KR20090031211A - 주기 신호의 진폭 측정 방법 및 장치 및 자기 헤드의 시험방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노이즈의 영향을 받기 어려우며, 주파수 성분의 리크(leak)에 영향받지 않고, 또한 ＋측 진폭과 －측 진폭 사이의 언밸런스를 생기게 하지 않으며, 고 정밀도로 주기 신호의 진폭을 측정하기 위한 진폭 측정 방법을 제공한다.

주기 신호를 디지털 변환하고(S11), 그 디지털의 주기 신호를 이산 푸리에 변환하며, 주파수 영역에 있어서 주기 신호의 기본파 성분 및 고조파 성분의 크기와 위상을 산출하고(S12), 산출된 각 주파수 성분의 값을 역 이산 푸리에 변환하여, 시간 영역에서의 파형을 재구축하고(S13), 시간축 상에서 그 파형의 중앙에 위치하는 부분의 파형 데이터로부터 주기 신호의 진폭을 측정한다(S14).

진폭 측정, 푸리에 변환,

Description

주기 신호의 진폭 측정 방법 및 장치 및 자기 헤드의 시험 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING AMPLITUDE OF PERIODIC SIGNAL, METHOD AND APPARATUS FOR TESTING MAGNETIC HEAD}

본 발명은 주기 신호, 특히 주기적으로 일정 파형을 반복하는 것과 같은 신호의 진폭을 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 또, 그 방법 및 장치를 이용한 자기 헤드의 시험 방법 및 장치에 관한 것이다.

일정한 주기를 갖고 동일한 파형을 반복하는 것과 같은 주기 신호에 대해서, 그 주기 신호의 ＋측 진폭과 －측 진폭의 각 평균적인 값을 측정하는 것은, 일반적인 신호 계측 분야에 있어서 자주 행해지는 것이다.

하나의 예로서는, 자기 헤드의 신호 계측 분야에 있어서의 자기 헤드의 특성 평가 시험이 있으며, 이 시험 항목의 하나로서, 일정한 주기로 자기 천이를 반복했을 때에 상기 자기 헤드로부터 출력되는 리드 백 신호(재생 신호)의 ＋측 진폭과 －측 진폭의 평균적인 크기를 측정하는 것이 행해지고 있다. 그리고 그 리드 백 신호 파형의 베이스 라인에 대한 대칭성(가(可)) 및 비대칭성(불가)이 평가된다.

혹은 하기의 [특허문헌 1]에 있어서는, 예컨대 수 ㎓의 집적 회로에 흐르는 고주파의 신호 파형을 측정하여 표시한다고 하는 신호 계측 분야가 있으며, 본 발명은 이러한 신호 계측 분야에도 물론 적용 가능하다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2004-151065호 공보

도 18은 주기 신호의 파형의 일례를 나타낸 도면이다. 본 도면의 주기 신호 파형은 상술한 자기 헤드의 특성 평가 시험에 있어서, 일정한 주기로 자기 천이를 반복했을 때에, 자기 헤드로부터 출력되는 리드 백 신호(재생 신호)의 이상 파형이다. 즉, 파형(W)의, 베이스 라인으로부터 ＋측 피크까지의 ＋측 진폭(A＋)과, 상기 베이스 라인으로부터 －측 피크까지의 －측 진폭(A－)이 동일한 크기로 되어 있으며, 대칭성을 만족한 파형이다. 만약, ＋측 진폭(A＋)의 크기와, －측 진폭(A－)의 크기가 다르면, 비대칭인 파형이며, 바람직하지 못하다. 이 모습을 다음 도면에서 나타낸다.

도 19는 주기 신호의 대칭성이 나쁜 파형(A) 및 대칭성이 좋은 파형(B)의 일례를 나타낸 도면이며, 전자의 파형을 W로 나타내고, 후자의 파형을 W'로 나타낸다.

즉, 실제의 자기 헤드로부터의 리드 백 신호의 일례를 나타낸다. 본 도면의 파형은 자기 천이를 1로 하고, 최대 기록 주파수의 주기를 T로 했을 때, NRZI 데이터{1,0,0,0,0,0,0,0}를 반복하여, 8T 간격으로 ＋－의 천이를 반복했을 때의 리드 백 신호이다. (A)는 대칭 특성이 나쁜 경우(비대칭), (B)는 대칭 특성이 비교적 양호한 경우(대칭)의 파형이다. ＋측 진폭과 －측 진폭의 비대칭성은 자기 헤드의 특성으로서 바람직한 것이 아니고, 자기 헤드의 시험에 있어서는 ＋측 진폭, －측 진폭의 평균적인 측정을 하며, 그 값으로부터 비대칭성을 산출하는 것이 시험 항목의 하나로서 행해지고 있다.

실제의 리드 백 신호(재생 신호)의 ＋－진폭은 노이즈 등의 영향에 의해 변동되기 때문에, 자기 헤드 특성을 측정 평가하는 경우에는 어떤 소정 기간 내의 ＋측 진폭과 －측 진폭의 각각의 평균값을 측정하며, 그 평균값으로부터 비대칭의 정도를 구하고 있다. 이 자기 헤드의 진폭 특성 측정 평가의 경우뿐만 아니라, 일반적인 신호 계측 분야에 있어서도, 이러한 주기 신호의 평균적인 ＋－진폭을 측정하는 것이 여러 곳에서 행해지고 있다.

이와 같이 주기 신호의 진폭, 그중에서도 그 ＋측 진폭 및 －측 진폭을 측정하는 것은 신호 계측 분야에 있어서 중요한 일이다. 또한 이하의 설명에 있어서, 「대칭성」 및 「비대칭성」에 대해서 자주 언급하겠지만, 그 자체는 본 발명에 있어서 중요하지 않다. 중요한 것은 주기 신호의 진폭, 특히 ＋측 진폭 및 －측 진폭 그 자체의 크기를 측정하는 것이다.

그래서 이러한 진폭 측정을 행하는 방법(장치)의 종래예와, 상술한 [특허문헌 1]에 개시되는 공지의 방법(장치)에 대해서 자세하게 설명한다.

도 20은 주기 신호의 진폭을 측정하는 회로의 종래예를 나타낸 도면이며,

도 21은 도 20의 회로에 있어서의 신호 파형을 나타내는 도면이다. 이 도 20의 회로는 말하자면 엔벨로프 추종 회로이다.

도 20의 구성에 있어서는, ＋－에 대응한 2계통의 콤퍼레이터, 업/다운 제어 회로 및 적분기에 의해, 각각의 계통에서 주기 신호의 피크점의 진폭에 대응한 ＋측 및 －측 엔벨로프 신호(도 21)가 생성된다. 지금, ＋측 엔벨로프 신호의 전압이 입력 주기 신호(리드 백 신호)의 전압값 보다도 작다고 하면, ＋측 전압 콤퍼레이터가 온이 되며, 업/다운 제어 회로로부터 ＋방향의 펄스가 출력된다. 이 ＋방향의 펄스는 적분기에 의해 적분되며, ＋측 엔벨로프 신호의 전압값을 증가시키는 방향으로 움직인다.

반대로, ＋측 엔벨로프 신호의 전압이 입력 주기 신호의 값보다도 큰 경우에는, ＋측 전압 콤퍼레이터는 오프가 되며, 업/다운 제어 회로로부터 － 방향의 펄스가 출력되고, 적분기에 의해 적분되어, ＋측 엔벨로프 신호의 전압값을 감소시키는 방향으로 작동한다.

이 결과, ＋측 엔벨로프 신호는 입력 주기 신호의 ＋측 피크점의 전압을 추종하도록 동작한다. －측 엔벨로프 신호에 대해서도 마찬가지이며, 이렇게 하여 얻어진 입력 주기 신호의 ＋측 진폭과 －측 진폭의 각 데이터를 필요에 따라 소정 회수만큼 가산 평균함으로써, 평균적인 ＋측 진폭 및 －측 진폭의 각 값을 구할 수 있다. 이들 값을 AD 변환기(ADC)에 의해 디지털값으로 하고, ＋측 진폭 데이터와 －측 진폭 데이터를 얻는다.

