CN102016986B

CN102016986B - 用于在磁带上写入伺服模式的头设计

Info

Publication number: CN102016986B
Application number: CN2009801167447A
Authority: CN
Inventors: G·切鲁比尼; R·D·西德西扬; E·S·埃勒夫西里奥; J·耶利托; M·A·兰茨
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2009-05-07
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2029-05-07
Also published as: JP5607609B2; KR101341770B1; US20090279202A1; EP2286407A2; WO2009136374A2; WO2009136374A3; KR20110016879A; US7864487B2; CN102016986A; JP2011523487A

Abstract

提供了一种伺服写入头，其被配置用于在线性磁带上相应的伺服带中同时写入至少两个伺服模式。伺服模式的中心线在横向中实质上均匀间隔。另外，所有相邻的相应伺服带的伺服模式在纵向中以与伺服帧的长度和伺服模式的类型有关的量彼此相对移位。

Description

用于在磁带上写入伺服模式的头设计

技术领域

本发明的方面涉及伺服写入头设计，并且更具体地，涉及用于在磁带上写入伺服模式的伺服写入头设计。

背景技术

在采用基于定时的伺服(TBS)控制的带驱动系统中，记录的伺服模式包括具有两个不同方位角斜度的转变(transition)。伺服读取器头位置(例如，其y位置或y估计值)从伺服读取器(或者，在有些情况下，两个或更多伺服读取器)所生成脉冲的相对定时导出。伺服读取器在带驱动系统的读取/写入操作期间读取伺服模式。TBS模式还允许在不影响横向位置错误信号(PES)生成的情况下对纵向位置(LPOS)信息进行编码。

伺服模式可以定位在多个伺服带中，这在线性带开放(LTO)格式中进行了规定，其示例在图1中示出。第一代LTO驱动(LTO-1)的完整格式在2001年由欧洲计算机制造者协会(ECMA)标准化为ECMA-319。可以容易地在互联网上找到关于LTO技术的附加信息(诸如，关于第二代到第四代LTO驱动(LTO-2到LTO-4)的特定信息)，其中未修改伺服格式。

如图1所示，伺服写入器头写入的伺服模式可以组织在5个伺服带中，或者备选地，组织在其他数量的伺服带中。在伺服模式组织在5个伺服带中的情况下，每个伺服带可以具有2,859μm的伺服带间距(pitch)和186μm的伺服带宽度。数据存储在设置于伺服带之间的磁带区域中。从磁带上的数据轨读取信息和/或向其写入信息是由位于读写头中的数据读取器和数据写入器执行的。另外，在纵向中，两个相邻伺服带中伺服模式的相对位置是由LTO标准定义的，其规定了相邻伺服带之间33.33或66.66μm的相对位移，公差为+/-4.16μm。引入不同伺服带中伺服模式的指定相对位移是为了允许伺服带的快速标识。

在所有带驱动产品中，轨跟随和卷到卷(reel-to-reel)伺服机制依赖于y估计值和速度估计的生成，用于生成用以获得y估计值和速度估计值的信号，y估计值和速度估计值描述带的速度和伺服读取器的位置，其中该伺服读取器也位于读写头中。由此，为了伺服控制系统的适当操作，y估计值生成、PES生成和速度估计生成的相对高且相对高度均匀的速率对于确定伺服系统的带宽而言很重要。然而，在传统带驱动产品中，y估计值生成、PES生成和速度估计生成的均匀速率限于每个伺服帧两个估计。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种伺服写入头，被配置用于在线性磁带上相应的伺服带中同时写入至少两个伺服模式，其中伺服模式的中心线在横向中实质上均匀间隔，并且其中所有相邻的相应伺服带的伺服模式在纵向中以与伺服帧的长度和伺服模式的类型有关的量彼此相对移位。

根据本发明的另一个方面，提供一种伺服控制系统，用于从写在线性磁带上的伺服模式读取信息，以及用于向线性磁带写入数据以及从其读取数据，该系统包括：读写头，被配置用于在磁带上于伺服带中同时读取至少两个伺服模式，其中伺服模式的中心线在横向中实质上均匀间隔，并且其中所有相邻的相应伺服带的伺服模式在纵向中以与伺服帧的长度和伺服模式的类型有关的量彼此相对移位；以及至少两个并行伺服通道，用于处理从读取伺服模式的至少两个伺服读取器获得的读回伺服信号，其中使用具有零值时延的伺服帧间隔的测量值来计算y估计值，以便用于读写头的伺服控制。

