光纤单信道时间频率高精度传递中间节点装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种光纤单信道时间频率高精度传递中间节点装置，设置在本地端和远地端通信的光纤单信道的中间节点，耦合探测出单信道的本地端发送至远地端的秒脉冲信号和频率信号，及远地端发送至本地端的秒脉冲信号和频率信号。上述中间节点装置能够准确恢复出连接本地端和远地端单信道的中间节点的时间频率信号。

Optical Fiber Single Channel Time-Frequency High Precision Transfer Intermediate Node Device

【技术实现步骤摘要】
光纤单信道时间频率高精度传递中间节点装置
本专利技术涉及时间频率传递同步
，更为具体地，涉及一种光纤单信道时间频率高精度传递中间节点装置。
技术介绍
通常时间频率高精度传递中，时刻信号的传递和频率信号的传递是分开进行的。秒脉冲传递同步占一个信道；频率信号传递占两个信道，一个信道用于传递本地端至远地端的频率信号，另一个信道用于传递远地端返回本地端的频率信号，以消除线路时延变化的影响。通常只使用秒脉冲信号作为时刻信号的标记，因此时间传递的准确度难以提高，通常很难超过20ps。为了节约信道资源，现有技术中有利用一个波长信道同时对秒脉冲信号、时码信号以及10MHz信号进行传递，并使用时分多址和净化再生的方式实现多站点光纤时间同步传输的方法，具体地：各个站点的远程端都具有各自惟一的设备地址，本地端采用时分多址的方式实现对各个远程端进行轮询同步，秒脉冲信号用于时间传递同步，10MHz信号用于内部守时模块。上述方法与秒脉冲传递同步占一个信道、频率信号传递占两个信道的方法相比，秒脉冲传递的准确度和稳定度两者基本一致，但频率传递的性能恶化几个数量级，严重损伤获得的原子钟信号的短期频率稳定度。因此频率信号通常只作为时间传递系统装置内部辅助手段使用，不输出给用户使用。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种准确恢复出连接本地端和远地端单信道的中间节点的时间频率信号的光纤单信道时间频率高精度传递中间节点装置，既能输出准确度达ps级、抖动亚ps级的时间同步信号，又能输出满足用户需求、不降低源头微波原子钟指标的频率信号。为了实现上述目的，本专利技术所述光纤单信道时间频率高精度传递中间节点装置，设置在本地端和远地端通信的光纤单信道的中间节点，所述中间节点装置包括：信号探测解调模块，从光纤单信道耦合探测出单信道的本地端发送至远地端的秒脉冲信号和频率信号，及远地端发送至本地端的秒脉冲信号和频率信号，将从光纤单信道调制的载波中解调出秒脉冲信号和频率信号分别输出给秒脉冲接收处理模块和下变频模块；多个下变频模块，对信号探测解调模块解调出的本地端至远地端的频率信号和远地端至本地端的频率信号及晶振模块输出的晶振频率信号进行下变频，发送给信号采集处理控制模块；晶振模块，产生晶振频率信号，发送给下变频模块；将经过信号采集处理控制模块处理的晶振频率信号作为输出的标准频率信号，并发送给秒脉冲接收处理模块；信号采集处理控制模块，包括多通道的A/D采集单元和D/A单元，A/D采集单元采集经过下变频后的本地端至远地端的频率信号、晶振频率信号和远地端至本地端的频率信号，得出上述各信号间的相对相位，用D/A单元控制晶振模块输出的晶振频率信号，使晶振频率信号相位与远地端输出的频率信号的相位一致；秒脉冲接收处理模块，接收识别信号探测解调模块解调出的本地端至远地端的秒脉冲信号、远地端至本地端的秒脉冲信号，测量两个秒脉冲信号上升沿之间的时间间隔，将此时间间隔扣除远地端的接收和发送时延后除以2，得到光纤单信道中间节点至远地端的信号单程传递的时延值，接收到的本地端至远地端的秒脉冲信号扣除中间节点和远地端的接收时延后，加上中间节点至远地端信号单程传递的时延值后，得到中间节点的秒脉冲信号作为参考信号，从晶振模块经信号采集处理控制模块控制输出的晶振频率信号过零点作为上升沿生成的多个秒脉冲信号，选出与所述参考信号最接近的秒脉冲信号作为输出的秒脉冲信号。优选地，还包括：数据接收处理模块，接收信号探测解调模块解调出的本地端至远地端的数据信号，接收远地端至本地端数据信号，提取数据信号的特征信息。优选地，所述本地端和远地端使用频率信号和秒脉冲信号进行时刻信号表征，所述秒脉冲信号作为时刻粗标记使用，所述频率信号相位作为时刻精细标记使用，所述频率信号相位和秒脉冲信号保持固定对齐关系，所述时刻粗标记为具有精确到几十皮秒的时刻信号标记，所述时刻精细标记为具有精确到亚皮秒的时刻信号标记。