测量信号衰减的方法和由此的设备的制作方法

专利名称：测量信号衰减的方法和由此的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及测量磁记录的信号衰减的设备和方法。
背景当磁硬盘记录的面密度增加时，可知热激活处理可以对可达到的极限记录密度强加限制。薄膜媒体具有远低于单面积大小的颗粒状结构。通常协定保持适当的信噪比，SNR，在更高记录密度，要求颗粒大小的减少。非常小的颗粒成为超顺磁性。见C.P.Bean和J.D.Livingston的“Superparamagnetism”，J.Appl.Phys，第30卷Suppl.，120-129页，1959年4月。也就是说，他们保持(内部的)有序的磁性，但失去磁滞现象。当达到超顺磁性状态，磁滞现象逐渐消失，且随着颗粒的大小，观测到矫顽磁性减少，如Kneller和Luborsky报告的。见E.F.Kneller和F.E.Luborsky，“Particle size dependence ofcoercivity and remanence of single domain particles”J.Appl.Phys，第34卷，656-658页，1963年3月。对于磁记录应用来说，超顺磁性的开始以二种方法表明(1)矫顽磁性变得与时间相关，以及(2)随着时间的推移，记录的信息变得不稳定。见H.J.Richter，“Longituginal recording at 10 to20Gbit/inch2and beyond”IEEE Trans.Magn.第35卷，2790-2795页，1999年9月。因此，对高密度记录媒体的颗粒大小的适当选择反映了记录信息的稳定性和可达到的SNR之间的权衡。
因为在记录设备的寿命上记录不能非常显著的衰减，稳定性的现实评定需要一个非常精确的信号衰减测量方法。假如信号在时间上以每个数量级(十年)1％的比率衰减，例如，在从0.1到10,000秒的测量范围内，仅仅1％的信号变化必须被检测到。在本发明中，“长时期”意味着一个十年期或更长，而“短时期”意味着10,000秒或更短。热激活原理预测升高的温度加速信号的衰减。诸如消磁域的磁域也加速信号的衰减。
为实际的使用，磁性存储的信息通常具有几年的生存期。在大多数情况，磁化或信号衰减变化与时间是对数性的。见R.Street和J.C Woolley的“A studyoon magnetic viscosity”Proc.Roy.Soc.，A62,562页，1949年。为了评估几年后记录信息信号将衰减成什么样的推理，必须测量记录和其后外插一合理的时间段内信号的损耗。记录几年后呈现大量信号衰减的媒体明显地不再实用。另一方面，记录几年后呈现很少信号衰减的“好”媒体，很可能在记录后合理的短时期内呈现几乎可忽略的信号衰减。因此，在本发明之前，人们面对此难题，试图开发一种“好”记录媒体来可靠地测量短期信号衰减，以精确地预测此媒体的长期性能。在本发明之前，由于接下来的两个实验的问题，不可能可靠地测量记录信号特别小的变化(1)热漂移随着时间的逝去，由于环境的温度变化，磁头移动越过写磁道。
(2)传感器，即记录磁头，的灵敏度变化典型的灵敏度变化是一些百分比级的。这些灵敏度的变化增加测量的噪声，且因此人们不再能够检测信号中的小变化。
为了消除热漂移的影响，必须重新配置使用对参考磁道的扫描的磁头，参考磁道也叫做控制磁道(CT)。考虑到传感器灵敏度变化，现有技术教授了此CT应该是老化的。见P.Dhagat，R.S.Indeck，M.W.Muller的“Spin-standmeasurements of time and temperature dependence of magneticrecordings”，J.Appl.phys，第85卷，4994-4996页，1999年4月，以及Y.Zhang和H.N.Bertram的“Thermal decay in high density disk media”，IEEE TransMagn，第34卷，3786-3793页，1998年9月。老化处理确保老化的参考磁道的信号变化可以被忽略，且确保人们得到稳定的参考信号。