根据本发明的另一个方面，提供一种系统，其包括至少一个伺服模式写入头，伺服模式写入头包括：铁磁材料的磁轭；线圈，缠绕在所述磁轭的一部分，被加以电流，以在其中生成磁通；以及壳体的带承载部分，至少一个磁轭延伸至壳体中，其包括在磁轭中生成的磁通通过其延伸的间隙，该间隙这样布置，使得磁通被配置用于在相应的伺服带中同时写入至少两个伺服模式，其中伺服模式的中心线在横向中实质上均匀间隔，并且其中所有相邻的相应伺服带的伺服模式在纵向中以与伺服帧的长度和伺服模式的类型有关的量彼此相对移位，其中该系统进一步包括：磁记录介质，在其中由伺服写入头写入了伺服信息，并且接近带设置；以及控制器，与伺服写入头电耦合，其被配置用于控制伺服信息向磁记录介质的写入。

附图说明

特别指出了作为本发明的主题，并且在说明书结论处的权利要求书中明确要求对其进行保护。本发明的前述和其他方面、特征和优势在结合附图的情况下可以从以下具体描述得到理解，其中：

图1是根据线性带开放(LTO)格式定位的伺服模式的示意图；

图2A、图2B和图2C是包括根据本发明实施方式的伺服写入头的系统示意透视图；

图3A和图3B是由根据本发明实施方式的伺服写入头写入的M形伺服模式的示意图；

图4A和图4B是由根据本发明实施方式的伺服写入头写入的N形伺服模式的示意图；

图5A和图5B是由根据本发明实施方式的伺服写入头写入的V形伺服模式的示意图；

图6是根据本发明实施方式的用于改进位置错误信号(PES)质量的系统示意图；

图7是用于计算带速度和y位置估计值的间隔示意图；

图8是在计算独立于针对M形伺服模式的写入速度错误的y估计值时采用的数据示意图；以及

图9是在计算独立于针对N形伺服模式的写入速度错误的y估计值时采用的数据示意图。

具体实施方式

根据本发明的实施方式，提供了一种伺服写入头，其被配置用于在磁记录介质上写入伺服模式，其导致独立于写入速度错误的y估计值、位置错误信号(PES)和速度估计值，并以超过传统格式可获得的速率的均匀速率来生成。

参考图2A，其示出了系统1的示例性实施方式，包括根据本发明实施方式配置的伺服写入头2。伺服写入头2包括铁磁材料的磁轭10和线圈20，被加以电流并且缠绕在磁轭10的一部分，从而在磁轭10中生成磁通。伺服写入头2进一步包括壳体的带承载部分30，磁轭延伸至壳体中以形成带承载部分的一部分。伺服写入头2进一步包括磁轭的带承载部分中的间隙35，在磁轭10中生成的磁通通过该间隙延伸。间隙35针对彼此进行布置，使得磁通被配置用于同时将至少两个伺服模式写到磁记录介质40(诸如，线性磁带)上的相应伺服带中。该伺服模式的特征至少部分在于：伺服模式的中心线在横向中实质上均匀地间隔，以及所有相邻的相应伺服带的伺服模式在纵向中以与伺服帧的长度和伺服模式的类型有关的量相对于彼此偏移。

