一种光纤陀螺用阶梯波电路与Y波导一体化结构

技术领域

本发明涉及一种光纤陀螺，特别是一种光纤陀螺用阶梯波电路与Y波导一体化结构。

背景技术

在光纤陀螺的设计中，Y波导的处理方式直接影响到光纤陀螺的死区、零偏稳定性等一系列的指标。在传统的设计中，由于Y波导器件属于光电器件，器件布局上一般与光纤环紧密结合在一起，而远离其电路驱动电路，电路主板与Y波导之间一般通过双绞线连接，有些光纤陀螺生产厂家为了进一步防止Y波导受到外界的干扰，而是采用屏蔽双绞线的方式进行Y波导的驱动。但是，无论采用何种方式，都不可避免会在主板驱动电路与Y波导之间采用导线进行连接。由于主板驱动电路与Y波导之间存在波导线，一般的波导线的约5cm,最长的长达30cm；在三轴一体的光纤惯组中，由于光纤环与电路主板的距离更大，因此波导线的长度更大，更容易受到外界的干扰。对光纤陀螺而言，目前的这种驱动电路与Y波导分开的方案的缺点为：由于Y波导驱动电路与Y波导器件的分开，驱动电路与Y波导之间采用的是双绞线、屏蔽线等方式连接，而光纤陀螺的实际工程实践中发现，Y波导线的好坏决定了光纤陀螺的精度，直接影响光纤陀螺，造成光纤陀螺的精度会出现下降的情况。因此，现有的技术存在着光纤陀螺精度易受影响的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种光纤陀螺用阶梯波电路与Y波导一体化结构。本发明具有能够有效提高光纤陀螺精度的特点。

本发明的技术方案：一种光纤陀螺用阶梯波电路与Y波导一体化结构，包括陀螺本体，陀螺本体上设有安装槽，安装槽内设有Y波导器件，Y波导器件侧面设有安装柱，安装柱上方设有位于Y波导器件上方的Y波导驱动板，且Y波导器件的引脚经焊接方式与Y波导驱动板相连；所述Y波导驱动板上方设有信号板，Y波导驱动板经挠性电路板与信号板相连；信号板上方设有与陀螺本体相配合的陀螺上盖。

前述的一种光纤陀螺用阶梯波电路与Y波导一体化结构中，所述Y波导驱动板包括电路印制板，电路印制板上表面设有依次排布的DA芯片和差分运放芯片，DA芯片和差分运放芯片之间还设有两个对称分布的第一电阻，每个第一电阻和DA芯片之间设有第二电阻，且两个第二电阻之间相互对称分布；所述差分运放芯片上还设有两个对称分布的第三电阻。

前述的一种光纤陀螺用阶梯波电路与Y波导一体化结构中，DA芯片上还设有用于与挠性电路板相连的接插件。

前述的一种光纤陀螺用阶梯波电路与Y波导一体化结构中，Y波导器件和Y波导驱动板外还设有金属密封层。

与现有技术相比，本发明将Y波导驱动电路集成在Y波导器件上方，并将电路进行小型化，与Y波导紧密联合在一起，取消了原光纤陀螺中的Y波导线，这样能够最大程度减少Y波导的导线的距离，可以做到驱动电路与Y波导电极之间的距离只有0mm，能够减少干扰，提高光纤陀螺的精度，改善光纤陀螺的输出特征，提高产品的合格率。同时，由于Y波导电极为模拟差分信号，为了最大限度的保证Y波导的性能，从DA芯片出来的电流信号经过后面的器件时，布局上均采用了完全的对称技术(第一电阻、第二电阻、第三电阻均采用对称分布)，布线上完全采用对称技术，所有的器件完全对称。通过采用本发明的技术方案，可以明显降低光纤陀螺由于Y波导线设计不合理造成的精度问题，提高光纤陀螺的精度，提升光纤陀螺的合格率，降低生产成本；对解决光纤陀螺中的输出扭曲、震荡、死区大等问题有很好的抑制措施。综上所述，本发明具有能够有效提高光纤陀螺精度的特点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是Y波导驱动板的电路原理图；

图3是Y波导驱动板的结构图；

图4是具有干扰情况的光纤陀螺的测试曲线图；

图5是采用本发明技术方案的光纤陀螺的测试曲线图。

附图中的标记为：1-陀螺本体，2-安装槽，3-Y波导器件，4-安装柱，5-Y波导驱动板，6-信号板，7-挠性电路板，8-陀螺上盖，501-电路印制板，502-DA芯片，503-差分运放芯片，504-第一电阻，505-第二电阻，506-第三电阻，507-接插件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例。一种光纤陀螺用阶梯波电路与Y波导一体化结构，构成如图1至图3所示，包括陀螺本体1，陀螺本体1上设有安装槽2，安装槽2内设有Y波导器件3，Y波导器件3侧面设有安装柱4，安装柱4上方设有位于Y波导器件3上方的Y波导驱动板5，且Y波导器件3的引脚经焊接方式与Y波导驱动板5相连；所述Y波导驱动板5上方设有信号板6，Y波导驱动板5经挠性电路板7与信号板6相连；信号板6上方设有与陀螺本体1相配合的陀螺上盖8。

