专利名称：一种光盘抖动校准装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子计量测试技术领域，特别涉及一种光盘抖动校准装置。
背景技术：
数字信息是当今蓬勃发展的现代技术，数字信息存储介质作为其重要组成部分，需求量与日俱增。目前，每年全世界光盘使用量上100亿张。随着应用规模的不断扩大，对光盘/驱动器系统的性能质量也不断提出更高的要求。数字视频抖动率(Jitter)是视频光盘机及计算机光盘驱动器的生产调试和质量监控的重要参数，其量值直接与数据误码率相关，反映再生信号的质量好坏，成为衡量存储媒体(如CD/DVD光盘)读写信号质量最重要的指标之一。在生产中为保证其产品质量，采用了大量的抖动率测量仪。那么，为了确保这些抖动分析仪的量值的准确性和一致性，急需研制高精度的抖动校准装置，解决抖动分析仪的校准测试问题，保障其抖动量值的统一和准确可靠。以下是现有技术在抖动范围0.5ns-60ns，频率范围720.3kHz-4.5MHz，调制范围100Hz-10kHz，频偏范围200Hz-500kHz下的技术指标。
(1)国际计量机构 国际计量局(BIPM)的校准和检测能力(Calibration andMeasurement Capabilities-CMCs)数据库中，公布了俄罗斯和斯洛文尼亚的抖动参数校准与测量能力。
①俄罗斯计量院VNIIFTRI(Institute for Physical-Technical andRadiotechnical Measurements，Rostekhregulirovaniye of Russia) I.校准方法贝塞尔零值法 II.相对扩展测量不确定度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斯洛文尼亚计量院SIQ(lovenian Institute of Quality andMetrology) I.校准方法电子计数法 II.相对扩展测量不确定度U＝0.21％(k＝2) http://www.bipm.org/exalead_kcdb/exa_kcdb.jsp？_q＝Signal％2Band％2Bpulse％2Bparameters&_p＝AppC&_s＝0 (2)商用抖动校准仪 本项目研制的NIM JC-2009技术指标优于目前主流的商用抖动校准仪。
①日本，菊水(KIKUSUI)，KJM2100，CD抖动信号源，准确度±0.75％； http://www.kikusui.co.jp/common/product/pdf/kjm2100.pdf ②日本，目黑(MEGURO)，MJS-640，CD/DVD抖动校准仪，准确度±1.5％。
http://www.meguro.co.jp/english/product/category/category_07/pdf/mjs640_eng.pdf
发明内容
(一)要解决的技术问题 本发明的目的是提供一种光盘抖动校准装置，以解决抖动率测量仪的校准问题。
(二)技术方案 一种光盘抖动校准装置，包括仪器机箱、系统控制器、抖动信号源发生设备和人机交互设备，所述系统控制器和抖动信号源发生设备位于机箱内部，系统控制器分别与人机交互设备和抖动信号源发生设备相连， 所述人机交互设备包括参数设置单元，用于输入抖动控制参数， 所述系统控制器用于将所述抖动控制参数传递给抖动信号源发生设备， 所述抖动信号源发生设备用于根据输入其中的载波信号和调制信号以及所述抖动控制参数产生抖动信号并输出。
其中，所述抖动信号源发生设备包括 频偏计算单元，用于根据抖动控制参数中的载波频率和抖动量值计算抖动信号的频偏； 调频抖动信号产生单元，用于根据所述的频偏，将所述调制信号对载波信号进行调频，并产生调频抖动信号； 抖动信号输出单元，用于将所述调频抖动信号输出。
其中，所述人机交互设备还包括波形显示单元，用于获取所述抖动信号并显示其波形。
其中，所述人机交互设备包括显示单元和输入部件。
其中，所述显示单元为液晶显示器，输入部件为键盘和鼠标。
其中，所述系统控制器为NI PXI-8106嵌入式控制器。
其中，所述抖动信号输出单元为NI PXI-5422任意波形发生器。