또한 상기 콤퍼레이터를 대신하여 피크 홀드 회로를 사용한 구성도 잘 알려져 있다.

상기 도 20 및 도 21에 나타낸 방법은, 시간 영역의 파라미터인, 신호의 ＋측 진폭과 －측 진폭을 동일한 시간 영역에서 구하는 방법이다. 이에 대하여, 주기 신호라는 점에 착안하여, 주파수 영역에서의 기본파 성분 및 고조파 성분의 크기와 위상 관계를 구하고, 이를 시간 영역으로 역변환하여 신호 파형을 재구축하려고 하 는 방법이 있다. 이것이 상술한 [특허문헌 1]에 개시된 방법이다.

도 22는 특허문헌 1에 개시된 장치를 나타낸 도면이며, 본 문헌에 따른 주기 신호 측정의 원리 구성도이다. 이 방법은 2계통의 헤테로다인·믹싱(a, b/c, d)과, AD 변환기(e/f)와, 푸리에 변환의 계통(g, h)을 갖으며, 그 2계통 중의 한쪽의 계통을 항상 레퍼런스로 하여 기본파 혹은 고정 고조파의 주파수 성분 측정을 행하고, 또 한쪽의 계통에서 제N차 고조파 성분을 측정하여, 양자의 푸리에 변환에 의해 각 성분의 크기 및 위상 차를 구하고, 이것을 시간 영역으로 역변환함으로써, 원래의 주기 신호의 파형을 재구축하고, 파형 측정을 행하는 것이다.

그런데 상술한 종래예(도 20, 도 21) 및 공지예(도 22)에는 이하의 문제가 있다.

우선 종래예의 시간 영역에 의한 방법(도 20, 도 21)은 전압 콤퍼레이터 혹은 피크 홀드를 사용하고 있기 때문에, 입력 주기 신호의 ＋피크부 및 －피크부에 고주파의 노이즈가 중첩한 경우, 혹은 입력 주기 신호 전체에 저주파의 노이즈가 중첩한 경우에, 원래의 진폭과는 동떨어진 진폭으로서 측정되는 등, 노이즈의 영향을 받기 쉽다고 하는 문제가 있다.

또한, 전압 콤퍼레이터와 피크 검출기에는 각각 최소 검출 가능 펄스 폭에 한계가 있으며, 입력 주기 신호의 주파수가 높아져 그 펄스 폭이 좁아지면, 본래의 피크 레벨보다도 낮게 측정되어 버린다고 하는 문제가 있다.

또한, ＋측의 회로와 －측의 회로가 독립되어 있기 때문에, 양자의 회로 특성을 일치시키는 것이 어려우며, 이 때문에 ＋측과 －측의 각 측정 진폭의 사이에 언밸런스가 생기기 쉽고, 측정 결과에 극성 차가 생겨 버린다고 하는 문제가 있다.

한편, 상기 특허문헌 1(도 22)에 따른 방법은 입력 신호가 주기 신호라고 하는 성질을 이용하며, 주파수 영역의 기본파 성분과 고조파 성분의 각각의 크기와, 이들의 위상 관계로부터, 원래의 주기 신호의 파형을 재구축하여 측정을 행한다고 하는 것으로서, 이 점에서는 후술하는 본 발명의 방법과 공통되는 방법이다. 그러나 상술한 것과 같이 2계통의 신호 처리계를 구비하며, 항상 한쪽의 계통을 레퍼런스로 하고 있기 때문에, 회로양이 커진다고 하는 문제가 있다.

또, 2계통 AD 변환기의 클록 신호에 동일한 클록 신호를 사용하여, 한쪽의 계통을 항상 레퍼런스 성분의 측정에 사용하고, 다른 쪽의 계통에 있어서 제N차 성분의 측정을 행함으로써 이들 성분 사이의 위상 차를 구하도록 하고 있지만, 한쪽의 계통과 다른 쪽의 계통의 각 믹서(b, d)의 국부 발진 신호(a, c)에서 생기는 위상 차를 알 수 없으면, 실제로는 원래의 각 고조파 성분과 기본파의 위상 관계를 결정할 수 없는데다가, 이들 국부 발진 신호를 측정 대상의 고조파의 차수에 대응하여 주파수를 바꾸면서 항상 소정의 결정된 위상 관계에서 발생시키는 것은 곤란하다고 하는 문제가 있다.

또한, 측정 대상의 주기 신호 주파수와 AD 변환기(e, f)의 샘플링 주파수는, 일반적으로는 배수 관계에 없기 때문에, 그 경우, 푸리에 변환(g)의 이산 주파수는 기본파 및 고조파의 각 주파수와는 일치하지 않는다. 이 때문에, 주파수 성분의 리크 등의 현상이 생겨 파워가 복수의 이산 주파수로 분산되어 버리며, 상기 성분의 진폭도 본래의 값과는 다른 것이 된다고 하는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상기 여러 문제점을 감안하여, 노이즈의 영향을 받기 어려우며, ＋측 진폭 측정계와 －측 진폭 측정계 사이의 언밸런스가 생기는 일이 없고, 또 주파수 성분의 리크에 영향받는 일 없는 주기 신호의 진폭 측정 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다. 또 상기 여러 문제를 생기게 하지 않는 자기 헤드의 시험 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명에 있어서의 제1 실시형태에 따른 방법은 다음의 단계 (i)∼(iv)를 갖는다, 즉,

(i) 주기적으로 일정 파형을 반복하는 주기 신호를 디지털 변환하는 단계와, (ii) 디지털의 상기 주기 신호를 이산 푸리에 변환하며, 주파수 영역에 있어서 상기 주기 신호의 기본파 성분 및 고조파 성분의 크기와 위상을 산출하는 단계와, (iii) 각 상기 주파수 성분을 역 이산 푸리에 변환하여, 시간 영역에서의 파형을 재구축하는 단계와, (iv) 시간축 상에서 상기 파형의 중앙에 위치하는 부분(도 11의 「중앙 부분」 참조)의 파형 데이터로부터, 상기 주기 신호의 진폭을 측정하는 단계이다.

또한 구체적인 제2 실시형태에 따른 방법은 다음의 단계 (i)∼(v)를 갖는다. 즉,

(i) 주기적으로 일정 파형을 반복하는 주기 신호를 입력하는 단계와, (ii) 입력된 상기 주기 신호를 이산 푸리에 변환하고 그 이산 주파수 영역에 있어서, 상기 주기 신호의 기본파 성분 및 고조파 성분의 각 주파수에 가장 가까운 이산 주파 수를 각각 설정하는 단계와, (iii) 설정된 상기 이산 주파수에 각각 대응하는 기본파 성분 및 고조파 성분을 산출하는 단계와, (iv) 산출된 상기 기본파 성분 및 고조파 성분을 역 이산 푸리에 변환하여, 시간 영역의 파형을 재구축하는 단계와, (v) 재구축된 상기 시간 영역의 파형 중 그 중앙에 위치하는 부분(도 11의 「중앙 부분」 참조)의 파형 데이터에 기초하여 상기 파형의 최대값 및 최소값을 산출하고, 그 값으로부터 측정하여야 할 상기 주기 신호의 ＋측 진폭 및 －측 진폭을 출력하는 단계이다.

또 본 발명의 제1 실시형태에 따른 장치는 다음의 기능부 (i)∼(iv)를 구비하여 구성된다. 즉,

(i) 주기적으로 일정 파형을 반복하는 주기 신호를 디지털 변환하는 AD 변환부와, (ii) 주파수 영역에 있어서, 디지털 변환된 상기 주기 신호의 기본파 성분 및 고조파 성분의 크기와 위상을 산출하는 이산 푸리에 변환부와, (iii) 각 상기 주파수 성분을 역 이산 푸리에 변환하여 가산함으로써, 시간 영역에 있어서 파형을 재구축하는 역 이산 푸리에 변환부와, (iv) 시간축 상에서 상기 파형의 중앙에 위치하는 부분의 파형 데이터로부터, 상기 주기 신호의 진폭을 산출하는 진폭 산출부이다.

