信号，这指示伺服扇区的开始和结束以使得处理系统可以根据每个扇区是否为数据或伺服信息来恰当地处理所述磁头信号。这个信号可以被有利地用于计算所述停止周期。根据本发明的第三方面，这里提供了测量信号的装置，所述信号具有要被所述测量检测到的频率分量，所述频率分量具有变化的相位，所述信号具有至少一个对所述信号的中断，所述装置包括测量模块，用于处理信号以便检测在信号中的所述频率分量；停止控制模块，用于在中断开始前停止所述测量模块以使得在中断期间不处理信号；其中，所述停止控制模块用于计算停止周期以使得所述停止的结束发生在i)在中断结束之后；以及 ii)在停止结束时信号中频率分量的相位和在停止开始时信号中频率分量的相位之间实质上没有不连续的位置处；其中，所述停止控制模块用于在计算出的停止周期的结束处结束所述测量模块的停止以便恢复对信号的处理。根据本发明的第四方面，提供了在组合中，一种自旋支架和如上所述用于测量信号的装置，所述自旋支架包括读/写磁头；磁盘；和磁盘上形成的磁道，所述磁道具有包含数据模式的数据部分和至少一个伺服扇区，所述伺服扇区包含有与数据部分散布的伺服信息；其中，所述自旋支架用于通过磁头读取磁道以提供磁头信号，并且所述装置用于测量所述磁头信号；其中，所述数据模式包含通过测量模块被检测的所述频率分量并且所述至少一个伺服扇区中每一个构成各自对信号的中断。根据本发明的第五方面，提供了一种将测试数据模式写入自旋支架的磁盘的方法，所述磁盘具有插入有1至N个数据扇区的1至N个伺服扇区，这里N是大于1的整数， 所述方法包括生成测试数据模式，所述测试数据模式含有具有变化相位的频率分量；以及将所述测试数据模式写入第一数据扇区和第二数据扇区，以使得数据模式的相位横跨所述第一和第二数据扇区是连续的。通过将测试数据模式写入磁盘使得在伺服扇区的任一侧同相，这实现了上述的测量系统与所述自旋支架共同被用于测试的特别优选的实施方式。特别地，停止周期的计算在这种情况下被简化。所述停止周期被计算为所述频率分量的周期的整数倍，或者在中间频率被使用的情况下，所述停止周期被计算为所述中间频率的整数倍。因此，所述测量系统可以在所述伺服扇区期间被停止并且通过在所述测试数据模式具有与停止之前实质相同的相位的点处的简单计算来重新启动。这帮助避免经RBW滤波器过滤的信号中的不连续， 并且这意味着滤波器不需要在每个伺服扇区之后对测试数据模式进行重新建立。优选地，所述方法包括通过模式生成器生成测试数据模式；将所述测试数据模式写入第一数据扇区；在第一数据扇区之后的伺服扇区继续生成所述测试数据模式，同时在伺服扇区上暂停所述测试数据模式的写入；以及恢复将所述测试数据模式写入第二数据扇区，以使得所述数据模式的相位在横跨所述第一和第二数据扇区是连续的。根据本发明的第六个方面，提供了一种使用自旋支架测试的方法，包括根据上面描述的方法将测试数据模式写入磁盘；以及根据上面描述的方法进行测试。根据本发明的第七个方面，提供了一种包括磁盘的自旋支架，所述磁盘具有插入有1至N个数据扇区的1至N个伺服扇区，这里N是大于1的整数，其中，第一和第二数据扇区各自具有写入在它们当中的测试数据模式，所述测试数据模式具有变化相位的频率分量，其中，数据模式的相位在所述第一和第二数据扇区之间是连续的。本发明的实施例将参考附图举例说明，其中

