抑制電磁干擾是提高輕小型光纖陀螺低速靈敏度的關(guān)鍵問(wèn)題。為了減小電磁干擾，必須對(duì)電磁兼容三要素中干擾源的干擾特性、耦合通道的傳輸特性以及敏感設(shè)備的抗干擾特性進(jìn)行深入分析。

光纖陀螺作為一種基于Sagnac 效應(yīng)的角速度傳感器，以其靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍廣等諸多優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于慣性測(cè)量領(lǐng)域中。光纖陀螺作為一種極其精密的測(cè)量?jī)x器，以0.01°/h 典型慣導(dǎo)級(jí)產(chǎn)品為例，依托相關(guān)檢測(cè)原理，能夠?qū)崿F(xiàn)nV 級(jí)的微弱信號(hào)檢測(cè)，但同時(shí)也對(duì)某些干擾信號(hào)非常敏感。例如，光纖陀螺的一大技術(shù)難題———“死區(qū)”，產(chǎn)生的一個(gè)重要原因就是同頻信號(hào)間的串?dāng)_。光纖陀螺作為典型的數(shù)模混合電路，自身電磁干擾情況復(fù)雜。隨著光纖陀螺向著輕小型和組件電路一體化方向發(fā)展，由電磁干擾特別是電源干擾帶來(lái)的問(wèn)題日益突出，成為限制光纖陀螺低速靈敏度的關(guān)鍵問(wèn)題。

為了有效評(píng)估光纖陀螺檢測(cè)電路電源分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的合理性，需要從電磁兼容角度對(duì)光纖陀螺典型電源干擾傳播通道進(jìn)行分析。本文選取DAC（DigitaltoAnalogConverter）到光電探測(cè)器（PINFET）的電源干擾傳播通道為研究對(duì)象，使用電流探頭對(duì)DA 轉(zhuǎn)換芯片電源管腳干擾電流譜進(jìn)行測(cè)量，得到干擾源的干擾特性，從而為后續(xù)量化干擾大小、改進(jìn)電源分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

電源干擾傳播特性分析從電磁兼容的角度來(lái)說(shuō)，如果要保證敏感設(shè)備在受到干擾源干擾的情況下仍然可以正常工作，則應(yīng)該滿(mǎn)足：干擾源強(qiáng)度×通道衰減< 敏感設(shè)備的抗干擾能力。在電源干擾傳播過(guò)程中，DAC 為干擾源，探測(cè)器為敏感設(shè)備，傳輸通道為兩者之間的電源分配網(wǎng)絡(luò)。

干擾沿電源通道從DAC 芯片到探測(cè)器信號(hào)輸出端的傳播示意如圖1 所示。由于DA 轉(zhuǎn)換芯片和探測(cè)器之間的電源分配網(wǎng)絡(luò)不是理想的0 阻抗平面，所以DAC 芯片產(chǎn)生的

干擾電流I（覼）流過(guò)PDN 的阻抗Z（覼）后會(huì)在探測(cè)器的電源輸入端產(chǎn)生一定的電壓波動(dòng)V（覼），這個(gè)干擾電壓通過(guò)電源端進(jìn)入到探測(cè)器內(nèi)部，最終耦合到探測(cè)器的信號(hào)輸出端，成為調(diào)制串?dāng)_的一部分，經(jīng)過(guò)后續(xù)信號(hào)調(diào)理電路的放大后對(duì)光纖陀螺的性能和精度產(chǎn)生影響。

因此，必須得到干擾源的干擾特性、傳輸通道的耦合特性以及敏感設(shè)備的抗干擾特性，才能通過(guò)合理的抑制手段將DAC 傳遞到探測(cè)器的電源干擾控制在不影響陀螺精度的范圍內(nèi)。

3 干擾源電流譜測(cè)量

該探頭最大檢測(cè)電流為5A，電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系為1V/A，帶寬為120MHz，可以測(cè)量幅值在5mA 以下的交流電流，滿(mǎn)足測(cè)量使用要求。同時(shí)作為一種環(huán)形電流鉗，其不與電源的導(dǎo)線相接觸，可以不必改變?cè)须娐方Y(jié)構(gòu)，方便實(shí)驗(yàn)操作。用導(dǎo)線將DA 轉(zhuǎn)換芯片+5V 電源管腳處的限流0 歐電阻R64 進(jìn)行短接，將電流探頭卡在該導(dǎo)線上，即導(dǎo)線穿過(guò)電流鉗的環(huán)形閉合區(qū)域，實(shí)驗(yàn)硬件平臺(tái)如圖2 所示。

在高速和低速情況下分別采集陀螺的輸出數(shù)據(jù)，判斷陀螺處于正常工作狀態(tài)后用電流探頭進(jìn)行測(cè)量，探頭一端卡在導(dǎo)線上，另一端接示波器。設(shè)置示波器時(shí)域采集帶寬為0～3MHz，選擇AC 耦合，去掉直流偏置，瞬態(tài)捕捉后進(jìn)行FFT 變換，設(shè)置變換帶寬為10kHz～3MHz，采樣率為10GHz/s，RBW=5kHz。

將示波器設(shè)置為諧波搜索模式，得到DAC 芯片+5V 電源管腳干擾電流譜波形如圖3 所示

圖中可以顯示出與解調(diào)方波諧波同頻的干擾信號(hào)功率譜，經(jīng)過(guò)一定的轉(zhuǎn)換后即可得到實(shí)際電流譜。由測(cè)得的干擾電流譜可以看出，DA 轉(zhuǎn)換芯片的電源管腳供電電流中夾雜著與解調(diào)方波各次諧波同頻的干擾電流。根據(jù)相關(guān)檢測(cè)檢測(cè)原理，光纖陀螺僅對(duì)解調(diào)方波奇倍頻處的干擾信號(hào)敏感，因此在后續(xù)的研究中需要將來(lái)自DA轉(zhuǎn)換芯片干擾信號(hào)中與解調(diào)方波奇倍頻同頻的干擾抑制掉。

通過(guò)對(duì)DA 轉(zhuǎn)換芯片電源管腳的干擾電流譜進(jìn)行測(cè)量，可以看出干擾主要來(lái)自與陀螺解調(diào)方波各次諧波同頻的信號(hào)。由此得到干擾源的干擾特性后可以有針對(duì)性地對(duì)特殊頻率處的干擾進(jìn)行抑制，從而提高光纖陀螺檢測(cè)電路的抗干擾能力。

審核編輯：符乾江