参考图2B，其中示出了系统1的第二示例性实施方式，包括根据本发明实施方式配置的伺服写入头2。伺服写入头2包括铁磁材料的至少两个磁轭10和至少两个线圈20，被加以电流并且缠绕在磁轭10的一部分，向线圈20施加电流，从而在磁轭10中生成磁通。伺服写入头2进一步包括壳体的带承载部分30，磁轭延伸至壳体中以形成带承载部分的一部分。伺服写入头2进一步包括磁轭的带承载部分中的间隙35，在磁轭10中生成的磁通通过该间隙延伸。间隙35针对彼此进行布置，使得磁通被配置用于同时将至少两个伺服模式写到磁记录介质40(诸如，线性磁带)上的相应伺服带中。该间隙的特征至少部分在于：间隙的中心线在横向中实质上均匀地间隔，以及间隙在纵向中以与伺服帧的长度和伺服模式的类型有关的量相对于彼此偏移。由此，该伺服模式的特征还至少部分在于：伺服模式的中心线在横向中实质上均匀地间隔，以及所有相邻的相应伺服带的伺服模式在纵向中以与伺服帧的长度和伺服模式的类型有关的量相对于彼此偏移。

参考图2C，其中示出了系统1的第三示例性实施方式，包括根据本发明实施方式配置的伺服写入头2。伺服写入头2包括铁磁材料的至少两个磁轭10和至少两个线圈20，被加以电流并且缠绕在磁轭10的一部分，向线圈20施加电流，从而在磁轭10中生成磁通。伺服写入头2进一步包括壳体的带承载部分30，磁轭延伸至壳体中以形成带承载部分的一部分。伺服写入头2进一步包括磁轭的带承载部分中的间隙35，在磁轭10中生成的磁通通过该间隙延伸。间隙35针对彼此进行布置，使得磁通被配置用于将至少两个伺服模式写到磁记录介质40(诸如，线性磁带)上的相应伺服带中。该间隙的特征至少部分在于：间隙的中心线在横向中实质上均匀地间隔，以及间隙在纵向中以相对于彼此对准。期望伺服模式纵向位移是通过控制向至少两个线圈20施加电流脉冲的定时获得的。由此，该伺服模式的特征还至少部分在于：伺服模式的中心线在横向中实质上均匀地间隔，以及伺服模式在纵向中相对于彼此对准。

磁记录介质40(其可以包括线性磁带)可以接近伺服写入头2设置，并且可以由驱动单元45驱动，以便相对于伺服写入头2的壳体的带承载部分30的平面横向移动。在此配置中，伺服写入头2被配置用于随着磁记录介质40相对于带承载部分30被驱动，向磁记录介质40写入伺服模式。控制器50电耦合至至少一个线圈20，并且被配置用于通过在适当的时候生成向至少一个线圈20施加的电流脉冲，来控制伺服写入头2向磁记录介质40的伺服模式写入。

如图3A和图3B所示(其中H和H’代表相应伺服带中心线间的距离)，伺服写入头2可以被配置用于同时在5、9或另一适当数目(例如，7)个伺服带上生成M形伺服模式。此处，伺服写入头2可以是M形伺服模式写入器，或者V形伺服模式写入器(其针对每个M形伺服模式使用两次)。M形伺服模式的特征可以在于，以相同方位角定向的模式转变之间的长度d、d’(参见图3A和3B)。此外，如图8所示，生成的M形伺服模式允许针对每个伺服帧获得两个横向位置估计值。因此，为了获得针对M形伺服模式的横向位置估计的最高速率，由于M形伺服模式的帧长度是2d、2d’(参见图8)，所以针对M形伺服模式的相邻伺服带之间的最优相对位移是帧长度的四分之一或者d/2、d’/2。

类似地，如图4A和图4B所示，伺服写入头2可以被配置为N形伺服写入器，以同时在5、9或另一适当数目(例如，7)个伺服带上生成N形伺服模式。N形伺服模式的特征可以在于，以相同方位角定向的模式转变之间的长度d₁、d₁’(参见图4A和4B)。如图9所示，生成的N形伺服模式允许针对每个伺服帧获得一个横向位置估计。因此，为了获得针对N形伺服模式的横向位置估计的最高速率，由于N形伺服模式的帧长度是2d₃、2d₃’(参见图9)，所以针对N形伺服模式的最优相对位移是帧长度的一半或者d₃、d₃’。

最后，如图5A和图5B所示，伺服写入头2可以被配置为V形伺服写入器，以同时在5、9或另一适当数目(例如，7)个伺服带上生成V形伺服模式。V形伺服写入器在生成M形伺服模式时使用两次。为了获得针对V形伺服写入器生成的伺服模式的横向位置估计的最高速率，由于V形伺服模式的帧长度与M形伺服模式相同(即，2d、2d’)，所以针对V形伺服模式的最优相对位移也是d/2、d’/2。

