(57)【要約】      （修正有）【課題】信号生成デバイスからの波形におけるノイズを緩和するための装置及び方法を提供する。【解決手段】方法は、信号生成デバイスから波形を受信することと、波形を低周波数（ＬＦ）成分及び高周波（ＨＦ）成分に分解することと、ＨＦ成分の瞬時振幅を判定することと、ＨＦ成分の瞬時振幅及び場合によりＬＦ成分を用いて、ＬＦ成分のノイズ補正値を取得することと、取得したノイズ補正値をＬＦ成分に追加して、出力信号を取得することと、を含む。【選択図】図７Ｃ
2020053109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、
信号生成デバイスを備える装置に対してノイズ検出動作及びノイズ補正較正動作を実行することであって、前記ノイズ検出及びノイズ補正較正動作は、
前記信号生成デバイスから第１のサンプル波形を受信することと、
前記第１のサンプル波形を、第１の低周波（ＬＦ）成分及び第１の高周波（ＨＦ）成分に分解することと、
前記第１のＨＦ成分を使用して瞬時振幅波形を生成することと、
前記瞬時振幅波形と前記第１のＬＦ成分の部分との相関を検出することと、
前記第１のＬＦ成分の前記検出された相関部分のノイズ補正値を計算することと、
前記ノイズ補正値を、前記装置の非一過性データ記憶媒体上のルックアップテーブルに記憶することと、を含む、ことを含む、方法。
【請求項２】
前記信号生成デバイスから第２のサンプル波形を受信することと、
前記第２のサンプル波形を、第２の低周波（ＬＦ）成分及び第２の高周波（ＨＦ）成分に分解することと、
前記第２のＨＦ成分の瞬時振幅を判定することと、
前記第２のＨＦ成分の前記瞬時振幅を用いて、前記ルックアップテーブルから前記ノイズ補正値のうちの１つを選択することと、
前記選択されたノイズ補正値を前記第２のＬＦ成分に追加して、出力信号を取得することと、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記瞬時振幅波形と前記第１のＬＦ成分の部分との相関を検出することが、前記第１のＬＦ成分及び前記瞬時振幅波形の回帰線を見出すことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
較正中に複数のノイズ寄与条件のそれぞれについて前記受信すること、分解すること、及び見出すことを繰り返すことを更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記信号生成デバイスから第２のサンプル波形を受信することと、
前記第２のサンプル波形を、第２の低周波（ＬＦ）成分及び第２の高周波（ＨＦ）成分に分解することと、
前記第２のＬＦ成分を用いて、前記装置の通常動作中に判定不能なノイズ寄与条件に対して前記ルックアップテーブルから前記ノイズ補正値のうちの１つを選択することと、
前記選択されたノイズ補正値を前記第２のＬＦ成分に追加して、出力信号を取得することと、を更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記複数のノイズ寄与条件が、前記信号生成デバイスに近接する外部磁場と、前記信号生成デバイスの温度と、を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記信号生成デバイスが、微小電気機械デバイス又はナノ電気機械デバイスを備え、前記信号生成デバイスから前記第１のサンプル波形を受信することが、前記微小電気機械デバイス又は前記ナノ電気機械デバイスから前記第１のサンプル波形を受信することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記装置がディスクドライブを備え、前記信号生成デバイスは読み取りヘッドを含み、前記信号生成デバイスから前記第１のサンプル波形を受信することは、前記読み取りヘッドから前記第１のサンプル波形を受信することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のサンプル波形を前記第１のＬＦ成分及び前記第１のＨＦ成分に分解することが、
所定の閾値周波数を利用して、前記第１のサンプル波形を前記第１のＬＦ成分及び前記第１のＨＦ成分に分割することであって、前記第１のＬＦ成分は、前記所定の閾値周波数を下回る周波数を含み、前記第１のＨＦ成分は、前記所定の閾値周波数を上回る周波数を含む、こと、又は、
異なる帯域を用いた帯域通過フィルタリングを利用して、前記第１のＬＦ成分及び前記第１のＨＦ成分を取得することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記装置がディスクドライブを備え、前記信号生成デバイスは読み取りヘッドを含み、前記出力信号は、前記ディスクドライブのプリアンプの構成要素に提供される、請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
装置であって、
信号生成デバイスと、
ノイズ緩和回路であって、
前記信号生成デバイスから波形を受信し、
前記波形を低周波（ＬＦ）成分及び高周波（ＨＦ）成分に分解し、
前記ＨＦ成分の瞬時振幅を判定し、