然而，现有技术教授了CT和衰减磁道，也叫做相关磁道(TOI)，应该是独立的磁道。因此，通过现有技术的方法，CT的任何信号校正要求交换磁道，并当TOI的磁道扫描被停止时，执行CT的磁道扫描。在此时间段期间，一般是几秒钟，当TOI的磁道扫描已被停止，磁头灵敏度可能改变。尽管参考技术提高了数据的质量，数据仍然被噪声破坏，且小的磁化变化仍然没有被检测到。
本发明描述了以自旋轴检测器测量在记录信号中非常小的变化的方法和由此的设备。尤其是，本发明针对校正传感器的灵敏度变化。本发明涉及允许比现有技术方法可能的更敏感的信号变化的测量。此外，数据可以比使用现有技术方法更快的一数量级来获得。
发明概述本发明指的是测量记录媒体的磁极性的衰减的设备和方法。尤其是，本发明针对测量磁盘记录媒体的短期信号衰减的设备和方法。
一个实施例是测量信号衰减的系统，包括定位记录磁头和包含控制磁道和位于记录磁道的一个磁道的相关磁道的记录磁道的装置。此定位记录磁头的装置可包括磁头定位器，诸如在美国专利号6,166,536中所揭示的。
另一个实施例是测量信号衰减的方法，包括从控制磁道读取信息信号和从相关磁道读取信息信号，其中控制磁道和相关磁道位于记录磁道的一个磁道上。此方法可以进一步包括在控制磁道上写数据。此方法可以进一步包括记录在控制磁道的每一侧上的左和右导频音。此方法可以进一步包括定位左导频音减少到左导频音最大值的30％的位置，定位右导频音增加到右导频音最大值的30％的位置。此方法可以进一步包括写数据到控制磁道上后老化控制磁道。此方法可以进一步包括当老化控制磁道时监视左和右导频音。此方法可以进一步包括相对于控制磁道而对准记录磁头。此方法可以进一步包括写数据到相关磁道上。此方法可以进一步包括计算标准化信号S(TOI)/S(CT)。在本发明的方法的较佳实施例中，无需在两个不同记录磁道之间交换记录磁头，就可以从控制磁道读取信息信号和从相关磁道读取信息信号。此方法可以进一步包括使用包含定位部分的磁道扫描来寻找磁道中心。
另一个实施例是测量信号衰减的系统，包括位于记录磁道的一个磁道上的控制磁道和相关磁道。此系统可以进一步包括一个读出门和一个记录门。此系统可以进一步包括产生导频音的装置。此系统可以进一步包括计算标准化信号S(TOI)/S(CT)的设备。此系统可以进一步包括从记录磁道读取信息信号的记录磁头。此系统可以进一步包括分析信息信号的频谱分析仪。此系统可以进一步包括包含记录器和阅读器的读-写磁头，其中记录器的宽度比阅读器的宽度大。
如将认识到的，本发明能够是其他和不同实施例，它的细节能够在各种明显的发面中修改，所有这些都不脱离本发明。因此，附图和说明将被认作是说明性的而不受限制。
附图简述结合附图参考本发明的详细描述，将更好地理解本发明，其中

图1显示在本发明的方法中在测量信号衰减中使用的磁盘的顶视图和侧视图。
图2显示包含控制磁道、相关磁道和导频音部分的单个磁道的一部分。
图3显示包含控制磁道和导频音的磁道扫描方案。
图4a显示从控制磁道和相关磁道记录的信号的轨迹。
图4b显示图4a中显示的信号的标准化轨迹。
图5显示包含控制磁道部分、相关磁道部分和定位部分的单个磁道的一部分。
图6显示来自控制磁道和相关磁道，在50，150和250kfci被记录的信号的标准化轨迹。
发明详述在一个实施例中，在室温，通过读-写(RW)磁头11在如图1顶视图中所示的磁盘12的上表面，获得衰减数据。第二个读-写磁头13，在磁盘12的底侧浮动，用于感测此磁盘的温度，如图1的侧视图所示。可选的，磁盘12可以使用卤素灯泡14加温，如图1所示的顶视和侧视图中，该灯泡被装配在接近磁盘12之处。
因为磁头13的写线圈的阻抗线性地依赖于此温度，它提供一个方便的方法来现场测量磁盘的温度。因此温度测量法归纳为简单的可易于校准商用温度计的四线阻抗测量法。据估算磁盘温度是在目标值，例如室温的1摄氏度内。也检测磁盘上表面温度接近于下表面的温度。阻抗测量配入商用温度控制器，其可在测量期间，保持温度恒定在正负0.1摄氏度内。随着这样的安排，在磁盘温度95摄氏度进行衰减测量。
为了获得高质量数据，磁头11不可避免的磁头灵敏度的变化必须得到补偿。上面解释的老化记录可以作为参考使用。然而在本发明中，使用唯一的方法，也就是CT和TOI被记录在一个磁道上。在本发明的上下文中，惯用语“记录到...上”类似于“位于”。通过此方法，在零档模式用频谱分析仪，CT和TOI部分的数据可以足够快的被读取，以致磁头灵敏度变化不再恶化测量质量。