参考图1和图6，在使用基于定时的伺服(TBS)技术的线性带驱动中，由读写头300从线性磁带接收信息和/或向其写入信息，该读写头300包括至少一个伺服读取器350，其根据响应于位置错误信号(PES)的伺服控制信号，针对线性带移动以及相对于线性带定位。PES的质量与PES的标准差成反比。

因此，提供了系统99，其减小PES的标准差并由此改进了PES的质量。如图6所示，系统99包括衬底100(诸如，磁线性磁带的记录表面)，在其上提供伺服模式P。致动器200，其包括接近线性带设置的读写头300。读写头300包括至少两个伺服读取器350，其根据本领域中公知的方法来检测伺服模式P。致动器200根据检测到的伺服模式P和也在本领域中公知的伺服控制算法来读写头300接近伺服模式P定位。

控制器400执行伺服控制算法，并且可以是计算系统和/或可以具体化为存储有用于执行伺服控制算法的可执行指令的计算机可读介质。在任何情况下，控制器400可以包括PES生成器500，其根据检测到的伺服模式P来生成PES；检测器控制器600，其分析PES并且从而确定是否需要针对伺服模式P来重新定位读写头300；以及头位置单元700。头位置单元700生成伺服控制信号，其根据检测器控制器600的确定来使得致动器200移动读写头300。

至少两个伺服读取器350可以耦合至使用匹配的过滤插值器/相关器370的同步伺服通道360。匹配的过滤插值器/相关器370在相对于至少两个伺服读取器350的恒定线性带速度时和在线性带相对于至少两个伺服读取器350加速或减速期间，均提供信号过滤。同步伺服通道由此提供线性带速度估计值和y估计值的生成，其每一个都用在读写头300的伺服控制中，并且将在下文进行描述。

根据本发明，线性带由例如磁带卷轴绕圈/退绕，并且其在读取/写入操作期间经过读写头300的至少两个伺服读取器350，使得至少两个读取器350相对于线性带的记录表面移动。伺服模式P还允许通过将转变从其标称模式位置转变来对纵向位置(LPOS)信息进行编码。伺服模式P记录在线性带上，以用于提供将读写头300保持在适当读取/写入位置处的伺服控制信号的生成。

现在将描述横向位置估计值(或者具体地，y估计值)的计算方法。参考图7，如所示，在计算带速度和y估计值时考虑各种伺服模式的伺服突发之间的距离(其可以通过采用伺服控制信号的脉冲波峰到达时间之间的时间间隔的测量值来获得)。具体地，LTO带驱动中的y估计值由以下表达式给出：

y_估计值＝-1/2tan(π/30)*((A1+A2+A3+A4)/(B1+B2+B3+B4)-50/1)，其中1＝100μm用于前向带运动，而1＝95μm用于反向带运动。

如上所述，根据本发明各种实施方式，计算y估计值还有三个方面需要考虑。首先，期望避免写入速度错误。写入速度错误起因于在写入伺服模式时发生的不可避免的速度改变。在伺服控制信号的脉冲是从不是同时写入的伺服模式中的磁转变获得的情况下，每当在测量伺服控制信号的脉冲之间的时间间隔时则会发生这种错误。例如，假如使用为M形伺服模式设计的伺服写入器写入伺服模式，则如图7所示获得的y估计值独立于写入速度错误，这与使用两次的、为V形伺服模式设计的伺服写入器形成对照。第二，需要将均匀速率最大化，y估计值以该速率生成，因为这一速率确定轨跟随伺服控制的带宽。第三，需要将在y估计值计算中引入的延迟最小化。即，计算延迟会负面影响y估计值的质量和轨跟随伺服控制的相位容限。例如以及针对图7，在“A”间隔的完成与“B”间隔的完成之间引入了延迟。为了避免这种延迟，应当在考虑同一最终转变的情况下确定“A”间隔与“B”间隔。