其中，所述仪器机箱为NI PXI-1031机箱。
(三)有益效果 本发明利用了虚拟仪器(VI)和调频原理(FM)的抖动源设计方法，采用NI PXI模块化仪器和LabVIEW虚拟仪器平台，研制出CD/DVD光盘抖动校准装置，并基于贝塞尔零值法对其进行校准，测量不确定度达到U＝0.03％(k＝2)，技术指标优于国际上其他计量机构的校准和测量能力和商用抖动校准仪。该装置具有精度高、测量自动化程度高和移动便携的突出特点。
图1是根据本发明的光盘抖动校准装置结构示意图； 图2是根据本发明的光盘抖动校准装置中CD光盘校准时参数设置单元界面图； 图3是根据本发明的光盘抖动校准装置中DVD光盘校准时参数设置单元界面图； 图4是根据本发明的光盘抖动校准装置中抖动信号源发生设备结构图。
具体实施例方式 本发明提出的光盘抖动校准装置，结合附图和实施例说明如下。
如图1所示为本发明的光盘抖动校准装置结构示意图，该装置包括仪器机箱、系统控制器、抖动信号源发生设备和人机交互设备，所述系统控制器和抖动信号源发生设备位于机箱内部，系统控制器分别与人机交互设备和抖动信号源发生设备相连。人机交互设备包括显示单元(如液晶显示器)、输入部件(如键盘和鼠标)和参数设置单元，可以通过键盘和鼠标在参数设置单元来输入抖动控制参数，所述参数包括抖动范围、频率范围、调制范围、频偏范围和抖动量值等。对于CD光盘抖动，其抖动控制参数设计方案为单倍速CD光盘的通道位速率为4.3218Mb/s，每位数据的标准理论时间窗口T为231.385ns，则3T坑或岸时间长度为694.155ns。输出调频信号的载波周期为Tc＝6T＝1388.31ns，即载波频率为fc＝1/6T≈720.30kHz，调制频率为fm＝10kHz，调制信号幅度Am＝1，通过频偏系数KFM设置不同的抖动幅度。对于DVD光盘抖动，其抖动控制参数设计方案为对于DVD，标准时间间隔T有两种，一种是T＝38.232ns，即时钟为26.156MHz，另一种的是T＝37.037ns，即时钟为27.000MHz，我们采用较为常用的T＝37.037ns。调频信号的载波周期为Tc＝6T＝222.222ns，即载波频率为fc＝1/6T≈4.50MHz，调制频率为fm＝10kHz，调制信号幅度Am＝1，通过频偏系数KFM设置不同的抖动幅度。所述参数设置单元采用“数值”控件和“下拉列表”控件，实现参数设置功能，抖动控制参数及其初始化值如下 CD光盘抖动“载波频率(720.3kHz)”、“倍速(1)”、“载波幅度(1Vpp)”、“调制信号幅度(1)”、“调制信号频率(10kHz)”、“抖动量值(0ns)”和“频偏(0Hz)”。
DVD光盘抖动载波频率(4.5MHz)”、“倍速(1)”、“载波幅度(1Vpp)”、“调制信号幅度(1)”、“调制信号频率(10kHz)”、“抖动量值(0ns)”和“频偏(0Hz)”。CD/DVD光盘抖动校准装置的人机交互设备参的参数设置单元界面分别如图2和图3所示。
系统控制器，将相应的抖动控制参数传递给抖动信号源发生设备，从而生成特定的抖动信号并输出。
本发明的抖动信号源发生设备采用调频信号半周期脉宽变化的标准偏差来模拟光盘抖动，从而实现抖动信号源。所述抖动信号源发生设备包括(具体结构图如图4所示) 频偏计算单元1，用于根据抖动控制参数中的载波频率和抖动量值计算频偏。抖动量值的计算公式为 其中，β为调制指数，fm为调制频率，fc为载波频率。频偏计算公式如下 调频信号产生单元2，用于根据所述的频偏，将所述调制信号对载波信号进行调频，并产生调频抖动信号。调频抖动信号产生方式如下 设载波信号为单一频率的正弦波，即 uc(t)＝Acosωct 式中，A为载波信号幅度，ωc为载波信号角频率。
设调制信号为单一频率的正弦波，即 SFM(t)＝Amcosωmt＝Amcos2πfmt 式中，Am为调制信号幅度，ωm为调制信号角频率，fm为调制频率。
上式对载波进行频率调制，可得调频抖动信号(抖动信号源) 这里假设当t＜0时，u(t)＝0(因果信号)则 式中，A为调频信号幅度；ωc为载波信号角频率；ωm为调制信号角频率；KFM为调频灵敏度(频偏系数)，单位是rad/(s·v)，表示单位电压引起的角频率的变化量；Am为调制信号幅度。