图1示意性地示出了根据本发明实施例的自旋支架的实例；图2示出了根据本发明实施例的嵌入式伺服的实例；图3示出了根据本发明实施例的用于对测试数据信号进行频谱分析的装置的实例；图4示出了在没有中断数据和没有停止(stall)数字处理引擎的情况下的仿真结果；图fe示出了具有停止周期为1. 0417 μ s的数据模式；图5b示出了采样的数据模式；并且图5c示出了对于数据模式的仿真结果；以及图6a示出了具有停止周期为1 μ S的数据模式；图6b示出了采样的数据模式；并且图6c示出了对于数据模式的仿真结果。图1示意性地图示了一自旋支架1(例如本领域公知的“磁头介质测试装置”或者 “动态电测试机”)。在本领域，自旋支架首先在研发中发展为应用工具，使得如磁头、磁盘和通道(channel)之类的磁盘驱动器的各种部件的性能得以评估和优化。如今，在磁盘驱动器制造领域也使用自旋支架，对生产的每个读/写磁头或磁盘被装配到磁盘驱动单元之前对它们进行测试，这是常见的。自旋支架1包括气浮电主轴3，磁盘4通过磁盘适配器2安装在气浮电主轴3上。 自旋支架1还具有磁头加载机构(未示出)，用来保持磁头万向节组件5并将所述磁头万向节组件5的读/写磁头6在磁盘4的表面上定位，使得在磁盘4表面上的测试磁道上写入或读出测试数据。自旋支架1还包括自旋支架控制器(未示出)，在其控制器下磁头6在磁盘自旋时从磁盘表面“掠过(fly) ”，这样测试数据就可以借助磁头6在磁盘4上写入或读出ο图1中的自旋支架1采用所谓的“嵌入式伺服”帮助磁头6在磁盘4上定位。图 2示出了磁盘4上的磁道8以说明这个方案。被称为伺服突发9a，9b的定位标记形成于磁盘4上。伺服突发9a，9b通常被分散地写入(即嵌入)在磁盘4上处于数据扇区10之间的伺服扇区9当中。当磁头6掠过磁道8时，伺服突发9a，9b被磁头6读出，进而被自旋支架控制器使用以计算磁头6相对于磁盘4的相对位置。这有助于自旋支架1消除磁头6的位置扰动，这种扰动可能是由于如热漂移效应引起的。磁头6读出的信号被称为磁头信号15(如图1所示)。自旋支架1还产生两个定时信号，分别被称为测量门信号11和伺服门信号12。测量门信号11在磁头6位于数据扇区10上时被确认，并且伺服门信号12在磁头6位于伺服扇区9上时被确认。这些信号可以由自旋支架1通过多种方式产生。例如，特别的定时标记被写入可以得到伺服门信号12 的伺服扇区9。或者，由于在许多情况下自旋支架1本身被用来将伺服扇区9写入到磁盘 4，在写入伺服扇区9时，伺服扇区9的位置能够相对于主轴2的位置被存储，以使得参考这个存储信息来生成伺服门信号12。测量门信号11可以通过相似的处理来产生。自旋支架 1可以借助测量门信号11和伺服门信号12来区分磁头信号15中的数据和伺服部分，以使得各自都能得到相应的处理。一般来说，当通过自旋支架1来实施测试时，磁头6首先被定位于磁盘4上的磁道 8上并且测试数据被写入至磁道8的数据扇区10。测试数据随后被磁头6读回、测量、和分析并且将结果显示给用户。影响数据被写入和/或读回的各种参数可以由自旋支架1控制并改变，使得磁头6或磁盘4的性能和特征在各种条件下被研究。通常，提供计算机或类似处理装置以在自旋支架上实施各种测试，并分析和显示利用自旋支架进行的测量。另外，专用的参数测量电子装置，频谱分析仪或示波器可被用于分析和显示利用自旋支架进行的测量。这样可以进行一系列的测试，包含例如所谓的误码率(BER)浴盆曲线(bathtubs)，磁道挤压(track squeeze)，磁道中心，读/写偏移，复写等。 综上所述，自旋支架1是公知的类型。由自旋支架1进行的许多标准测试要求使用窄带功率测量。窄带功率测量是被测量或检测的信号具有功率集中在特别相对窄的频谱部分。这样的测试的一个例子是所谓的 “复写”测试。该测试涉及用磁头6将具有第一频率的测试数据模式写入磁盘4的磁道8上，并且随后用具有不同频率的第二测试数据模式复写在该第一模式上。然后磁道8被磁头6 读回，并且获取的磁头信号15被分析用于测量在第一频率下被复写模式的残留信号功率。 这是通过集中在第一频率的窄带测量系统实现的。因为第一频率模式的残留信号功率一般相对较低，因此在检测并测量信号时必须使用具有高动态范围的测量系统。实际上，这意味着测量系统需要能够在低解析带宽(RBW) 下运行以提高测量的信噪性能。