进一步优选地，所述本地端包括：第一分时模块，使得本地端在光纤单信道中分时发送和接收秒脉冲信号和频率信号；第一信号综合调制模块，在本地端发送时段将要发送的秒脉冲信号和频率信号进行按照第一分时模块的指令在不同时间调制在单信道的载波上向远地端发送出去；第一信号探测解调模块，在本地端接收时段，从单信道调制的载波中解调出远地端发送的秒脉冲信号和频率信号，分别输出给秒脉冲发送处理模块和第一下变频模块；秒脉冲发送处理模块，获得秒脉冲信号的时延提前量，其中，通过第一信号综合调制模块向远地端发送初始秒脉冲信号，收到远地端发回的经过第一信号探测解调模块解调的秒脉冲信号，测量两个秒脉冲信号上升沿之间的时间间隔，将此时间间隔扣除本地端和远地端发送和接收时延后除以2，得到单信道中信号单程传递的时延值，再加上本地端的发送时延和远地端的接收时延作为下次时延提前量发送秒脉冲信号；第一晶振模块，产生晶振频率信号，发送给第一下变频模块；将经过第一信号采集处理控制模块处理的晶振频率信号作为本地端发送时段将要发送的频率信号，发送给第一信号综合调制模块；多个第一下变频模块，对输入的标准频率信号进行下变频，发送给第一信号采集处理控制模块；对第一晶振模块产生的晶振频率信号进行下变频，并发送给第一信号采集处理控制模块；将远地端返回的经过第一信号探测解调模块后的频率信号进行下变频，发送给第一信号采集处理控制模块；第一信号采集处理控制模块，包括多通道的第一A/D采集单元和第一D/A单元，第一A/D采集单元采集经过下变频后的晶振频率信号和标准频率信号以及接收远地端返回的经过第一信号探测解调模块解调和第一下变频模块下变频的频率信号，得出上述各信号间的相对相位，用D/A单元控制第一晶振模块输出的晶振频率信号，使晶振频率信号经单信道单程传输后信号相位与标准频率信号的相位一致。此外，优选地，所述远地端包括：第二分时模块，使得远地端在光纤单信道中分时发送和接收秒脉冲信号和频率信号；第二信号探测解调模块，在远地端接收时段，从单信道调制的载波中解调出秒脉冲信号和频率信号，分别输出给第二秒脉冲接收处理模块和第二下变频模块；第二晶振模块，产生晶振频率信号，发送给第二下变频模块；将经过第二信号采集处理控制模块处理的晶振频率信号作为远地端发送时段将要返回的频率信号，发送给第二信号综合调制模块；将经过第二信号采集处理控制模块处理的晶振频率信号作为时刻精细标记的标准频率信号输出，并发送给秒脉冲接收处理模块；多个第二下变频模块，对经过第二信号探测解调模块解调的频率信号和第二晶振模块输出的晶振频率信号进行下变频，发送给第二信号采集处理控制模块；第二信号采集处理控制模块，包括多通道的第二A/D采集单元和第二D/A单元，第二A/D采集单元采集经过下变频后的晶振频率信号和经过第二信号探测解调模块解调的频率信号，得出上述晶振频率信号和频率信号间的相对相位，用第二D/A单元控制第二晶振模块输出的晶振频率信号，使输出的晶振频率信号的相位与输入本地端的标准频率信号的相位一致；第二秒脉冲接收处理模块，接收本地端发来经第二信号探测解调模块解调的秒脉冲信号，以所述秒脉冲信号作为生成秒脉冲信号的参考信号，从第二晶振模块输出频率信号过零点作为秒脉冲的上升沿，生成多个秒脉冲信号，从多个脉冲中选出与所述参考本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤单信道时间频率高精度传递中间节点装置，其特征在于，设置在本地端和远地端通信的光纤单信道的中间节点，所述中间节点装置包括：信号探测解调模块，从光纤单信道耦合探测出单信道的本地端发送至远地端的秒脉冲信号和频率信号，及远地端发送至本地端的秒脉冲信号和频率信号，将从光纤单信道调制的载波中解调出秒脉冲信号和频率信号分别输出给秒脉冲接收处理模块和下变频模块；多个下变频模块，对信号探测解调模块解调出的本地端至远地端的频率信号和远地端至本地端的频率信号及晶振模块输出的晶振频率信号进行下变频，发送给信号采集处理控制模块；晶振模块，产生晶振频率信号，发送给下变频模块；将经过信号采集处理控制模块处理的晶振频率信号作为输出的标准频率信号，并发送给秒脉冲接收处理模块；信号采集处理控制模块，包括多通道的A/D采集单元和D/A单元，A/D采集单元采集经过下变频后的本地端至远地端的频率信号、晶振频率信号和远地端至本地端的频率信号，得出上述各信号间的相对相位，用D/A单元控制晶振模块输出的晶振频率信号，使晶振频率信号相位与远地端输出的频率信号的相位一致；秒脉冲接收处理模块，接收识别信号探测解调模块解调出的本地端至远地端的秒脉冲信号、远地端至本地端的秒脉冲信号，测量两个秒脉冲信号上升沿之间的时间间隔，将此时间间隔扣除远地端的接收和发送时延后除以2，得到光纤单信道中间节点至远地端的信号单程传递的时延值，接收到的本地端至远地端的秒脉冲信号扣除中间节点和远地端的接收时延后，加上中间节点至远地端信号单程传递的时延值后，得到中间节点的秒脉冲信号作为参考信号，从晶振模块经信号采集处理控制模块控制输出的晶振频率信号过零点作为上升沿生成的多个秒脉冲信号，选出与所述参考信号最接近的秒脉冲信号作为输出的秒脉冲信号。...

