用于变量补偿飞行高度测量的系统和方法

专利名称：用于变量补偿飞行高度测量的系统和方法
技术领域：
本发明涉及用于向存储介质和从存储介质传输信息的系统和方法，更具体而言涉 及用于相对于存储介质定位传感器系统和方法。
背景技术：
通过使用相对于存储介质定位的读/写头组件来访问各种电子存储介质。读/写 头组件由头致动器支撑，且可操作用于从存储介质读取信息并向存储介质写入信息。读/ 写头组件与存储介质之间的高度通常称为飞行高度(fly height)。对飞行高度的控制对于 存储系统的正确操作来说很关键。特别地，增大读/写头组件与存储介质之间的距离通常 导致符号间干扰(inter symbol interference)的增加。在符号间干扰高到不可接受的情 况下，可能变得无法可靠地读取最初被写入存储介质的信息。相反，过小的飞行高度可能导 致读/写头组件上的过度磨损和/或存储设备的过早损毁。在典型存储设备中，飞行高度被设置为在预定范围内工作。在工作期间，周期性地 测量飞行高度以保证其继续在预定区域内工作。已经开发了用于测量飞行高度的多种方 法，包括光学干涉、读出信号波形的频谱分析、以及测量读出信号的脉冲宽度值。该方法通 常提供对飞行高度的合理估计，然而，它们易受各种误差的影响。该误差要求将飞行高度的 预定工作范围保持得足够大以便考虑各种误差。这可能导致飞行高度被设置为使得符号间 干扰过高。因此，出于至少上述原因，在本领域中需要用于相对于存储介质定位传感器的先 进系统和方法。

发明内容
本发明涉及用于向存储介质和从存储介质传输信息的系统和方法，更具体而言涉 及用于相对于存储介质来定位传感器的系统和方法。本发明的各种实施例提供了用于计算相对飞行高度的方法。该方法包括在与存储 介质相距飞行高度的距离处设置头组件、从写电路写入写图案(write pattern)、并在读电 路处接收写图案。基于该写图案，计算并存储补偿变量(compensation variable)。从存储 介质接收所存储的图案，并至少基于所存储的图案和补偿变量来对计算飞行高度距离的指
示。在上述实施例的某些实例中，写图案和所存储的图案是诸如2T、3T、4T、5T、6T......等
的周期性图案。2Τ图案包括后面是两个逻辑0的两个逻辑1。类似地，3Τ图案包括后面是 三个逻辑0的三个逻辑1。其它周期性图案表现出类似的周期性。在某些情况下，计算补偿变量包括确定与接收到的写图案相对应的信号的基波频 率，并确定与接收到的写图案相对应的信号的高阶谐波。将基波频率除以高阶谐波，以产生 补偿变量。该高阶谐波可以是但不限于三阶谐波、四阶谐波、或六阶谐波。在上述实施例的 特定实例中，通过执行离散傅立叶变换来确定基波频率并确定高阶谐波。在各种情况下，计算对飞行高度距离的指示包括确定与接收到的存储图案相对应的信号的基波频率，并确定与接收到的存储图案相对应的信号的高阶谐波。将基波频率除 以高阶谐波和补偿变量以得到对飞行高度距离的指示。所述高阶谐波可以是但不限于二阶 谐波、三阶谐波、四阶谐波、五阶谐波、六阶谐波等等。在上述实施例的特定实例中，通过进 行离散傅立叶变换来确定基波频率并确定高阶谐波。在上述实施例的特定实例中，补偿变量考虑与读电路相关的模拟 前端中的温度变 化和电源电压变化中的一个或多个。在该情况下，可以生成专用于温度和/或电源电压的 一个或多个组合的多个补偿变量。在各种实例中，写图案提供与存储介质的特定盘区相对 应的基波频率。在该情况下，可以生成专用于特定盘区的多个补偿变量。在某些实例中，可 以生成专用于温度、电源电压、和/或盘区的一个或多个组合的多个补偿变量。在上述实施例的某些实例中，读电路包括模拟前端，并且所述补偿变量补偿该模 拟前端中的温度变化和/或电源电压变化。在该实例中，计算补偿变量包括计算用于包括 温度和电源电压中的一个或多个的第一组合的第一补偿变量，并计算用于包括温度和电源 电压中的一个或多个的第二组合的第二补偿变量。所述方法还包括基于温度测量和/或电 源电压测量中的一个或多个来选择第一补偿变量和第二补偿变量之一。计算对飞行高度距 离的指示包括确定与接收到的存储图案相对应的信号的基波频率，确定与接收到的存储图 案相对应的信号的高阶谐波，并将基波频率除以高阶谐波和所选补偿变量以产生对飞行高 度距离的指示。本发明的其它实施例提供用于确定飞行高度的系统。该系统包括相对于存储介质 设置的头组件、写通道、以及读电路。所述读电路可操作用于从所述头组件和所述写通道接 收信息。包括频率确定电路，其可操作用于从所述读电路接收与从所述写通道接收到的信 息相对应的第一信号并基于该第一信号来提供第一基波频率和第一高阶频率，并且所述频 率确定电路可操作用于从所述读电路接收与从所述头组件通道接收到的信息相对应的第 二信号并基于该第二信号来提供第二基波频率和第二高阶频率。包括补偿变量计算模块， 其可操作用于将第一基波频率除以第一高阶谐波以得到补偿变量。包括飞行高度计算模 块，其可操作用于将第二基波频率除以第二高阶谐波和补偿变量以得到对所述头组件与所 述存储介质之间的距离的指示。