此外，根据本领域的趋势，为了使得新的磁头6的信噪比变得更加低，期望今后需要更低的RBW，并且预料下一代的自旋支架设备会必须以被写入数据的高得多的频率来运行，例如达到2GHz。伴随着使用在低RBW下运行的测量系统而来的问题是，这通常是通过使用具有高阶和长“建立时间”的滤波器来实现的。滤波器的建立时间是滤波器响应于输入花多长时间能达到它的稳定状态输出的测量。换句话说，滤波器只有在其具有足够的时间去建立时，才能给出准确的输出，即只有在滤波器操作足够长度的输入信号之后，才能给出准确的输出。如果自旋支架1具有大量的伺服扇区9，那么使用具有长建立时间的测量系统是有问题的。为了增加可以被追踪和特征化的磁头6的位置扰动的带宽，期望大量的伺服扇区9。在本实例中，自旋支架具有达IOM个伺服扇区9。自旋支架1可能以每分钟1000至 15000转的速度旋转磁盘4，这意味着磁盘4的完整一转要花费^is至60ms。在这样的速度下，在读/写运行中，磁头信号15对应于数据扇区10的部分的长度可以短至5 μ S。现在， 为了执行所期望的窄带测量，可能期望测量系统能够使用建立时间大约为Ims的滤波器在低至大约IOKHz的RBW下运行。不幸的是，在这种情况下，滤波器的建立时间(即1ms)远远超过了被进行测量的数据扇区10的周期(即5μ s)。值得注意的是，滤波器没有时间来对单个数据扇区10中含有的数据进行建立，并因此使用传统技术将不可能获得准确的测量。 因此，目前本领域中没有充分的解决方法来使用非常窄的RBW来测量来自具有大量的伺服扇区9的自旋支架1的测试数据，并且相反在实际中必须使用较高的RBW滤波器。图3示出了依照本发明实施例的测量系统20的实例。这可被用于例如执行对由自旋支架1产生的磁头信号15的频谱分析，以检测出现在写入磁盘4磁道8的数据扇区10 的数据模式中的感兴趣的频率分量。写入磁盘4的频率可能例如被测试员挑选为在IMHz 至2GHz的范围之内。测量系统20具有包括在“超外差(super-heterodyning) ”原则下运行的RF下转换器21，22，23的输入级。这里，磁头信号15与所选的频率正弦波60混合以将感兴趣的频率频率切换到中间频率(IF)。在本实例中，可调合成器21用于产生所期望的频率 60。磁头信号15和所产生的频率60被供给混频器22，信号在这里被混合以将感兴趣的频率切换到IF。被切换的测试数据信号61被IF滤波器23过滤以除去不需要的外差音频 (heterodyning tones) 0在其它实例中，RD下转换器21，22，23可能包括多于一个的转换级，例如上转换跟随有两个下转换以除去不需要的产物。在另一个实例中，可调合成器可以被连接至扫频仪以对感兴趣的频率范围执行频谱分析。被过滤信号62然后通过模数转换器(ADC) 24被采样及数字化。基准时钟信号53 被供给ADC时钟合成器25，ADC时钟合成器25将基准时钟信号53作为对于ADCM产生时钟信号63的时间基准。如下面被更加详细描述的，优选地使用是IF的整数倍的ADC采样率。更加优选地，采样率为IF的四倍。在本实例中，IF为12MHz并且采样率为48MHz。通常，IF首先根据RF下转换器的设计需要而选择，并且ADC 24的采样率然后根据IF选择。采样信号64然后被传送给数字信号处理(DSP)引擎30。DSP引擎30可能例如在可现场编程门阵列(FPGA)中实现。DSP引擎30包括作为其主体的测量模块31和停止控制模块32。先进先出缓冲器33 (FIFO)作为DSP系统30的输入级使用并且接收采样信号64。测量单元31包括数字下转换器(DDC) 34，用于接收来自FIFO 33的采样信号64然后将采样信号64下转换为基带信号65。这个基带信号65通过作为RBW滤波器的低通滤波器35。在本实例中，低通滤波器的带宽为10kHz。最后，过滤信号66被传递至功率检测器 36，该功率检测器36测量信号66的功率，以使得这能被记录或显示给用户。