【技术特征摘要】
1.一种光纤单信道时间频率高精度传递中间节点装置，其特征在于，设置在本地端和远地端通信的光纤单信道的中间节点，所述中间节点装置包括：信号探测解调模块，从光纤单信道耦合探测出单信道的本地端发送至远地端的秒脉冲信号和频率信号，及远地端发送至本地端的秒脉冲信号和频率信号，将从光纤单信道调制的载波中解调出秒脉冲信号和频率信号分别输出给秒脉冲接收处理模块和下变频模块；多个下变频模块，对信号探测解调模块解调出的本地端至远地端的频率信号和远地端至本地端的频率信号及晶振模块输出的晶振频率信号进行下变频，发送给信号采集处理控制模块；晶振模块，产生晶振频率信号，发送给下变频模块；将经过信号采集处理控制模块处理的晶振频率信号作为输出的标准频率信号，并发送给秒脉冲接收处理模块；信号采集处理控制模块，包括多通道的A/D采集单元和D/A单元，A/D采集单元采集经过下变频后的本地端至远地端的频率信号、晶振频率信号和远地端至本地端的频率信号，得出上述各信号间的相对相位，用D/A单元控制晶振模块输出的晶振频率信号，使晶振频率信号相位与远地端输出的频率信号的相位一致；秒脉冲接收处理模块，接收识别信号探测解调模块解调出的本地端至远地端的秒脉冲信号、远地端至本地端的秒脉冲信号，测量两个秒脉冲信号上升沿之间的时间间隔，将此时间间隔扣除远地端的接收和发送时延后除以2，得到光纤单信道中间节点至远地端的信号单程传递的时延值，接收到的本地端至远地端的秒脉冲信号扣除中间节点和远地端的接收时延后，加上中间节点至远地端信号单程传递的时延值后，得到中间节点的秒脉冲信号作为参考信号，从晶振模块经信号采集处理控制模块控制输出的晶振频率信号过零点作为上升沿生成的多个秒脉冲信号，选出与所述参考信号最接近的秒脉冲信号作为输出的秒脉冲信号。2.根据权利要求1所述的光纤单信道时间频率高精度传递中间节点装置，其特征在于，还包括：数据接收处理模块，接收信号探测解调模块解调出的本地端至远地端的数据信号，接收远地端至本地端数据信号，提取数据信号的特征信息。3.根据权利要求1所述的光纤单信道时间频率高精度传递中间节点装置，其特征在于，所述本地端和远地端使用频率信号和秒脉冲信号进行时刻信号表征，所述秒脉冲信号作为时刻粗标记使用，所述频率信号相位作为时刻精细标记使用，所述频率信号相位和秒脉冲信号保持固定对齐关系，所述时刻粗标记为具有精确到几十皮秒的时刻信号标记，所述时刻精细标记为具有精确到亚皮秒的时刻信号标记。4.根据根据权利要求3所述的光纤单信道时间频率高精度传递中间节点装置，其特征在于，所述本地端包括：第一分时模块，使得本地端在光纤单信道中分时发送和接收秒脉冲信号和频率信号；第一信号综合调制模块，在本地端发送时段将要发送的秒脉冲信号和频率信号进行按照第一分时模块的指令在不同时间调制在单信道的载波上向远地端发送出去；第一信号探测解调模块，在本地端接收时段，从单信道调制的载波中解调出远地端发送的秒脉冲信号和频率信号，分别输出给秒脉冲发送处理模块和第一下变频模块；秒脉冲发送处理模块，获得秒脉冲信号的时延提前量，其中，通过第一信号综合调制模块向远地端发送初始秒脉冲信号，收到远地端发回的经过第一信号探测解调模...

【专利技术属性】
技术研发人员：林平卫，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11