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MEMS陀螺仪和传统陀螺仪相比,具有体积小、重量轻、功耗低、易于集成等优点,已广泛应用于汽车、消费电子以及航空航天等各个领域，是各国关注的重点研究技术之一。高品质因数的敏感结构配合自动模态匹配技术和低噪声接口电路技术，在提高机械灵敏度的同时降低电路噪声，极大的提升了MEMS陀螺仪的精度。但是由于灵敏度和带宽的矛盾以及稳定性等原因，敏感结构必须工作在闭环状态下，机电耦合∑Δ（sigma-delta）调制技术在实现低噪声数字化检测的同时完成了力反馈闭环，给出了一种解决方案，其易于集成，灵活性高，是配合实现导航级惯性传感器的重要技术之一。 鉴于上述背景，本文设计了一种基于双量化机电耦合∑Δ调制技术的MEMS角振动陀螺仪。以MEMS角振动陀螺和∑Δ调制器为基础，提出双量化机电耦合∑Δ调制器的系统构架，给出理论计算、模型仿真以及试验验证结果。 首先，介绍MEMS角振动陀螺机械结构以及检测原理，分析噪声整形、过采样等典型∑Δ调制技术，并以此引出机电耦合∑Δ调制技术。 其次，提出双量化机电耦合∑Δ调制MEMS角振动陀螺仪的系统构架。通过敏感环路的准线性模型，着重分析计算敏感环路的稳定性、噪声整形效果以及多比特量化器的量化位数选取。在Simulink下建立仿真模型，通过实时仿真来验证闭环设计的正确性。 最后，系统实现以及实验验证。低噪声电容检测ASIC将陀螺仪的振动信号转换成模拟电压信号，混合电路包括ADC、DAC等提供模拟数字域的交互，基于FPGA的数字信号处理电路用以实现驱动闭环、敏感闭环算法。实现过程中对反馈脉冲耦合干扰、反馈频谱混叠、环路延时等非理想因素进行了详细的研究与分析。测试结果表明，在±300°/s量程下该系统的标度因子及其线性度为：1/°/s、460ppm，100Hz带宽内其等效角速度噪声密度为：3.1m°/s/√Hz，零偏不稳定性（Allan方差）为：1.3°/h。该结果表明本文所实现的陀螺系统达到了中等战术级，为早日研制出高性能、集成化机电耦合∑Δ调制的工程化陀螺仪提供有力的技术支撑。