DDC 34基本上是复数混频器，用于将所感兴趣的频带切换到基带。DDC34的第一级，将该数字化的采样流与相位(或实)通道的数字化余弦函数和正交(或虚)通道的数字化正弦函数混合或相乘，以生成总合和差异频率分量。相位和正交通道的振幅谱将会是一样，但是频谱分量的相位关系将会不同。在实通道的滤波器和在虚通道的滤波器是相同， 从而保持信号之间的相位关系。DDC 34的这些方面在本领域是公知的，因此在这里不再详细地描述。IF优选为ADC M采样率的固定整数比率。这允许简化所用的DDC 34。如果IF 和采样率之间具有固定关系，尽管是简单模式，采样信号64所乘的正弦和余弦函数的值旋转。因此DSP引擎30不需要任意正弦曲线生成能力或硬件乘法器。在本实例中，ADC对的采样率是IF的四倍。因此，采样信号64分别乘以具有值[1，0，-1，0]和
的正弦函数和余弦函数。DDC34可由此被简化成包括两个4输入多路复用器，一个用于相位通道并且另一个用于正交通道。对于四个采样的每个连续序列，必须将相位通道的第二个和第四个采样替代为0并且取反(invert)相位通道的第三个采样，并且必须将正交通道的第一个和第三个采样替代为0并且取反正交通道的第四个采样。DSP 30引擎的停止控制模块32被设置成生成用来停止测量系统20的停止控制信号67，以便在确认(assert)停止控制信号67的同时暂停采样64的处理。停止控制信号 67按照下面的规则产生。在伺服门信号12被确认的时候，即在到达数据扇区10的端部的时候，确认停止控制信号67。在停止的同时，停止控制模块32保持追踪停止周期。保持停止控制信号67被确认至少与伺服门信号12被确认一样长，以使得磁头信号15在伺服扇区 9不被处理。当伺服门信号12被释放时，即当到达下一个数据扇区10的开头的时候，停止控制信号67没有被立刻释放，取而代之的是停止周期以如下方式被延长。在被释放之前，停止控制信号67可选地被保持在确认状态下超出伺服门信号12 的释放的额外可编程周期。这个额外可编程周期有利于允许用于RF下转换器21，22，23建立的时间。注意，RF下转换器的滤波器23 —般比RBW滤波器35的带宽宽得多并且具有更低的阶位，并因此相对快地建立。停止控制模块32在这个额外周期内继续保持追踪停止被确认的整个周期。不管额外预定周期是否包含在停止周期内，停止周期都被延长以保证总的停止长度是IF周期的整数倍。现在，当将包含有感兴趣频率分量的数据模式写入磁盘4的时候，数据模式被以这样的方式写入，以使得频率分量的相位在每个数据扇区10相同，即相位在经过伺服扇区 9时保持不变。这可以如下方式实现。模式生成器(未示出)被用于生成要写入磁盘4的数据模式。当磁头在数据部分10上时，如被测量门信号11确定的，数据模式被写入磁盘4， 并且当磁头在伺服扇区9上时，如被伺服门信号12确定的，模式生成器的输出被禁止以使得没有数据被写入伺服扇区9。当模式生成器的输出被禁止的同时，模式生成器内部继续工作，以使得当数据模式被写到下一个数据扇区10的时候，数据模式的相位保持相同。因此，通过使得数据模式的相位连续并且控制停止周期为IF周期的整数倍，当测量模块31从停止释放时，它又开始采样的运行，此时频率分量的相位大致上与停止的开始时相同。因此，测量模块31看不到伺服扇区9任一侧的频率分量在相位上的不连续，并因此RBW滤波器35不需要在每个数据扇区10重新建立。这意味着具有窄带宽和长建立时间的RBW滤波器35可以被应用在具有短数据扇区10的自旋支架1。如前面所述的，优选地，IF被选为ADC M的采样率的固定整数比率。最优选的是， 采样率为IF的固定整数倍。这意味着停止周期与采样的整数相等，即为IF与采样周期的比率的整数倍。因此，在本实例中，采样率是IF的四倍，测量模块31被停止如个采样。