少なくとも前記ＨＦ成分の前記瞬時振幅を用いて、前記ＬＦ成分のノイズ補正を可能にする、ように構成されている、ノイズ緩和回路と、を備える、装置。
【請求項１２】
前記ノイズ緩和回路が、前記ＨＦ成分の前記瞬時振幅を用いて、前記装置の非一過性データ記憶媒体に記憶されたルックアップテーブルからノイズ補正値を選択することにより、前記ＬＦ成分のノイズ補正値を取得するように構成されている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ノイズ緩和回路が、前記ＬＦ成分も用いて、前記装置の非一過性データ記憶媒体に記憶されたルックアップテーブルから前記ノイズ補正値を選択することにより、前記ＬＦ成分のノイズ補正値を取得するように構成されている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記ノイズ緩和回路が、
所定の閾値周波数を利用して、前記波形を前記ＬＦ成分及びＨＦ成分に分割することであって、前記ＬＦ成分は、前記所定の閾値周波数を下回る周波数を含み、前記ＨＦ成分は、前記所定の閾値周波数を上回る周波数を含む、こと、又は、
異なる帯域を用いた帯域通過フィルタ回路を利用して、前記第１のＬＦ成分及び前記第１のＨＦ成分を取得することによって、前記波形を前記ＬＦ成分及び前記ＨＦ成分に分解するように構成されている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記信号生成デバイスが、微小電気機械デバイス又はナノ電気機械デバイスを含む、又は、
前記装置がディスクドライブを備え、前記信号生成デバイスは読み取りヘッドを含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１６】
前記出力信号が、前記ディスクドライブのプリアンプの構成要素に提供される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
方法であって、
信号生成デバイスを備える装置に対してノイズ検出動作を実行することであって、前記ノイズ検出動作は、
前記信号生成デバイスから第１の波形を受信することと、
前記第１の波形を、第１の低周波（ＬＦ）成分及び第１の高周波（ＨＦ）成分に分解することと、
前記第１のＨＦ成分を使用して瞬時振幅波形を生成することと、
前記瞬時振幅波形と前記第１のＬＦ成分の部分との相関を検出することと、を含む、ことと、
前記瞬時振幅波形と前記第１のＬＦ成分の部分との前記検出された相関に基づいて、ノイズ補正較正動作を実行することと、を含む、方法。
【請求項１８】
前記ノイズ補正較正動作を実行することが、前記瞬時振幅波形と前記第１のＬＦ成分の部分との前記検出された相関に基づいて補正波形を生成するように、調整可能な非線形回路を同調させることを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ノイズ補正較正動作を実行することが、
前記第１のＬＦ成分の前記検出された相関部分のノイズ補正値を計算することと、
前記ノイズ補正値を、前記装置の非一過性データ記憶媒体上のルックアップテーブルに記憶することと、を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記信号生成デバイスから第２の波形を受信することと、
前記第２の波形を第２の低周波（ＬＦ）成分及び第２の高周波（ＨＦ）成分に分解することと、
前記第２のＨＦ成分の瞬時振幅を判定することと、
少なくとも前記第２のＨＦ成分の前記瞬時振幅を用いて、前記ルックアップテーブルから前記ノイズ補正値のうちの１つを選択することと、
前記選択されたノイズ補正値を前記第２のＬＦ成分に追加して、出力信号を取得することと、を更に含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
一実施形態では、方法が提供される。この方法は、信号生成デバイスを備える装置のノイズ検出動作及びノイズ補正較正動作を実行することを含む。ノイズ検出及びノイズ補正較正動作は、信号生成デバイスから第１のサンプル波形を受信することと、第１のサンプル波形を第１の低周波（ＬＦ）成分及び第１の高周波（ＨＦ）成分に分解することと、を含む。瞬時振幅波形は、第１のＨＦ成分を使用して生成される。次いで、瞬時振幅波形と第１のＬＦ成分の部分との相関が検出される。第１のＬＦ成分の検出された相関部分のノイズ補正値が計算される。ノイズ補正値は、装置の非一過性データ記憶媒体上のルックアップテーブルに記憶される。
【０００２】
別の実施形態では、装置が提供される。この装置は、信号生成デバイス及びノイズ緩和回路を含む。ノイズ緩和回路は、信号生成デバイスから波形を受信し、波形を低周波（ＬＦ）成分及び高周波（ＨＦ）成分に分解する。ノイズ緩和回路はまた、ＨＦ成分の瞬時振幅を判定する。加えて、ノイズ緩和回路は、少なくともＨＦ成分の瞬時振幅を用いて、ＬＦ成分のノイズ補正を可能にする。
【０００３】
