[发明专利]一种光纤陀螺数模混合集成系统

说明书

本发明公开了一种光纤陀螺数模混合集成系统，包括数模混合集成模块和数字闭环光纤陀螺模块，所述数模混合集成模块包括FPGA模块、PROM模块、AD模块和DA模块，所述PROM模块、AD模块和DA模块均与FPGA模块电性连接。本发明通过依托已成熟的FPGA模块BQ2V1000、PROM模块BQ18V04、12位AD模块B9235以及14位DA模块B9764，通过系统级封装技术形成数模混合集成芯片，为光纤陀螺信号处理电路提供小型化方案，该集成芯片采用BGA塑封，引脚数256个，封装尺寸18mm×18mm，相比原分立器件面积减小了33％，不管是芯片级测试还是光纤陀螺系统级测试，该集成芯片均表现出优异的性能，而且系统级封装技术具有设计灵活、工艺兼容性好和研发成本低的优点，能够提高耦合效率，提高了环境适应性和可靠性。

技术领域

本发明属于光纤陀螺技术领域，具体涉及一种光纤陀螺数模混合集成系统。

背景技术

光纤陀螺即光纤角速度传感器，它是各种光纤传感器中最有希望推广应用的一种。光纤陀螺和环形激光陀螺一样，具有无机械活动部件、无预热时间、不敏感加速度、动态范围宽、数字输出、体积小等优点，除此之外，光纤陀螺还克服了环形激光陀螺成本高和闭锁现象等致命缺点；

随着光电技术的发展，光纤陀螺中的光电混合集成、模拟和数字电路等的集成已成为发展趋势，也是光纤陀螺进入实用化、批生产化的关键，光纤陀螺需要形成批量生产，也必然要求其检测电路具有可靠性高、一致性好、易于集成、应用灵活的特点，但是目前的光纤陀螺数字闭环控制电路中由于集成度不高，导致电路的体积、重量和功耗都较高，每个分立元件都要与光纤耦合，因此光纤熔接点多，工序多且复杂，同时造成耦合效率低，易出现故障，环境适应性和可靠性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光纤陀螺数模混合集成系统，以解决上述背景技术中提出现有技术中，电路的体积、重量和功耗都较高，每个分立元件都要与光纤耦合，因此光纤熔接点多，工序多且复杂，同时造成耦合效率低，易出现故障，环境适应性和可靠性较差的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种光纤陀螺数模混合集成系统，包括数模混合集成模块和数字闭环光纤陀螺模块，所述数模混合集成模块包括FPGA模块、PROM模块、AD模块和DA模块，所述PROM模块、AD模块和DA模块均与FPGA模块电性连接；

所述数字闭环光纤陀螺模块包括探测器、宽谱光源、前置放大电路模块、集成数字电路模块、驱动电路模块、耦合器、Y波导模块和光纤环，所述宽谱光源和探测器均与耦合器相连，所述耦合器与Y波导模块相连，所述Y波导模块与光纤环相连，所述探测器还与前置放大电路模块相连，所述前置放大电路模块与AD模块相连，所述AD模块还与集成数字电路模块相连，所述集成数字电路模块与DA模块相连，所述DA模块还与驱动电路模块相连，所述驱动电路模块与Y波导模块相连。

优选的，所述AD模块的型号为B9235，用于输入信号，所述DA模块的型号为B9764，用于输出信号，所述FPGA模块的型号为BQ2V1000，用于连接外围器件，所述PROM模块的型号为BQ18V04，用于控制程序下载。

优选的，所述数模混合集成模块用于接收模拟信号，在电路内部完成模数转换，同时还能够接收数字信号，在电路内部完成数模转换，并且也提供陀螺数据采集，数字信号处理等功能，通过大量通用I/O，可与电路外围器件或接口实现数据交互。

优选的，所述宽谱光源用于为整个光路提供基准光谱，所述探测器用于干涉仪的输出光功率到电压的转换，所述耦合器用于将宽谱光源、探测器和敏感环路连接，实现光纤陀螺的最小互易结构，所述Y波导模块用于提升转速信号的检测灵敏度和区分转速方向。