在一个实施例中，使用具有很窄的阅读器(2μm)的非常宽的记录器(约8um)。因此，CT和TOI不再是物理上分离的磁道。相反，它们是如图2所示的一整个磁道的部分。这样的特征有几个优点。事实上同时获得数据。因此可获得的磁头灵敏度变化如他们所能够达到的一样好，因为在图2中TOI部分21和CT部分22之间没有磁头的交换。注意到，TOI部分21和CT部分22位于沿着下向磁道方向20a的同一下向磁道上，而不是在分离的下向磁道上。笨拙的磁道交换程序从而不再必要。因此，读-写磁头(在图2中未显示)可以同时读TOI和CT部分，或当交替读TOI和CT部分时时间差异可忽略。磁道交换导致机械的不精确和时间消耗。
图2显示具有比记录被写磁道(即图2所示CT和TOI磁道21和22)的记录器的宽度更小宽度的阅读器23。被写磁道使用宽记录器(图2中未示出)记录的，被写磁道拥有某个磁道宽度，即被写磁道宽度。在一个实施例中，阅读器的宽度比被写磁道的宽度更窄。在图2中还显示了左和右导频音部分24和25。导频音24和25的用途在下面本发明的实验方法的上下文中加以解释。
在一个实施例中，实验过程如下(1)记录打开记录门的CT并开始磁道扫描。阅读门被切换，使得仅仅CT被观测到(TAA测量)。TAA是磁道平均振幅，(与测量未过滤信号的频谱分析仪相对)。注意到，假如记录门完全打开，记录从一个索引点开始的从开始到结束(0到360°)的磁道。例如可以从0.25到0.75记录，然后从90到270°记录。如名称所指示的那样，记录门用于记录，阅读门用于读取。
(2)记录每侧的导频音(P1和P2)。用户可以选择导频磁道的位置。
(3)再次执行磁道扫描，借此记录4个信号(CT、TOI、P1和P2)。这是使用TTA测量法以及相应地选择阅读门来完成的。
(4)存储左导频音减少到低于它最大值的30％的位置和右导频音增加到大于它最大值30％的位置。
(5)移动阅读器到磁道中心并老化CT。因为在老化期间有漂移，导频音被持续的监视。无论何时阅读器获得导频信号大于最大导频音信号的30％阈值时，磁头就被重新定位。
(6)老化期间后，再次扫描磁道。发现导频信号的30％点的当前位置。这些位置和原始位置之间的差异用来重新置中用于TOI的接下来的记录过程的磁头。绝对重要的是，CT和TOI被尽可能好的被对准。尤其是，磁头被移回远于新确定的磁道中心，并再移到右边以去除机械磁滞现象的影响。这以后，磁头在它新的位置保持3秒以确定已固定最终的机械震动。然后，写TOI。
(7)写TOI后立即记录数据。分析仪设置成零档，且整个踪迹被发送到计算机。这样，在写后大约160ms，可以记录第一个数据。在计算机剖析踪迹，CT信号和TOI信号被计算。如下对每个踪迹计算标准化信号(S(TOI)/S(CT))。
首先，参考图2显示了作为时间函数的CT和TOI部分。数据获得工作方法是如下所述。频谱分析仪开始测量“索引”。这样的索引信号可在每个自旋轴上获得。它类似于轴上的标记，类似于汽车轮子上的阀。频谱分析仪测量在“接收器模式”中的信号，这是零档。这意味着，它按时间函数来记录信号。因为CT和TOI在同一个磁道上，它测量例如某些时间量的CT，然后观察位于CT和TOI部分之间的导频信号(或定位信号)，然后观察TOI。所以严格地说，它首先测量CT，随后是TOI，但在两个测量之间有非常短的时间间隔。频谱分析仪较佳地不测量信号达比磁盘旋转时间更长的时间段。在计算机中，在测量CT和TOI期间来自分析仪的数据点，分别被平均，类似于由阅读门所处理的那样。平均后，获得两个数S(TOI)和S(CT)。在每个测量期间数据获得的开始和结束，计算机时钟被询问。这样，分配时间给S(TOI)和S(CT)。接下来获得S(TOI)/S(CT)比率，它等于“s”。每次测量数据时都执行上面的操作。在理想的情况下，产生老化的控制磁道的S(CT)的磁化应该是绝对恒定的，但由于灵敏度的波动，S(CT)不恒定。由于在读S(TOI)时，也出现灵敏度波动，在S(CT)和S(TOI)中的灵敏度波动被删除。根据本发明的其他实施例，段TOI/POS/CT的顺序可以被改变。
在一个实施例中，用于门和频谱分析仪读出的数在下面的表1给出。
