本发明专利技术公开了一种环境自适应的高精度光载时频传递装置，属于高精度技术领域，其包括发送端、光纤链路、接收端和测试端。在发送端将频率信号通过移相器、MZM调制器加载到传输激光上，通过光纤链路传输至接收端，并由接收端分出一路反射回发送端。反射回发送端的激光与发送端激光分别解调、滤波、放大，并混频，与原始频率的2倍频鉴相，得到的误差信号作为单神经元PID控制器的反馈量，伺服控制移相器的相移量，从而实现发送端和接收端频率信号的相位同步。本发明专利技术有效的提升了高精度光载时频传递系统相位稳定度，并实现了高精度光载时频传递系统在外界环境瞬态变化下通过自适应调整而重新锁定。重新锁定。重新锁定。
【技术实现步骤摘要】
一种环境自适应的高精度光载时频传递装置
[0001]本专利技术涉及到高精度
，特别涉及一种环境自适应的高精度光载时频传递装置。
技术介绍
[0002]高精度和高稳定度的时间频率基准在航天测控、导航、通信、分布式雷达、天文观测等领域均有着重要的应用。高精度科学计量推动着时间和频率基准的稳定性不断提升，如光钟的稳定性已达到了10
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量级，为了实现对高性能时频基准的远距离分发，对传输链路中信号传输稳定性提出了更高的要求。传统微波链路由于精度较低，易受大气抖动、卫星轨道漂移等随机因素的干扰难以满足新型高精度时频基准的传递分发需求。鉴于光纤具有大带宽、低损耗、抗电磁干扰能力强等本征特性，高精度光载时频传递技术作为一项新兴技术受到广泛关注。
[0003]由于光载时频基准传输的介质为光纤，外界环境如缓变或突变的温度和振动都将不可避免地对传输光信号引入相位抖动噪声，为保证远端接收信号的稳定度，需要对环境导致的相位噪声进行实时精密的补偿消除。当前光载时频稳相传输的主要技术方案主要分为两类：1)基于相位共轭的被动稳相传输，通过借助于光学或电学分频、倍频和混频技术生成相位共轭的补偿信号，抵消传输链路中的相位抖动，系统常采用无源器件，不会引入额外的噪声，具有结构简单，易于实现等优势，但是稳相精度不够高、噪声补偿范围受限；2)基于反馈鉴相的主动控制稳相传输，通过光(电)锁相环、光(电)延迟线、压控振荡器等实现发射端与接收端反馈鉴相，并提取出链路的抖动误差信息，利用锁相环修正补偿传输链路引入的相位噪声，主动控制具有较高的补偿精度和大动态的补偿范围，广泛受到内外研究学者的青睐。
[0004]但是，在实际的工程应用中，光纤传输链路时常受到大温差变化和瞬态剧烈振动的环境影响，传统PID反馈控制器算法简单，缺乏自适应能力，超出量程后难以再次锁定。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术提出了一种基于单神经元PID控制器的高精度光载时频传输装置，其有效地提升了当前光载时频传输系统环境自适应的能力，并且能够提升传输稳定度。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：
[0007]一种环境自适应的高精度光载时频传输装置，包括发送端、传输链路、接收端和测试端。
[0008]所述的发送端由第一激光器单元、第一马赫曾德调制器单元、第一光纤分束器单元、第一环形器单元、第一光电探测器单元、第二光电探测器单元、第一功率分配器单元、第一移相器单元、第一带通滤波器单元、第二带通滤波器单元、第一放大器单元、第二放大器单元、第一2倍频单元、第一低通滤波器单元、第一单神经元PID控制器单元、第一混频器单元、第四带通滤波器单元、第一鉴相器单元组成。
[0009]所述的第一激光器单元输出端口与所述的第一马赫曾德调制器单元输入端口相连，所述第一马赫曾德调制器单元输出端口与所述第一光纤分束器单元输入端口相连，所述第一光纤分束器输出端口分为两路，第一输出端口与所述第一环形器单元第一输入端口相连，第二输出端口与所述第一光电探测器单元输入端口相连，所述第一光电探测器单元输出端口与所述第一带通滤波器单元输入端口相连，所述第一带通滤波器单元输出端口与所述第一放大器单元输入端口相连，所述第一放大器单元输出端口与所述第一混频器单元第一输入端口相连，所述第一环形器单元第二输出端口与所述第二光电探测器单元输入端口相连，所述第