随着微电子机械系统(Micro-electromechanical Systems,MEMS)技术的不断发展,硅微陀螺仪的研究越来越引起大家的重视,并且其应用领域也在不断扩展。其中,轴对称MEMS陀螺具有高精度、尺寸小、功耗低、抗过载能力强以及易集成化等优点,近年来受到国内外研究者的高度关注。MEMS工艺对直线结构加工精准,曲线结构加工存在较大误差,这样对环式结构的MEMS陀螺而言,存在加工工艺误差会引起频率裂解。本文在充分研究环式陀螺结构的基础上,提出了一种类似十六边形蛛网结构的新型陀螺CDRG(Cobweb-Like Disk Resonator Gyroscope),其拓扑结构为线性直边,对称性好,工艺误差小,进而其模态频差小、机械热噪声低、品质因数高、抗震能力强。为硅微轴对称高性能陀螺的工程应用化提供了一条有效的途径。在分析该结构参数包括环宽、环个数、环高、锚点比例、结构半径对噪声和机械灵敏度、频率和热弹性阻尼、前后阶模态频差等性能的基础上,确定最优参数。其次,基于COMSOL有限元仿真分析技术,完成了结构的模态分析、热弹性Q值分析、频差分析以及抗震特性分析。仿真结果表明,优化的新型结构可实现低频差的设计目标,在高频率的情况下可实现高Q值。同时在分析热通量的基础上,提出双辐条结构并进行仿真验证,结果表明该结构可显著减小表面热耗散,增大热弹性Q值。另外,在研究CDRG结构抗过载能力的同时,提出质量块集中悬挂方式,该方式能够显著增大结构有效质量,降低机械热噪声。抗过载仿真结果表明CDRG结构可以承受高加速度冲击载荷而无需任何特殊保护,证明了结构设计的可行性和合理性。通过加工样品的实测,结果表明该结构加工工艺误差小,谐振频率对称性好于圆环形结构,平均初始频差为0.56Hz(29.9ppm)。实测数据Q值为113k,与0.3Pa气压下理论计算和仿真Q值119k接近,测试灵敏度为1.335μm/(rad/s),ARW(角度随机游走)为0.1°/sqrt(h),符合在高频率的情况下实现高Q值设计目标,为MEMS结构设计及性能提高提供了一定的理论参考。