一種提高光纖陀螺比例因子穩(wěn)定性的多態(tài)調(diào)制電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出一種提高光纖陀螺比例因子穩(wěn)定性的多態(tài)調(diào)制電路，解決兩態(tài)調(diào)制下增益控制缺陷，同時不增加硬件資源的情況下實現(xiàn)光功率的穩(wěn)定，提高陀螺比例因子的穩(wěn)定性。本實用新型采取的技術(shù)方案包括：光源1與耦合器2連接，向耦合器2發(fā)射光束；耦合器2分別與Y波導(dǎo)3和探測器5連接，耦合器2將來自光源1的光束分為兩束光，一束光進(jìn)入Y波導(dǎo)3，耦合器2還接收Y波導(dǎo)3返回的干涉光，將所述干涉光傳輸給探測器5。
【專利說明】—種提高光纖陀螺比例因子穩(wěn)定性的多態(tài)調(diào)制電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及干涉型閉環(huán)光纖陀螺的的調(diào)制解調(diào)及光功率控制，即一種提高光纖陀螺比例因子穩(wěn)定性的多態(tài)調(diào)制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著中高精度閉環(huán)光纖陀螺的發(fā)展，不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ν勇菪阅艿男枨蟛粩嗵岣?，中高精度光纖陀螺普遍采用基于Y波導(dǎo)的數(shù)字閉環(huán)處理方案，Y波導(dǎo)半波電壓的變化及電子部件各參數(shù)的溫度漂移，引起相位調(diào)制通道增益的變化，從而影響2 π復(fù)位精度，帶來陀螺比例因子的變化。通常閉環(huán)光纖陀螺采用土 η/2的兩態(tài)調(diào)制，增益控制是通過數(shù)字階梯波2 π復(fù)位時刻的復(fù)位誤差來判斷通道增益是否發(fā)生變化，通道增益發(fā)生變化，陀螺干涉輸出出現(xiàn)跳變，通過第二回路控制DA基準(zhǔn)或放大器增益，抵消這種誤差帶來的影響，保證比例因子的穩(wěn)定。但土 η /2的兩態(tài)調(diào)制，陀螺在低轉(zhuǎn)速情況下因復(fù)位次數(shù)少不能實時提取誤差量，高轉(zhuǎn)速情況復(fù)位誤差含較大的陀螺信息而無效，因而不能實時抵消2 π復(fù)位誤差帶來的影響，帶來陀螺比例因子的變化。
[0003]光源光功率隨環(huán)境溫度變化而變化，光纖陀螺比例因子的穩(wěn)定性直接與光纖光源的譜穩(wěn)定性相關(guān)，平均波長定義為整個光譜上所有波長功率加權(quán)平均，溫度變化必然帶來平均波長的變化，一定程度上影響比例因子的穩(wěn)定。實際上，閉環(huán)控制會存在誤差，輸出反饋相移也會包含光功率信息，因此，光功率變化也會帶來陀螺比例因子的變化。傳統(tǒng)的光功率控制首先需要增加電路硬件，帶來系統(tǒng)復(fù)雜性的增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是提出一種提高光纖陀螺比例因子穩(wěn)定性的多態(tài)調(diào)制電路，解決兩態(tài)調(diào)制下增益控制缺陷，同時不增加硬件資源的情況下實現(xiàn)光功率的穩(wěn)定，提高陀螺比例因子的穩(wěn)定性。
[0005]本實用新型采取的技術(shù)方案為，
[0006]一種提高光纖陀螺比例因子穩(wěn)定性的多態(tài)調(diào)制電路，包括:
[0007]光源1、耦合器2、Y波導(dǎo)3、光纖環(huán)4、探測器5、信號處理單元6 ；
[0008]光源I與耦合器2連接，向耦合器2發(fā)射光束；