本发明的其它实施例提供包括存储介质、设置在与存储介质相距一定距离处的头 组件、写电路和读电路的存储系统。所述读电路可操作用于从所述头组件和所述写电路接 收信息。此外，所述读电路至少包括易受温度变化和电源电压变化影响的放大器。所述存储 系统还包括频率确定模块，其可操作用于在所限定的放大器温度和放大器电源电压下从读 电路接收与从所述写电路接收到的信息相对应的第一信号，并基于该第一信号来提供第一 基波频率和第一高阶频率。所述频率确定电路还可操作用于从所述读电路接收与从所述头 组件通道接收到的信息相对应的第二信号并基于该第二信号来提供第二基波频率和第二 高阶频率。包括补偿变量计算模块，其可操作用于将第一基波频率除以第一高阶谐波以得 到专用于所限定的放大器温度和所限定的放大器电源电压的补偿变量。包括温度传感器， 以提供测量的放大器温度，并且包括电源电压传感器，以提供测量的放大器电源电压。包括 飞行高度计算模块，其可操作用于至少部分地基于测量的放大器温度和测量的放大器电源 电压来选择补偿变量，并将第二基波频率除以第二高阶谐波和补偿变量以得到对距离的指
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本发明内容部分仅仅提供本发明的某些实施例的总体概要。通过以下详细说明、 随附权利要求和附图，本发明的许多其它目的、特征、优点及其它实施例将变得更加显而易 见。


通过参考在本说明书的其余部分中描述的附图，可以实现对本发明的各种实施例 的进一步理解。在附图中，相同的附图标记在多个图中自始至终用来指示类似部件。在某 些实例中，由小写字母构成的下标与附图标记相关联，以表示多个类似部件中的一个。当对 附图标记进行参考而不指明已有下标时，意图指示所有此类的多个类似部件。图1描绘现有技术的飞行高度测量系统；图2描绘依照本发明的一个或多个实施例的包括变量补偿的飞行高度测量系统；图3是描绘依照本发明的某些实施例的用于确定飞行高度的方法的流程图；图4示出依照本发明的一个或多个实施例的包括通过盘区进行的变量补偿的飞 行高度测量系统；图5是描绘依照本发明的某些实施例的用于使用盘区信息来确定飞行高度的方 法的流程图；图6示出依照本发明的一个或多个实施例的包括通过盘区、温度和电压来进行变 量补偿的飞行高度测量系统；以及图7是描绘依照本发明的某些实施例的用于使用盘区信息、温度和电压来确定飞 行高度的方法的流程图。
具体实施例方式本发明涉及用于向存储介质和从存储介质传输信息的系统和方法，更具体而言涉 及用于相对于存储介质来定位传感器的系统和方法。转到图1，其描绘了现有技术的飞行高度测量系统100。飞行高度测量系统100包 括写电路Iio和读电路120。如本领域中已知的那样，写电路110包括接收数字写数据105 并以可写格式将其提供给读/写头组件190的写通道115。如本领域中已知的那样，读电路 120包括从读/写头组件190接收信息并将接收到的数据作为数字数据流提供给数据检测 器195的模拟前端125。特别地，模拟前端125包括从读/写头组件190接收原始模拟信 号的放大器130。放大器130向连续时间滤波器135提供放大输出，所述连续时间滤波器 135执行模拟低通滤波器功能并向模拟_数字转换器140提供滤波输出。模拟-数字转换 器140将模拟信号转换成提供给数据检测器195的一系列数字位。模拟-数字转换器140的输出也被提供给可操作用于确定飞行高度185是否过大 或过小的飞行高度计算模块160。如图所示，飞行高度185是从读/写头组件190到盘片 (disk platter) 180的表面的距离。相对飞行高度作为飞行高度输出165而被提供。在工作中，最初将一系列逻辑1和逻辑0写入盘片180，使得在被读取时其在放大 器130的输出端处产生正弦波。该正弦波表现出基波频率。飞行高度计算模块160执行离 散傅立叶变换，其不仅产生正弦波的基波频率、而且产生正弦波的三次谐波。由此，可以基 于以下等式计算飞行高度因数(即飞行高度输出165)
Trfr-^MMf:- 所测量的基波频率 飞仃高度输出165 _所测量的三次谐波频率当飞行高度增大时，三次谐波频率相对于基波频率减小(即飞行高度输出165增 大)。当飞行高度减小时，三次谐波频率相对于基波频率增大(即飞行高度输出165减小)。然而，已经确定飞行高度输出165可以实质上随着温度、工艺和/或电源电压而变 化。因此，虽然上述等式提供了对相对飞行高度的合理估计，但在模拟前端125中存在温 度、电压和工艺变化的情况下其可能实质上不准确。基于此，已经确定以下等式更准确地表 示飞行高度输出165
