背景技术：
环形激光陀螺仪被用来通过对产生激光的介质供给能量来创建形成环形激光的放电而检测旋转。环形激光所形成的条纹图案可以被用来确定设备的旋转。在一些传统环形激光陀螺仪中，在阴极和阳极之间放置直流（DC）电压以激发产生激光的介质并形成环形激光。然而，附着到陀螺仪的块（block）内的激光腔的阴极可以吸收产生激光的介质，这减少了环形激光陀螺仪的寿命。在其它环形激光陀螺仪中，射频信号可以被用来创建环形激光陀螺仪中的放电并激发产生激光的介质。此类射频陀螺仪能够改善陀螺仪的寿命和性能。
技术实现要素：
在一个实施例中，一种环形激光陀螺仪，包括：限定用于环形激光的密封腔的块，当设置在密封腔内的产生激光的介质被激发时形成环形激光。密封腔包括至少两个填充位置。至少两个RF电极被附着到所述块，并且所述RF电极位于相反侧（opposingsides）上以为了保持产生激光的介质被激发的目的而生成电容性放电。阴极和阳极在至少两个填充位置处被附着到所述块，并且所述阴极和阳极暴露到所述密封腔，且所述产生激光的介质被设置在所述密封腔内，从而当将高压脉冲供应到阴极和阳极时使所述产生激光的介质电离。环形激光陀螺仪还包括匹配电路，用于在将所述RF信号发送到至少两个RF电极之前对由RF电源生成的射频（RF）信号的频率进行调谐。所述匹配电路经由相应的导线被耦合到所述至少两个RF电极，并且还包括元件匹配网络以调谐RF信号。附图说明应理解的是附图仅描绘了示例性实施例，并且因此不应该被认为限制了范围，将通过使用附图来用另外的特性和细节描述示例性实施例，在附图中：图1是环形激光陀螺仪的示例性实施例。图2是被包括在环形激光陀螺仪的一个实施例中的块的示例的顶视图。图3是被包括在环形激光陀螺仪的块中的激发区域的示例的截面图。图4a是用被包括在环形激光陀螺仪中的示例性块附着的阻抗匹配电路的示例的顶视图。图4b是图4a的阻抗匹配电路的示例的反面的顶视图。图5是制造例如图1中所示的环形激光陀螺仪的环形激光陀螺仪的方法的示例。根据一般惯例，各种所描述的特征并不按照比例绘制，但被绘制用于强调与示例性实施例相关的具体特征。具体实施方式本文所描述的环形激光陀螺仪的一些实施例包括射频（RF）陀螺仪，其具有块和耦合到块的匹配电路。本文所描述的实施例可以增加环形激光陀螺仪的寿命，并获得在非RF环形激光陀螺仪系统上的改善性能。实施例还可以降低制造和操作环形激光陀螺仪的成本。RF陀螺仪的一些实施方式还可以包括块内的双电极系统。用于脚踏启动陀螺仪的双电极系统连同阳极和阴极提供了可靠的放电启动，并导致有效的热管理。图1是环形激光陀螺仪（RLG）100的一个实施例的分解图。RLG100包括块120、阻抗匹配部件140、射频（RF）电源180，以及将阻抗匹配部件140耦合到附着到块120的RF电极的导线122和123。块120具有一般的平面结构，其限定了第一主侧155和与第一主侧155相反的第二主侧156。第一主侧155和第二主侧156彼此平行。在此实施例的一个实施方式中，块120由玻璃构成。在此实施例的其它实施方式中，块120由陶瓷或其它类似材料构成。在图1中所示的示例中，块120还具有一个或多个边缘，其限定第一主侧155和第二主侧156之间的侧边。具体地，图1中所示的示例具有四个边缘和四个顶点。然而，在此实施例的另一实施方式中，块120具有三个边缘和三个顶点。在此实施例的又一实施方式中，块120具有多于四个边缘和顶点。在此实施例的又一实施方式中，块120没有顶点，并且形状是圆形。块120还限定了用于环形激光130的密封腔125，从而环形激光130的平面与第一主侧155和第二主侧156平行。环形激光130由在激发设置在密封腔125内的产生激光的介质时生成的第一激光束和第二激光束构成。第一激光束和第二激光束沿着密封腔125在相反方向上传播，并生成表示RLG100的旋转方向的条纹图案。密封腔包括至少两个填充位置141和142，以容纳连接到设置在密封腔内的产生激光的介质的阴极136和阳极137。