[0009]耦合器2分別與Y波導(dǎo)3和探測器5連接，耦合器2將來自光源I的光束分為兩束光，一束光進(jìn)入Y波導(dǎo)3，耦合器2還接收Y波導(dǎo)3返回的干涉光，將所述干涉光傳輸給探測器5 ；
[0010]Y波導(dǎo)3與光纖環(huán)4連接,將來自稱合器2的一束光分為兩束光,兩束光沿相反方向傳入光纖環(huán)4，并接收光纖環(huán)4返回的光，在Y波導(dǎo)3形成干涉，干涉光經(jīng)Y波導(dǎo)3返回給率禹合器2 ；
[0011]光纖環(huán)4將來自Y波導(dǎo)3的兩束方向相反的光傳輸一周后返回Y波導(dǎo)3 ；
[0012]探測器5與信號處理單元6連接，接收來自耦合器2的干涉光，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換為電信號，將所述電信號進(jìn)入信號處理單元6 ;
[0013]信號處理單元6分別與光源I和Y波導(dǎo)3連接，信號處理單元6根據(jù)所述電信號進(jìn)行誤差解算得到誤差值，向Y波導(dǎo)3及光源I輸出反向補(bǔ)償信號進(jìn)行誤差補(bǔ)償。
[0014]本實用新型具有的優(yōu)點和有益效果:按設(shè)定的周期跟蹤環(huán)路增益變化，通過閉環(huán)控制補(bǔ)償增益變化，避免了傳統(tǒng)調(diào)制無法實時提取增益誤差的缺陷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型一種提高光纖陀螺比例因子穩(wěn)定性的多態(tài)調(diào)制電路的結(jié)構(gòu)框圖；
[0016]其中，1:光源,2:稱合器,3:Y波導(dǎo),4:光纖環(huán),5:PIN/FET, 6:信號處理單兀；
[0017]圖2為本實用新型信號處理單元的電路原理框圖；
[0018]其中61:前放，62:A/D，63:邏輯器件，64:D/A，65:處理器，66:電流源，67:放大器；
[0019]圖3為Y波導(dǎo)上多態(tài)調(diào)制電壓圖；
[0020]圖4為陀螺五種調(diào)制態(tài)相位圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步描述。
[0022]本實用新型提供的一種提高光纖陀螺比例因子穩(wěn)定性的多態(tài)調(diào)制電路，如圖1所示，包括:
[0023]光源1、耦合器2、Y波導(dǎo)3、光纖環(huán)4、探測器5、信號處理單元6 ；
[0024]光源I與耦合器2連接，向耦合器2發(fā)射光束；
[0025]耦合器2分別與Y波導(dǎo)3和探測器5連接，耦合器2將來自光源I的光束分為兩束光，一束光進(jìn)入Y波導(dǎo)3，耦合器2還接收Y波導(dǎo)3返回的干涉光，將所述干涉光傳輸給探測器5 ；
[0026]Y波導(dǎo)3與光纖環(huán)4連接,將來自稱合器2的一束光分為兩束光,兩束光沿相反方向傳入光纖環(huán)4，并接收光纖環(huán)4返回的光，在Y波導(dǎo)3形成干涉，干涉光經(jīng)Y波導(dǎo)3返回給率禹合器2 ；
[0027]光纖環(huán)4將來自Y波導(dǎo)3的兩束方向相反的光傳輸一周后返回Y波導(dǎo)3 ；
[0028]探測器5與信號處理單元6連接，接收來自耦合器2的干涉光，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換為電信號，將所述電信號進(jìn)入信號處理單元6 ;
[0029]信號處理單元6分別與光源I和Y波導(dǎo)3連接，信號處理單元6根據(jù)所述電信號進(jìn)行誤差解算得到誤差值，向Y波導(dǎo)3及光源I輸出反向補(bǔ)償信號進(jìn)行誤差補(bǔ)償。
[0030]進(jìn)一步的,信號處理單元6如圖2所示,包括:
[0031]邏輯器件63、D/A64、放大器67、前放61、A/D62、處理器65、電流源66 ；
[0032]邏輯器件63與D/A64連接，邏輯器件63按時序向D/A64發(fā)送數(shù)字量；
[0033]D/A64與放大器67連接，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬電壓；
[0034]放大器67與Y波導(dǎo)3連接，將模擬電壓放大后生成對應(yīng)時序下的電壓Vtl, νπ/2，ν_π，驅(qū)動Y波導(dǎo)3形成5種調(diào)制狀態(tài)；[0035]處理器65與電流源66連接，向電流源66輸出光電流驅(qū)動電壓；
[0036]電流源66與光源I連接，根據(jù)光電流驅(qū)動電壓生成驅(qū)動電流驅(qū)動光源I工作；
[0037]前放61輸入端與探測器5連接，前放61輸出端與A/D62連接，將來自探測器5的電信號放大發(fā)送給A/D62 ；
[0038]A/D62與邏輯器件63連接，將模擬的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號發(fā)送給邏輯器件63，邏輯器件63根據(jù)所述數(shù)字電信號進(jìn)行誤差解算得到誤差值，邏輯器件63向D/A64發(fā)送針對Y波導(dǎo)3的反向補(bǔ)償信號，邏輯器件63向處理器65發(fā)送針對光源I的反向補(bǔ)償信號。
[0039]信號處理單元6內(nèi)各部件工作流程:處理器65給出光電流驅(qū)動電壓，給電流源66生成驅(qū)動電流，驅(qū)動光源I工作，邏輯器件63按一定的時序產(chǎn)生對應(yīng)的數(shù)字量D1，D2，D3，每個數(shù)字量的持續(xù)時間為一個光纖環(huán)的渡越時間；然后，將上述時序的數(shù)字量給D/A64，在D/A64形成對應(yīng)的模擬電壓；然后，該模擬電壓給后面的放大器67，進(jìn)行信號調(diào)理及匹配放大，生成對應(yīng)時序下的電壓￥(|，^/2，￥_? (如圖3所示)；產(chǎn)生的電壓用于驅(qū)動Y波導(dǎo)3實現(xiàn)對光的相位調(diào)制，加入Y波導(dǎo)的電壓H/2，V_?使傳輸?shù)膬墒猱a(chǎn)生0，31/2，-Ji的相位偏置，使得陀螺工作在五種調(diào)制狀態(tài)+ π /2，- π /2，+3 π /2，-3 π /2，0 (如圖4所示)，探測器5接收到的光信號，經(jīng)過前放61進(jìn)行濾波、信號調(diào)理后給A/D62，完成數(shù)模轉(zhuǎn)換后給邏輯器件63，然后，在邏輯電路中，根據(jù)第一調(diào)制態(tài)+ π/2，第二調(diào)制態(tài)-π/2，第三調(diào)制態(tài)+3 π/2，第四調(diào)制態(tài)-3 /2，解調(diào)得到誤差信息Λ I1，生成針對Y波導(dǎo)3的反向補(bǔ)償信號，調(diào)節(jié)相應(yīng)數(shù)字量Dl，D2，D3，實現(xiàn)增益控制；在第五調(diào)制態(tài)0，得到此時光強(qiáng)信息，通過邏輯電路63送入處理器65，計算出光功率誤差信息Λ I2，生成針對光源I的反向補(bǔ)償信號，調(diào)節(jié)數(shù)字量D，給電流源66，控制光源1，穩(wěn)定光功率。陀螺干涉光強(qiáng)與相位差關(guān)系如I=Itl(HCC)SA Φ)，I。表不初始光強(qiáng)，Δ Φ表不相位 差。在+ π/2, - π/2,+3 π/2,-3 π/2四種調(diào)制態(tài)下,解調(diào)得到增益誤差A(yù)I1，同時根據(jù)調(diào)制序列設(shè)計的零調(diào)制態(tài)，在第五調(diào)制態(tài)0，解調(diào)光功率信號，與處理器預(yù)先設(shè)定的值I作比較，求出誤差λι2。