这使得停止周期计算简单。DSP引擎30可被预先编程为IF与采样率的比率。或者如果需要的话，这可以与DSP引擎30进行实时动态通信，从而允许IF和/或采样率被改变。停止控制模块32然后只需要知晓在停止过程中多少采样没有被处理并且在第如个采样处结束停止。相反的，如果采样率不是IF的整数倍，那么在相位下计算出的停止结束可能发生在采样之间而不是与采样相一致。在这种情况下，开始处理最近的采样会导致信号中相位的不连续，这会降低测量的准确性。为了避免这个，较少简化的技术将被需要，以特征化IF 的相位并且然后在伺服扇区9之后的下一个数据扇区10的相同IF相位下重启测量系统 20。特别的，为了避免不连续，必须延长停止周期至IF的更多倍，直到停止周期的结束与采样的出现相一致，以便在可接受的容差之内。例如，在采样率与IF的比例为ρ q(其中ρ 和q为整数值并且q> 1)的情况下，在每个第(Pxq)个采样处，停止周期将与采样的发生相一致，这意味着停止周期不得不被延长至(pxq)个采样以避免不连续。这增加了计算停止周期的复杂性，并且具有减少在每个数据扇区10中过滤器35处理的有效信号15的数量的缺点。在本实例中，停止控制信号67被特别设置以停止RBW低通滤波器35的运行。通过连接滤波器块的使能线至停止控制信号67，这在诸如在FPGA中的数字逻辑用来实施DSP 引擎30中可以方便地实现。RBW低通滤波器35具有最长的建立时间，因此至少停止这个分量是最重要的。DDC 34具有非常短的等待时间，通常与单个时钟循环一样低，所以停止DDC ；34以给其时间来建立并不那么重要。虽然如此，优选地将DDC 34与滤波器35—起停止， 以使得由DDC 34产生的正弦和余弦函数在停止的之前和之后同相。使得正弦和余弦函数在停止之前和之后同相有利于保证不引入可能影响测量准确性的不连续。当停止控制信号 67被确认时，停止信号67优选地被设置为停止测量模块31的所有分量。为了达到最佳结果，写入数据扇区10的数据模式正好继续到被确认的伺服门信号12并且DSP引擎30立刻对被确认的伺服门信号12反应是重要的。这样做可能会有一些实际困难，并且因此优选地DSP引擎30延迟对缓冲器中到来数据的处理，缓冲器在确认停止控制信号67的时候立刻被刷新。这是通过位于到来的ADC数据和DSP引擎30之间的 FIFO 33实现的。当FIFO 33中的数据量超过预先设定的阈值(与需要的保护频段相当)时、以及当如果从FIFO 33中没有准备好的有效数据则DSP引擎30被停止时，数据仅仅由 FIF033获取并被传送到测量模块31。停止控制信号67被连接至FIFO的同步归零输入端。 这种类型的FIFO是在大多数FPGA中可以利用的标准块。因此，对磁头信号15的处理在每个停止过程中被停止，也就是说，在由伺服扇区9 所引起的中断过程中被停止。而当感兴趣的频率分量的相位与在停止之前的相位相同时， 结束停止。这意味着，RBW滤波器35不必在每个数据扇区10重新建立，从而信号的相位看起来基本上没有不连续的。这使得具备低RBW的测量系统20可以与具备大量伺服扇区9 或短数据扇区10的自旋支架1 一起使用。为了证明本发明的优越性，采用计算机仿真了本发明所采用的测量系统。在仿真中，12MHz的IF被48M采样/s的ADC采样。模拟仅针对单音运行，该单音的频宽为额定IF 之下的50KHz至该IF之上的50KHz。仿真在数字滤波器的每个频率下运行足够长的时间以便建立并采样结果。图4示出了当数据不存在中断并且DSP引擎没有被停止时的结果。结果显示出当测量纯音信号时期望以IF为中心的特征化高斯轨迹。图如示出了具有停止周期为1. 0417 μ s的数据模式。在此种情况下，停止周期是 IF的12. 5倍，也就是说，停止周期不是IF周期的整数倍。1. 0417 μ s (停止周期)=12. 