El esquema de modulación y demodulación de bucle cerrado totalmente digital es actualmente la tecnología predominante para los giroscopios interferométricos de fibra óptica (IFOG) de alta precisión. Este sistema modula y demodula señales ópticas en condiciones de bucle cerrado mediante circuitos digitales, extrayendo así la velocidad angular de rotación con alta linealidad.
En la siguiente figura se muestra un diagrama típico de un sistema de procesamiento de señales de bucle cerrado totalmente digital, con tecnologías y optimizaciones clave que incluyen la mejora del ancho de banda del sistema, la supresión de la distorsión de la modulación y la implementación de la plataforma de hardware.
Mejora del ancho de banda del sistema
Mediante la adopción de un esquema de modulación/demodulación de triple frecuencia, el período de muestreo se reduce a un tercio del esquema de frecuencia fundamental, lo que aumenta significativamente el ancho de banda del sistema y compensa mejor las señales de ruido de alta frecuencia, mejorando el rendimiento dinámico sin afectar la precisión estática.
Supresión de la distorsión de modulación
Este método emplea una demodulación de onda cuadrada con pulso de anulación bipolar, que elimina o suprime eficazmente la distorsión de la modulación. En comparación con los métodos de demodulación convencionales, esta técnica reduce el error relativo de medición de la velocidad angular en un orden de magnitud (del 1 % al 0,1 %), lo cual es fundamental para mejorar la precisión y la estabilidad de la medición en giroscopios de bucle cerrado.
Implementación de la plataforma de hardware
Los sistemas de bucle cerrado totalmente digitales suelen basarse en plataformas de procesamiento de señales digitales de alto rendimiento. Gracias a su gran capacidad de procesamiento paralelo, alta integración y flexibilidad, las FPGA se han convertido gradualmente en la opción predominante. Las FPGA pueden realizar demodulación digital, control lógico de temporización, filtrado digital e incluso algunas funciones de preprocesamiento.
El esquema de modulación y demodulación de bucle cerrado totalmente digital logra la extracción lineal de señales FOG mediante la operación sinérgica de la polarización de modulación de fase, la demodulación de correlación digital y la retroalimentación de fase de onda escalonada. Este esquema no solo es clave para lograr alta precisión y un amplio rango dinámico en FOG, sino que también su adaptabilidad a entornos de alta dinámica y su nivel de integración se mejoran constantemente.
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