表1门和频谱分析仪读出
频谱分析仪有601个点。在一个情况下，衰减测量依赖于279个点。典型地，此数字稍微减少，因为需要留下一些安全措施。
图3显示包含控制磁道和导频音的磁道扫描方案。尤其是，图3显示记录TOI和导频音的模型。对于在此报告的测量，TOI和CT部分以每英寸350千磁通变化(kfci)被记录。磁头和磁盘中心间的距离R是1.1英寸，且磁盘以每分钟3500转(RPM)旋转。各导频音以100kfci被记录。这是一个好的实验，使导频音的谐频远离TOI和CT频率。应选择导频音使得它产出高信号。
参考下面的例子将更好地理解本发明，这些例子用来在要求保护的本发明的整个范围内说明详细的实施例。
例1该应用上面概述的实验过程的例子，被实现以在室温测试信号衰减。在室温以350kfci读写CR和TOI。导频音以100kfci被记录。频谱仪收集的点数是601。图4a中显示了CT和TOI的原始踪迹。
有两个机制在工作，使作精确的测量非常困难。一方面，磁头是稍微的不稳定，且在两个磁状态间反复。另一方面，观测到信号的连续漂移，这可能由于各种原因。两者变化都对读灵敏度有大约正负1％的影响。因为S(CT)和S(TOI)事实上在同一时间被测量，这些变化被非常有效的相互去除，如图4b中在标准化信号比率S(TOI)/S(CT)曲线所示。
例2在此例中，测量使用带大约1.23μm被写磁道宽度的标准磁头来实现，其稍微比阅读器宽度更大(约30％)。定位部分(“pos”)被用于定位在如图5所示的记录磁道上的CT和TOI部分的位置，而不是使用导频音。在这种情况下，衰减测量不能在整个磁道上进行；相反，它仅仅在一段弧(“测量弧”)上进行。该弧包括CT、TOI和两者之间的定位部分。下面的步骤用于实现此例。
(1)根据上面解释的方案记录控制磁道(CT)。控制磁道是上面讨论的测试弧的一部分。使用磁道扫描，磁头可以被重新定位，借此用设置在测试弧中心的阅读门来进行磁道扫描。磁道扫描以足够短的时间间隔(等待时间间隔)重复，使得没有热漂移发生。
(2)CT被老化。
(3)老化后，记录TOI。
(4)记录后，以与本发明例1所述一样的方法立即测量CT和TOI信号。
(5)在等待时间间隔之后，重复磁道扫描且读磁头被重新定位。
图6显示来自使用带约1μm磁道宽度的磁头的成功测试运行的标准信号比S(TOI)/S(CT)。
在例2的一个变化中，此技术是多线性密度测量。在这种情况下，磁盘周围的几个测量弧可以指定为个别的线性密度。在这种情况下，诸CT可以同时被老化，这节约了时间。替代的，也可以在每个段记录相同的密度并调查磁盘圆周的均匀性。
上述描述被提出以使业内技术熟练人士实现和使用本发明，且在特定应用和它的要求的上下文中被提供。对那些业内技术熟练人士来说，较佳实施例的各种修改是很显然的，且不脱离本发明的精神和范围，在此定义的一般原理可以应用到其他实施例和应用中。因此本发明不打算限于所示的实施例，而应给予与在此揭示的原理和特性一致的最大范围。
此应用揭示几个数字范围限制。业内技术熟练人士将意识到在此揭示的数字范围支持任何揭示数量范围中的范围，即使在说明书中精确范围限制没有逐字的规定，因为本发明可以在整个揭示数字范围内实验。对相反的支持将“在物质上允许形式胜利”，并允许被写的描述要求来除去在进行期间可以有限的权利要求，因为在此应用中申请者广泛的揭示，但在进行期间限制它们的权利要求。最后，在此应用中参考的本专利和出版物的整个揭示因此通过引用结合于此。
权利要求书(按照条约第19条的修改)根据PCT条约第19条的修改说明申请人根据PCT条约第19条，对权利要求书进行了修改，以下为权利要求书第2页的替换页，共1页。请审查员以此权利要求书作为审查基础。
13、一种测量信号衰减的系统，其特征在于包括位于记录磁道的一个磁道上的控制磁道和相关磁道。
14、根据权利要求13所述的系统，其特征在于，进一步包括阅读门和记录门。
15、根据权利要求13所述的系统，其特征在于，进一步包括产生导频音的装置。
16、根据权利要求13所述的系统，其特征在于，进一步包括计算标准化信号S(TOI)/S(CT)的设备。
17、根据权利要求13所述的系统，其特征在于，进一步包括从记录磁道读取信息信号的记录磁头。
18、根据权利要求17所述的系统，其特征在于，进一步包括用于分析信息信号的频谱分析仪。
