[发明专利]一种光纤陀螺闭环反馈控制三角形相位调制波驱动装置

权利要求书

1.一种用于光纤陀螺闭环反馈控制的三角形相位调制波驱动装置，包括数字信号处理芯片、DAC芯片、DA驱动电路、两路模拟开关和Y波导；

数字信号处理芯片产生数字三角波，经过DAC芯片，产生两路差分且关于0V对称的三角波，通过控制两个模拟开关，使两路三角波在顶点处相互切换信号通道，将两路差分的三角波拼接为两路差分的锯齿波，锯齿波作用于Y波导的两个电极，叠加偏置调制后，输出至光纤陀螺，实现闭环反馈控制。

2.根据权利要求1所述的一种用于光纤陀螺闭环反馈控制的三角形相位调制波驱动装置，所述数字信号处理芯片为数字信号处理器、可编程逻辑门阵列或ASIC专用集成芯片。

3.根据权利要求1所述的一种用于光纤陀螺闭环反馈控制的三角形相位调制波驱动装置，所述DAC芯片是将数字信号处理芯片产生的数字量三角波转换成两路模拟电流信号I_A和I_B，且I_A和I_B具有差分特性，即I_A+I_B＝0。

4.根据权利要求1所述的一种用于光纤陀螺闭环反馈控制的三角形相位调制波驱动装置，所述DA驱动电路为差分放大电路，将DAC产生的两路电流信号I_A和I_B转换成两路电压信号V_A和V_B，V_A和V_B即两路差分的模拟三角波，同样满足V_A+V_B＝0。

5.根据权利要求1所述的一种用于光纤陀螺闭环反馈控制的三角形相位调制波驱动装置，所述模拟开关为双刀双掷DPDT型模拟开关，实现连接两路模拟三角波至两个Y波导电极的通道的相互切换，模拟开关的输入控制信号由数字信号处理芯片进行控制，在三角波的最高点和最低点时进行开关切换。

6.根据权利要求1所述的一种用于光纤陀螺闭环反馈控制的三角形相位调制波驱动装置，所述Y波导将电压信号转化为光学相位信号的相位调制器，Y波导的两个电极均与模拟开关的两路输出相连，经过模拟开关的切换，到达Y波导两个电极的电压信号变为两路差分的锯齿波。

7.根据权利要求1所述的一种用于光纤陀螺闭环反馈控制的三角形相位调制波驱动装置，所述的将两路差分的三角波拼接为两路差分的锯齿波,需要将三角波与锯齿波的复位相位差控制为2π，具体方法为：

(1)锯齿波复位相位差控制条件

获取锯齿波的幅值V_PP+，V_PP-和偏移量V_B+，V_B-：

V_PP+＝(V_P+)-(V_N+)＝K_DA+N_P (1)

V_PP-＝(V_P-)-(V_N-)＝K_DA-N_P (3)

其中：V_P+，V_N+，V_P-，V_N-分别为两个差分锯齿波的上下顶点，K_DA+和K_DA-为两路差分信号由数字量转换为模拟量的转换系数，理想情况下两路信号的转换系数相同，即K_DA+＝K_DA-；NP为数字信号处理芯片中数字锯齿波的幅值，在软件调整2π复位增益中，通过调整N_P改变锯齿波的幅值；N_B为数字信号处理芯片中对数字锯齿波叠加的直流偏移量，用来调整两路锯齿波的直流偏置；Δ+和Δ-为DA驱动电路对两路锯齿波额外引入的直流偏置；

光纤陀螺的相位调制需要满足波导在复位时刻产生的相位差为2π，即

K_fp(V_PP++V_PP-)＝K_fp(K_DA++K_DA-)N_P＝2π (5)

其中K_fp为Y波导的相位调制系数，K_fp、K_DA+、K_DA-未知且会随时间和温度变化，但是通过调整N_P使得公式成立，当K_fp(K_DA++K_DA-)N_P≠2π时，光纤陀螺检测系统会检测到误差信号，通过闭环控制实时调整N_P的值，使公式(5)成立；

(2)三角波复位相位差控制条件

拼接后的锯齿波在相邻两次复位时刻的相位差不同，均要满足条件

由公式(1)-(4)可得

代入式(6)可得

根据公式(8)可得，相邻两次复位时刻的相位差均与三角波的幅值和直流偏移有关，当直流偏移为0时，公式(8)才能成立，即

根据光纤陀螺的调制解调原理，若公式(9)不满足，则在相邻两次复位时刻检测到误差为：

其中：ε₁为前一时刻的误差，ε₂为后一时刻的误差，ε_A为增益误差引起的检测误差，ε_O为直流偏移引起的检测误差，对两次误差求和，得到增益误差ε_A，以此进行闭环控制，调整N_P以使公式(9)中第一个等式成立，对两次误差求差即可获得直流偏移误差ε_O，以此进行闭环控制调整N_B以使公式(9)中第二个等式成立；通过闭环调整N_P和N_B使得三角波相位调制在复位时刻的相位差为2π。