所测量的基波频率 ^rmmmmies 二所测量的三次谐波频率0^其中，α AFE是取决于工艺、温度和/或电压的考虑了模拟前端125中的变化的变 量。本发明的各种实施例提供考虑α AFE并由此更准确地确定飞行高度的系统和方法。转到图2，其描绘了依照本发明的一个或多个实施例的包括变量补偿的飞行高度 测量系统200。飞行高度测量系统200包括写电路210和读电路220。写电路210包括接 收数字写数据205并以可写格式将其提供给读/写头组件290的写通道215。写电路210 可以是能够向读/写头组件传输信息的任何基于电路、组件和/或处理器的功能件。基于 本文提供的公开，本领域的技术人员将想到可以关于本发明的不同实施例使用的多种写电 路。读电路220包括从读/写头组件290接收信息并将接收到的数据作为数字数据流提供 给数据检测器295的模拟前端225。读电路220可以是能够从读/写头组件向接收装置传 输信息的任何基于电路、组件和/或处理器的功能件。基于本文所提供的公开，本领域的技 术人员将想到可以关于本发明的不同实施例使用的多种读电路。模拟前端225可以包括从读/写头组件290接收原始模拟信号的放大器230。放 大器230向连续时间滤波器235提供放大输出，所述连续时间滤波器235执行模拟低通滤 波器功能并向模拟_数字转换器240提供滤波输出。模拟-数字转换器240将模拟信号转 换成被提供给数据检测器295的一系列数字位。模拟前端225可以是能够从读/写头组件 接收信息并提供其数字表示的任何基于电路、组件和/或处理器的功能件。基于本文所提 供的公开，本领域的技术人员将想到可以关于本发明的不同实施例使用的多种模拟前端。 此外，读/写头组件290可以是能够向存储介质记录信息并感测先前被写入存储介质的信 息的任何电路、装置和/或组件。基于本文所提供的公开，本领域的技术人员将想到可以关 于本发明的不同实施例使用的多种读/写头组件。包括数据控制器电路245，其用于将数据从写电路210引向读/写头组件290 (即 标准写模式)或读电路220(即回送(loopback)模式)、以及从读/写头组件290引向读 电路220 (即标准读模式)。模拟-数字转换器240的输出被另外提供给可操作用于确定 飞行高度285是否过大或过小的飞行高度计算模块260。如图所示，飞行高度285是从读/ 写头组件290到盘片280的表面的距离。相对飞行高度作为飞行高度输出265而被提供。 此外，模拟_数字转换器240的输出被提供给可操作用于确定模拟前端225的α AFE的飞行 高度校准模块250。基于周期性校准使能信号257来启用飞行高度校准模块250，并且每当断定(assert)周期性校准使能信号257时向存储器255更新所确定的aAFE值。aAFE可以 从存储器255获取并由飞行高度计算模块260使用以计算飞行高度输出265。在操作中，当断定周期性校准使能信号257时，以回送模式配置数据控制器245， 使得经由写电路210写入的数据被提供给读电路220。在此配置中，一系列逻辑1和逻辑 0经由写电路210被写入读电路。该系列的逻辑1和逻辑0在连续时间滤波器235的输出 端处产生正弦波。应注意的是可以使用其它重复波形来代替正弦波。正弦波表现出基波频 率。当断定周期性校准使能信号257时，飞行高度校准模块250对接收到的正弦波执行离 散傅立叶变换，其不仅产生正弦波的基波频率，而且产生正弦波的三次谐波。由此，基于以 下等式来计算aAFE:
aAFE=在回送模式中所测量的基波频率/在回送模式中所测量的三次谐波频率该a AFE此值被写入存储器255。在本发明的一个特定实施例中，飞行高度校准模 块250包括能够提供基波频率和三次谐波频率的离散时间傅里叶变换电路。这两个频率被 提供给执行固件/软件指令的处理器，所述固件/软件指令执行前一等式的数学处理。在 本发明的其它实施例中，以硬件来执行数学处理。在标准操作期间，当未断定周期性校准使能信号257时，经由读/写头组件290从 盘片280读取相应系列的逻辑0和逻辑1，并通过数据控制器245将其提供给读电路225。 来自模拟-数字转换器240的输出被提供给飞行高度计算模块260。飞行高度计算模块 260执行离散傅立叶变换，其再次产生正弦波的基波频率和正弦波的三次谐波。通过其以 及来自存储器255的CIafe的值，可以基于以下等式来计算飞行高度因数(即飞行高度输出 265)
飞行高度输出265=所测量的基波频率/所测量的三次谐波频率*aAFE当飞行高度增大时，三次谐波频率相对于基波频率减小(即飞行高度输出265增 大)。当飞行高度减小时，三次谐波频率相对于基波频率增大(即飞行高度输出265减小)。 通过在飞行高度输出265的计算中结合aAFE，可以减小由于温度、电源电压和工艺而引起 的模拟前端上的变化。转到图3，流程图300描绘了依照本发明的某些实施例的用于确定飞行高度的方 法。遵循流程图300，确定是否选择校准处理(方框305)。可以通过例如断定周期性校准使 能信号257来选择该校准处理。在选择校准处理的情况下(方框305)，设置数据回送(方 框310)。该回送用于使经由写电路写入的数据被直接传递到读电路。6T图案(即具有12T 的周期的111111000000)经由写电路写入(方框315)并经由读电路接收(方框320)。该 图案产生正弦波。对正弦波执行谐波感测以确定正弦波的基波频率和正弦波的三次谐波 频率(方框325)。在本发明的一个特定实施例中，使用产生基波频率和三次谐波频率的离 散傅立叶变换来进行谐波感测。将基波频率除以三次谐波频率以产生aAFE(方框330)，该 a AFE被存储到存储器(方框335)。在正常操作模式下(即当未选择校准时)(方框305)，系统被设置为从存储介质向读电路传输信息(方框375)。从存储介质读取6T图案(方框380)，并对该6T图案执行谐 波感测(方框385)。该谐波感测可以是与在校准阶段期间使用的谐波感测相同的谐波感 测。因此，例如，可以通过对由6T图案生成的正弦波执行离散傅立叶变换来进行谐波感测。 这产生了正弦波的基波频率和正弦波的三次谐波频率。将基波频率除以三次谐波频率和先 前存储在存储器中的CIafe值(方框390)。所产生的值作为补偿的飞行高度值被提供(方 框 395)。