5x0. 0833 μ s (IF 周期)作为结果，从图恥中可以看出，在DSP引擎的停止阶段之前和之后，数据之间的相位存在不连续性。从图5c中可以看出，当滤波器没有足够的时间对每个信号片段建立时， 测量严重偏离于图4示出的理想响应。图6a示出了有1 μ s的停止周期的数据模式。在此种情况下，停止周期是IF的12 倍，也就是说，停止周期是IF周期的整数倍。1 μ s (停止周期)=12x0. 0833 μ s (IF 周期)图6b示出了采样数据。由于停止周期是IF周期的整数倍，因此停止之前的采样的相位与停止之后的相位相同。这样，滤波器不需要对信号的每个片段建立，这是因为连续的片段在相位上没有不连续。这样，从图6c示出的结果可以看出，结果与图4的理想响应基本相同。优选地将磁头信号16下转换为IF。但这不是必须的。当实现DSP引擎30的数字逻辑能处理较快的采样率时，磁头信号15可被测量系统20直接数字化并被处理。在这种情况下，值得注意的是在各种计算中可以用被检测的频率取代IF。例如，停止周期可被计算为要被检测的频率周期的整数倍。尽管，测量系统20的上述优点是在旋转支架1测试过程中进行窄带测量时所体现的，但测量系统20并不限于上文中所述的实施方式。当期望测量系统20具有低的RBW时， 以及当待测信号出现在短突发中或是待测信号易受中断而使得测量系统20难以在信号的独立部分内进行建立时，测量系统20可用于实施任何适合的测量。测量系统20在测量无线电信号中也是有益的，此时信息被承载于离散的包。上述引用的例子是无线电数据包流 (packet streamed radio)0已经结合特定的参考示例详细描述了本发明实施例。但是可以理解的是，在本发明的范围内可以对所描述的实例作出变形和修改。
权利要求
1.一种使用测量系统测量信号的方法，所述信号具有要被所述测量检测的频率分量， 所述频率分量具有变化的相位，所述信号具有至少一个对所述信号的中断，所述方法包括使用测量系统处理信号以检测信号中的所述频率分量； 在所述中断开始前停止所述测量系统以使得在中断期间不处理信号； 计算停止周期以使得停止的结束发生在 i)所述中断的结束之后；和 )在停止结束时信号中频率分量的相位与在停止开始时信号中频率分量的相位之间实质上没有不连续的位置处，以及在所计算出的停止周期的结束处结束所述测量系统的停止以便恢复对信号的处理。
2.根据权利要求1所述的方法，包括计算停止周期以使得所述停止的结束发生在iii)中断结束之后的至少额外的预定时间。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，包括在处理信号的步骤之前，将信号下转换为中间频率以使得要被检测的频率分量集中于所述中间频率；以及将停止周期计算为所述中间频率的周期的整数倍。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，包括将信号数字化以产生包括信号采样的数字化的信号；以及通过数字处理弓I擎来处理所述采样以检测信号中的所述频率分量， 其中，停止测量系统的步骤包括至少停止所述数字处理引擎。
5.根据权利要求3所述的方法，包括将信号数字化以产生包括信号采样的数字化的信号，其中中间频率与采样率的比率实质上是整数比率；以及通过数字处理弓I擎来处理所述采样以检测信号中的所述频率分量， 其中，停止测量系统的步骤包括至少停止所述数字处理引擎。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的方法，其中，所述数字处理引擎通过如下步骤处理所述采样将信号采样数字地下转换成基带信号； 用通过所述频率分量的低通滤波器来过滤基带信号；以及检测被过滤的信号的功率，其中，停止所述数字处理引擎的步骤包括停止所述低通滤波器。