由此，应当注意，图8示出了根据本发明一个实施方式的示例性y估计值计算。在此，该计算使用M形伺服模式和两个伺服读取器，并且其独立于写入速度错误。如所示，由于伺服带中的一个帧包括[44 5 5]伺服突发的序列，所以针对每个伺服帧获得两个相等间隔的y估计值，以及从两个并行伺服通道在伺服帧的长度内获得四个相等间隔的y估计值。在相邻伺服带之间的相对位移是d/2、d’/2的情况下(如以上针对图3A和图3B讨论的)，这一结果对应于目前LTO带驱动所能获得速度的两倍。

具体地，在图8中，独立于写入速度错误进行测量的顶部伺服带中的间隔是间隔A_-1-A₆和B₁、B₂、B₃和B₄，而独立于写入速度错误进行测量的底部伺服带中的间隔是间隔A’_-2到A’₅和B”₁、B”₂和B”₃。相反，不具有这种特性的顶部伺服带中的间隔是间隔B’₁、B’₂和B’₃，而不具有这种特性的底部伺服带中的间隔是间隔B”’₀、B”’₁、B”’₂和B”’₃。即，独立于写入速度错误的估计值是通过观察独立于写入错误的每个“A”间隔测量值和仅每个第二“B”间隔测量值而获得的。

请注意，y估计值的序列由以下给出：

A₀/B₁，A’₀/B”₁，A₁/B₁，A’₁/B”₁，A₂/B₂，A’₂/B”₂，A₃/B₂，A’₃/B”₂，...

此处，需要注意，为了减小用于生成y估计值的“B”项的延迟，可以将来自与一个伺服带相关联的通道的延迟的“B”间隔测量值替换为来自与另一伺服带相关联的其他通道的更近的“B”间隔测量值。参考图8，在此情况中，y估计值的序列变成：

A₀/B₁，A’₀/B”₁，A₁/B”₁，A’₁/B”₁，A₂/B₂，A’₂/B”₂，A₃/B”₂，A’₃/B”₂，...

需要进一步注意，图9示出了根据本发明一个实施方式的示例性y估计值计算，其独立于写入速度错误，并使用N形伺服模式和两个伺服读取器。如所示，图9中的每个间隔是写入错误独立的。此外，如所示，因为伺服带中的一个帧包括[4 4 4]伺服突发的序列，所以针对每个伺服帧获得一个y估计值，以及在伺服帧的长度中从两个并行伺服通道获得两个相等间隔的估计值，如果相邻伺服带之间的相对位移被选择为d₃、d₃’的话(如以上针对图4A和图4B所讨论的)。

与未将伺服模式相对移动半个伺服帧长度的带驱动系统相比，y估计值生成的均匀速率由此加倍，并且y估计值的序列由下式给出：A₁/B₁，A’₁/B’₁，A₂/B₂，A’₂/B’₂，A₃/B₃，A’₃/B’₃，A₄/B₄，A’₄/B’₄，...

针对使用两个伺服读取器的V形伺服模式，需要注意，不能获得独立于写入的y估计值计算，除非时间间隔是在根据相邻伺服带中的转变生成的伺服控制信号脉冲的到达时间之间计算的。然而，这一获得独立于写入的y估计值的方法在实际中并不理想，因为估计相等“B”间隔的所需测量值将倾向于表现出比来自M形伺服模式的估计值差3dB的信噪比。话虽如此，使用针对写入交错的V形伺服模式的写入头设计与目前的LTO带驱动相比仍能提供y估计值的生成速率的加倍，其中“B”间隔的延迟为0。

根据本发明的另一方面，注意，伺服写入头2可以被进一步配置用于对纵向位置(LPOS)字的保留字段中的伺服带ID信息进行编码。

参考图6，根据本发明的另一方面，系统1可以包括伺服控制系统，其包括至少两个并行伺服通道60，用于处理从伺服模式获得的读回伺服信号。在此，针对每个伺服帧可以获得至少四个y估计值，并且具有零值时延的伺服帧间隔的测量值用于计算y估计值。

尽管参照示例性实施方式描述了本公开，但是本领域技术人员可以理解，在不脱离本公开范围的情况下，可以做出各种改变，以及等同物可以替代其元素。另外，在不脱离本发明实质范围的前提下，可以做出很多修改以使特定状况或材料适用于本公开的教导。因此，本公开并不意在将所公开的特定示例性实施方式限制为用于实现本公开的最佳模式，而是本公开将包括落入所附权利要求书范围内的所有实施方式。