转到图4，其描绘了依照本发明的一个或多个实施例的包括通过盘区进行变量补 偿的飞行高度测量系统400。飞行高度测量系统400包括写电路410和读电路420。写电 路410包括写通道415，其接收数字写数据405并以可写格式将其提供给读/写头组件490。 写电路410可以是能够向读/写头组件传输信息的任何基于电路、组件和/或处理器的功 能件。基于本文所提供的公开，本领域的技术人员将想到可以关于本发明的不同实施例使 用的多种写电路。读电路420包括从读/写头组件490接收信息并将接收到的数据作为数 字数据流提供给数据检测器495的模拟前端425。读电路420可以是能够从读/写头组件 向接收装置传输信息的任何基于电路、组件和/或处理器的功能件。基于本文所提供的公 开，本领域的技术人员将想到可以关于本发明的不同实施例使用的多种读电路。模拟前端425可以包括从读/写头组件490接收原始模拟信号的放大器430。放 大器430向连续时间滤波器435提供放大输出，所述连续时间滤波器435执行模拟低通滤 波器功能并向模拟_数字转换器440提供滤波输出。模拟-数字转换器440将模拟信号转 换成被提供给数据检测器495的一系列数字位。模拟前端425可以是能够从读/写头组件 接收信息并提供其数字表示的任何基于电路、组件和/或处理器的功能件。基于本文所提 供的公开，本领域的技术人员将想到可以关于本发明的不同实施例使用的多种模拟前端。 此外，读/写头组件490可以是能够向存储介质记录信息并感测先前被写入存储介质的信 息的任何电路、装置和/或组件。基于本文所提供的公开，本领域的技术人员将想到可以关 于本发明的不同实施例使用的多种读/写头组件。包括数据控制器电路445，其用于将数据从写电路410引向读/写头组件490 (即 标准写模式)或读电路420 (即回送模式)，以及从读/写头组件490引向读电路420 (即标 准读模式)。模-数转换器440的输出被另外提供给可操作用于确定飞行高度485是否过 大或过小的飞行高度计算模块460。如图所示，飞行高度485是从读/写头组件490到盘片 480的表面的距离。相对飞行高度作为飞行高度输出465而被提供。此外，模拟-数字转 换器440的输出被提供给飞行高度校准模块450，其可操作用于确定模拟前端425的α AFE。 基于周期性校准使能信号457来启用飞行高度校准模块450，并且每当断定周期性校准使 能信号457时向查找存储器455更新所确定的CIafe值。CIafe可以从存储器455获取并由 飞行高度计算模块460使用以计算飞行高度输出465。在操作中，当断定周期性校准使能信号457时，以回送模式配置数据控制器445， 使得经由写电路410写入的数据被提供给读电路420。在此配置中，一系列逻辑1和逻辑0 经由写电路410被写入读电路420。该系列的逻辑1和逻辑0在连续时间滤波器435的输 出端处产生正弦波。应注意的是可以使用其它重复波形来代替正弦波。正弦波表现出的基 波频率根据多个盘区492的哪一个预期复制图案而不同。特别地，盘片480被划分成标记为 A G的多个径向盘区492。应注意的是盘区的数目仅仅是示例性的，且依照本发明的不同实施例可以采用任何数目的盘区。反映被写到更接近中心的盘区(例如盘区G)的被写入 图案的基波频率比反映被写到更接近外缘的盘区(例如盘区A)的被写入图案的基波频率 高。由盘区输入493来指示特定盘区，盘区输入493指示盘区492中的哪一个将通过经由 写电路410写入的数据进行复制。当断定周期性校准使能信号457时，飞行高度校准模块 450对接收到的正弦波执行离散傅立叶变换，其不仅产生正弦波的基波频率，而且产生正弦 波的三次谐波。由此，基于以下等式来计算α AFE:
在回送模式中所测量的基波频率 aAFE =在回送模式中所测量的三次谐波频率该CIafe值被写入查找存储器455中的由盘区输入493指定的位置中。在本发明的 一个特定实施例中，飞行高度校准模块450包括能够提供基波频率和三次谐波频率的离散 时间傅里叶变换电路。这两个频率被提供给执行固件/软件指令的处理器，所述固件/软 件指令执行前一等式的数学处理。在本发明的其它实施例中，以硬件来执行数学处理。用 被写入查找存储器455的不同的α AFE值对每个盘区492重复该处理。在标准操作期间，当未断定周期性校准使能信号457时，经由读/写头组件490从 盘片480读取相应系列的逻辑0和逻辑1，并由数据控制器445将其提供给读电路425。在 接收到数据时，断定指示图案来源于盘区492中的哪一个的盘区输入493。来自模拟-数字 转换器440的输出被提供给飞行高度计算模块460。飞行高度计算模块460执行离散傅立 叶变换，其再次产生正弦波的基波频率和正弦波的三次谐波。由此并通过对应于从查找存 储器455访问的、由盘区输入493识别的盘区492的α AFE值，可以基于以下等式来计算飞 行高度因数(即飞行高度输出465)