또한 구체적인 제2 실시형태에 따른 장치는 다음의 기능부 (i)∼(vi)로 이루어진다. 즉,

(i) 주기적으로 일정 파형을 반복하는 주기 신호를 입력하는 입력부와, (ii) 이산 주파수 영역에 있어서, 상기 주기 신호의 기본파 및 고조파 성분의 각 주파수 에 가장 가까운 이산 주파수를 설정하는 주파수 설정부와, (iii) 설정된 상기 이산 주파수에 대응하는 상기 기본파 성분 및 고조파 성분을 이산 푸리에 변환에 의해 구하는 이산 푸리에 변환부와, (iv) 각 상기 주파수 성분을 역 이산 푸리에 변환하여 가산함으로써, 시간 영역의 파형을 재구축하는 역 이산 푸리에 변환부와, (v) 시간축 상에서 상기 파형의 중앙에 위치하는 부분의 파형 데이터를 기초로, 상기 주기 신호의 진폭을 산출하는 진폭 산출부이다.

본 발명에 따르면, 주파수 영역에 있어서 필요로 하는 각 주파수 성분의 값을 구하고, 그 값으로부터 최종적인 시간 영역의 값인 입력 주기 신호의 평균적인 진폭을 구하기 때문에, 노이즈의 영향을 받기 어렵다. 또, 종래예에 따른 시간 영역에서의 측정 회로(도 20)에 나타나는, ＋측 진폭 측정계와 －측 진폭 측정계 사이의 언밸런스가 생기는 일도 없고, 정밀도 좋게 ＋측 진폭과 －측 진폭을 구할 수 있다.

또 상술한 공지예(도 22)와 대비하면, 입력 주기 신호의 주파수가 어떠한 값이어도, 이미 상술한 주파수 성분의 리크에 의한 영향(즉, 주파수 영역에 있어서의, 입력 주기 신호의 기본파 성분 및 고조파 성분의 각 주파수와, 이산 주파수(BIN) 사이의 어긋남에 기인하여 진폭값이 작게 나타나는 것)을 받는 일 없이, 높은 정밀도의 측정이 가능해지고, 또한 작은 회로 규모에서의 실현이 가능해진다.

도 1은 제1 실시형태에 따른 진폭 측정 방법을 나타내는 흐름도이다. 본 도 면에 있어서,

단계 S11: 주기적으로 일정 파형을 반복하는 주기 신호를 디지털 변환하고,

단계 S12: 디지털의 상기 주기 신호를 이산 푸리에 변환하며, 주파수 영역에 있어서 상기 주기 신호의 기본파 성분 및 고조파 성분의 크기와 위상을 산출하고,

단계 S13: 각 주파수 성분의 값을 역 이산 푸리에 변환하여 가산함으로써, 시간 영역에서의 파형을 재구축하고,

단계 S14: 시간축 상에서 상기 파형의 중앙에 위치하는 부분(중앙 부분)의 파형 데이터로부터, 상기 주기 신호의 진폭을 측정한다.

도 2는 제2 실시형태에 따른 진폭 측정 방법을 나타내는 흐름도이며, 도 1의 제1 실시형태를 보다 구체적으로 한 것이다. 본 도면에 있어서,

단계 S21: 측정 대상의 주기 신호로서 주기적으로 일정 파형을 반복하는 주기 신호를 입력하고,

단계 S22: 이산 주파수 영역에 있어서, 상기 주기 신호의 기본파 성분 및 고조파 성분의 각 주파수에 가장 가까운 이산 주파수를 각각 설정하고,

단계 S23: 설정된 상기 이산 주파수에 각각 대응하는 기본파 성분 및 고조파 성분에 대해서 이산 푸리에 변환을 행함으로써 각 주파수 성분을 산출하고,

단계 S24: 산출된 상기 기본파 성분 및 고조파 성분의 각 주파수 성분의 값을 역 이산 푸리에 변환하여 가산함으로써, 시간 영역의 파형을 재구축하고,

단계 S25: 재구축된 상기 시간 영역의 파형 중 그 중앙에 위치하는 부분(중앙 부분)의 파형 데이터에 기초하여 상기 파형의 최대값 및 최소값을 산출하고, 그 값으로부터 측정하여야 할 상기 주기 신호의 ＋측 진폭 및 －측 진폭을 출력한다.

각 상기 단계에 있어서의 더 바람직한 형태는 다음과 같다. 즉, 주기 신호를 입력하는 단계 S21은 아날로그의 주기 신호를 디지털의 주기 신호로 변환하는 단계를 포함하고, 그에 이어지는 단계 S22∼S25는 디지털 처리에 의해 행하도록 한다.

이산 푸리에 변환을 행하는 단계 S22 전에, 디지털 변환된 주기 신호에 대하여 창함수를 곱하는 처리를 행하도록 한다.

최대값 및 최소값을 산출하는 단계 S25에 있어서, 상술한 중앙에 위치하는 부분은 재구축된 시간 영역의 파형을 선두 부분과 중앙 부분과 최후미 부분으로 대략 균등하게 구분했을 때의 입력 신호의 1주기에 상당하는 중앙 부분으로 한다.

고조파 성분은 기본파 성분의 N(N은 2 이상의 정수)차 고조파로서, 시간 영역의 파형을 재구축하는 단계 S24는 소정의 N차 고조파까지의 각 주파수 성분을 기본파 성분에 대하여 가산하도록 한다. 이 경우, N을 증가시켰을 때 주기 신호의 파형과 재구축된 시간 영역의 파형 오차가 대략 제로로 수속할 때의 N의 값을 갖고, 고조파의 차수를 결정하도록 한다.

상술한 주기 신호의 진폭 측정 방법은, 예컨대 자기 헤드의 시험 방법에 응용할 수 있으며, 도 1 또는 도 2에 기재된 주기 신호의 진폭 측정 방법에 따라, 자기 헤드의 특성 평가의 하나인, 상기 자기 헤드로부터의 주기성 리드 백 신호의 ＋측 진폭 및 －측 진폭을 측정하도록 한다. 그리고 상기 ＋측 진폭 및 －측 진폭의 각각의 크기로부터, 주기성 리드 백 신호의 대칭성 또는 비대칭성의 판정을 행하도록 한다.

다음으로, 상술한 주기 신호의 진폭 측정 방법을 실시하기 위한 장치예에 대해서 설명한다.

도 3은 제1 실시형태에 따른 진폭 측정 장치를 나타낸 도면이다. 본 도면에 있어서 상기 장치(10)는 도시하는 4개의 기능부(11, 12, 13 및 14)로 이루어진다. 즉,

주기적으로 일정 파형을 반복하는 주기 신호(Sa)를 디지털 변환하는 AD 변환부(11),

주파수 영역에 있어서, 디지털 변환된 주기 신호(Sd)의 기본파 성분 및 고조파 성분의 크기와 위상 크기를 산출하는 이산 푸리에 변환부(12),

각 주파수 성분을 역 이산 푸리에 변환하여 가산함으로써, 시간 영역에 있어서 파형을 재구축하는 역 이산 푸리에 변환부(13) 및

시간축 상에서 그 파형의 중앙에 위치하는 부분의 파형 데이터로부터, 주기 신호(Sa)의 진폭을 산출하는 진폭 산출부(14)이다.

도 4는 제2 실시형태에 따른 진폭 측정 장치를 나타낸 도면이며, 도 3의 제1 실시형태를 보다 구체적으로 한 것이다. 본 도면의 진폭 측정 장치(10)는 적어도 6개의 기능부(21, 22, 23, 24, 25 및 26)로 구성된다. 즉,

주기적으로 일정 파형을 반복하는 주기 신호(Sa)를 입력하는 입력부(21),

이산 주파수 영역에 있어서, 주기 신호(Sa)의 기본파 및 고조파 성분의 각 주파수에 가장 가까운 이산 주파수를 설정하는 주파수 설정부(22),

설정된 이산 주파수에 대응하는 기본파 성분 및 고조파 성분의 각 주파수 성 분을 이산 푸리에 변환에 의해 구하는 이산 푸리에 변환부(23),

각 상기 주파수 성분의 값을 역 이산 푸리에 변환하여 가산함으로써, 시간 영역의 파형을 재구축하는 역 이산 푸리에 변환부(24) 및

시간축 상에서 그 파형의 중앙에 위치하는 부분의 파형 데이터를 기초로, 주기 신호(Sa)의 진폭을 산출하는 진폭 산출부(25)이다.

