[发明专利]一种小型化三轴光纤陀螺调制解调线路

说明书

本发明涉及一种小型化三轴光纤陀螺调制解调线路，其主要技术特点是包括FPGA模块、三路滤波放大电路及各自的模数转换电路、三路数模转换电路及各自的滤波放大电路，三路滤波放大电路分别与三个探测器信号相连接并经模数转换电路输入到FPGA模块中，FPGA模块经处理后经三路数模转换电路及滤波放大电路输出三路调制信号。本发明将三路探测器信号送入同一块FPGA芯片，分别进行解调运算，并将运算结果分别输出，除每一路信号必须的模拟放大滤波芯片外，所有数字信号均由一块FPGA芯片进行数字处理；同时，采用软件方案来实现第二回路补偿运算的功能，省去了独立的串行数模转换芯片，大大节约了线路板面积，减少了芯片的重复使用，降低了成本。

技术领域

本发明属于光纤陀螺技术领域，尤其是一种小型化三轴光纤陀螺调制解调线路。

背景技术

惯性导航系统具有完全自主性、强抗干扰性、高度隐蔽性等特点，是海、陆、空、天、潜等领域武器系统所必需的关键定位导航设备。同时也对惯性定位导航设备在精度、反应能力、恶劣环境适应性、小型化、低成本等方面也逐步提出了更高的要求。作为惯性定位导航设备核心元器件的陀螺，其发展一直深刻影响着惯性技术的发展。其中光纤陀螺具有全固态、寿命长、动态范围大、瞬时启动、结构简单、尺寸小、重量轻等优点，已成为新一代惯性制导测量系统中的主导器件。

陀螺是导航设备的核心，陀螺的性能、尺寸和成本很大程度上决定了整个设备的性能、尺寸和成本。通过光源共享、光学元件集成、光学参数匹配，在放宽光学元件技术要求、降低器件成本的基础上提高光纤陀螺的综合性能。良好的光纤陀螺一体化热设计、磁屏蔽设计、密封设计、低成本设计是实现系统轻小型化，降低系统成本，提高光纤陀螺环境适应性的关键技术。

在单轴光纤陀螺中，调制解调线路完成的主要工作是：接收探测器输出的包含Sagnac相移的电信号→对微弱信号进行滤波放大→对放大后的模拟信号进行数模转换→在数字处理芯片中进行解调运算→解调输出的含有转速信息的调制信号→调制信号进行数模转换→调制信号的滤波放大。图1给出了数字闭环光纤陀螺调制解调的最简方案，要实现三轴光纤陀螺仪的调制解调，就要分别对每一轴进行上述处理，并且将处理之后由数字信号表示的转速信号以一定的协议及时序进行输出。

传统意义上的处理方案为：三路环圈分别配搭一路完整的调制解调线路，并将三路的输出信号经过特定的协议及时序处理后统一输出。这种方案的优点是三路的数字信号彼此独立，仅在数字输出时进行统一，降低了三轴之间的信号串扰，也就减低了线路的设计难度。但是，该方案由于使用了三块独立的调制解调线路，增大了线路板的面积；另一方面，部分芯片的重复使用也增加了线路成本。不利于小型化、低成本三轴光纤陀螺的设计。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、结构紧凑且成本低廉的小型化三轴光纤陀螺调制解调线路。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种小型化三轴光纤陀螺调制解调线路，包括FPGA模块、第1路滤波放大电路及其模数转换电路、第2路模数转换电路及其模数转换电路、第3路滤波放大电路及其模数转换电路、第1路数模转换电路及其滤波放大电路、第2路数模转换电路及其滤波放大电路、第3路数模转换电路及其滤波放大电路，三路滤波放大电路分别与三个探测器信号相连接并经模数转换电路输入到FPGA模块中，FPGA模块经处理后经三路数模转换电路及滤波放大电路输出三路调制信号。

所述FPGA模块内设置有第1路解调模块及其第二回路补偿模块、第2路解调模块及其第二回路补偿模块、第3路解调模块及其第二回路补偿模块，实现每路信号的解调及第二回路补偿功能。

所述FPGA模块内还设有上位机通信模块，该上位机通信模块与RS422模块相连接并将解调输出的转速信号送到上位机以及光纤陀螺角度的数字输出。

本发明的优点和积极效果是：