Tf7广产^丨.4厂 所测量的基波频率^ 飞^fft度输出465 “所测量的三次谐波频率綱当飞行高度增大时，三次谐波频率相对于基波频率减小(即飞行高度输出465增 大)。当飞行高度减小时，三次谐波频率相对于基波频率增大(即飞行高度输出465减 小)。通过在飞行高度输出465的计算中结合CIafe，可以减小由于温度、电源电压和工艺而 引起的模拟前端上的变化。通过使用盘区，可以特别地针对从其生成数据的特定区域生成 对α AFE的更准确的估计结果。转到图5，流程图500描绘了依照本发明的某些实施例的用于使用盘区专用信息 来确定飞行高度的方法。遵循流程图500，确定是否选择校准处理(方框505)。例如可以 通过断定周期性校准使能信号457来选择该校准处理。在某些情况下，在制造存储系统期 间、在烧制存储介质期间、或存储系统使用寿命期间的指定或所选时间进行校准。在选择校 准处理的情况下(方框505)，设置数据回送(方框510)。该回送用于将经由写电路写入 的数据直接传递到读电路。另外，选择第一盘区，将针对该第一盘区计算aAFE信号(方框 512)。6T图案(即具有12T的周期的111111000000)经由写电路写入(方框515)，并经由 读电路接收(方框520)。6T图案的频率根据所选盘区而变化。该图案产生正弦波。对正 弦波执行谐波感测以确定正弦波的基波频率和正弦波的三次谐波频率(方框525)。在本发 明的一个特定实施例中，使用产生基波频率和三次谐波频率的离散傅立叶变换来进行谐波感测。将基波频率除以三次谐波频率以提供专用于所选盘区的aAFE(方框530)，并将CIafe值存储到存储器中的对应于所选盘区的地址(方框535)。然后，确定是否仍存在α AFE值要被生成并存储到存储器的附加盘区(方框540)。 在仍存在附加盘区的情况下(方框540)，选择下一个盘区(方框545)并对所选盘区重复方 框515-540的处理。在不存在附加盘区的情况下(方框540)，存储器已经填充了用于每个 相应的盘区的α AFE值，并认为校准的处理完成。在正常操作模式下(即当未选择校准时)(方框505)，系统被设置为从存储介质向 读电路传输信息(方框575)。从存储介质读取6T图案(方框580)，并对该6T图案执行谐 波感测(方框585)。该谐波感测可以是与在校准阶段期间使用谐波感测相同的谐波感测。 因此，例如，可以通过对由6T图案生成的正弦波执行离散傅立叶变换来进行谐波感测。这 产生正弦波的基波频率和正弦波的三次谐波频率。确定得到数据的盘区(方框587)，并使 用该信息从存储器中选择适当的aAFE值。将基波频率除以三次谐波频率和专用于所识别 的盘区的α AFE值(方框590)。所得到的值作为补偿飞行高度值被提供(方框595)。转到图6，其描绘了依照本发明的一个或多个实施例的包括通过盘区、温度和电压 进行补偿的飞行高度测量系统600。飞行高度测量系统600包括写电路610和读电路620。 写电路610包括写通道615，所述写通道615接收数字写数据605并以可写格式将其提供给 读/写头组件690。写电路610可以是能够向读/写头组件传输信息的任何基于电路、组件 和/或处理器的功能件。基于本文所提供的公开，本领域的技术人员将想到可以关于本发 明的不同实施例使用的多种写电路。读电路620包括模拟前端625，所述模拟前端625从读 /写头组件490接收信息并将接收到的数据作为数字数据流提供给数据检测器695。读电 路620可以是能够从读/写头组件向接收装置传输信息的任何基于电路、组件和/或处理 器的功能件。基于本文所提供的公开，本领域的技术人员将想到可以关于本发明的不同实 施例使用的多种读电路。模拟前端625可以包括从读/写头组件690接收原始模拟信号的放大器630。放 大器630向连续时间滤波器635提供放大输出，所述连续时间滤波器635执行模拟低通滤 波器功能并向模拟_数字转换器640提供滤波输出。模拟-数字转换器640将模拟信号转 换成被提供给数据检测器695的一系列数字位。模拟前端625可以是能够从读/写头组件 接收信息并提供其数字表示的任何基于电路、组件和/或处理器的功能件。基于本文所提 供的公开，本领域的技术人员将想到可以关于本发明的不同实施例使用的多种模拟前端。 此外，读/写头组件690可以是能够向存储介质记录信息并感测先前被写入存储介质的信 息的任何电路、装置和/或组件。基于本文所提供的公开，本领域的技术人员将想到可以关 于本发明的不同实施例使用的多种读/写头组件。包括数据控制器电路645，其用于将数据从写电路610引向读/写头组件690 (即 标准写模式)或读电路620 (即回送模式)，以及从读/写头组件690引向读电路620 (即标 准读模式)。