【技术实现步骤摘要】
一种超长距离光纤高精度射频信号传递系统和方法
本专利技术涉及超长距离光纤稳定射频信号传输
,具体涉及一种超长距离光纤高精度射频信号传递系统和方法。
技术介绍
原子钟是产生标准频率的精密设备,它以原子跃迁谱线的能量为基准产生高稳定度的单一频率信号。目前研究用的高性能原子钟系统都过于复杂,环境要求较高并且不利于携带,所以对于需要这种高精度频率源的远端用户而言,将这一高精度的频标以最高的传递稳定度分发到用户端尤为重要。这样既节省构建成本,又便于在工程中广泛应用。对于当前传输稳定度较高的卫星传递方式,其缺点是只能通过长时间的测量与平均计算来获得10-15/天的指标,在秒级的时间尺度上获得良好的短期稳定度是很困难的,因此,我们必须开拓新的频标传递技术来解决这些问题,使得传递系统获得更高的精度,将高精度的原子时信号稳定的分发到用户端。近年来光纤作为一种优选传输介质用来传递原子频标信号。原子频标信号经光纤传递与传统的自由空间传递相比,具有更低的功率损耗,并且抗电磁干扰能力强,因此能够获得更高的传递稳定性。尽管光纤这个媒介传递稳定度高,但是当外界环境温度、震动发生变化时,光载原子频标信号的传递时延将发生抖动,从而引起信号的相位抖动。我们必须发展一套相位抖动补偿装置,来减小原子频标信号在光纤中传递的稳定度损失。与此同时,随着原子频标信号传递的光纤距离不断增加,信号质量将严重恶化,信噪比下降,并且超长距离光纤频率信号传递增加了往返传输时延,因此,需要针对上述问题设计一套高质量、兼顾长稳与短稳的相位抖动补偿系统和方法。这将对 ...
【技术保护点】
1.一种超长距离光纤高精度射频信号传递系统,其特征在于,包括:近端高稳定相位共轭补偿装置、远端射频信号锁相再生装置;其中,近端高稳定相位共轭补偿装置与远端射频信号锁相再生装置之间经超长距离光纤连接;近端高稳定相位共轭补偿装置对接收到的射频信号进行锁相共轭,补偿射频信号经光纤传递带来的相位抖动;远端射频信号锁相再生装置通过带有高稳晶振的锁相环对信号进行锁相再生,消除剩余相位误差;远近端高质量信号处理实现超长距离光纤高精度射频信号传递。/n
【技术特征摘要】
20191217 CN 20191130238031.一种超长距离光纤高精度射频信号传递系统,其特征在于,包括:近端高稳定相位共轭补偿装置、远端射频信号锁相再生装置;其中,近端高稳定相位共轭补偿装置与远端射频信号锁相再生装置之间经超长距离光纤连接;近端高稳定相位共轭补偿装置对接收到的射频信号进行锁相共轭,补偿射频信号经光纤传递带来的相位抖动;远端射频信号锁相再生装置通过带有高稳晶振的锁相环对信号进行锁相再生,消除剩余相位误差;远近端高质量信号处理实现超长距离光纤高精度射频信号传递。
2.如权利要求1所述的超长距离光纤高精度射频信号传递系统,其特征在于,所述近端高稳定相位共轭补偿装置包括:近端高稳定锁相混频装置和无源相位共轭装置,二者依次通过电连接线连接,实现对接收到的射频信号进行相位锁定追踪及相位共轭;所述高稳定锁相混频装置包括原子频率源(10)、第一辅助射频信号源(11)、电耦合器(13)、混频器(14)、电放大器(15)、电滤波器(16)、鉴相器(17)、比例积分控制器(18)、恒温晶体振荡器(19)、电耦合器(20)、电滤波器(21)、光电探测器(22)、密集波分复用器(28);原子频率源(10)产生高精度低频参考信号,可表示为
其中,A0表示高精度参考信号的振幅;ω0为信号频率;为信号的初始相位,原子频率源(10)输出连接电耦合器(13)输入端,经电耦合器将信号E0功率一分为二,第一辅助射频信号源(11)参考于原子频率源(10)输出经电耦合器(13)一分二之后的其中一路信号,产生高稳定射频参考信号,可表示为
在这里,A4为第一辅助射频信号源的输出信号的振幅,k为任意正实数,第一辅助射频信号源(11)输出连接混频器(14)的其中一个输入端口。
3.如权利要求1所述的超长距离光纤高精度射频信号传递系统,其特征在于,所述的远端射频信号锁相再生装置包括:密集波分复用器(30)、光电探测器(31)、电滤波器(32)、鉴相器(33)、比例积分控制器(34)、恒温晶体振荡器(35)、电耦合器(36)、第三辅助射频信号源(37)、电耦合器(38)、电光调制器(39)、激光器(40)组成;恒温晶体振荡器(35)产生的信号可表示为
其中,A1表示恒温晶体振荡器(35)输出信号的振幅,为恒温晶体振荡器(35)的输出信号相位,恒温晶体振荡器(35)输出连接第三辅助射频信号源(37)的输入,第三辅助射频信号源(37)参考于恒温晶体振荡器(35)输出经电耦合器(36)一分为二后的信号,产生高稳辅助射频信号
其中,A2为第三辅助射频信号源输出信号的振幅,需满足m=k+1;所述第三辅助射频信号源(37)输出连接电耦合器(38)输入端,经电耦合器将信号E2功率一分为二,电光调制器(39)电输入端口连接电耦合器(38)的其中一路输出,所述电光调制器(39)光输入端口连接激光器(40)的输出,所述电光调制器(39)输出连接密集波分复用器(30)的S1通道,S1通道的光信号经由超长距离光纤(42)传递到近端相位共轭补偿装置。
4.如权利要求1所述的超长距离光纤高精度射频信号传递系统,其特征在于,所述光电探测器(22)探测接收密集波分复用器(28)S1通道输出的光信号;所述光电探测器(22)输出连接电滤波器(21),得到信号
其中,A3为电滤波器(21)输出射频信号的振幅,是当传递的射频信号频率为mω0时,该频率的射频信号经光纤链路传递后叠加的相位抖动。
5.如权利要求1所述的超长距离光纤高精度射频信号传递系统,其特征在于,所述恒温晶体振荡器(19)输出高稳信号
其中,A5为信号的振幅,为信号的相位;恒温晶体振荡器(19)输出连接电耦合器(20)输入端,经电耦合器(20)将信号E5功率一分为二,混频器(14)两个输入端分别连接第一辅助射频信号源(11)输出端和电耦合器(20)的其中一个输出端,所述混频器(14)输出端依次连接电放大器(15)、电滤波器(16)。
6.如权利要求1所述的超长距离光纤高精度射频信号传...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘晨霞,喻松,商建明,陈星,郭弘,
申请(专利权)人:北京邮电大学,
类型:发明
国别省市:北京;11
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