在此实施例的一个实施方式中，直流（DC）电压被跨阴极136和阳极137发送，以使产生激光的介质电离并脚踏启动环形激光陀螺仪。放置在填充位置141和142处的阴极136和阳极137被给予高压脉冲，以开始激发放电区域中的产生激光的介质。一旦开启激光束，跨阴极136和阳极137的电压源被关闭并且中断脉冲。RF源从此维持环形激光陀螺仪的操作。在此实施例的另一实施方式中，单独供应到阳极的脉冲足以脚踏启动环形激光陀螺仪，并激发放电区域中的产生激光的介质。在块120中包括至少三个反射表面。在图1中所示的示例中，块120包括四个反射表面115。四个反射表面115位于块120的四个顶点处。第一激光束和第二激光束行进通过密封腔125，并从反射表面115反射以继续沿着密封腔125的下一部分行进。反射表面115中的至少一个还具有透射比。可以在密封腔外经由具有透射比的反射表面来检测通过第一激光束和第二激光束的干涉生成的条纹图案。在此实施例的一个实施方式中，设置在密封腔125内的产生激光的介质是气体混合物。在另一实施方式中，气体混合物由氦和氖（HeNe）构成。在此实施例的又一实施方式中，氦和氖的比率是15:1。在此实施例的另一实施方式中，产生激光的介质是不同的气体混合物。块120还包括其中激发产生激光的介质的激发区域150。在图1中所示的示例中，激发区域域沿着块120的边缘之一定位。在此实施例的一个实施方式中，激发区域150包括放电区域121，其是密封腔的一部分并包括产生激光的介质。至少两个RF电极128与其它的相反地位于放电区域的任一侧。当功率被耦合到RF电极128时，RF电极128生成电容性放电，目的是激发放电区域121内的产生激光的介质。关于图3更详细地描述激发区域。在此实施例的一个实施方式中，通过将射频（RF）信号发送给RF电极128而生成电容性放电。RF信号是通过RF电源180生成的，并被调谐以使得RF信号与RF电极128阻抗匹配。为了调谐RF信号，RF源180在信号被发送给RF电极128之前通过匹配部件140被耦合。匹配部件140是被包括在RLG100中的阻抗匹配电路的示例。匹配部件140包括导电和导热片170。在一些实施方式中，片170便于环形激光陀螺仪中的散热。在此实施例的一个实施方式中，导电和导热片是匹配部件140的结构部件。在此实施例的一个实施方式中，导电和导热片由金属构成。在另一实施方式中，金属片由铜构成。在图1中所示的示例中，片170具有外表面175和外表面175的反面的内表面176。在此实施例的一个实施方式中，金属片170由铜构成。匹配部件140还包括互连电缆161，以及元件匹配网络（EMN）162和传输线162。如图1中所示，在此实施例的一个实施方式中，互连电缆161、元件匹配网络（EMN）162和传输线163被安装在片170的外表面175上。在此实施例的一个实施方式中，EMN162包括至少一个电抗部件，例如电容器或电感器。在此实施例的一个实施方式中，互连电缆161是具有互连的同轴电缆。互连电缆161耦合到RF电源180。互连电缆161还耦合到EMN162。在通过互连电缆161之后，由RF电源180生成的RF信号在经由导线122耦合到RF电极128之一之前通过EMN162和传输线163。其它的电极经由导线123耦合到被包括在匹配电路中的匹配电极。在此实施例的一个实施方式中，匹配电极是地平面。在图1中所示的示例中，片170是耦合到其它电极的匹配电极。传输线163还包括由护罩171覆盖的同轴导体。EMN162的配置（例如，电容器和电感器的尺寸）确定如何调谐信号并限制消散的热量。此外，传输线163的长度还在信号耦合到RF电极128之前控制信号的频率的调谐。块120经由RF电极128耦合到匹配电路。在此实施例的实施方式中，匹配部件140经由材料177附着到块120，设置在金属片170的内表面176和块120的第一主侧155之间。在此示例中，材料177被设置在金属片170的内表面176上。内表面176附着到块120的第一主侧155。