1前言
    隨著社會信息化的發(fā)展，光存儲以其容量大怔樊、壽命長羹圣、成本低、復制速度快等顯著優(yōu)點已經(jīng)成為現(xiàn)代社會信息存儲的重要手段之一贫宫，而DVD類產(chǎn)品更是新一代數(shù)字視聽技術(shù)和數(shù)字化信息存儲設備的典型代表和潮流［1拼岳，2］枝誊。作為光存儲系統(tǒng)重要組成部分的DVD光學頭，直接決定存儲信息的讀出質(zhì)量和性能惜纸。而作為DVD光學頭研究叶撒、生產(chǎn)以及檢測關(guān)鍵設備的參數(shù)測試及評價儀，目前世界上只有少數(shù)幾家公司可以生產(chǎn)耐版，因此研制開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的DVD光學頭參數(shù)測試與評價儀對提高我國光盤產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平具有一定的現(xiàn)實意義祠够。
2總體結(jié)構(gòu)及組成模塊簡介
    由于DVD系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)密度大、控制精度高粪牲、尤其是讀出射頻信號頻率很高哪审，因此在參數(shù)測試與評價儀的設計及開發(fā)過程中要充分考慮儀器的抗干擾能力、工作可靠性虑瀑、測試精度湿滓、系統(tǒng)響應的快速性以及建立適當?shù)脑u價體系等各方面的因素。
    為DVD光學頭性能參數(shù)測試與評價儀的總體構(gòu)成舌狗，下面將分別介紹其各組成模塊的構(gòu)成及功能叽奥。
    (1)機械平臺及光學頭夾具模塊
    該模塊主要由機架底板、5自由度高精度測試平臺痛侍、光學頭夾具等幾部分組成塘袍，完成光學頭和測試盤片的機械定位功能。
    (2)平臺控制及相關(guān)驅(qū)動模塊
    該模塊主要包括測試平臺的驅(qū)動電機及其功放電路葱山、位移及角度反饋單元绑接、多軸運動控制單元及其接口電路等部分組成，通過控制測試平臺可以調(diào)整光學頭和測試盤片的相對位置近陈，從而達到最佳的測量效果柑汇。
    (3)激光器驅(qū)動及光學頭伺服模塊
    該模塊的組成，主要完成激光器的恒功率控制紊埂、以及聚焦豫狸、尋跡、主軸和尋道伺服等功能庶消，同時可以產(chǎn)生聚焦預搜索(S-curve)赂裁、聚焦和尋跡開環(huán)和閉環(huán)等相關(guān)測試信號的提取。
    (4)參數(shù)測試及儀器控制模塊
    該模塊主要完成相關(guān)測試信號的放大媚哪、濾波烛许、均衡處理以及測量儀器的控制等功能，其組成如圖2—3所示耙厚。
    由于DVD系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)密度大强挫、讀出信號頻率高，需要諸如高性能可程控數(shù)字存儲示波器作為數(shù)據(jù)采集設備颜曾。另外纠拔，有些參數(shù)諸如讀出HF信號抖晃值(Jitter)的測量還需要時序分析儀等專用儀器，為了保證這些儀器在工業(yè)控制機統(tǒng)一管理下協(xié)調(diào)工作泛豪，一般采用GPIB總線作為測試儀器的控制總線稠诲。測量儀器(數(shù)字示波器、時序分析儀诡曙、頻譜分析儀等)在程序的控制下臀叙，完成測試信號的測量及數(shù)據(jù)采集功能，并將測試結(jié)果通過GPIB總線傳送給計算機价卤。
    (5)虛擬儀器及測試結(jié)果評價模塊
    該模塊主要完成整個測試系統(tǒng)的協(xié)調(diào)劝萤、控制、測試數(shù)據(jù)處理及光學頭測試結(jié)果的評價及輸出等功能慎璧，該模塊以軟件為主床嫌，整個系統(tǒng)應具有“虛擬儀器”的編程風格，操作和控制簡單方便要捐。
    3體系結(jié)構(gòu)分析
    3.1DVD光學頭性能參數(shù)分類
    DVD光學頭是集光機電一體化的高科技產(chǎn)品风加，其特性參數(shù)主要反映在3方面：與激光二極管功率特性相關(guān)的參數(shù)，諸如探測二極管工作電流(Im)抽述、光路功率(LD Power)宠佩、激光二極管工作電流(Itop)、光路的微分效率(α)等使城；與聚焦和尋跡伺服特性相關(guān)的參數(shù)蚀抄，諸如聚焦預搜索曲線的峰值(S-curve Level)及平衡(S-curve Balance)、離焦探測器的平衡(PD Balance)蛆骨、開環(huán)尋跡信號的峰值(TE-level)及平衡(TE Balance)牌盖、CD模式時探測器E、F象限的相位差(E-F- phase)洒妈、伺服串擾(Servo Cross Talk)等华孙；與讀出信號相關(guān)的性能參數(shù)，諸如散焦值(De Focus)申建、RF信號串擾(RF Crosstalk)海槐、RF信號抖晃(RF- Jitter)、RF信號調(diào)制比(RF Modulation Ratio)等挖息。