상기 구성에 대하여, 바람직하게는 다음의 기능부를 더 구비한다. 즉,

상기 입력부(21)에 있어서, 주기 신호(Sa)를 디지털로 변환하는 AD 변환부(31)와, AD 변환부(31)의 출력을 유지하는 메모리(32)를 포함하도록 한다.

또, 입력부(21)로부터 이산 푸리에 변환부(23)에 인가되는 신호(Sd)에 대하여 창함수를 곱하는 창함수 처리부(33)를 구비하도록 한다.

상술한 주기 신호의 진폭 측정 장치는, 예컨대 자기 헤드의 시험 장치에 응용할 수 있으며, 상기 시험 장치(20)는 도 3 또는 도 4에 기재된 주기 신호의 측정 장치(10)를 이용하여, 자기 헤드의 특성 평가의 하나인, 상기 자기 헤드로부터의 주기성 리드 백 신호의 ＋측 진폭 및 －측 진폭을 측정할 수 있다.

상기 본 발명의 방법을 상기 공지예(도 22)와 대비시키면, 본 발명은 이 공지예와 마찬가지로, 주기 신호(Sa)의 주파수 영역에 있어서의 기본파 성분 및 고조파 성분으로부터 파형을 재구축하고 있지만, 본 발명의 AD 변환계는 1계통만으로서, 공지예와 같이 레퍼런스계를 사용하는 일 없이, 측정 대상의 주기 신호(Sa)를 직접 AD 변환하며, 기본파 성분과 고조파 성분의 진폭을 직접 구하도록 하고 있다. 따라서, 바람직하게는 진폭 정밀도가 좋은 창함수 처리를 행하며, 기본파 주파수와 고조파 주파수의 각각 가장 가까운 이산 주파수 상의 각 1점에서만의 기본파 성분과 고조파 성분의 크기 및 위상을 파형의 재구축을 위해 사용함과 동시에, 그 재구축 파형의 시간축 상에서의 중앙 부분에서의 최대값과 최소값을 ＋진폭 및 －진폭으로 함으로써, 주파수 성분의 리크에 영향받는 일 없이, 높은 정밀도의 측정과, 소규모 회로에서의 실현을 가능하게 하고 있다.

다음으로 파형도 등을 참조하면서 자세하게 본 발명을 설명한다.

도 5는 본 발명에 기초하는 처리의 흐름을 나타내는 도면(제 1)이며,

도 6은 동 도면(제 2)이다.

도 5 및 도 6에 있어서

단계 S31: 입력 주기 신호(Sa)의 AD 변환부(11)에 의한 샘플링을 한다. 그 샘플링 파형을 [8(A)]에 나타낸다. 또한, [8(A)]는 후술하는 도 8의 (A)에 상당하는 것을 나타낸다(이하, 도 5 및 도 6에 있어서 동일하다).

단계 S32: AD 변환된 데이터를 메모리(32)에 기억한다.

단계 S33: AD 변환된 데이터를 시간 영역에 있어서 창함수 처리한다[8(B)].

단계 S34: 창함수 처리 후의 데이터에 대하여 이산 푸리에 변환부(12)에 의한 변환을 행한다[9(A), 9(B)].

단계 S35: 입력 주기 신호의 주파수로부터, 이산 주파수 영역에 있어서 기본파 성분 및 고조파 성분의 각 주파수에 가장 가까운 이산 주파수를 산출한다(17/10).

단계 S36: 상기 이산 주파수에 대응하는 기본파 성분 및 고조파 성분의 크기 와 위상을 산출한다.

본 발명에서는 설명의 형편 상, 단계 S34에서 이산 푸리에 변환을 행하고, 모든 이산 주파수 점의 데이터를 나타내고 있지만, 실제로는 단계 S35에서 산출한 이산 주파수 점에 대해서만 단계 S36에서 이산 푸리에 변환을 행하면 된다.

단계 S37: 기본파 성분과 고조파 성분의 역 이산 푸리에 변환을 행하여 이들을 가산함으로써, 시간 영역에서의 파형 데이터를 재구축한다(11).

단계 S38: 상기 파형 데이터의 시간축 상의 중앙 부분(11)의 최대값 및 최소값을 산출하고, ＋측 진폭 및 －측 진폭으로 한다.

상기 도 5 및 도 6에 있어서 나타낸 본 발명의 전체적인 처리의 흐름을 참조하면서, 그 처리를 보다 상세하게 설명해 간다.

이미 상술한 대로 본 발명은 일반적인 주기 신호의 ＋진폭/－진폭의 측정에 적용 가능하지만, 먼저 예로서 들고 있는 일정 주기에서 자기 천이를 반복했을 때에 있어서의 자기 헤드로부터의 재생 파형을 예로 들어 설명한다.

연속 시간 영역에 있어서의 주기(T)의 주기 파형을 x(t)로 했을 때, 그 푸리에 변환 X(f)에는 1/T의 배수의 주파수 성분밖에 포함되지 않는다. 그러나, 그 x(t)를 일정한 샘플링 주파수(Fs)에서 샘플링한 유한 길이의 데이터에 의해 이산 푸리에 변환을 행했을 때, 그 샘플링 주파수(Fs)가 상기 주기 파형의 주파수(1/T)의 정수배의 관계에 없는 것과 같은 일반적인 경우에 있어서는, 주파수 리크로 불리는 현상에 의해, 본래의 주파수 성분이 복수의 이산 주파수 성분으로 분리되어 버린다.

이러한 현상을 회피하여 시간 영역에서의 신호에 포함되는 주파수 성분의 크기를 정밀도 좋게 구하기 위해, 통상적으로, 고속 푸리에 변환(FFT) 등에 의한 이산 푸리에 변환 전에, 시간 영역의 신호에 창함수를 곱하는 처리가 행하여진다. 여기서 도 7을 참조한다.

도 7은 자기 헤드로부터의 실제의 리드 백 신호의 파형예로서 비대칭성(A) 및 대칭성(B)에 대해서 나타낸 도면이다. 이 도 7의 (A), (B)에 나타낸 실제의 자기 헤드 신호는 각각 상술한 도 19의 (A), (B)에 그 일부를 나타낸 파형을 4 GSPS 및 8 GSPS에서 각각 샘플링한 4096점의 파형이다. 이것에 대하여 더 창함수를 곱한다.

도 8의 (A)는 도 7의 (A)와 동일한 파형, (B)는 이 파형에 창함수를 곱한 파형을 나타낸 도면이다.(또한 간략하기 위해, 도 7의 (B)에 대해서의 설명은 생략하지만 도 7의 (A)의 경우와 완전히 동일하다.) 이때의 창함수로서 Flat Top Window를 사용하고, 시간 영역에서의 곱셈을 행했다. 그리고 이 곱셈 후의 파형에 이산 푸리에 변환을 행한다.

도 9는 도 8의 (B)의 파형에 대하여 이산 푸리에 변환을 행한 결과의 진폭(A)과 위상(B)을 나타낸 도면이다. 즉, 도 8의 (B)의 Flat Top Window에 의한 창함수 처리를 행한 파형의 이산 푸리에 변환, 예컨대 FFT(Fast Fourier Transform)에 의한 진폭(dB)과 위상(radian)의 주파수(㎒) 특성을 나타낸 것이다. 이 도 9에 나타낸 FFT의 결과에는, 상술한 주파수 성분의 리크 이외의 노이즈 등에 의한, 기본파 성분 및 고조파 성분 이외의 여분의 성분이 많이 포함되어 있다. 이 경우, 측 정 대상의 파형이 엄밀하게 주기(T)의 파형이면 기본파 성분 및 고조파 성분 이외의 성분은 포함되지 않는다. 이 때문에, 상술한 여분의 성분을 제외한 성분이 순수하게 자기 헤드 단체(單體) 즉 자기 헤드 자체에 의한 재생 파형이라고 간주할 수 있다.