在此实施例的一个实施方式中，材料177是粘合剂。如图1中所示，在此示例中，匹配部件140的形状类似于块120的设计，以有效地将匹配部件140附着到块120。图2是被包括在RLG100的另一实施例中的块200的示例的顶视图。在此实施例的一个实施方式中，块200由玻璃构成。在此实施例的其它实施方式中，块200由陶瓷或其它类似材料构成。图2中的块200是三角形，并具有三个边缘217a、217b和217c以及三个顶点218a、218b和218c。反射表面215a、215b和215c分别位于三个顶点处。三个反射表面中的一个具有透射比，以允许检测由第一激光束230-1和第二激光束230-2之间的波干涉生成的条纹图案。块200还包括密封腔，其包括激光路径腔225、蝴蝶区域211a、211b和211c、以及两个填充位置241和242以容纳阴极236和阳极237。产生激光的介质被设置在当被激发时形成环形激光的块200内。如图2中所示，两个填充位置241和242连接到任一侧上的激光路径腔225。在图2中所示的示例中，填充位置241和242包括圆柱腔，以将阴极236和阳极237连接到产生激光的介质。在其它实施方式中，填充位置241和242中的腔可以是矩形或具有不同形状。在此实施例的一个实施方式中，如果环形激光陀螺仪未经由射频（RF）功率开始操作，则跨阴极236和阳极237发送直流（DC）电压以脚踏启动环形激光陀螺仪。给予放置在填充位置241和242处的阴极236和阳极237脉冲，以开始激发在放电区域中的产生激光的介质。然而，一旦开启激光束，就中断脉冲，并且RF源从此维持环形激光陀螺仪的操作。在此实施例的另一实施方式中，单独供应到阳极237的脉冲足以脚踏启动环形激光陀螺仪，并激发放电区域中的产生激光的介质。放电区域221是其中激发产生激光的介质的激光路径腔225的部分。如图2中所示，蝴蝶区域211a、211b和211c位于反射表面215a、215b和215c的前面。此外，在此实施例的一个实施方式中，蝴蝶区域211a、211b和211c包括如图2中的示例中所示的梯形形状的腔。蝴蝶区域在两端被连接到激光路径腔225。在图2中所示的示例中，激光路径腔225包括放电区域221、蝴蝶区域211a、211b和211c，并且填充位置241和242限定块200中的密封腔以用于产生激光的介质进行传播。设置在块200中的产生激光的介质被在放电区域221中激发。放电区域221被包括在激发区域250中。激发区域250具有顶部电极区域和底部电极区域，其在放电区域221的相反侧上的块内凹进，以容纳至少两个RF电极228。每个电极区域容纳至少两个RF电极228的至少一个。在其相应的电极区域内的放电区域221的任一侧上，RF电极228被附着到块。在此实施例的一个实施方式中，RF电极228通过将其结合到块而被附着。在此实施例的另一实施方式中，RF电极228通过将其熔接到块而被附着。在此类实施方式中，使用低转变温度玻璃来将RF电极228熔接到块以进行附着。在此实施例的又一实施方式中，RF电极228被通过其它压缩方式附着到块。图3是被包括在图2中所示的块200中的激发区域250的示例。如图3中所示，块200已经被凹进，并且在放电区域221的相反侧上的凹进区域255能够容纳RF电极228。在此实施例的一个实施方式中，凹进区域255是平面部分，并且每个凹进区域255容纳至少一个电极。在此实施例的一个实施方式中，RF电极228与块材料是共形的，从而在被附着时在RF电极和块之间不存在空气间隙。在此实施例的此类实施方式中，RF电极228由任何共形导电材料构成。在此实施例的一个示例中，RF电极228由银环氧树脂（silverepoxy）构成。银环氧树脂允许RF电极在不包含空气间隙的情况下被附着到块。在此实施例的另一示例中，RF电极228由铜环氧树脂构成。在此实施例的又一示例中，RF电极228由银或其它导电低转变温度玻璃熔接材料构成。在此实施例的又一示例中，RF电极228由任何其它导电材料构成。