Ключевые технологии и оптимизация полностью цифровой замкнутой модуляции и демодуляции FOG
24 марта 2026Полностью цифровая схема замкнутого контура модуляции и демодуляции сегодня является основной технологией для высокоточных интерферометрических волоконно-оптических гироскопов (IFOG). В ней оптические сигналы модулируются и демодулируются в условиях замкнутого контура с использованием цифровых цепей, что позволяет извлекать угловую скорость вращения с высокой линейностью.
Типовая структура полностью цифровой системы обработки сигнала в замкнутом контуре показана на рисунке ниже. Ключевые направления и оптимизации включают повышение полосы пропускания системы, подавление искажений модуляции и реализацию аппаратной платформы.
Повышение полосы пропускания системы
При использовании схемы трёхчастотной модуляции/демодуляции период дискретизации сокращается до одной трети по сравнению с базовой схемой, что заметно увеличивает полосу пропускания системы. Это позволяет лучше компенсировать высокочастотные шумовые компоненты и улучшить динамические характеристики без ухудшения статической точности.
Подавление искажений модуляции
В данном подходе применяется биполярная квадратурная демодуляция с импульсами обнуления, которая эффективно устраняет или подавляет влияние искажений модуляции. По сравнению с традиционными методами демодуляции эта техника снижает относительную ошибку измерения угловой скорости на порядок — примерно с 1% до 0,1%, что существенно повышает точность и стабильность гироскопа в замкнутом контуре.
Аппаратная реализация платформы
Полностью цифровые схемы замкнутого контура обычно опираются на высокопроизводительные платформы цифровой обработки сигналов. Благодаря параллельной обработке, высокой степени интеграции и гибкости FPGA постепенно стала основным выбором: на ПЛИС реализуются цифровая демодуляция, логика управления таймингом, цифровая фильтрация и, при необходимости, часть функций предварительной обработки.
Полностью цифровая замкнутая схема модуляции и демодуляции обеспечивает линейное извлечение сигнала FOG за счёт совместной работы фазового смещения модуляции, цифровой корреляционной демодуляции и ступенчатой волновой обратной связи по фазе. Такой подход является ключевым для достижения высокой точности и широкого динамического диапазона в FOG, а также постоянно совершенствуется по адаптивности к высокодинамичным условиям и уровню интеграции.