更に別の実施形態では、方法が提供される。この方法は、信号生成デバイスを備える装置のノイズ検出動作を実行することを含む。ノイズ検出動作は、信号生成デバイスから第１の波形を受信することと、第１の波形を第１の低周波（ＬＦ）成分及び第１の高周波（ＨＦ）成分に分解することと、を含む。ノイズ検出動作はまた、第１のＨＦ成分を使用して瞬時振幅波形を生成することと、瞬時振幅波形と第１のＬＦ成分の部分との相関を検出することと、を含む。この方法は、瞬時振幅波形と第１のＬＦ成分の部分との間で検出された相関に基づいてノイズ補正較正動作を実行することを更に含む。
【０００４】
本開示の実施形態を特性化する他の特徴及び利点は、以下の発明を実施するための形態を読み、関連する図面を見直すことによって明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】重調和振動子ポテンシャルのシミュレートされた振動スペクトルを示すグラフである。
【図２Ａ】重調和振動子の時間領域低周波及び高周波信号の分解を示すグラフである。
【図２Ｂ】低周波（ＬＦ）ノイズ及び高周波（ＨＦ）瞬時振幅の２次元ヒストグラムである。
【図３Ａ】それぞれ、歪み正規分布に基づいた非対称エネルギー最小値及び対応する復元力を示すグラフである。
【図３Ｂ】それぞれ、歪み正規分布に基づいた非対称エネルギー最小値及び対応する復元力を示すグラフである。
【図４】パワースペクトル密度プロットを示すグラフである。
【図５Ａ】リーダーノイズ波形の一部を示すグラフである。
【図５Ｂ】図５Ａに示すリーダーノイズ波形の対応するパワースペクトル密度分布を表すプロットである。
【図６】ＬＦノイズ及びＨＦ瞬時振幅の２次元ヒストグラムである。
【図７Ａ】一実施形態による、ノイズ緩和システムのブロック図である。
【図７Ｂ】方法の一実施形態のフローチャートである。
【図７Ｃ】方法の一実施形態のフローチャートである。
【図８Ａ】別の実施形態による、ノイズ緩和システムのブロック図である。
【図８Ｂ】一実施形態による、ディスクドライブのブロック図である。
【図９Ａ】それぞれ、ノイズの多いリーダーの補正後の２次元ヒストグラム及びスペクトルを示す。
【図９Ｂ】それぞれ、ノイズの多いリーダーの補正後の２次元ヒストグラム及びスペクトルを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本開示の実施形態は、非対称振動モードのランダム励起によって発生するノイズの緩和に関する。異なる実施形態の説明を提供する前に、このような振動モードの説明を以下に提供する。
【０００７】
同様の参照番号は、異なる図中で同一又は類似の要素に使用されることに留意されたい。本明細書で使用される用語は、実施形態を説明する目的のためであり、用語は限定することを意図するものではないことも理解されたい。別途記載のない限り、序数（例えば、第１の、第２の、第３のなど）は、要素又は工程群における異なる要素又は工程を区別又は識別するために使用され、その実施形態の要素又は工程上に連続的な制限又は数字的な制限を与えるものではない。例えば、「第１の」、「第２の」、及び「第３の」要素又は工程は、必ずしもその順序で現れる必要はなく、その実施形態は、必ずしも３つの要素又は工程に限定される必要はない。別途記載のない限り、「左」、「右」、「前部」、「後部」、「頂部」、「底部」、「前方」、「逆」、「時計回り」、「反時計回り」、「上」、「下」、又は「上部」、「下部」、「後ろ」、「前」、「垂直」、「水平」、「近位」、「遠位」、「中間」などの他の類似の用語などの任意のラベルは、便宜上使用され、例えば、任意の特定の固定位置、向き、又は方向を意味することを意図するものではないことも理解されたい。代わりに、このようなラベルは、例えば、相対的な位置、向き、又は方向を反映するために使用される。文脈がそうでない旨を明確に述べていない限り、単数形の「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は複数の参照を含むことも理解されたい。
【０００８】
多くの物理的システム及びデバイスは、熱浴と接触して準静的な状態で動作し、エネルギー最小値を中心に変動する振動をもたらす。線形システムの場合、これらの振動のスペクトルは、減衰発振子の共振曲線を再現する。とりわけ、パワースペクトル密度は、共振周波数で最大に達するまで、低周波数（ＬＦ）範囲内で単調に増加する。小型の現代の磁気抵抗リーダー及び他の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）／ナノ電気機械システム（ＮＥＭＳ）デバイスは、振動を非線形状態にして、共振線の広がり、分岐などをもたらし得る。しかしながら、非線形は、エネルギープロファイルがエネルギー最小値を中心に対称となるまで、ＬＦ範囲内の熱変動の単調性を変化させない。
【０００９】
安定点を中心としたエネルギープロファイルの非対称性は、１／ｆ様のスペクトルプロファイルを有するＬＦ熱ノイズをもたらす。この現象により、磁気トンネルリーダー内の磁場に対するＭ字形状のＬＦノイズ依存が生じる。
【００１０】