在此实施例的一个实施方式中，RF电极228的宽度是与放电区域221的孔直径相同尺寸的。在图3中所示的示例性实施例中，两个RF电极228a和228b在相反侧被附着到块。在此实施例的另一示例中，可以将多于两个的RF电极附着到块。如图3中所示，RF电极228a和228b在块的外部，通过块材料201与放电区域分离。在此实施例的一个实施方式中，在放电区域221和RF电极228之间的块材料区域201的宽度小于孔直径。在图3的示例性实施例中，电极228b通过导线223与被包括在匹配电路上的匹配电极耦合。在此实施例的一个实施方式中，匹配电极是地平面。当通过导线222将功率发送到其它电极228a中时，RF电极228a和228b生成电容性放电，并激发放电区域221中的产生激光的介质。返回到图2，当RF电极被充电时，放电区域221中的产生激光的介质被激发并在相反方向上生成两个激光束。在图2中所示的示例中，第一激光束230-1逆时针行进，并且第二激光束230-2顺时针行进。第一激光束230-1和第二激光束230-2的波干涉生成条纹图案，通过具有透射比的反射表面在块200外部检测所述条纹图案。在此实施例的一个实施方式中，与放电区域221相反定位的反射表面215b具有透射比。图4中所示的匹配部件400是在RLG100的一个实施例中实现的阻抗匹配电路的示例。阻抗匹配电路便于RF信号的滤波，并将其调谐到期望的频率。匹配部件400包括导电和导热片470。在此实施例的一个实施方式中，导电和导热片由金属构成。在此实施例的一个实施方式中，匹配部件400是包括片470的匹配板。在此实施例的一个实施方式中，片470具有外表面475和内表面476。图4a示出了外表面475和可以安装到外表面475上的元件的顶视图。图4b示出了图4a的阻抗匹配部件的示例的相反侧--内表面476。在此实施例的一个实施方式中，在图4a和4b中描述的阻抗匹配部件400被附着到图2中所示的块200。在一个此类实施方式中，匹配部件400的内表面476被附着到块200的一个主侧，从而边缘417a、417b和417c分别对应于块200的边缘217a、217b和217c，并且顶点418a、418b和418c分别对应于块200的顶点218a、218b和218c。边缘和顶点的此类对准有利于获得紧凑的设计，以将环形激光陀螺仪集成在现有惯性测量单元内。在此实施例的一个实施方式中，片470由铜构成，并且充当用于安装在金属片470的顶部上的元件的地平面。安装在外表面475上的元件便于在信号被耦合到被包括在环形激光陀螺仪中的块之前的热量消散。在此实施例的一个实施方式中，使用焊料435将元件安装在外表面475上。由RF电源生成的信号在被附着到块的RF电极接收到之前被发送到匹配部件400中以进行调谐。匹配部件400包括元件匹配网络462，其帮助将RF信号调谐到期望频率。EMN462包括一个或多个电抗元件。在图4中所示的示例性实施例中，两个电抗元件462a(Z1)和462b(Z2)被连接到一起。在此实施例的一个实施方式中，EMN462是电容器。在此实施例的另一实施方式中，EMN462是电感器。在此实施例的又一实施方式中，EMN462包括被连接的电感器和电容器。例如，在图4中所示的实施例的一个实施方式中，电抗元件462a是电容器，电抗元件462b是电感器，并且两者连接形成EMN462。在此实施例的一个实施方式中，经由互连电缆461将RF信号发送到匹配电路中。在此类实施方式中，互连电缆461耦合到元件匹配网络（EMN）462。在此实施例的一个实施方式中，互连电缆461是具有互连的同轴电缆。在此实施例的一个实施方式中，匹配电路包括耦合到EMN462和导线422的传输线463。传输线463包括由护罩471覆盖的同轴导体。在这种实施方式中，RF信号在其由导线422接收之前行进通过互连电缆、EMN462和传输线463。导线422通过孔433穿过匹配电路，并将其连接到块上的至少两个RF电极的一个。导线423将被包括在匹配部件400中的匹配电极与块上的至少两个RF电极的另一个耦合。