对于调频信号，有KFMAm＝Δf 可得调频抖动源为 其中， βFM为调频指数。
抖动信号输出单元3，用于将所述调频抖动信号发送到任意波形发生器并输出，可用于校准抖动分析仪，以保证抖动分析仪的准确性和一致性。
所述人机交互设备还包括波形显示单元，用于获取所述抖动信号并显示其波形。
其中，仪器机箱、系统控制器和抖动信号源发生器均采用美国国家仪器有限公司(National Instruments，NI)的PXI模块化仪器。控制器模块采用NI PXI-8106嵌入式控制器，基于2.16GHZ Intel Core 2Duo T7400双核处理器；采用NI PXI-5422任意波形发生器，16位分辨率，200MS/s采样速率，板上内存256MB，该发生器基于调频信号算法和光盘抖动原理，输出标准的光盘抖动信号；仪器机箱采用NIPXI-1031，带有通用AC的4槽3U PXI机箱；人机交互设备采用瑞普天润，RPKVM17液晶智能人机交互平台，集成17″LCD液晶显示、键盘和鼠标。
通过与现有校准装置的比较，该发明采用虚拟仪器技术和调频信号原理，技术指标优于国际上其他计量机构的校准和测量能力，以及商用抖动校准仪，在测量范围为以下情况时 CD光盘抖动抖动范围0.5ns-60ns，频率范围720.3kHz，调制范围100Hz-10kHz，频偏范围200Hz-100kHz范围。
DVD光盘抖动抖动范围0.5ns-10ns，频率范围4.5MHz，调制范围10kHz，频偏范围20kHz-500kHz范围。
测量不确定度U＝0.03％(k＝2)(见下表)。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种光盘抖动校准装置，其特征在于，包括仪器机箱、系统控制器、抖动信号源发生设备和人机交互设备，所述系统控制器、抖动信号源发生设备位于机箱内部，系统控制器分别与人机交互设备和抖动信号源发生设备相连，
所述人机交互设备包括参数设置单元，用于输入抖动控制参数，
所述系统控制器用于将所述抖动控制参数传递给抖动信号源发生设备，
所述抖动信号源发生设备用于根据输入其中的载波信号和调制信号以及所述抖动控制参数产生抖动信号并输出。
2.如权利要求1所述的光盘抖动校准装置，其特征在于，所述抖动信号源发生设备包括
频偏计算单元，用于根据抖动控制参数中的载波频率和抖动量值计算抖动信号的频偏；
调频抖动信号产生单元，用于根据所述的频偏，将所述调制信号对载波信号进行调频，产生调频抖动信号；
抖动信号输出单元，用于将所述调频抖动信号输出。
3.如权利要求2所述的光盘抖动校准装置，其特征在于，所述人机交互设备还包括波形显示单元，用于获取所述抖动信号并显示其波形。
4.如权利要求3所述的光盘抖动校准装置，其特征在于，所述人机交互设备包括显示单元和输入部件。
5.如权利要求4所述的光盘抖动校准装置，其特征在于，所述显示单元为液晶显示器，输入部件为键盘和鼠标。
6.如权利要求1-5任一所述的光盘抖动校准装置，其特征在于，所述系统控制器为NI PXI-8106嵌入式控制器。
7.如权利要求1-5任一所述的光盘抖动校准装置，其特征在于，所述抖动信号输出单元为NI PXI-5422任意波形发生器。
8.如权利要求1-5任一所述的光盘抖动校准装置，其特征在于，所述仪器机箱为NI PXI-1031机箱。
全文摘要
本发明公开了一种光盘抖动校准装置，包括仪器机箱、系统控制器、抖动信号源发生器和人机交互设备，所述系统控制器和抖动信号源发生器位于机箱内部，系统控制器分别与人机交互设备和抖动信号源发生器相连，所述人机交互设备用于输入抖动控制参数，所述系统控制器用于将所述抖动控制参数传递给抖动信号源发生器，所述抖动信号源发生器用于根据所述抖动控制参数产生抖动信号并输出。本发明的光盘抖动校准装置具有精度高、测量自动化程度高和移动便携的突出特点。
文档编号G11B20/18GK101783157SQ20101011306
公开日2010年7月21日 申请日期2010年2月24日 优先权日2010年2月24日
发明者杨智君, 吴昭春, 马晓庆, 徐晖 申请人:中国计量科学研究院