连续时间滤波器635的输出被另外提供给可操作用于确定飞行高度685是否 过大或过小的飞行高度计算模块660。如图所示，飞行高度685是从读/写头组件690到盘 片680的表面的距离。相对飞行高度作为飞行高度输出665而被提供。此外，连续时间滤 波器635的输出被提供给可操作用于确定模拟前端625的α AFE的飞行高度校准模块650。 基于周期性校准使能信号657来启用飞行高度校准模块650，并且每当断定周期性校准使能信号657时向查找存储器655更新所确定的CIafe值。CIafe值可以从存储器655获取并 由飞行高度计算模块660使用以计算飞行高度输出665。在操作中，当断定周期性校准使能信号657时，以回送模式配置数据控制器645， 使得经由写电路610写入的数据被提供给读电路620。在此配置中，一系列逻辑1和逻辑0 经由写电路610被写入读电路620。该系列的逻辑1和逻辑0在连续时间滤波器635的输 出端处产生正弦波。应注意的是可以使用其它重复波形来代替正弦波。正弦波表现出的基 波频率根据多个盘区692的哪一个预期复制图案而不同。特别地，盘片680被划分成多个 标记为A G的径向盘区692。应注意的是盘区的数目仅仅是示例性的，并且依照本发明的 不同实施例可以采用任何数目的盘区。反映被写到更接近中心的盘区(例如盘区G)的被写 入图案的基波频率比反映被写到更接近外缘的盘区(例如盘区A)的被写入图案的基波频 率高。由盘区输入693来指示特定盘区，盘区输入693指示将通过经由写电路610写入的 数据来复制盘区692中的哪一个。当断定周期性校准使能信号657时，飞行高度校准模块 650对接收到的正弦波执行离散傅立叶变换，其不仅产生正弦波的基波频率，而且产生正弦 波的三次谐波。由此，基于以下等式来计算αχ:
_ 在回送模式中所测量的基波频率 aAFE =在回送模式中所测量的三次谐波频率针对温度(由温度传感器675指示)和电源电压(由电源传感器670指示)的不 同变化重新计算此值。将所计算的aAFE值写入查找存储器655中的由盘区输入693、温度 (由温度传感器675的输出指示)和电源电压(由电源传感器670的输出指示)指定的位 置。在本发明的一个特定实施例中，飞行高度校准模块650包括能够提供基波频率和三次 谐波频率的离散时间傅里叶变换电路。这两个频率被提供给执行固件/软件指令的处理 器，所述固件/软件指令执行前一等式的数学处理。在本发明的其它实施例中，以硬件执行 数学处理。对每个盘区692、和所选的温度和电源电压变化重复此处理，对于每次计算，不同 的α AFE值被写入查找存储器655。在标准操作期间，当未断定周期性校准使能信号657时，经由读/写头组件690从 盘片680读取相应系列的逻辑0和逻辑1，并由数据控制器645将其提供给读电路625。在 接收到数据时，断定指示图案来源于哪个盘区692的盘区输入693。来自连续时间滤波器 635的输出被提供给飞行高度计算模块660。飞行高度计算模块660执行离散傅立叶变换， 其再次产生正弦波的基波频率和正弦波的三次谐波。由此并通过对应于从查找存储器655 访问的、由盘区输入493、温度和电源电压所识别的盘区492的CIafe值，可以基于以下等式 来计算飞行高度因数(即飞行高度输出665)
放雄給ψ⑷ 所测量的基波频率 飞^^度^出665 所测量的三次谐波频率 11 当飞行高度增大时，三次谐波频率相对于基波频率减小(即飞行高度输出665增 大)。当飞行高度减小时，三次谐波频率相对于基波频率增大(即飞行高度输出665减小)。 通过在飞行高度输出665的计算中结合aAFE，可以减小由于温度、电源电压和工艺而引起 的模拟前端上的变化。通过使用盘区，可以特别地针对从其生成数据的特定区域、以及变化的温度和电源电压生成对α AFE的更准确的估计结果。转到图7，流程图700描绘了依照本发明的某些实施例的用于使用盘区专用信息 来确定飞行高度的方法。遵循流程图700，确定是否选择校准处理(方框705)。例如可以 通过断定周期性校准使能信号657来选择该校准处理。在某些情况下，在制造存储系统期 间、在烧制存储介质期间、或存储系统使用寿命期间的指定或所选时间进行校准。在选择校 准处理的情况下(方框705)，设置数据回送(方框710)。该回送用于将经由写电路写入的 数据直接传递到读电路。另外，选择第一盘区和温度/电源电压组合，将针对该组合计算