그래서, 자기 헤드의 자기 천이 주파수의 기본파와 고조파에 대응하는 FFT 주파수 성분만을 남기고, 그 밖의 주파수 성분은 0으로 하여 이산 푸리에 변환, 예컨대 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)를 행함으로써, 자기 헤드 자체로서의 시간 영역의 재생 파형을 얻을 수 있다. 이 사고 방식에 따른 재생 파형을 도 10에 나타낸다.

도 10은 기본파와 고조파에 대응하는 FFT 주파수 성분만을 나타낸 도면이며, 상기한 사고 방식에 기초하여, 도 9에 나타낸다, FFT의 기본파/고조파 성분에 대응하는 진폭 및 위상의 데이터만을 그대로 남기고, 다른 성분을 0으로 했을 때의 주파수 진폭 특성을 나타낸 것이다. 단, FFT의 BIN 주파수와 자기 천이 주파수가 배수 관계에 없기 때문에, 그 자기 천이 주파수의 배수에 가장 가까운 기본파 및 고조파의 주파수에 각각 대응하는 1개의 BIN만의 데이터를 남겨 두고 있다. 그리고 이들 데이터를 시간 영역의 데이터에 반환한다.

도 11은 도 10의 주파수 영역의 파형을 시간 영역에 반환한 파형을 나타낸 도면이다. 즉, 도 10에 나타낸 주파수 영역의 파형 데이터를 IFFT에 의해 시간 영역에 반환하면, 도 11의 엔벨로프(EV＋와 EV－)로 둘러싸인 파형 데이터를 얻을 수 있다. 한편 도 11에 있어서, 엔벨로프(ev＋와 ev－)로 둘러싸인 파형 데이터는 원 래의 도 7의 (A) 혹은 도 8의 (A)에 나타낸 실제의 자기 헤드 자체로부터의 재생 신호 파형이다.

도 11을 더 자세히 보면, 본 도면의 「선두 부분」과 「최후미 부분」에 있어서는, 시간 영역에 재구축된 파형(EV＋－EV－)은 원파형(ev＋－ev－)과의 어긋남이 크다(도 12). 그러나 그 「중앙 부분」에 있어서는, 파형(EV＋－EV－)과 원파형(ev＋－ev－)의 어긋남은 작으며(도 13), 정밀도 좋게 일치한 파형을 얻을 수 있다.

도 12는 도 11의 선두 부분의 일부를 확대하여 나타낸 도면이며,

도 13은 도 11의 중앙 부분의 일부를 확대하여 나타낸 도면이다. 이와 같이, 기본파 성분과 고조파 성분에 대응하는 주파수 영역의 데이터를 역 이산 푸리에 변환(IDFT)에 의해 시간 영역의 데이터로 역변환하고, 또한 이들 각 주파수 성분의 데이터를 가산함으로써, 재구축 후의 파형 데이터의 시간축 상에 있어서의 중앙 부분에 있어서 정밀도 좋게 원래의 파형을 재구축할 수 있다. 또 도 13에 있어서의 중앙의 선(DF)은 재구축 파형(EV＋－EV－)과 원파형(ev＋, ev－)의 차를 나타내며, 그 차가 거의 0인 것을 나타낸다.

그래서, 이와 같이 재구축된 시간 영역의 파형 데이터의 중앙 부분에 있어서의 자기 천이 주기 상당 범위의 데이터의 최대값 및 최소값을 구함으로써, 원래의 파형의 평균적인 ＋진폭 및 －진폭을 측정할 수 있다. 또한, 상술한 자기 헤드로부터의 리드 백 신호 진폭의 대칭성/비대칭성은, 이와 같이 하여 구한 ＋진폭과 －진폭의 각 값으로부터, 정의에 따라 산출한다.

이상의 설명에서는, 샘플링 주파수의 l/2 이하의 고차 고조파 성분을 전부 고려하여 가산하고 파형의 재구축을 행했지만, 고조파 성분은 고차가 될 수록 진폭이 작아지며 재구축한 파형에 부여하는 영향은 적어진다. 이 모습을 도 14 및 도 15에 나타낸다.

도 14는 고조파의 차수와 재구축 파형의 관계를 나타낸 도면(제 1)이며,

도 15는 동 도면(제 2)이다. 도 14 및 도 15에 있어서, 좌측난은 원파형, 중간난은 재구축된 도 13의 파형(EV＋－EV－), 우측난은 좌측난의 파형과 중간난의 파형의 차를 각각 나타낸다. 한편, 중간난 및 우측난의 각 최상단은 기본파 성분(0차)의 파형, 제2단은 1차까지의 가산 파형, 그 다음의 제3단은 2차까지의 가산 파형, …최하단은 9차까지의 가산 파형을 나타낸다. 또한

도 16은 고차수가 될수록 포화 레벨에 가까워지는 것을 나타내며, (A)는 ＋진폭측, (C)는 －진폭측, (B)는 이들의 비를 나타낸다. 이 비(ratio)는 (A_＋－A_－)/(A_＋＋A_－)로 나타내며, 진폭은 mV로 나타내고 있다. 횡축은 차수이다.

결국, 고조파 성분으로서는 본 예의 파형의 경우, 7차 정도까지를 고려하면 충분하다는 것을 알 수 있다. 따라서, 주파수 성분을 구하는 이산 푸리에 변환, 혹은, 시간 영역의 파형을 역산하는 역 이산 푸리에 변환은 FFT에 의한 전체 둘레 파수점에 대해서의 연산이 아니고, 기본파 성분과 고조파 성분의 소정의 주파수점에 대응하는 점에 대해서만 이산 푸리에 변환 및 역 이산 푸리에 변환을 행하면 충분하다.

도 17은 7차까지의 고조파 성분을 사용하여 파형을 재구축한 경우의 파형을 나타낸 도면이다.

이상의 설명은 자기 헤드로부터의 재생 신호(리드 백 신호)의 파형을 예로 들어 행하였지만, 일반적인 주기 신호의 ＋측 진폭 및 －측 진폭의 측정에 적용 가능하고, 원하는 정밀도에 따라 사용하는 고조파의 차수를 결정하며, 그 차수까지의 기본파 성분 및 고조파 성분에 의해 파형을 재구축하고, 그 재구축 파형의 시간축 상에서의 중앙 부분에 있어서의 파형 데이터의 최대값 및 최소값을 구함으로써, 측정 대상인 주기 신호의 평균적인 ＋측 진폭과 －측 진폭을 정밀도 좋게 구할 수 있다.

또 이상에 설명한 진폭 측정 방법은 소프트웨어에 의한 실현도, 또 전 하드웨어에 의한 실현도 모두 가능하다. 마지막으로 참고로서, 이 전 하드웨어에 의한 실제의 설계에 따른 실현예를 도 23 내지 도 45에 나타낸다. 단, 각종 기능 블록의 배열을 나타내는 것만으로, 상세한 동작의 설명은 생략한다.

도 23은 DFT/IDFT에 의한 진폭 측정 장치의 전체 구성을 나타낸 도면(제 1)이고, 도 24는 동 도면(제 2)이며, 도 25는 동 도면(제 3)이다.

도 23의 하단에는 상술한 AD 변환부(ADC)로부터의 ADC 데이터를 입력하는 ADC 입력부(43)가 나타나 있다. 또한, 그래프 표시부(44)는 단순히 그 ADC 데이터를 모니터할 뿐이다.

한편 도 23의 상단에는 도 24의 회로 부분의 입력 단자부(42)와, 그 전단의 스타트 스톱 스위치(41)가 나타나 있다. 이 스타트 스톱 스위치(41)는 측정의 개시 ·정지를 제어하는 것이다.

도 24에는 상술한 창함수 처리부(46)와, 상술한 이산 푸리에 변환부(DFT) 및 역 이산 푸리에 변환부(IDFT)에 상당하는 DFT/IDFT 진폭 측정부(47)가 나타나 있다. 이들 전단에는 스타트/스톱 제어부(45)가 설치되며, 그 후단에는 데이터의 그래프 표시부(48)가 설치된다. 또한, () 안의 도면 번호는 그 상세 부분까지 더 전개한 후술하는 도면의 번호를 나타낸다.