所述Y波导驱动板5包括电路印制板501，电路印制板501上表面设有依次排布的DA芯片502和差分运放芯片503，DA芯片502和差分运放芯片503之间还设有两个对称分布的第一电阻504，每个第一电阻504和DA芯片502之间设有第二电阻505，且两个第二电阻505之间相互对称分布；所述差分运放芯片503上还设有两个对称分布的第三电阻506。

DA芯片502上还设有用于与挠性电路板7相连的接插件507。

Y波导器件3和Y波导驱动板5外还设有金属密封层。

由于Y波导器件的尺寸为30mm×8mm×5mm，因此需要将阶梯波驱动电路(Y波导驱动电路)在30mm×8mm进行设计。如图2所示，为光纤陀螺中使用的阶梯波驱动电路，图2中省略了滤波电容以及去耦电容。对图2的电路路进行微系统化，将Y波导驱动电路与Y波导进行集成设计。首先将该电路在30mm×8mm的印制板上进行布板，在遵循一般的印制板布板规则的基础上，需要采用裸芯片进行布局，最终的布局效果如图3所示：

其中的Y波导的驱动电极通过JB1、JB2两个孔直接相连；图2的电路与信号板之间采用挠性电路板进行连接。同时为了起到最佳的效果，作了以下改进：

1、对电路板上的器件进行完全对称分布：

由于Y波导电极为模拟差分信号，为了最大限度的保证Y波导的性能，因此从DA出来的电流信号经过后面的器件(各个电阻)时，布局上采用了完全的对称技术，布线上完全采用对称技术，如图3所示，所有的器件完全关于板子上下对称。

2、采用了埋阻埋容技术：由于印制板的尺寸有限，且由于印制板下方为Y波导器件，因此印制板的背面无法布局器件，同时对于图中给的DA芯片以及差分运放芯片，都需要滤波去耦电容，而DA外部还需要有外围的配置电路，因此采用了埋阻埋容技术，将无需调整的电阻电容埋置在印制板中间层，节约印制板的体积。

3、电磁屏蔽：为了进一步防止Y波导器件和Y波导驱动电路板受到外界的干扰，最终还需要将图1中的组件进行金属密封，形成Y波导电路组件，防止外界的电磁、湿度等对组件的影响。

将Y波导组件封装完毕后，将Y波导组件安装在光纤陀螺内部，Y波导电路组件通过接插件与电路主板采用挠性电路板进行连接，其具体的实施步骤如下所示

1)、将Y波导器件安装在陀螺本体上，将Y波导器件的引脚上弯；

2)使用安装柱固定住Y波导器件；

3)在安装柱的上方安装Y波导驱动板，并将Y波导器件的引脚焊接在Y波导驱动板上；

4)信号板与Y波导驱动板之间通过挠性电路板连接，保证可靠性。

5)通过将Y波导器件的引脚直接焊接在Y波导驱动板上，缩短调制信号至Y波导之间的距离，从而直接作用在Y波导上，使得驱动板发出的模拟调制信号不容易受到外部干扰，保证了光纤陀螺的调制稳定性，另外Y波导驱动板与信号板之间传输的信号为数字信号，不易受到环境干扰，不会因板间分离而造成不良影响。同时，通过使用挠性电路板连接两者可以保证电路板的稳定性。

本发明巧妙地将上述图中的Y波导驱动电路集成在Y波导器件上，采用微工艺的方法，将电路进行小型化，与Y波导紧密联合在一起设计，最终的目的是取消原光纤陀螺中的Y波导线。从而提高光纤陀螺的精度，改善光纤陀螺的输出特征，提高产品的合格率。

申请人选取了一只存在干扰情况的陀螺进行比对试验，在使用传统方案时，该陀螺在测试过程中产生了明显的干扰现象，经过分析，认定其为波导线受到干扰造成的，其测试曲线图4所示；在不改变其他状态情况下，使用本方案一体化设计的电路后，信号干扰造成的突变点明显消失，对陀螺的性能指标明显起到提升作用，其测试曲线如图5所示。在使用本发明的技术方案后，陀螺的零偏稳定性由原本的0.21°/h提升为0.15°/h，产品性能及稳定性得到了提升，另外干扰引起得突变，会使得产品在使用过程中带来后端导航产品的可靠性故障，本方案在有效消除信号干扰后，能给产品提供更高的稳定性及可靠性。