信号(方框712)。6T图案(即具有12T的周期的111111000000)经由写电路写入(方 框715)，并经由读电路接收(方框720)。6T图案的频率根据所选盘区而变化。该图案提 供正弦波。对正弦波执行谐波感测以确定正弦波的基波频率和正弦波的三次谐波频率(方 框725)。在本发明的一个特定实施例中，使用离散傅立叶变换来进行谐波感测，其产生基波 频率和三次谐波频率。将基波频率除以三次谐波频率以产生专用于所选盘区的aAFE(方框 730)，并将a AFE值存储到存储器中的对应于所选盘区的地址(方框735)。然后确定是否仍存在将针对所选盘区生成a AFE值的附加温度/ 电源电压组合(方 框736)。在仍存在附加温度/电源电压组合的情况下(方框736)，选择下一温度/电源电 压组合(方框738)并对所选温度/电源电压组合重复方框715-736处理。在不存在附加 温度/电源电压组合的情况下(方框738)，存储器已经填充有用于特定盘区的每个期望温 度/电源电压组合的aAFE值。然后，确定是否仍存在a AFE值将生成并存储到存储器的附加盘区(方框740)。在 仍存在附加盘区的情况下(方框740)，选择下一个盘区(方框745)并对所选盘区重复方框 715-740的处理。在不存在附加盘区的情况下(方框740)，存储器已经填充了用于每个相 应的盘区、温度和电源电压的a AFE值，并认为校准的处理完成。在正常操作模式下(即当未选择校准时)(方框705)，系统被设置为从存储介质向 读电路传输信息(方框775)。从存储介质读取6T图案(方框780)，并对该6T图案执行谐 波感测(方框785)。该谐波感测可以是与在校准阶段期间使用的谐波感测的相同谐波感 测。因此，例如，可以通过对由6T图案生成的正弦波执行离散傅立叶变换来进行谐波感测。 其产生正弦波的基波频率和正弦波的三次谐波频率。确定得到数据的盘区，并测量温度和 电源电压(方框787)，并使用该信息从存储器中选择适当的CIafe值。将基波频率除以三次 谐波频率和专用于所识别的盘区、温度和电源电压的aAFE值(方框790)。所产生的值作为 补偿飞行高度值而被提供(方框795)。因此，本发明提供了用于测量飞行高度的新型系统、设备、方法和配置。虽然上文 已经给出了对本发明的一个或多个实施例的详细说明，但在不违背本发明的精神的情况 下，各种替换、修改、和等价物对于本领域的技术人员来说是显而易见的。例如，为了进行对 高阶谐波的操作，可以修改上述系统和设备。因此，例如，所述方法可以包括测量代替6T图 案被写入的12T图案(即具有24T的周期的111111111111000000000000)的激波频率和四
次谐波或六次谐波。在这种情况下，以下等式用来定义aAFE:
_ 在回送模式中所测量的基波频率 aAFE =在回送模式中所测量的四次或六次谐波频率
类似地，依照以下等式来计算用于计算飞行高度输出的等式
飞行高度输出=所测量的基波频率/所测量的四次或六次谐波频率*aAFE
所测量的四次或六次谐波频率舰基于本文所提供的公开，本领域的技术人员将认识到依照本发明的不同实施例可 以进行多种其它测量和计算以获得准确的飞行高度。因此，不应将以上说明视为限制本发 明的范围，本发明的范围由随附权利要求限定。
权利要求
一种用于确定飞行高度的系统，该系统包括相对于存储介质设置的头组件；写通道；读电路，其中，所述读电路可操作用于从所述头组件和所述写通道接收信息；频率确定电路，其中，所述频率确定电路可操作用于从所述读电路接收与从所述写通道接收到的信息相对应的第一信号并基于该第一信号来提供第一基波频率和第一高阶频率，并且其中，所述频率确定电路可操作用于从所述读电路接收与从头组件通道接收到的信息相对应的第二信号并基于该第二信号来提供第二基波频率和第二高阶频率；补偿变量计算模块，其中，所述补偿变量计算模块可操作用于将所述第一基波频率除以第一高阶谐波以产生补偿变量；以及飞行高度计算模块，其中，所述飞行高度计算模块可操作用于将所述第二基波频率除以第二高阶谐波和所述补偿变量以产生对所述头组件与所述存储介质之间的距离的指示。
2.权利要求1的系统，其中，从所述写通道接收到的信息和从所述头组件接收到的信 息对应于选自由以下各项组成的组中的图案6T图案和12Τ图案。
3.权利要求1的系统，其中，所述第一高阶谐波和所述第二高阶谐波选自由以下各项 组成的组三阶谐波、四阶谐波、以及六阶谐波。
4.权利要求1的系统，其中，所述频率确定电路实现离散傅立叶变换。
5.权利要求1的系统，其中，所述系统还包括存储器，并且其中，所述存储器可操作用 于从所述补偿变量计算模块接收所述补偿变量，并且其中，所述存储器可操作用于向所述 飞行高度计算模块提供所述补偿变量。
6.权利要求5的系统，其中，所述补偿变量是专用于所述存储介质的第一区的第一补 偿变量；其中，所述频率确定电路可操作用于从所述读电路接收与从所述写通道接收到的 信息相对应的第三信号并基于该第三信号来提供第三基波频率和第三高阶频率；其中，所 述第三基波频率专用于所述存储介质的第二区；并且其中，所述补偿变量计算模块可操作 用于将所述第三基波频率除以第三高阶谐波以产生专用于所述存储介质的第二区的第二 补偿变量。
7.权利要求6的系统，其中，所述飞行高度计算模块接收第二信息源自于所述存储介 质的第二区的指示；并且其中，所述飞行高度计算模块可操作用于将所述第二基波频率除 以所述第二高阶谐波和所述第二补偿变量以产生对所述头组件与所述存储介质之间的距 离的指示。
8.一种用于计算相对飞行高度的方法，该方法包括 在与存储介质相距飞行高度距离处设置头组件； 从写电路写入第一图案；在读电路处接收第一图案； 至少基于所述第一图案，计算补偿变量； 存储所述补偿变量； 从所述存储介质接收第二图案；至少基于所述第二图案和所述补偿变量，计算对所述飞行高度距离的指示。
