[发明专利]用于磁带系统的基于定时的伺服系统

说明书

本发明一般地涉及到在磁存储介质上记录和读取数据，尤其涉及到维持磁头相对于磁存储介质上磁道的位置的伺服控制系统。

在磁存储介质的磁道上记录和读取数据要求磁读/写头精确定位。读/写头必须迅速地移到并保持在进行记录和读取数据的特定磁道的中央上方。磁头随着发生在头和磁存储介质之间在转换方向上的相对运动记录和读取数据。头从一个磁道平移过磁道宽度到达另一个磁道，这个方向同转换方向垂直。

例如，一个可记录盘典型地包含同心数据磁道并在一个磁头下旋转。旋转方向定义为转换方向。从磁道到磁道的径向运动定义为平移方向。一个磁带典型地包含沿带的长度在转换方向上延展的并同带边缘平行的数据磁道。然而在磁带螺旋搜索系统中，带在与带宽成一个角度移动的头下移动，对角线方向定义为转换方向。

在磁介质上读取和记录数据的存储介质典型地使用伺服控制系统在平移方向上精确定位数据头。伺服控制系统从一个读取存储介质上伺服磁道中所记录的伺服控制信息的伺服磁头上得到一个定位信号。典型地，伺服控制信息包含两种并行的但不相同的模式。伺服头沿着两种不同伺服模式之间的边缘移动，这两种模式与数据磁道相对准而记录。当伺服头位于相对于两种伺服模式边界的中央时，则相关的读/写头也位于相对于数据磁道的中央。

伺服模式可包含半宽磁通转换的脉冲串，它们延展至伺服磁道的一半，具有不同的相位或频率。因为一个单个的伺服位置由一对邻近的模式决定，这些模式常被称作"半磁道"。通常，伺服头的宽度大于或等于大约半个伺服磁道。用一个半宽的伺服头，当头移动过半个磁道越过中央时可以立即确定为了达到中央位置而向哪个方向移动头。用小于半个磁道宽度的伺服头，当头完全越过一个伺服磁道或另一个的一半时也不能确定应向哪个方向移动。大于半磁道宽度的伺服头通常用于嵌入式伺服系统，这种伺服系统和数据用同一个读头。这种系统中，每个其它模式是不同的以避免头跑进一个相邻的磁道模式中，这将无法确定向哪个方向移动。

在Behr的美国专利No.3,686,649中描述了对半磁道伺服控制系统方法的另一种可选方式，它描述了一个使用伺服控制信息的盘驱动器伺服控制系统，伺服控制信息中包含从同一条平行于盘半径的线成不同角度的两个方向延展通过伺服磁道宽度的磁通转换线。一对这样的转换线以对称四边形的形式定义了一个控制区。一个控制头检测一个由第一次转换产生的正向脉冲和一个由第二次转换产生的负向脉冲。这样产生的信号包含一个可与参考信号相比较的脉冲定位信号，以指示控制头偏离伺服磁道中心线多远。此系统据称可允许存储盘上每英寸多于200条磁道。然而，对盘存储设备和带存储设备要求有越来越大的存储密度。例如，常规盘设备可达到每英寸5000条磁道。

半磁道伺服控制法一般可满足直接访问存储设备，如盘驱动器。带存储系统以独特的特点操作，即提高了提供高存储密度的难度。在磁带存储系统中，存储介质/磁头的接触表面不象盘系统的环境那样清洁，并且，与盘系统不同，磁带运转时同磁头实际接触。相对不洁的环境和介质与头之间的接触，还有伺服头相对大的宽度，对介质和伺服头产生了显著的损坏和摩擦并在两者表面上产生了局部聚集的污染。结果，伺服头对伺服控制信息的空间反应随着时间而变化，这或是随时间逐渐磨损的结果或是由于污染的碎屑之间脉冲串相互作用的结果。

伺服头空间反应的改变使得在定位信号中产生差错，以至于当伺服头实际上已经偏离伺服磁道中心线时，一个定位信号可能会指示没有发生磁道错误配准。要将定位信号中的差错从定位信号本身检测出来是非常困难的。所以常常使用冗余伺服磁道来提高可靠性，这里伺服控制系统仅当两个或更多冗余磁道的数据一致时才使用定位信号。冗余伺服磁道降低了可用于数据记录的存储介质的表面积并需要更多的磁头和支持电路。

由上面的讨论，很明显需要有一种特别适合于磁带系统的伺服控制系统以降低由于伺服头的磨损和碎屑造成的定位信号差错的幅度，并使得定位信号差错更容易检测，本发明满足了这一需要。

根据本发明，磁介质存储设备中的一个磁道跟随系统从一个或更多个特殊模式的伺服磁道中得到头定位信息。伺服模式包含记录于一个伺服磁道中多于一个方位角方向的磁转换，以使得在模式任意点上从所读取的伺服模式中得到的伺服定位信号脉冲的时序随着头越过磁道宽度的移动而不断变化。由伺服读头产生的脉冲的时序由适当的电路解码以提供一个供伺服系统使用的速度恒定的定位信号，从而将数据头定位于存储介质的所需数据磁道上。