7.根据权利要求6所述的方法，包括 以四倍于中间频率的采样率将信号数字化； 其中，数字地下转换数字化的信号包括通过将每个偶数号采样乘以0并且将每个第个采样乘以-1来生成数字化的信号的相位通道，这里η是>=0的整数；以及通过将每个奇数号采样乘以0并且将每个第Gn+4)个采样乘以-1来生成数字化的信号的正交通道，这里η是>=0的整数，所述方法包括通过各自的低通滤波器来过滤每个相位通道和正交通道；以及检测被过滤的相位通道和正交通道的功率。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，包括在数字处理引擎处理所述采样之前在缓冲器中缓冲所述采样；以及当检测到中断时刷新所述缓冲器中的采样。
9.一种通过具有磁盘和读/写磁头的自旋支架进行测试的方法，所述方法包括通过磁头读取在磁盘上形成的磁道以提供磁头信号，所述磁道具有包含数据模式的数据部分和至少一个伺服扇区，所述伺服扇区包含有与数据部分散布的伺服信息；以及通过根据权利要求1至9中的任一项所述的方法测量磁头信号，其中所述数据模式包含要通过所述测量检测的所述频率分量并且所述至少一个伺服扇区中的每一个构成对所述信号的各个中断。
10.根据权利要求9所述的方法，包括将所述数据部分写入磁盘，以使得频率分量与自身在伺服扇区的两侧同相。
11.根据权利要求9或权利要求10所述的方法，包括 通过自旋支架生成伺服门信号；以及使用所述伺服门信号作为测量系统中的时间基准以确定中断的开始和中断的结束。
12.测量信号的装置，所述信号具有要被所述测量检测的频率分量，所述频率分量具有变化的相位，所述信号具有至少一个对所述信号的中断，所述装置包括测量模块，用于处理信号以便检测在信号中的所述频率分量；停止控制模块，用于在中断开始前停止所述测量模块以使得在中断期间不处理信号；其中，所述停止控制模块用于计算停止周期以使得所述停止的结束发生在i)在中断结束之后；以及 )在停止结束时信号中频率分量的相位和在停止开始时信号中频率分量的相位之间实质上没有不连续的位置处，并且其中，所述停止控制模块用于在计算出的停止周期的结束处结束所述测量模块的停止以便恢复对信号的处理。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述停止控制模块用于计算所述停止周期以使得停止的结束发生在iii)中断结束之后的至少额外的预定时间。
14.根据权利要求12或权利要求13所述的装置，其中，所述测量模块包括频率下转换器，用于在信号被所述测量模块处理之前将所述信号下转换为中间频率， 以使得要被检测的频率分量集中在所述中间频率处；其中，所述停止控制模块用于将停止周期计算为中间频率的周期的整数倍。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的装置，其中，所述测量模块包括 模数转换器，用于将信号数字化以产生包括信号采样的数字化的信号；以及数字处理引擎，用于处理所述采样以检测信号中的所述频率分量，其中，所述停止控制模块用于通过停止所述数字处理引擎来停止所述测量模块。
16.根据权利要求14所述的装置，其中，所述测量模块包括模数转换器，用于将信号数字化以便在采样率下产生包括信号采样的数字化的信号， 其中中间频率与采样率的比率实质上是整数比率；以及数字处理引擎，用于处理所述采样以检测信号中的所述频率分量，其中，所述停止控制模块用于通过停止所述数字处理引擎来停止所述测量模块。