Claims

1.一种伺服写入方法，被配置用于在线性磁带上相应的伺服带中同时写入至少两个相同的伺服模式，其中所述伺服模式的中心线在横向中均匀间隔，并且其中所有相邻的相应伺服带的所述伺服模式在纵向中以与伺服帧的长度和所述伺服模式的类型有关的量彼此相对移位。

2.如权利要求1的伺服写入方法，其中所述伺服模式的每一个包括M形伺服模式。

3.如权利要求1的伺服写入方法，其中所述伺服模式的每一个包括N形伺服模式。

4.如权利要求1的伺服写入方法，其中所述伺服模式的每一个包括V形伺服模式。

5.如权利要求1的伺服写入方法，其中所述相应伺服带的数量是五。

6.如权利要求1的伺服写入方法，其中所述相应伺服带的数量是七。

7.如权利要求1的伺服写入方法，其中所述相应伺服带的数量是九。

8.一种伺服控制系统，用于从写在线性磁带上的伺服模式读取信息，以及用于向线性磁带写入数据以及从其读取数据，所述系统包括：

读写头，被配置用于在所述磁带上的伺服带中同时读取至少两个相同的伺服模式，其中所述伺服模式的中心线在横向中均匀间隔，并且其中所有相邻的相应伺服带的所述伺服模式在纵向中以与伺服帧的长度和所述伺服模式的类型有关的量彼此相对移位；以及

至少两个并行伺服通道，用于处理从读取所述伺服模式的至少两个伺服读取器获得的读回伺服信号，并计算横向位置估计值，以便用于所述读写头的伺服控制。

9.如权利要求8的系统，其中所述两个并行伺服通道被进一步配置用于对与设置在纵向位置（LPOS）字中的保留字段中的伺服带ID信息进行解码。

10.如权利要求8的系统，其中针对每个伺服帧从所述读回伺服信号获得至少四个横向位置估计值。

11.如权利要求10的系统，其中所述横向位置估计值的计算独立于写入速度错误。

12.如权利要求10的系统，其中独立于写入速度错误的伺服帧间隔的最近测量值用于计算所述横向位置估计值。

13.如权利要求8的系统，其中针对每个伺服帧从所述读回伺服信号获得至少两个所述横向位置估计值。

14.如权利要求13的系统，其中所述横向位置估计值的计算独立于写入速度错误。

15.一种伺服模式写入头，包括：

铁磁材料的至少一个磁轭；

至少一个线圈，缠绕在所述磁轭的一部分，被加以电流，以在所述磁轭中生成磁通；以及

壳体的带承载部分，所述至少一个磁轭延伸至所述壳体中，所述带承载部分包括在所述磁轭中生成的磁通通过其延伸的间隙，所述间隙这样布置，使得所述磁通被配置用于在相应伺服带中同时写入至少两个相同的伺服模式，其中所述伺服模式的中心线在横向中均匀间隔，并且其中所有相邻的相应伺服带的所述伺服模式在纵向中以与伺服帧的长度和所述伺服模式的类型有关的量彼此相对移位以用于计算横向位置估计值。

16.一种伺服控制系统，包括如权利要求15的所述伺服模式写入头，并且进一步包括：

磁记录介质，在其中由所述伺服模式写入头写入了伺服模式，并且其接近所述伺服模式写入头设置；以及

控制器，与所述伺服模式写入头电耦合，其被配置用于控制所述伺服模式向所述磁记录介质的写入。

17.如权利要求16的系统，其中所述控制器被配置用于对所述写入伺服模式中的纵向位置（LPOS）信息进行编码。

18.如权利要求17的系统，其中所述控制器被进一步配置用于对与设置在纵向位置（LPOS）字中的保留字段中的伺服带ID信息进行编码。

19.如权利要求16的系统，其中所述控制器被配置用于控制向所述伺服模式写入头中的所述至少一个线圈施加电流脉冲以实现所述伺服模式的期望纵向移位的定时。