[0040]增益誤差解算
【權(quán)利要求】
1.一種提高光纖陀螺比例因子穩(wěn)定性的多態(tài)調(diào)制電路，其特征在于，包括: 光源(I)、耦合器(2)、Y波導(dǎo)(3)、光纖環(huán)(4)、探測器(5)、信號處理單元(6)； 光源(I)與耦合器(2)連接，向耦合器(2)發(fā)射光束； 耦合器(2)分別與Y波導(dǎo)(3)和探測器(5)連接，耦合器(2)將來自光源(I)的光束分為兩束光，一束光進(jìn)入Y波導(dǎo)(3 )，耦合器(2 )還接收Y波導(dǎo)(3 )返回的干涉光，將所述干涉光傳輸給探測器(5)； Y波導(dǎo)(3)與光纖環(huán)(4)連接,將來自稱合器(2)的一束光分為兩束光,兩束光沿相反方向傳入光纖環(huán)(4)，并接收光纖環(huán)(4)返回的光，在Y波導(dǎo)(3)形成干涉，干涉光經(jīng)Y波導(dǎo)(3)返回給耦合器(2); 光纖環(huán)(4)將來自Y波導(dǎo)(3)的兩束方向相反的光傳輸一周后返回Y波導(dǎo)(3)；探測器(5 )與信號處理單元(6 )連接，接收來自耦合器(2 )的干涉光，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換為電信號，將所述電信號進(jìn)入信號處理單元(6)； 信號處理單元(6)分別與光源(I)和Y波導(dǎo)(3)連接，信號處理單元(6)根據(jù)所述電信號進(jìn)行誤差解算得到誤差值，向Y波導(dǎo)(3)及光源(I)輸出反向補(bǔ)償信號進(jìn)行誤差補(bǔ)償。
2.如權(quán)利要求1所述的一種提高光纖陀螺比例因子穩(wěn)定性的多態(tài)調(diào)制電路，其特征在于，信號處理單兀(6)包括: 邏輯器件(63)、D/A (64)、放大器(67)、前放(61)、A/D (62)、處理器(65)、電流源(66); 邏輯器件(63)與D/A (64)連接，邏輯器件(63)按時序向D/A (64)發(fā)送數(shù)字量； D/A (64)與放大器(67)連接，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬電壓； 放大器(67)與Y波導(dǎo)(3)連接，將模擬電壓放大后生成對應(yīng)時序下的電壓Vtl, νπ/2，ν_π，驅(qū)動Y波導(dǎo)(3 )，形成(5 )種調(diào)制狀態(tài)； 處理器(65 )與電流源(66 )連接，向電流源(66 )輸出光電流驅(qū)動電壓； 電流源(66)與光源(I)連接，根據(jù)光電流驅(qū)動電壓生成驅(qū)動電流驅(qū)動光源(I)工作； 前放(61)輸入端與探測器(5 )連接，前放(61)輸出端與A/D (62 )連接，將來自探測器(5)的電信號放大發(fā)送給A/D (62)； A/D (62)與邏輯器件(63)連接，將模擬的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號發(fā)送給邏輯器件(63)，邏輯器件(63)根據(jù)所述數(shù)字電信號進(jìn)行誤差解算得到誤差值，邏輯器件(63)向D/A(64)發(fā)送針對Y波導(dǎo)(3)的反向補(bǔ)償信號，邏輯器件(63 )向處理器(65 )發(fā)送針對光源(I)的反向補(bǔ)償信號。
【文檔編號】G01C19/72GK203615938SQ201320817070
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】馮艷利, 呂航偉, 徐霄偉, 孟冰 申請人:中國航空工業(yè)第六一八研究所