磁気抵抗リーダーでは、磁気歳差は、１次元減衰発振子の観点から近似させ得ることが示されている。これは、この調査の主要な基礎としての役割を果たす。熱浴と接触する５ギガヘルツ（ＧＨｚ）の非対称発振子（リーダー自由層の共振周波数であり得る）を、ランジュバン方程式を用いて分析した。重調和及び歪み正規近似値を使用してポテンシャルエネルギープロファイルを生成し、単一の調整可能なパラメータを使用して対称及び非対称のポテンシャルを生成する能力を提供した。図１は、重調和振動子ポテンシャルのシミュレートされた振動スペクトルを示すグラフ１００である。グラフ１００では、水平軸１０２は、周波数をＧＨｚで表し、垂直軸１０４は、パワースペクトル密度（ＰＳＤ）を任意単位（ａ．ｕ．）で表す。図１の重調和プロットは、３つの曲線１０６、１０８、及び１１０を示しており、曲線１０６は、対称（調和）振動を表し、曲線１０８及び１１０は、非対称振動を表す。曲線１０６、１０８、及び１１０は、５ＧＨｚで本質的に同一である主共振ピークを有する。差は、変位を表す水平軸１１４と、エネルギーを表す第１の垂直軸１１６と、力を表す第２の垂直軸１１８と、を有する、挿入グラフ１１２に示されている。プロット１２０、１２２、及び１２４は、それぞれ、曲線１０６、１０８、及び１１０に対応するエネルギープロットである。同様に、プロット１２６、１２８、及び１３０は、それぞれ、曲線１０６、１０８、及び１１０に対応する力プロットである。図１は、対称振動が、低く平坦なＬＦノイズをもたらすことを示す。また、図１は、非対称性が導入されるときの、低周波でのパワースペクトル密度の増加を示す。非対称振動は、直流（ＤＣ）シフトを導入し、この非対称ポテンシャルにおけるランダム変動の存在は、ＤＣ周波スパイクの広がりを生成して、スペクトル密度に顕著な１／ｆ様の低周波形状をもたらす。
【００１１】
この１／ｆ様の低周波ノイズプロファイルの性質を更に特性化するために、図２Ａのグラフ２００に示すように、非対称発振子の時間領域信号を低周波成分及び高周波成分に分解した。最適な分解技術は、特定のデバイス特性によって異なる。本明細書では、経験的モード分解を使用しているが、同様の結果が、低及び高／帯域通過フィルタを使用して取得され得る。帯域通過フィルタリングは、２つ以上の非対称共振がＬＦノイズに寄与しているときに特に有用であり得、非対称共振のそれぞれによる補正の計算を可能にする。
【００１２】
図２Ａでは、水平軸２０２は、周波数をＧＨｚで表し、垂直軸２０４はＰＳＤをデシベル（ｄＢ）／Ｈｚで表す。プロット２０６は、低周波成分プロットであり、プロット２０８は、高周波成分プロットである。次いで、高周波成分の上側及び下側エンベロープを抽出し、瞬時振動振幅をそれらの間の差として計算した。図２Ｂは、ＬＦノイズ（垂直軸２１４で表される）及び高周波瞬時振幅（自由層（ＦＬ）の瞬時振幅について水平軸２１２で表される）の２次元ヒストグラム２１０を示す。図２Ｂに見られる強い相関から、１／ｆ様の低周波ノイズが非対称振動の変動から生じることが確認される。このモデルは、１／ｆノイズ発生の新たなメカニズムを実証している。
【００１３】
別の有益なモデル関数は、図３Ａ及び図３Ｂに示される歪み正規分布（ＳＮＤ）に基づく。図３Ａは、非対称エネルギー最小値を示すグラフ３００であり、図３Ｂは、対応する復元力を示すグラフ３０２である。図３Ａでは、水平軸３０４は変位を表し、垂直軸３０６はエネルギーを表す。図３Ｂは、図３Ａと同じ水平軸３０４を用い、力を表す垂直軸３０８を含む。図３Ａ及び図３Ｂに示すＳＮＤベースのモデルは、両方のエネルギー分岐のための非線形性を付加し、非対称性は単一パラメータのラムダ（例えば、傾斜パラメータ）によって制御される。任意のラムダに対する非常に小さい振動の一定の５ＧＨｚ周波数を確実にするため、他のモデルパラメータを調整した。図３Ａの異なる曲線３１０〜３２０は、それぞれラムダ値０〜５に対するものである。同様に、図３Ｂの曲線３２２〜３３２は、それぞれラムダ値０〜５を表す。非線形性は、共振ピークのシフト及び広がりに寄与するが、明らかに、ＬＦノイズは、なお非対称性の結果である（図４に見られ得るとおり）。図４は、図３Ａに示すポテンシャルエネルギーにおいてランジュバン方程式によってモデル化された５ＧＨｚ振動のパワースペクトル密度プロット４００を示す。図４では、水平軸４０２は、周波数をＧＨｚで表す。プロット４０４〜４１４は、それぞれ０、２、４、６、８、及び１０のラムダ値を表す。とりわけ、プロット４０４（対称的な振動に対応する）は、低く平坦なＬＦノイズを示す一方、非対称の事例では、１／ｆノイズ依存が超低周波まで維持される。
【００１４】
典型的な磁気抵抗（トンネリング）リーダーは、層間相互作用及びバイアス磁場により安定化された強磁性自由層、基準層、及び固定層（それぞれＦＬ、ＲＬ、ＰＬ）で構成される。外部場（例えば、磁気媒体による）は、ＦＬにおける磁化回転を引き起こし、抵抗の変化をもたらす。有限温度では、磁化は、エネルギー最小値を中心に変動し、出力ノイズをもたらす。ナノ構造では、これらの振動は、かなり大きく（例えば、１０〜２０度）、調和近似の範囲を超える可能性がある。しかしながら、共振周波数は大きく（例えば、約５ＧＨｚ）、結果として生じる動作帯域内のノイズ（例えば、＜２ＧＨｚ）は、励起が平衡点を中心に非対称になるまで小さいままであり、１／ｆ様のノイズをもたらす。
【００１５】