17.根据权利要求15或权利要求16所述的装置，其中，所述数字处理引擎包括 数字下转换器，用于将数字化的信号数字地下转换成基带信号；低通滤波器，用于过滤基带信号以使得所述频率分量通过；以及功率检测器，用于检测被过滤的信号的功率，其中，所述停止控制模块用于通过停止所述低通滤波器来停止所述数字处理引擎。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，设置模数转换器和频率下转换器，使得以四倍于中间频率的采样率将信号数字化；其中，数字下转换器通过如下方式将数字化的信号数字地下转换 通过将每个偶数号采样乘以0并且将每个第( + 个采样乘以-1来生成数字化的信号的相位通道，这里η是>=0的整数；以及通过将每个奇数号采样乘以0并且将每个第Gn+4)个采样乘以-1来生成数字化的信号的正交通道，这里η是>=0的整数，其中，每个相位通道和正交通道被各自的低通滤波器过滤；并且检测被过滤的相位通道和正交通道的功率。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的装置，包括 缓冲器，用于在数字处理引擎处理所述采样之前缓冲所述采样； 其中，当检测到中断时，所述停止控制模块刷新在缓冲器中的采样。
20.在组合中，自旋支架和根据权利要求11至19中任一项所述的测量信号的装置，所述自旋支架包括读/写磁头； 磁盘；以及磁盘上形成的磁道，所述磁道具有包含数据模式的数据部分和至少一个伺服扇区，所述伺服扇区包含有与数据部分散布的伺服信息，其中，所述自旋支架用于通过磁头读取磁道以提供磁头信号，并且所述装置用于测量所述磁头信号；其中，所述数据模式包含要通过测量模块检测的所述频率分量并且所述至少一个伺服扇区中的每一个构成对信号的各个中断。
21.根据权利要求20所述的装置，其中，数据部分被写入磁盘以使得频率分量与自身在伺服扇区的两侧同相。
22.根据权利要求20或权利要求21所述的装置，其中，自旋支架用于生成伺服门信号， 并且测量模块用于使用所述伺服门信号作为时间基准来确定中断的开始和中断的结束。
23.一种将测试数据模式写入自旋支架的磁盘的方法，所述磁盘具有与1至N个数据扇区交织的1至N个伺服扇区，这里N是大于1的整数，所述方法包括生成测试数据模式，所述测试数据模式含有具有变化的相位的频率分量；以及将所述测试数据模式写入第一数据扇区和第二数据扇区，以使得数据模式的相位横跨所述第一和第二数据扇区是连续的。
24.根据权利要求23的方法，包括 通过模式生成器生成测试数据模式； 将所述测试数据模式写入第一数据扇区；在第一数据扇区之后的伺服扇区继续生成所述测试数据模式，同时在伺服扇区期间暂停所述测试数据模式的写入；以及恢复将所述测试数据模式写入第二数据扇区，以使得数据模式的相位横跨所述第一和第二数据扇区是连续的。
25.一种使用自旋支架测试的方法，包括根据权利要求23或权利要求M所述的方法将测试数据模式写入磁盘；以及根据权利要求10所述的方法进行测试。
26.—种包括磁盘的自旋支架，所述磁盘具有与1至N个数据扇区交织的1至N个伺服扇区，这里N是大于1的整数，其中，第一和第二数据扇区各自具有写入它们当中的测试数据模式，所述测试数据模式具有变化的相位的频率分量，其中，数据模式的相位在所述第一和第二数据扇区之间是连续的。
全文摘要
这里公布了一种使用测量系统(20)测量信号(15)的方法和装置。信号(15)具有由测量将要检测到的频率分量。频率分量具有变化的相位。信号(15)具有至少一个对信号(15)的中断。该方法包括利用测量系统(20)处理信号(15)，以检测信号(15)中的所述频率分量并且在中断开始之前停止测量系统(20)。计算停止周期以使得信号(15)的处理被恢复在i)中断结束之后；ii)信号(15)中的频率分量在停止结束时和停止开始时的相位之间实质上没有不连续。
文档编号G11B19/04GK102227774SQ200980148133
公开日2011年10月26日 申请日期2009年11月30日 优先权日2008年12月1日
发明者基思·布雷迪, 格雷戈里·奎克 申请人:希捷技术有限责任公司, 齐拉泰克斯技术有限公司