    3.2硬件體系結(jié)構(gòu)設計分析
    DVD光學頭對參數(shù)測試與評價儀硬件體系的設計要求嚴格金拒，測試平臺的精度、測試電路的精度和抗干擾能力以及系統(tǒng)各組成模塊之間的相互干擾等因素都會影響系統(tǒng)的最終測試精度及評價結(jié)果的準確性套腹。
    測試平臺的設計應從提高平臺的精度著手绪抛，其中包括嚴格控制平臺各裝配面機械加工的形位公差和尺寸鏈，提高平臺調(diào)整時的線性度电禀，防止調(diào)整時出現(xiàn)爬行現(xiàn)象幢码。
    針對聚焦和尋跡伺服模塊的設計笤休，采用數(shù)字伺服和模擬伺服各有優(yōu)缺點，數(shù)字伺服運行可靠且伺服參數(shù)調(diào)整方便症副，模擬伺服響應快店雅，精度高。采用模擬和數(shù)字混合的伺服系統(tǒng)則可以綜合兩方面的優(yōu)勢贞铣，具體地說闹啦，誤差信號提取可以采用模擬電路實現(xiàn)，而伺服算法由DSP進行數(shù)字運算實現(xiàn)辕坝，伺服模塊設計時應著重考慮提高伺服系統(tǒng)的增益調(diào)整范圍窍奋，以適應不同種類和規(guī)格的光學頭。
    參數(shù)測試電路設計重點放在提高測試精度及抗干擾能力方面酷卖。提高測試電路的頻帶寬度和選用高精密元器件是非常重要的执峰。在設計印制電路板時，應充分考慮工藝性要求喊宿，包括電源線和地線的布線蚜雏、退耦電容的配置、市電的干擾消除以及高頻屏蔽電纜的選用等問題靡抓。
    3.3軟件體系設計分析
    整個軟件體系包括應用程序附柜、虛擬儀器控制程序和驅(qū)動程序3個層次。驅(qū)動程序主要是GPIB接口卡簿混、可程控開關(guān)板僚料、數(shù)字示波器和時序分析儀的驅(qū)動程序，用以建立與計算機接口的通訊與數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議烁枣。虛擬儀器控制程序主要完成模擬數(shù)字示波器和時序分析儀等測量儀器的面板顯示毡飒、操作指示等功能。應用程序是整個軟件系統(tǒng)的核心隶鹰，用以完成虛擬儀器系統(tǒng)的功能控制痪寻、數(shù)據(jù)采集、數(shù)字濾波虽惭、數(shù)據(jù)分析橡类、結(jié)果顯示、測試結(jié)果評價等功能芽唇。
    軟件設計的難點集中在數(shù)據(jù)采集及處理兩方面顾画。針對DVD系統(tǒng)的高頻小信號特點，可以采用寬頻帶數(shù)字示波器進行數(shù)據(jù)采集和信號捕捉匆笤。數(shù)據(jù)處理應力爭消除原始數(shù)據(jù)中所含有的各種干擾信號和雜波信號研侣，提高測試結(jié)果的可靠性。      系統(tǒng)的干擾信號包括周期性干擾信號和隨機性干擾信號，前者包括市電干擾和主軸電機因偏心所造成的對讀出信號的干擾等庶诡；后者包括測試盤片的表面質(zhì)量以及地基平臺的震動及其它不確定因素引起的干擾惦银。
    消除這些干擾除了前面所采取的硬件措施之外，在軟件設計時需要考慮對原始數(shù)據(jù)進行必要的數(shù)字濾波和平滑處理末誓。
    3.4評價體系的建立
    評價體系包括確定參數(shù)的量程范圍扯俱、建立光學頭的評價標準以及儀器的標定3個方面。不同種類的光學頭晌叽，參數(shù)的測量范圍是不同的，應根據(jù)相應的測量范圍設定儀器的增益和量程互聪。在光學頭生產(chǎn)和使用的不同階段其評價標準是不盡相同的囊砰，前者在某種程度上應該嚴格一些，所以在建立評價標準時應充分考慮這些差別突棉。在儀器使用之前为惧，應該使用標準的光學頭和測試盤片對儀器進行標定，根據(jù)標定結(jié)果對儀器進行調(diào)整和改進绒怯。
    4結(jié)論
    筆者利用在上述方案基礎上研制的DVD光學頭動態(tài)信號測試與評價儀搬即，對某種型號播放機使用的DVD光學頭進行了實際測試，測試結(jié)果與光學頭生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)基本吻合笑院，說明該測試系統(tǒng)已經(jīng)達到了設計要求贿桃，能夠滿足科研和光學頭生產(chǎn)及使用廠家的需要。
    參考文獻］
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    2］潘龍法我國光盤產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與規(guī)模［C］2001年全國光存儲學術(shù)會議論文集裹视，63