抑制電磁干擾是提高輕小型光纖陀螺低速靈敏度的關(guān)鍵問題。為了減小電磁干擾，必須對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)用于慣性測量領(lǐng)域中。光纖陀螺作為一種極其精密的測量儀器，以0.01°/h 典型慣導(dǎo)級產(chǎn)品為例，依托相關(guān)檢測原理，能夠?qū)崿F(xiàn)nV 級的微弱信號檢測，但同時(shí)也對某些干擾信號非常敏感。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間的串?dāng)_。光纖陀螺作為典型的數(shù)?；旌想娐罚陨黼姶鸥蓴_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的問題日益突出，成為限制光纖陀螺低速靈敏度的關(guān)鍵問題。

為了有效評估光纖陀螺檢測電路電源分配網(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）到光電探測器（PINFET）的電源干擾傳播通道為研究對象，使用電流探頭對DA 轉(zhuǎn)換芯片電源管腳干擾電流譜進(jìn)行測量，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說，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。在電源干擾傳播過程中，DAC 為干擾源，探測器為敏感設(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 芯片到探測器信號輸出端的傳播示意如圖1 所示。由于DA 轉(zhuǎn)換芯片和探測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PDN 的阻抗Z（覼）后會在探測器的電源輸入端產(chǎn)生一定的電壓波動(dòng)V（覼），這個(gè)干擾電壓通過電源端進(jìn)入到探測器內(nèi)部，最終耦合到探測器的信號輸出端，成為調(diào)制串?dāng)_的一部分，經(jīng)過后續(xù)信號調(diào)理電路的放大后對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，才能通過合理的抑制手段將DAC 傳遞到探測器的電源干擾控制在不影響陀螺精度的范圍內(nèi)。

3 干擾源電流譜測量

該探頭最大檢測電流為5A，電流電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系為1V/A，帶寬為120MHz，可以測量幅值在5mA 以下的交流電流，滿足測量使用要求。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，可以不必改變原有電路結(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)線穿過電流鉗的環(huán)形閉合區(qū)域，實(shí)驗(yàn)硬件平臺如圖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功率譜，經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)換后即可得到實(shí)際電流譜。由測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)檢測檢測原理，光纖陀螺僅對解調(diào)方波奇倍頻處的干擾信號敏感，因此在后續(xù)的研究中需要將來自DA轉(zhuǎn)換芯片干擾信號中與解調(diào)方波奇倍頻同頻的干擾抑制掉。

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

審核編輯：符乾江