実験では、準静的リーダーの出力信号を、Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（ＩＳＩ）強磁性共鳴分光法（ferromagnetic resonance spectroscopy：ＦＭＲ）テスタ及び外部オシロスコープを使用して、時間領域内で調査した。システムアナログ帯域幅は１８ＧＨｚであり、波形は、８０ギガサンプル（ＧＳａ）／ｓのサンプリング速度で収集された。図５Ａは、リーダーノイズ波形５００の小セクションを示す。図５Ａでは、水平軸５０２は、時間をナノ秒（ｎｓ）で表し、垂直軸５０４は、出力信号をａ．ｕ．で表す。振動非対称性は、図５Ａにおいて明らかである。図５Ｂは、対応するＰＳＤ分布を表すプロット５０６である。図５Ｂでは、水平軸５０８は、周波数をＧＨｚで表し、垂直軸は、ＰＳＤをａ．ｕ．で表す。図５ＢのＰＳＤは、高周波数（＞１０ＧＨｚ）での他の共振線、及び２ＧＨｚ（ｂ）未満の強い１／ｆ様ノイズ（例えば、ＬＦ範囲域内）と共に、（〜５ＧＨｚでの）顕著なＦＬ共振ピークを明らかにしている。
【００１６】
ＬＦノイズがほとんど、観察された振動非対称性の結果であることを証明するために、信号は、ＬＦ（＜２ＧＨｚ）成分及びＨＦ（＞２ＧＨｚ）成分に分解される。このような動作は、実験モード分解（ＥＭＤ）、又はゼロ位相シフト数値フィルタのいずれかによって実行されてもよい。次いで、ＨＦ部分を使用して、単純なエンベロープアルゴリズムにより、瞬時振幅波形を生成する（ヒルベルト変換も同様に使用することができる）。ＬＦノイズ（垂直軸６０４で表される）及びＨＦ瞬時振幅（水平軸６０２で表される）の２次元ヒストグラム６００を図６に示す。強い相関（例えば、楕円６０６内）及び平衡信号のシフト（ヌル瞬時ＨＦ振幅に対応する）は、振動非対称性をＬＦノイズ源とすることを確認し、一方、回帰非線形性（例えば、線６０８）は振動の非線形性を明らかにする。
【００１７】
上の説明は、非対称磁気リーダーにおける低周波ノイズの存在に実質的に集中しているが、多くの他のシステムで顕在化することが完全に期待され、場合により１／ｆノイズの広範な存在を説明するものである。
【００１８】
広帯域波形からノイズ依存性を取得する能力（図５Ａ及び図５Ｂ）は、補正波形を生成及び追加することによってＬＦノイズを補償する機会を提供する。例示的なＬＦノイズ補償アルゴリズム／方法は、以下を含む。
【００１９】
・サンプルノイズ波形を収集し、収集したサンプルノイズ波形をＬＦ成分及びＨＦ成分に分解し、ＬＦ信号対ＨＦ瞬時振幅の回帰線を見出すことによって補正関数を作ること。
【００２０】
・非対称性が特定の条件（例えば、外部磁場、温度など）に依存する場合、全ての適用可能な条件に対して前の工程を繰り返すこと。
【００２１】
・デバイスの動作中、ＨＦ振幅を検出し、補正信号を生成し、補正信号をリアルタイムで出力信号に追加すること。取得される結果の信号のＬＦノイズは、実質的に低減される。
【００２２】
・外部条件の一部をデバイスの動作中に判定できない場合（例えば、磁気抵抗リーダー内の外部場）、ＬＦ成分が近似された基準として置換されてもよい。
【００２３】
図７Ａは、一実施形態による、ノイズ緩和システム／回路７００を示す。図７Ａのノイズ緩和システム７００は、周波数スプリッタ回路７０４、瞬時振幅検出回路７０６、補正判定／計算回路７０８、及び加算ノード７１０を用いて、上述の工程を実行する。いくつかの実施形態では、システム／回路７００は、外部場、温度などを検出することができる条件検出器７１１を含んでもよい。上述のように、ノイズ検出及びノイズ較正関連の動作が最初に実行される。動作は、方法７５０のフローチャートである図７Ｂに示される。図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、この方法は、最初に、図７Ｂのブロック７５２において、信号生成デバイス（例えば、図７Ａの被調査デバイス（ＤＵＩ）７０２）から第１のサンプル波形（例えば、試験サンプル波形）を受信することを伴う。図７Ｂのブロック７５４では、第１のサンプル波形が、第１のＬＦ成分及び第１のＨＦ成分に分解される。これは、所定の閾値周波数（ｆｔｒｅｓｈ）を利用して、ｆｔｒｅｓｈを下回る周波数値を有するＬＦ成分と、ｆｔｒｅｓｈを上回る周波数値を有するＨＦ成分と、を取得する、図７Ａの周波数スプリッタ７０４によって実行することができる。場合によっては、帯域通過フィルタのほうがより最適であり得る。図７Ｂのブロック７５６では、ＨＦ成分が、第１のＨＦ成分を使用して瞬時振幅波形を生成する図７Ａの瞬時振幅検出器７０６に供給される。図７Ｂのブロック７５８では、瞬時振幅波形と第１のＬＦ成分の部分との相関が検出される。図７Ｂのブロック７６０では、第１のＬＦ成分の検出された相関部分についてノイズ補正値が計算される。図７Ｂのブロック７６２では、ノイズ補正値が、非一過性データ記憶媒体上の１次元又は２次元ルックアップテーブルに記憶される。１次元ルックアップテーブルは、異なるＨＦ振幅値、及び異なるＨＦ振幅値に対応するノイズ補正値を含む。２次元ルックアップテーブルは、検出された条件値及び／又はＬＦ信号値、並びに対応するノイズ補正値と共に、異なるＨＦ振幅値を含む。記憶されたノイズ補正値は、方法７７０のフローチャートである図７Ｃに関連して後述される方法で、信号生成デバイス７０２の通常動作中にＬＦノイズ補償に利用されてもよい。