도 25에는 상기 DFT/IDFT 진폭 측정부(47)로부터의 진폭을 나타내는 출력 데이터의 출력 단자부(49)와, 이들 진폭 출력 데이터를 그래프로 표시하는 진폭 그래프 표시부(50)가 나타나 있다.

도 26은 도 24의 창함수 처리부(46)를 상세하게 나타낸 도면이다. 상기 처리부(46)는 창함수 계수 발생부(51)와, ADC 데이터와 창함수 계수의 곱셈부(52)로 이루어진다. 또한, 도면 중의 Z^－3은 3클록의 지연을 부여하는 지연 소자를 나타낸다. 이 곱셈부(52)의 출력, 즉 창함수 처리 후의 ADC 데이터(D)[상술한 도 8의 (B)]는 도 24의 DFT/IDFT 진폭 측정부(47)에 입력된다.

도 27은 도 24의 DFT/IDFT 진폭 측정부(47)를 상세하게 나타낸 도면이다. 여기에는, DFT부(55)와, IDFT부(56)와, IDFT 성분 가산부(57)와, 목적의 측정 데이터를 생성하는 진폭 측정부(58)가 나타나 있다. 또한, 여기서는 기본파 성분으로부터 제6차 고조파 성분까지를 처리하는 것으로 한다.

도 28은 도 27의 DFT부(55)를 상세하게 나타낸 도면이다. 본 도면의 주체는 제1차 고조파로부터 제6차 고조파까지에 각각 대응시킨 DFT(제n차 고조파)부(61)이다(n=1, 2…6). 또한, Z^－1은 위상 맞춤을 위한 1클록의 지연 소자이다.

도 29는 도 28의 DFT(제n차 고조파)부(61)를 상세하게 나타낸 도면(그 l)이며,

도 30은 동 도면(제 2)이다. 또한, 도 28의 DFT부(61)는 제1차, 제2차…제6차의 각 고조파 대응의 6개의 블록(n=6)으로 이루어지지만, 각각이 이용하는 계수가 다를 뿐으로 모두 동일 구성이다. 따라서, 도 29 및 도 30은 상기 6개의 블록 중 임의의 1개를 들어 나타낸다.

도 29에 있어서는, DFT 위상 어드레스 발생부(62)와, DFT 계수 발생부(실부)(63)와, DFT 계수 발생부(허부)(64)가 나타나 있다. 또 도 30에는 DFT 곱합 연산부(65)가 나타나 있다.

도 31은 도 29의 DFT 위상 어드레스 발생부(62)를 상세하게 나타낸 도면(제 1)이며,

도 32는 동 도면(제 2)이다. 도 31에는 DFT 위상 어드레스 카운터(66)가 나타나 있다. 이 카운터(66)는 측정하고 싶은 주파수 성분의 위상이 어떠한 위상이 될것인가, 라고 하는 정보를 발생하는 부분이며, 최종적으로는 도 33에 나타낸 DFT 계수 발생 ROM(67)의 어드레스를 발생하고, 또 제어 신호를 발생한다. DFT를 행할 때의 cos 성분 및 sin 성분의 각 계수를 테이블로서 갖는 것이 이 ROM(67)이다. 그러나 그 계수를 전부 가질 필요는 없다. 0∼2π의 위상 사이에서의 cos와 sin 사이 의 상관성과, 1/4상한∼4/4상한 사이의 유사성에 착안하면, 예컨대 cos에 관한 1/4상한의 데이터만으로, 그 2/4∼4/4상한의 데이터는 간단히 산출할 수 있고, 또 sin에 관한 데이터도 간단히 산출할 수 있다. 이는 ROM(67) 용량의 대폭적인 절약이 된다. 상기한 제어 신호는 이 절약을 위해 기여하는 신호이다.

도 33은 도 29의 DFT 계수 발생부(63)(및 64)를 상세하게 나타낸 도면이다. 또한 그 실부(63) 및 허부(64)는 동등한 구성이기 때문에, 실부(63)측에 대해서만 나타낸다. 상술한 DFT 계수 발생 ROM(67)이 본 도 33에 나타나 있다. 그 ROM(67)의 출력은 일부, DFT 계수 데이터 부호 변환 및 강제 0데이터 변환부(68)를 통해 IDFT부(56)에 입력된다. 상기 변환부(68)는 상술한 절약된 용량의 ROM의 데이터로부터 본래의 계수 데이터를 재생하는 것이다.

도 34는 도 30의 DFT 곱합 연산부(65)를 상세하게 나타낸 도면이다. 창함수 처리 후의 ADC 데이터(D)와, DFT 계수(실부와 허부)를 입력으로 하고, 곱 연산부(71), 누적 합 연산부(72) 등을 통해, DFT 출력(실부와 허부)을 얻는다.

도 35는 도 27의 IDFT부(56)를 상세하게 나타낸 도면이고,

도 36은 도 35의 IDFT(제n차 고조파)부(73)를 상세하게 나타낸 도면(제 1)이며,

도 37은 동 도면(제 2)이고,

도 38은 도 36의 IDFT 시간 위상 어드레스 발생부(75)를 상세하게 나타낸 도면(제 1)이며,

도 39는 동 도면(제 2)이고,

도 40은 동 도면(제 3)이며,

도 41은 도 36의 IDFT 계수 발생부(76)(및 77)를 상세하게 나타낸 도면이다.

또한, IDFT부(56)에 대해서의 상기 도 35 내지 도 41의 설명은 이미 서술한 DFT부(55)에 대해서의 도 28 내지 도 34의 설명이 대응한다. 즉,

도 35=도 28,

도 36, 도 37=도 29, 도 30

도 38, 도 39, 도 40=도 31, 도 32

도 41=도 33이다.

도 42는 도 27의 IDFT 성분 가산부(57)를 상세하게 나타낸 도면이며, 본 도면에서는 5개의 가산부(Add Sub)를 포함하여 이루어진다.

도 43은 도 27의 진폭 측정부(58)를 상세하게 나타낸 도면(제 1)이며,

도 44는 동 도면(제 2)이고,

도 45는 동 도면(제 3)이다. 도 43에는 도 11의 「중앙 부분」을 설정하는 카운터(91)가 나타나고, 도 44에는 IDFT 성분의 최대값 검출부(92)와 최소값 검출부(93)가 나타나며, 목적으로 하는 ＋측 진폭의 출력 데이터와, －측 진폭의 출력 데이터를 얻을 수 있고, 도 25의 진폭 그래프 표시부(50)에 있어서 도 21에 나타낸 바와 같은 파형이 시인된다.

이상, 상술한 본 발명의 실시형태는 이하의 「부기」에 나타내는 대로이다.

(부기 1)

주기적으로 일정 파형을 반복하는 주기 신호를 디지털 변환하는 단계와,

디지털의 상기 주기 신호를 이산 푸리에 변환하며, 주파수 영역에 있어서 상기 주기 신호의 기본파 성분 및 고조파 성분의 크기와 위상을 산출하는 단계와,

산출된 각 주파수 성분의 값을 역 이산 푸리에 변환하여 가산함으로써, 시간 영역에서의 파형을 재구축하는 단계와,

시간축 상에서 상기 파형의 중앙에 위치하는 부분의 파형 데이터로부터, 상기 주기 신호의 진폭을 측정하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 주기 신호의 측정 방법.

(부기 2)

주기적으로 일정 파형을 반복하는 주기 신호를 입력하는 단계와,

이산 주파수 영역에 있어서, 상기 주기 신호의 기본파 성분 및 고조파 성분의 각 주파수에 가장 가까운 이산 주파수를 설정하는 단계와,

설정된 상기 이산 주파수에 각각 대응하는 기본파 성분 및 고조파 성분에 대해서 이산 푸리에 변환을 행함으로써 각 주파수 성분을 산출하는 단계와,

산출된 상기 기본파 성분 및 고조파 성분의 각 주파수 성분의 값을 역 이산 푸리에 변환하여 가산함으로써, 시간 영역의 파형을 재구축하는 단계와,

재구축된 상기 시간 영역의 파형 중 그 중앙에 위치하는 부분의 파형 데이터에 기초하여 상기 파형의 최대값 및 최소값을 산출하고, 그 값으로부터 측정하여야 할 상기 주기 신호의 ＋측 진폭 및 －측 진폭을 출력하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 주기 신호의 진폭 측정 방법.