在此实施例的一个实施方式中，匹配电极是地平面。在此实施例的一个实施方式中，金属片470是匹配电极，并经由导线423与块上的RF电极之一耦合。在匹配部件400中的元件的放置影响对RF信号的频率的调谐。在此实施例的一个实施方式中，频率的最优范围在100MHz和1000MHz之间。在此实施例的另一实施方式中，频率的范围是902MHz-928MHz的工业、科学和医学（ISM）波段。EMN462的尺寸和布置两者以及传输线463的长度可以影响如何调谐RF信号。例如，在其中电抗元件462b是电感器的此实施例的实施方式中，电感器462b中的线圈的间距及其尺寸影响对接收到的RF信号的调谐；电感器越大，热量的消散越稳定。传输线463的期望长度也影响RF信号的频率的调谐，以及由此的块中的热量消散。替代地，在此实施例的一个实施方式中，可以通过调整经由互连电缆461由匹配电路接收到的RF功率来调谐RF信号。在此实施例的一个实施方式中，环形激光陀螺仪还包括通过中心钻的孔。在此实施例的实施方式中，在环形激光陀螺仪包括与匹配部件400匹配的块200的情况下，孔232与孔432对准。将环形激光陀螺仪旋拧到抖动集群（dithercluster），其适合惯性测量单元（IMU）组件。在此实施例的一个实施方式中，附着抖动集群和环形激光陀螺仪的螺钉创建接地点的邻近。在这种实施方式中，环形激光陀螺仪的块内的产生激光的介质由RF电源单独所供应的RF信号激发，并且环形激光陀螺仪不要求从跨阴极和阳极的电压脚踏启动。在此实施例的一个实施方式中，通过在将环形激光陀螺仪组装到IMU组件中之前将块连接到填充站而将产生激光的介质设置到块中。经由在填充位置241或242之一处附着到块的阳极来将产生激光的介质设置到块中，并且一旦为了要求的适当调谐按照期望填充了产生激光的介质，则使阳极变薄（pinchout）。然后用密封剂覆盖阳极的变薄部分以提供保护帽。图5是操作环形激光陀螺仪（例如，环形激光陀螺仪100或实现图2至4b中描述的示例性实施例的环形激光陀螺仪）的方法500。在块502处，生成射频信号。在块504处，对RF信号进行滤波以使RF信号与附着到被包括在环形激光陀螺仪中的块的至少两个RF电极阻抗匹配。在此方法的一个实施方式中，对RF信号进行滤波所处的频率的最佳范围在100MHz和1000MHz之间。在块506处，经滤波的RF信号被耦合到至少两个RF电极。在块508处，跨阳极和阴极发送高电脉冲以使设置在密封腔内的产生激光的介质电离，所述密封腔由块、附着在被包括于密封腔内的相应的填充位置处的阳极和阴极限定。在此方法的一个实施方式中，给予阴极和阳极高压脉冲以使产生激光的介质电离，并开始密封腔的放电区域中的产生激光的介质的激发。在此方法的另一实施方式中，供应到阳极的高压脉冲足以使产生激光的介质电离。在块510处，在激发产生激光的介质之后，中断跨阳极和阴极的脉冲。在块512处，在中断跨阳极和阴极的脉冲之后，维持被发送到至少两个RF电极的RF信号以保持产生激光的介质被激发。虽然已经在此描述和示出了具体实施例，但是本领域普通技术人员将认识到的是，被计算用于实现相同目的的任何布置可以代替所示的具体实施例。因此，本发明明显旨在仅被权利要求及其等价物来限制。示例实施例示例1包括一种环形激光陀螺仪，包括：限定用于环形激光的密封腔的块，当设置在所述密封腔内的产生激光的介质被激发时形成所述环形激光，并且所述密封腔限定至少两个填充位置；附着到所述块的至少两个RF电极，所述RF电极位于相反侧上以为了保持产生激光的介质被激发的目的而生成电容性放电；被附着到所述块的阴极和阳极，所述阴极和阳极暴露到所述密封腔，且产生激光的介质经由两个填充位置被设置在所述密封腔内，从而当将高压脉冲至少供应到所述阳极时使产生激光的介质电离；以及匹配电路，用于在将所述RF信号发送到至少两个RF电极之前对由RF电源生成的射频（RF）信号的频率进行调谐，所述匹配电路经由相应的导线耦合到至少两个RF电极，所述匹配电路还包括元件匹配网络。