【００２４】
ここで図７Ａ及び図７Ｃを参照すると、図７Ｃのブロック７７２では、第２のサンプル波形（例えば、通常動作サンプル波形）が、図７Ａの信号生成デバイス７０２から受信される。図７Ｃのブロック７７４では、第２のサンプル波形が、図７Ａの周波数スプリッタ７０４によって第２のＬＦ成分及び第２の高ＨＦ成分に分解される。図７Ｃのブロック７７６では、第２のＨＦ成分の瞬時振幅が、図７Ａの瞬時振幅検出器７０６によって判定される。ブロック７７８では、第２のＨＦ成分の第２の瞬時振幅及びＬＦ成分（該当する場合）が、図７Ａの補正計算機７０８によって用いられ、１次元又は２次元ルックアップテーブルからのノイズ補正値のうちの１つが選択される。いくつかの実施形態では、補正計算機７０８は、１次元ルックアップテーブルの瞬時ＨＦ振幅に基づいて、更に２次元ルックアップテーブルの外部条件基準に基づいて、ルックアップテーブル検索を実行する処理回路を含む。外部条件をリアルタイムで検出できない場合、ＬＦ信号が近似基準として使用されてもよい。ＨＦ振幅、外部条件、及びＬＦ信号の異なる検出／捕捉された値は、異なる瞬間で異なる可能性がある。したがって、このような実施形態では、処理回路によって実行されるルックアップテーブル検索は、１次元ルックアップテーブルの場合、特定の瞬間に捕捉されたＨＦ振幅の値をルックアップテーブル内の記憶されたＨＦ振幅値と一致させることを伴う。２次元ルックアップテーブルの場合、処理回路は、特定の瞬間に捕捉された外部条件値（例えば、外部磁場値）をルックアップテーブル内に記憶された外部条件値と更に一致させてもよく、追加条件を検出できなかった場合、特定の瞬間に取得されたＬＦ信号値をルックアップテーブル内に記憶されたＬＦ信号値と一致させる。適切な一致が取得されると、そのテーブル記録におけるノイズ補正値が補償値として選択される。図７Ｃのブロック７８０では、選択されたノイズ補正値が、図７Ａの加算ノード７１０によって第２のＬＦ成分に追加されて、図７Ａの出力信号７１２が取得される。
【００２５】
上述の実施形態では、単にＬＦノイズフィルタリング用フィルタを用いることにより、信号提供デバイス７０２からの信号の有用なＨＦ成分を除去することになるため、要素７０４、７０６、７０８などがＬＦノイズ補償に用いられることに留意されたい。図７Ａに示される接続構成において、要素７０４、７０６、７０８などを用いることにより、有用なＨＦ信号成分が保存され、ＬＦノイズが実質的に低減される。ノイズ緩和システムのアナログ又はデジタル実装は、異なる実施形態で利用され得ることにも留意されたい。アナログ実装では、ノイズ補正較正動作は、瞬時振幅波形と第１のＬＦ成分の部分との検出された相関に基づいて補正波形を生成するように、調整可能な非線形回路を同調させることを含む。デジタル実装の一例を、図８Ａに関連して簡潔に後述する。
【００２６】
図８Ａは、別の実施形態による、磁気記録に用いられ得るノイズ緩和システム８００を示す。図７Ａのノイズ緩和システム７００の場合と同様に、図８Ａのノイズ緩和システム８００は、周波数スプリッタ８０４、瞬時振幅検出器８０６、相関計算機８０８、及び加算ノード８１０を用いる。加えて、システム８００は、第１のデジタイザ８１２及び第２のデジタイザ８１４を含む。したがって、補正計算機８０８は、デジタル値を入力として受信する。図８Ａに見られ得るように、ノイズ緩和システム８００は、リーダー（例えば、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）リーダー）８０２とデータ記憶装置のチャネル８１６（例えば、図８Ｂに関連して後述するタイプのディスクドライブ）との間に位置付けられる。図８Ａに示される構成は、リーダー８０２とチャネル８１６との相互接続がＨＦ信号を切り取ることを想定しており、したがって、システム８００は、切り取られる前にＨＦ信号を取得する。代替実施形態では、相互接続がＨＦ信号をプリアンプ基板に搬送することができる場合、ノイズ緩和システム８００の全ての電子的構成要素はプリアンプ基板上に配置されてもよい。図８Ａの実施形態では、約２ＧＨｚの閾値周波数を使用して、リーダー８０２から受信した信号がＬＦ成分及びＨＦ成分に分割することができる。あるいは、取得されたＬＦ成分は、単にプリアンプ帯域内にあってもよく、ＨＦ成分は、２ＧＨｚを上回る全ての周波数よりも狭い帯域であってもよい。図８Ａのノイズ緩和システム８００は、図７Ａのノイズ緩和システム７００と実質的に同様の方法で動作し、したがって、ノイズ緩和システムの動作の説明は、図８Ａに関連して繰り返されない。ノイズ緩和システム８００が用いられ得るディスクドライブの説明は、図８Ｂに関連して以下に提供される。
【００２７】