(부기 3)

상기 각 진폭을 산출하는 단계는 상기 각 진폭에 더하여 상기 기본파 성분 및 고조파 성분의 각 위상을 산출하는 단계를 포함하고,

상기 파형을 재구축하는 단계는 상기 각 진폭의 값 및 상기 각 위상의 값을 역 이산 푸리에 변환하여 가산하는 것을 특징으로 하는 부기 2에 기재된 주기 신호의 진폭 측정 방법.

(부기 4)

상기 주기 신호를 입력하는 단계는 아날로그의 상기 주기 신호를 디지털의 주기 신호로 변환하는 단계를 포함하고, 그에 이어지는 각 상기 단계는 디지털 처리에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 부기 2에 기재된 주기 신호의 진폭 측정 방법.

(부기 5)

상기 이산 푸리에 변환을 행하는 단계 전에, 디지털 변환된 상기 주기 신호에 대하여 창함수를 곱하는 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 부기 2에 기재된 주기 신호의 진폭 측정 방법.

(부기 6)

상기 최대값 및 최소값을 산출하는 단계에 있어서, 상기 중앙 부분은 상기 재구축된 시간 영역의 파형을 선두 부분과 중앙 부분과 최후미 부분으로 대략 균등하게 구분했을 때 입력 신호의 1주기에 상당하는 파형의 시간적인 중앙 부분인 것을 특징으로 하는 부기 2에 기재된 주기 신호의 진폭 측정 방법.

(부기 7)

상기 고조파 성분은 상기 기본파 성분의 N(N은 2 이상의 정수)차 고조파로서, 상기 시간 영역의 파형을 재구축하는 단계는 소정의 N차 고조파까지의 각 진폭을 상기 기본파 성분의 진폭에 대하여 가산하는 것을 특징으로 하는 부기 2에 기재된 주기 신호의 진폭 측정 방법.

(부기 8)

상기 N을 증가시켰을 때 상기 주기 신호의 파형과 상기 재구축된 시간 영역의 파형의 오차가 대략 제로로 수속할 때의 N의 값을 갖고, 상기 고조파의 차수를 결정하는 것을 특징으로 하는 부기 7에 기재된 주기 신호의 진폭 측정 방법.

(부기 9)

부기 1 또는 부기 2에 기재된 주기 신호의 진폭 측정 방법에 의해, 자기 헤드로부터의 주기성 리드 백 신호의 ＋측 진폭 및 －측 진폭을 측정하는 것을 특징으로 하는 자기 헤드의 시험 방법.

(부기 10)

상기 ＋측 진폭 및 －측 진폭의 각각의 크기로부터, 상기 주기성 리드 백 신호의 대칭성 또는 비대칭성의 판정을 행하는 것을 특징으로 하는 부기 9에 기재된 자기 헤드의 시험 방법.

(부기 11)

주기적으로 일정 파형을 반복하는 주기 신호를 디지털 변환하는 AD 변환부와,

주파수 영역에 있어서, 디지털 변환된 상기 주기 신호의 기본파 성분 및 고 조파 성분의 크기와 위상을 산출하는 이산 푸리에 변환부와,

각 상기 주파수 성분을 역 이산 푸리에 변환하여 가산함으로써, 시간 영역에 있어서 파형을 재구축하는 역 이산 푸리에 변환부와,

시간축 상에서 상기 파형의 중앙에 위치하는 부분의 파형 데이터로부터, 상기 주기 신호의 진폭을 산출하는 진폭 산출부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 주기 신호의 진폭 측정 장치.

(부기 12)

주기적으로 일정 파형을 반복하는 주기 신호를 입력하는 입력부와,

이산 주파수 영역에 있어서, 상기 주기 신호의 기본파 및 고조파 성분의 각 주파수에 가장 가까운 이산 주파수를 설정하는 주파수 설정부와,

설정된 상기 이산 주파수에 대응하는 상기 기본파 성분 및 고조파 성분을 이산 푸리에 변환에 의해 구하는 이산 푸리에 변환부와,

각 상기 주파수 성분을 역 이산 푸리에 변환하여 가산함으로써, 시간 영역의 파형을 재구축하는 역 이산 푸리에 변환부와,

시간축 상에서 상기 파형의 중앙에 위치하는 부분의 파형 데이터를 기초로, 상기 주기 신호의 진폭을 산출하는 진폭 산출부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 주기 신호의 진폭 측정 장치.

(부기 13)

상기 입력부는 상기 주기 신호를 디지털로 변환하는 AD 변환부와, 상기 AD 변환부의 출력을 유지하는 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 부기 12에 기재 된 주기 신호의 진폭 측정 장치.

(부기 14)

상기 입력부로부터 상기 이산 푸리에 변환부에 인가되는 신호에 대하여 창함수를 곱하는 창함수 처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 부기 12에 기재된 주기 신호의 진폭 측정 장치.

(부기 15)

부기 11 또는 부기 12에 기재된 주기 신호의 진폭 측정 장치를 이용하여, 자기 헤드의 특성 평가의 하나인, 상기 자기 헤드로부터의 주기성 리드 백 신호의 ＋측 진폭 및 －측 진폭을 측정하는 것을 특징으로 하는 자기 헤드의 시험 장치.

도 1은 제1 실시형태에 따른 진폭 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 2는 제2 실시형태에 따른 진폭 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 3은 제1 실시형태에 따른 진폭 측정 장치를 나타낸 도면이다.

도 4는 제2 실시형태에 따른 진폭 측정 장치를 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명에 기초한 처리의 흐름을 나타낸 도면(제 1)이다.

도 6은 본 발명에 기초한 처리의 흐름을 나타낸 도면(제 2)이다.

도 7은 자기 헤드로부터의 실제의 리드 백 신호의 파형예로서 비대칭성(A) 및 대칭성(B)에 대해서 나타낸 도면이다.

도 8의 (A)는 도 7의 (A)와 동일한 파형, (B)는 이 파형에 창함수를 곱한 파형을 나타낸 도면이다.

도 9는 도 8의 (B)의 파형에 대하여 이산 푸리에 변환을 행한 결과의 진폭(A)과 위상(B)을 나타낸 도면이다.

도 10은 기본파와 고조파에 대응하는 FFT 주파수 성분만을 나타낸 도면이다.

도 11은 도 10의 주파수 영역의 파형을 시간 영역에 반환한 파형을 나타낸 도면이다.

도 12는 도 11의 선두 부분의 일부를 확대하여 나타낸 도면이다.

도 13은 도 11의 중앙 부분의 일부를 확대하여 나타낸 도면이다.

도 14는 고조파의 차수와 재구축 파형의 관계를 나타낸 도면(제 1)이다.

도 15는 고조파의 차수와 재구축 파형의 관계를 나타낸 도면(제 2)이다.

도 16은 고차가 될 수록 포화 레벨에 근접하는 것을 (A)는 ＋진폭측, (C)는 －진폭측, (B)는 양자의 비에 관해서 각각 나타낸 도면이다.

도 17은 7차까지의 고조파 성분을 사용하여 파형을 재구축한 경우의 재구축 파형을 나타낸 도면이다.

도 18은 주기 신호의 파형의 일례를 나타낸 도면이다.

도 19는 주기 신호의 대칭성 파형(A) 및 비대칭성 파형(B)의 일례를 나타낸 도면이다.

도 20은 주기 신호의 진폭을 측정하는 회로의 종래예를 나타낸 도면이다.

도 21은 도 20의 회로에 있어서의 신호 파형을 나타낸 도면이다.

도 22는 특허문헌 1에 개시된 장치를 나타낸 도면이다.

도 23은 DFT/IDFT에 의한 진폭 측정 장치의 전체 구성을 나타낸 도면(제 1)이다.

도 24는 DFT/IDFT에 의한 진폭 측정 장치의 전체 구성을 나타낸 도면(제 2)이다.