9.权利要求8的方法，其中，所述第一图案和所述第二图案是6Τ图案。
10.权利要求8的方法，其中，计算补偿变量包括 确定与接收到的第一图案相对应的信号的基波频率；确定与接收到的第一图案相对应的信号的高阶谐波；以及 将所述基波频率除以所述高阶谐波以产生所述补偿变量。
11.权利要求10的方法，其中，所述高阶谐波选自由以下各项组成的组三阶谐波、四 阶谐波、以及六阶谐波。
12.权利要求10的方法，其中，通过进行离散傅立叶变换来确定基波频率并确定高阶 谐波。
13.权利要求8的方法，其中，计算对飞行高度距离的指示包括 确定与接收到的第二图案相对应的信号的基波频率；确定与接收到的第二图案相对应的信号的高阶谐波；以及将所述基波频率除以所述高阶谐波和所述补偿变量以产生对飞行高度距离的指示。
14.权利要求13的方法，其中，所述高阶谐波选自由以下各项组成的组三阶谐波、四 阶谐波、以及六阶谐波。
15.权利要求13的方法，其中，通过进行离散傅立叶变换来确定基波频率并确定高阶 谐波。
16.权利要求8的方法，其中，所述读电路包括模拟前端；并且其中，所述补偿变量补偿 所述模拟前端的选自由以下各项组成的组的一个或多个变量温度、电源电压、以及盘区。
17.权利要求8的方法，其中，所述读电路包括模拟前端，并且其中，所述补偿变量补偿所述模拟前端的选自由 以下各项组成的组的一个或多个变量温度和电源电压；以及其中，计算补偿变量包括计算用于包括温度和电源电压中的一个或多个的第一组合的 第一补偿变量，并计算用于包括温度和电源电压中的一个或多个的第二组合的第二补偿变 量；选择所述第一补偿变量和所述第二补偿变量之一；以及其中，计算对飞行高度距离的指示包括；确定与接收到的第二图案相对应的信号的基波频率；确定与接收到的第二图案相对应的信号的高阶谐波；以及将所述基波频率除以所述高阶谐波和所选补偿变量以产生对飞行高度距离的指示。
18.权利要求17的方法，其中，选择所述第一补偿变量和所述第二补偿变量之一包括 测量温度和电源电压中的至少一个；以及基于测量的温度和测量的电源电压中的一个或多个的组合来选择所述第一补偿变量 和所述第二补偿变量之一。
19.权利要求8的方法，其中，所述存储介质至少包括第一盘区和第二盘区；其中，所述 第一图案表现出专用于第一盘区的基波频率；其中，所述补偿变量专用于第一盘区；并且 其中，该方法还包括确定所述第二图案源自于所述第一盘区；至少部分地基于确定出所述第二图案源自于所述第一盘区，选择所述补偿变量； 其中，计算对飞行高度距离的指示包括确定与接收到的第二图案相对应的信号的基波频率；确定与接收到的第二图案相对应的信号的高阶谐波；以及将所述基波频率除以所述高阶谐波和所选补偿变量以产生对飞行高度距离的指示。
20. 一种存储系统，该存储系统包括存储介质；设置在与所述存储介质相距一定距离处的头组件； 写电路；读电路，其中，所述读电路可操作用于从所述头组件和写通道接收信息，其中，所述读 电路至少包括可操作用于将接收到的信号放大的放大器，并且其中，所述放大器易受温度 变化和电源电压变化的影响；频率确定模块；其中，所述频率确定模块可操作用于在所限定的放大器温度和放大器 电源电压下从读电路接收与从写通道接收到的信息相对应的第一信号，并基于该第一信号 来提供第一基波频率和第一高阶频率，并且其中所述频率确定电路可操作用于从所述读电 路接收与从头组件通道接收到的信息相对应的第二信号并基于该第二信号来提供第二基 波频率和第二高阶频率；补偿变量计算模块，其中，所述补偿变量计算模块可操作用于将所述第一基波频率除 以第一高阶谐波以产生专用于所限定的放大器温度和所限定的放大器电源电压的补偿变 量；温度传感器，其可操作用于提供测量的放大器温度； 电源电压传感器，其可操作用于提供测量的放大器电源电压；以及 飞行高度计算模块，其中，所述飞行高度计算模块可操作用于至少部分地基于测量的 放大器温度和测量的放大器电源电压来选择补偿变量，并将第二基波频率除以第二高阶谐 波和所述补偿变量以产生对距离的指示。
全文摘要
本发明的各种实施例提供用于确定飞行高度的系统和方法。例如，公开了用于飞行高度确定的系统，其包括相对于存储介质设置的头组件、写通道、以及读电路。所述读电路可操作用于从头组件和写通道接收信息。包括频率确定电路，其可操作用于从所述读电路接收与从所述写通道接收到的信息相对应的第一信号并基于该第一信号来提供第一基波频率和第一高阶频率，并且所述频率确定电路可操作用于从所述读电路接收与从所述头组件通道接收到的信息相对应的第二信号并基于该第二信号来提供第二基波频率和第二高阶频率。包括补偿变量计算模块，其可操作用于将第一基波频率除以第一高阶谐波以产生补偿变量。包括飞行高度计算模块，其可操作用于将第二基波频率除以第二高阶谐波和补偿变量以产生对所述头组件与所述存储介质之间的距离的指示。
文档编号G11B21/02GK101821808SQ200880111275
公开日2010年9月1日 申请日期2008年7月28日 优先权日2008年7月28日
发明者N·格雷夫 申请人:艾格瑞系统有限公司