ここで図８Ｂを参照すると、ノイズ緩和システムが図８Ａのシステム８００を使用して実行され得る、ディスクドライブデータ記憶システム８２０の例示的な実施形態が示されている。ディスク記憶システム８２０は、プリント回路基板アセンブリ（ＰＣＢＡ）８２２及びヘッド−ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）８２４を含む。ＰＣＢＡ８２２は、ホストシステム８２６とＨＤＡ８２４との間で通信するためのターゲットインターフェイスコントローラ（又はドライブコントローラ）を提供する回路及びプロセッサを含む。ホストシステム８２６は、一連の論理演算を実行することが可能なパーソナルコンピュータ又は他のシステムなどのマイクロプロセッサベースのデータ処理システムを含み得る。データは、ホストバスコネクタ８２８を介してホストシステム８２６とＰＣＢＡ８２２との間で送信される。ＨＤＡ８２４は、アクチュエータアセンブリ８３０、プリアンプ８３２、及びディスクアセンブリ８３４を含む。ディスクアセンブリ８３４は、スピンドルアセンブリ８３８上に積み重ねられた１つ以上のメディアディスク８３５を含む。スピンドルアセンブリ８３８は、高速でディスク（複数可）を回転させるためにスピンドルモーター８４０に機械的に結合される。
【００２８】
アクチュエータアセンブリ８３０は、ボイスコイルモーター及び複数のアクチュエータアームを含む。それぞれのアクチュエータアームの端部には、対応のディスク表面に関連付けられた、８４２などの１つ以上のスライダ／トランスデューサヘッドが配置される。トランスデューサヘッド８４２は、トランスデューサヘッドの関連するディスク表面のデータを読み取り、またそこにデータを書きするために、プリアンプ８３２に接続されたケーブルアセンブリ８４４を介してディスクコントローラ回路基板８２２と通信する。プリアンプ８３２は、ＰＣＢＡ８２２の読み取り／書き込みチャネル８４６に増幅信号を提供する。読み取り／書き込みチャネル８４６は、ディスクに書き込まれ、ディスクから読み取られたデータの符号化及び符号解読を実行する。
【００２９】
サーボプロセッサ８６６は、サーボコントローラ８６８を介してアクチュエータアセンブリ８３０及びスピンドルモーター８４０のインテリジェント制御を提供する。サーボプロセッサ８６６によってサーボコントローラ８６８に発行されるコマンドにより、ＶＣＭドライバ８７０は、アクチュエータアセンブリ２３０を移動させるように結合され、スピンドルモータードライバ８７２は、スピンドルモーター８４０の実質的に一定のスピン速度を維持するように結合される。
【００３０】
ＰＣＢＡ８０２は、ホストインターフェイスディスクコントローラ（ＨＩＤＣ）特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）８４８を含む。ＡＳＩＣ８４８は、ホストインターフェイス８５０、バッファコントローラ８５２、及びディスクコントローラ８５４を含む。ホストインターフェイス８５０は、ホストバスコネクタ８２８を介して、ホストシステム２０６からコマンド及びデータを受信し、そこにステータス及びデータを送り返すことによって、ホストシステム８２６と通信する。コマンド待ち行列処理エンジン（ＣＱＥ）２５８は、ホストインターフェイス２３０に組み込まれる。
【００３１】
バッファコントローラ８５２は、不揮発性バッファメモリ８５６を制御する。ディスクコントローラ８５４は、現在選択されているトランスデューサヘッドの下を通過するデータセクタのタイミングを追跡し、それに応じて読み取り／書き込みチャネル８４６との間でデータを送受信する。ディスクコントローラ８５４はまた、ディスク８２４に送信される、またそこから読み取られるデータに対するエラー補正及びエラー検出を提供する。
【００３２】
インターフェイスプロセッサ８５８は、ホストインターフェイス８５０に埋め込まれたＣＱＥ８７８の助けを借りてホスト８２６から受信したコマンドの待ち行列を管理する。インターフェイスプロセッサ８５８は、コマンド、データ、及びステータスの転送のために、バス８６０を介してＰＣＢＡ８２２の機能要素とインターフェイスをとる。
【００３３】
ディスクシステム動作プログラムは、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）又はフラッシュメモリなどの不揮発性プログラム記憶メモリ８７４に記憶されてもよく、インターフェイスプロセッサ８５８による実行のためにランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又はプログラムロードメモリ８７６にロードされる。好適には、サーボプロセッサ８６６は、サーボプログラムを記憶するための内蔵メモリ又は別個のメモリ８８０を有してもよい。
【００３４】
上述したように、ディスク記憶システム８２０は、ノイズ緩和システム８００を含む。図８Ｂの実施形態では、ノイズ緩和システムは、それぞれリーダーを含み得るヘッド８４２と、プリアンプ２１２との間に含まれる。簡略化のために、１つのノイズ緩和システム８００のみが図８Ｂに示されている。しかしながら、それぞれのヘッド２２２は、異なるノイズ緩和システム８００に接続されてもよく、したがって、ディスク記憶システム８００は、８つの異なるノイズ緩和システムを含んでもよい。また、前述したように、いくつかの実施形態では、ノイズ緩和システム８００はプリアンプ２１２内にあってもよい。ノイズ緩和システム８００は、図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃに関連して先に説明した方法で動作する。
【００３５】