示例2包括示例1的环形激光陀螺仪，其中，所述块还包括两个电极区域，所述两个电极区域的第一个在所述块内在所述块的放电区域的第一侧上凹进，并且第二电极区域在所述块内在与所述放电区域的第一侧相反的放电区域的侧上凹进，所述电极区域还包括平面部分以容纳至少两个RF电极的至少一个。示例3包括示例1或2中的任一个的环形激光陀螺仪，其中产生激光的介质是氦-氖气体混合物。示例4包括示例1-3中的任一个的环形激光陀螺仪，其中，所述至少两个RF电极由导电材料构成。示例5包括示例4的任一项的环形激光陀螺仪，其中，导电材料是银环氧树脂。示例6包括示例1-5中的任一项的环形激光陀螺仪，其中，匹配电路还包括耦合到RF电源和元件匹配网络的互连电缆，并且传输线包括同轴导体，以将至少两个电极耦合到元件匹配网络；并且其中RF信号在RF信号被发送到至少两个RF电极以激发产生激光的介质之前通过互连电缆、元件匹配网络和传输线。示例7包括示例6的环形激光陀螺仪，其中，匹配电路还包括具有内侧和外侧的导电和导热片，所述内侧经由粘合剂附着到块的第一主侧。示例8包括示例7的环形激光陀螺仪，其中，所述元件匹配网络、互连电缆和传输线被安装到导电和导热片的外侧上。示例9包括示例7或8的环形激光陀螺仪，其中，所述导电和导热片由铜构成。示例10包括示例1-9中任一项的环形激光陀螺仪，其中，所述元件匹配网络包括电容器。示例11包括示例1-10中任一项的环形激光陀螺仪，其中，所述元件匹配网络包括电感器。示例12包括示例1-11中任一项的环形激光陀螺仪，其中，至少两个电极的宽度尺寸是与密封腔的孔直径相同尺寸的。示例13包括示例1-12中任一项的环形激光陀螺仪，其中，在100MHz到1000MHz的频率范围内调谐RF信号。示例14包括示例1-13中任一项的环形激光陀螺仪，其中，所述至少两个电极被共形地结合到块，从而在被附着时在电极和块之间不存在空气间隙。示例15包括操作环形激光陀螺仪的方法，所述方法包括：生成射频（RF）信号；对RF信号进行滤波以使得RF信号与附着到块的至少两个RF电极阻抗匹配；将经滤波的RF信号耦合到至少两个RF电极；跨阳极和阴极发送高压脉冲以使设置在密封腔内的产生激光的介质电离，所述密封腔由块、附着在被包括于密封腔内的相应的填充位置处的阳极和阴极限定；一旦激发产生激光的介质，则中断跨阳极和阴极的脉冲；以及在中断跨阳极和阴极的脉冲之后，维持被发送到至少两个RF电极的RF信号，以保持产生激光的介质被激发。示例16包括示例15的任一项的方法，其中，对RF信号进行滤波还包括在100MHz到1000MHz的频率范围内调谐RF信号。示例17包括示例15或16中任一项的方法，其中，对RF信号滤波还包括在RF信号与至少两个RF电极耦合之前，通过互连电缆、元件匹配网络和传输线发送RF信号。示例18包括示例15-17中任一项的方法，其中，跨阳极和阴极发送高压脉冲还包括仅向阳极供应脉冲。示例19包括一种环形激光陀螺仪，包括：限定用于环形激光的密封腔的三角块，所述三角块具有第一主侧和第二主侧，第二主侧与第一主侧相反，并且第一主侧和第二主侧与由环形激光形成的平面平行；设置在密封腔内的产生激光的介质，所述产生激光的介质形成第一激光束和第二激光束，其在三角块内在相反方向沿着密封腔传播，并且生成表示环形激光陀螺仪的旋转方向的条纹图案；阻抗匹配板，其由具有外表面和内表面的铜片构成，其中铜片的内表面被附着到三角块，并且其中将至少一个电容器、至少一个电感器、包括具有护罩的同轴导体的传输线、以及馈入射频（RF）功率的互连电缆焊接到铜片的外表面上；附着到三角块的两个电极，其沿着由其中激发产生激光的介质的波导内的放电区域分离开其三个边缘之一，所述两个电极彼此相反定位以为了激发产生激光的介质的目的而生成电容性放电；第一导线，其将阻抗匹配板连接到两个电极的第一个；以及第二导线，其将阻抗匹配板连接到所述两个电极的第二个。示例20包括示例19的环形激光陀螺仪，其中两个电极的宽度是与放电区域的孔直径尺寸相同的。