19、根据权利要求13所述的系统，其特征在于，进一步包括包含记录器和阅读器的读-写磁头，其中记录器的宽度比阅读器的宽度更大。
20、一种测量信号衰减的系统，其特征在于包括用于定位记录磁头和包含位于记录磁道的一个磁道上的控制磁道和相关磁道的记录磁道的装置，进一步包括产生导频音的装置。
21、一种测量信号衰减的系统，其特征在于包括位于记录磁道的一个磁道上的控制磁道和相关磁道。
权利要求
1.一种测量信号衰减的系统，其特征在于包括定位记录磁头和包含位于记录磁道的一个磁道上的控制磁道和相关磁道的记录磁道的装置。
2.一种测量信号衰减的方法，其特征在于包括从控制磁道读取信息信号和从相关磁道读取信息信号，其中控制磁道和相关磁道位于记录磁道的一个磁道上。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括在控制磁道上记录数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括在控制磁道每侧记录左和右导频音。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括定位左导频音减少到左导频音最大值的30％处的位置，和定位右导频音增加到右导频音最大值的30％处的位置。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括在上述写数据到控制磁道后，老化控制磁道。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括在老化控制磁道的同时监视左和右导频音。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括相对于控制信道而对准记录磁头。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括在相关磁道上写数据。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括计算标准化信号S(TOI)/S(CT)。
11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，执行所述从控制磁道读取信息信号和所述从相关磁道读取信息信号，而无需在两个不同的记录磁道之间交换记录磁头。
12.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括使用包括定位部分的磁道扫描来寻找磁道中心。
13.一种测量信号衰减的系统，其特征在于包括位于记录磁道的一个磁道上的控制磁道和相关磁道。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，进一步包括阅读门和记录门。
15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，进一步包括产生导频音的装置。
16.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，进一步包括计算标准化信号S(TOI)/S(CT)的设备。
17.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，进一步包括从记录磁道读取信息信号的记录磁头。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，进一步包括用于分析信息信号的频谱分析仪。
19.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，进一步包括包含记录器和阅读器的读-写磁头，其中记录器的宽度比阅读器的宽度更大。
全文摘要
揭示了一种使用在一个磁道上设置控制磁道和相关磁道的方法来测量磁记录媒体的信号衰减的设备和方法。
文档编号G11B5/012GK1502104SQ01817123
公开日2004年6月2日 申请日期2001年6月14日 优先权日2000年10月10日
发明者H·J·罗切特, H J 罗切特 申请人:西加特技术有限责任公司