検証のために、図７Ａ及び図７Ｂに関連して上述した方法をＭＡＴＬＡＢ（ｍａｔｒｉｘ  ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）に実装した。図９Ａ及び図９Ｂは、図５Ａ、図５Ｂ、及び図６に示されるノイズの多いリーダーの補正後の２次元ヒストグラム６００及びスペクトル９０６をそれぞれ示す。図９Ａでは、水平軸９０２は、ＦＬ瞬時振幅を表し、垂直軸９０４は補正ノイズを表す。図９Ｂでは、水平軸９０８は、周波数をＧＨｚで表し、垂直軸９１０は、ＰＳＤをａ．ｕ．で表す。図９Ｂでは、曲線９１２は、ノイズ緩和が適用されていないリーダー波形のスペクトルを表し、曲線９１４は、ノイズ緩和が適用された後のリーダー波形のスペクトルを表す。図９Ａ及び図９Ｂからは、ＬＦノイズと振動振幅との相関がなくなり、ノイズＰＳＤは、超低周波について桁違いに低減されることが分かる。この例証は、一定の外部場で実行されたため、１次元ルックアップテーブルは十分であり、ＬＦ信号は補正計算に使用されなかった。
【００３６】
本明細書に記載される実施形態の図は、様々な実施形態の構造の一般的な理解を提供することを意図している。これらの図は、本明細書に記載される構造又は方法を利用する装置及びシステムの要素及び特徴の全ての完全な説明としての役割を果たすことを意図するものではない。多くの他の実施形態は、本開示を再検討する際に、当業者に明らかになり得る。他の実施形態は、本開示の範囲から逸脱することなく、構造的及び論理的な置換及び変更を行うことができるように、利用され、かつ本開示から導出され得る。加えて、これらの図は、単に表現例であり、縮尺どおりに描かれていない場合がある。図中の特定の比率は誇張されている場合があり、他の比率は低減されている場合がある。したがって、本開示及び図は、制限的ではなく例示的なものと見なされるべきである。
【００３７】
本開示の１つ以上の実施形態は、本明細書では、単に便宜上「発明」という用語によって、個々に及び／又は集合的に言及される場合があり、本出願の範囲を任意の特定の発明又は発明概念に限定することを意図していない。また、本明細書には具体的な実施形態が例示及び説明されているが、同一又は類似の目的を達成するように設計された任意の後続の構成を、示される特定の実施形態に置換し得ることを理解されたい。本開示は、様々な実施形態の任意の及び全ての後続の適応又は変形を網羅することを意図する。上述の実施形態、及び本明細書に具体的に記載されていない他の実施形態の組み合わせは、説明を再検討する際に、当業者に明らかとなるであろう。
【００３８】
本要約書は、３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．§１．７２（ｂ）に準拠するために提供され、特許請求の範囲又は意味を解釈又は限定するためには使用されないとの理解に基づいて提出されるものである。加えて、前出の「発明を実施するための形態」では、本開示を合理化する目的で、様々な特徴が１つにまとめられるか、又は単一の実施形態で説明される場合がある。本開示は、請求される実施形態が、それぞれの請求項において明示的に列挙されているものよりも多くの特徴を用いる意図を反映するものとして解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が示すように、本発明の主題は、開示される実施形態のうちのいずれかの全特徴よりも少ない特徴を対象とし得る。
【００３９】
上に開示された主題は、例示的であり、限定的ではないものとみなさるべきであり、添付の特許請求の範囲は、本開示の真の趣旨及び範囲内に含まれる全てのそのような修正、拡張、及び他の実施形態を網羅することを意図している。したがって、法律によって許容される最大範囲まで、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲及びそれらの等価物の最も広い許容可能な解釈によって決定されるべきであり、前述の発明を実施するための形態によって制限又は限定されるものではない。
【図１】
2020053109.tif 000003
【図２Ａ】
2020053109.tif 000004
【図２Ｂ】
2020053109.tif 000005
【図３Ａ】
2020053109.tif 000006
【図３Ｂ】
2020053109.tif 000007
【図４】
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【図５Ａ】
2020053109.tif 000009
【図５Ｂ】
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【図６】
2020053109.tif 000011
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
2020053109.tif 000015
【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【外国語明細書】
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