도 25는 DFT/IDFT에 의한 진폭 측정 장치의 전체 구성을 나타낸 도면(제 3)이다.

도 26은 도 24의 창함수 처리부(46)를 상세하게 나타낸 도면이다.

도 27은 도 24의 DFT/IDFT 진폭 측정부(47)를 상세하게 나타낸 도면이다.

도 28은 도 27의 DFT부(55)를 상세하게 나타낸 도면이다.

도 29는 도 28의 DFT(제n차 고조파)부(61)를 상세하게 나타낸 도면(제 1)이 다.

도 30은 도 28의 DFT(제n차 고조파)부(61)를 상세하게 나타낸 도면(제 2)이다.

도 31은 도 29의 DFT 위상 어드레스 발생부(62)를 상세하게 나타낸 도면(제 1)이다.

도 32는 도 29의 DFT 위상 어드레스 발생부(62)를 상세하게 나타낸 도면(제 2)이다.

도 33은 도 29의 DFT 계수 발생부(63 및 64)를 상세하게 나타낸 도면이다.

도 34는 도 30의 DFT 곱합 연산부(65)를 상세하게 나타낸 도면이다.

도 35는 도 27의 IDFT부(56)를 상세하게 나타낸 도면이다.

도 36은 도 35의 IDFT(제n차 고조파)부(73)를 상세하게 나타낸 도면(제 1)이다.

도 37은 도 35의 IDFT(제n차 고조파)부(73)를 상세하게 나타낸 도면(제 2)이다.

도 38은 도 36의 IDFT 시간 위상 어드레스 발생부(75)를 상세하게 나타낸 도면(제 1)이다.

도 39는 도 36의 IDFT 시간 위상 어드레스 발생부(75)를 상세하게 나타낸 도면(제 2)이다.

도 40은 도 36의 IDFT 시간 위상 어드레스 발생부(75)를 상세하게 나타낸 도면(제 3)이다.

도 41은 도 36의 IDFT 계수 발생부(76 및 77)를 상세하게 나타낸 도면이다.

도 42는 도 27의 IDFT 성분 가산부(57)를 상세하게 나타낸 도면이다.

도 43은 도 27의 진폭 측정부(58)를 상세하게 나타낸 도면(제 1)이다.

도 44는 도 27의 진폭 측정부(58)를 상세하게 나타낸 도면(제 2)이다.

도 45는 도 27의 진폭 측정부(58)를 상세하게 나타낸 도면(제 3)이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 진폭 측정 장치

11: AD 변환부

12: 이산 푸리에 변환부

13: 역 이산 푸리에 변환부

14: 진폭 산출부

21: 입력부

22: 주파수 설정부

23: 이산 푸리에 변환부

24: 역 이산 푸리에 변환부

25: 진폭 추출부

31: AD 변환부

32: 메모리

33: 창함수 처리부

Claims (10)

1. 주기적으로 일정 파형을 반복하는 주기 신호를 디지털 변환하는 단계와,

   디지털의 상기 주기 신호를 이산 푸리에 변환하며, 주파수 영역에 있어서 상기 주기 신호의 기본파 성분 및 고조파 성분의 크기와 위상을 산출하는 단계와,

   각 주파수 성분의 값을 역 이산 푸리에 변환하여 가산함으로써, 시간 영역에서의 파형을 재구축하는 단계와,

   시간축 상에서 상기 파형의 중앙에 위치하는 부분의 파형 데이터로부터, 상기 주기 신호의 진폭을 측정하는 단계

   를 갖는 것을 특징으로 하는 주기 신호의 측정 방법.
2. 주기적으로 일정 파형을 반복하는 주기 신호를 입력하는 단계와.

   이산 주파수 영역에 있어서, 상기 주기 신호의 기본파 성분 및 고조파 성분의 각 주파수에 가장 가까운 이산 주파수를 각각 설정하는 단계와,

   설정된 상기 이산 주파수에 각각 대응하는 기본파 성분 및 고조파 성분에 대해서 이산 푸리에 변환을 행함으로써 각 주파수 성분을 산출하는 단계와,

   산출된 상기 기본파 성분 및 고조파 성분의 각 주파수 성분의 값을 역 이산 푸리에 변환하여 가산함으로써, 시간 영역의 파형을 재구축하는 단계와,

   재구축된 상기 시간 영역의 파형 중 그 중앙에 위치하는 부분의 파형 데이터에 기초하여 상기 파형의 최대값 및 최소값을 산출하고, 그 값으로부터 측정하여야 할 상기 주기 신호의 ＋측 진폭 및 －측 진폭을 출력하는 단계

   를 갖는 것을 특징으로 하는 주기 신호의 진폭 측정 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 각 진폭을 산출하는 단계는 상기 각 진폭에 더하여 상기 기본파 성분 및 고조파 성분의 각 위상을 산출하는 단계를 포함하고,

   상기 파형을 재구축하는 단계는 상기 각 진폭의 값 및 상기 각 위상의 값을 역 이산 푸리에 변환하는 것을 특징으로 하는 주기 신호의 진폭 측정 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 이산 푸리에 변환을 행하는 단계 전에, 디지털 변환된 상기 주기 신호에 대하여 창함수를 곱하는 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 주기 신호의 진폭 측정 방법.
5. 제2항에 있어서, 상기 최대값 및 최소값을 산출하는 단계에 있어서, 상기 중앙 부분은 상기 재구축된 시간 영역의 파형을 선두 부분과 중앙 부분과 최후미 부분으로 대략 균등하게 구분했을 때의 입력 주기 파형의 1주기에 상당하는 시간적인 중앙 부분인 것을 특징으로 하는 주기 신호의 진폭 측정 방법.
6. 제2항에 있어서, 상기 고조파 성분은 상기 기본파 성분의 N(N은 2 이상의 정수)차의 고조파로서, 상기 시간 영역의 파형을 재구축하는 단계는 소정의 N차의 고조파까지의 각 진폭을 상기 기본파 성분의 진폭에 대하여 가산하는 것을 특징으로 하는 주기 신호의 진폭 측정 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 기재된 주기 신호의 진폭 측정 방법에 의해, 자기 헤드로부터의 주기성 리드 백 신호의 ＋측 진폭 및 －측 진폭을 측정하는 것을 특징으로 하는 자기 헤드의 시험 방법.
8. 주기적으로 일정 파형을 반복하는 주기 신호를 디지털 변환하는 AD 변환부와,

   주파수 영역에 있어서, 디지털 변환된 상기 주기 신호의 기본파 성분 및 고조파 성분을 산출하는 이산 푸리에 변환부와,

   각 상기 주파수 성분을 역 이산 푸리에 변환하여 가산함으로써 시간 영역에 있어서 파형을 재구축하는 역 이산 푸리에 변환부와,

   시간축 상에서 상기 파형의 중앙에 위치하는 부분의 파형 데이터로부터, 상기 주기 신호의 진폭을 산출하는 진폭 산출부

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 주기 신호의 진폭 측정 장치.
9. 주기적으로 일정 파형을 반복하는 주기 신호를 입력하는 입력부와,

   이산 주파수 영역에 있어서, 상기 주기 신호의 기본파 및 고조파 성분의 각 주파수에 가장 가까운 이산 주파수를 설정하는 주파수 설정부와,

   설정된 상기 이산 주파수에 대응하는 상기 기본파 성분 및 고조파 성분을 이 산 푸리에 변환에 의해 구하는 이산 푸리에 변환부와,

   각 상기 주파수 성분을 역 이산 푸리에 변환하여 가산함으로써 시간 영역의 파형을 재구축하는 역 이산 푸리에 변환부와,

   시간축 상에서 상기 파형의 중앙에 위치하는 부분의 파형 데이터를 기초로, 상기 주기 신호의 진폭을 산출하는 진폭 산출부

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 주기 신호의 진폭 측정 장치.
10. 제8항 또는 제9항에 기재된 주기 신호의 진폭 측정 장치를 이용하여, 자기 헤드의 특성 평가의 하나인, 상기 자기 헤드부터의 주기성 리드 백 신호의 ＋측 진폭 및 －측 진폭을 측정하는 것을 특징으로 하는 자기 헤드의 시험 장치.

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