二光电探测器单元与所述第二带通滤波器单元输入端口相连，所述第二带通滤波器单元输出端口与所述第二放大器单元输入端口相连，所述第二放大器单元输出端口与所述第一混频器单元第二输入端口相连，所述第一混频器单元将两路输入信号进行混频后，所述第一混频器单元输出端口与所述第四带通滤波器单元输入端口相连，所述第四带通滤波器单元输出端口与所述第一鉴相器单元第二输入端口相连，所述第一功率分配器单元将输入频率信号分为三路，所述第一功率分配器单元第一输出端口与所述第一移相器单元输入端口相连，所述第一移相器单元输出端口与所述第一马赫曾德调制器单元调制端口相连，所述第一功率分配器单元第二输出端口与所述第一2倍频单元输入端口相连，所述第一2倍频单元输出端口与所述第一鉴相器单元第一输入端口相连，所述第一鉴相器单元将两路输入信号进行混频鉴相，所述第一鉴相器单元输出端口与所述第一低通滤波器单元输入端口相连，所述第一低通滤波器单元输出端口与所述第一单神经元PID控制器单元输入端口相连，所述第一单神经元PID控制器单元输出端口与所述第一移相器单元控制端口相连。
[0010]所述的接收端由第二光纤分束器单元、第三光电探测器单元、第一光纤反射镜单元、第三带通滤波器单元、第三放大器单元、第二功率分配器单元组成。
[0011]所述第二光纤分束器单元第二输出端口与所述第一光纤反射镜单元相连，所述第一光纤反射镜单元将传输激光通过所述第二光纤分束器单元反射回发送端，所述第二光纤分束器单元第一输出端口与所述第三光电探测器单元输入端口相连，所述第三光电探测器单元输出端口与所述第三放大器单元输入端口相连，所述第三放大器单元输出端口与所述第二功率分配器单元输入端口相连，所述第二功率分配器单元第一输出端口接到测试端，所述第二功率分配器单元第二输出端口提供给用户进行使用。
[0012]所述的测试端由第二鉴相器单元和第一数字万用表单元组成。
[0013]所述第二功率分配器第一输出端口与所述第二鉴相器单元第一输入端口相连，所述第一功率分配器第三输出端口与所述第二鉴相器单元第二输入端口相连，所述第二鉴相器单元输出端口与所述第一数字万用表单元相连，测试数据由所述第一数字万用表单元读取记录。
[0014]本专利技术采取上述技术方案所产生的有益效果在于：
[0015]本专利技术不同于现有的高精度光载时频传输系统的控制方案，包括基于常规PID控制移相器或延时线进行主动相位控制，以及基于被动的相位共轭的方式实现相位同步。本专利技术是基于单神经元PID控制算法，设计了环境自适应的高精度光载时频传输系统，通过单神经元PID控制器控制移相器，实现发送端和接收端频率信号的相位一致。仿真实验结果表明，单神经元PID控制器能够在突发情况下通过在线学习，调整PID参量，实现了重新恢复锁
定的功能，并且对于光载时频传输系统相位稳定度也实现了有效的提升。本专利技术所提出的环境自适应高精度光载时频传输装置和技术，为无人值守或恶劣环境条件下的时频传输应用场景，提供了新的解决方案。本专利技术的单神经元PID控制器能够根据外界环境的变化，通过在线学习，自适应调节PID参量，从而避免高精度光载时频传输系统由于外界环境瞬态变化而发生失锁；并且能够有效提升高精度光载时频传输系统相位稳定度。
附图说明
[0016]图1为基于移相器主动控制的高精度光载时频传递系统装置图。
[0017]图2为光纤传输链路相位噪声仿真图。
[0018]图3为常规PID控制下稳相传输结果图。
[0019]图4为单神经元PID控制下稳相传输结果图。
[0020本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种环境自适应的高精度光载时频传输装置，包括发送端、传输链路、接收端和测试端；其特征在于，所述发送端包括第一激光器单元、第一马赫曾德调制器单元、第一光纤分束器单元、第一环形器单元、第一光电探测器单元、第二光电探测器单元、第一功率分配器单元、第一移相器单元、第一带通滤波器单元、第二带通滤波器单元、第一放大器单元、第二放大器单元、第一2倍频单元、第一低通滤波器单元、第一单神经元PID控制器单元、第一混频器单元、第四带通滤波器单元和第一鉴相器单元；所述的第一激光器单元输出端口与所述的第一马赫曾德调制器单元输入端口相连；所述第一马赫曾德调制器单元输出端口与所述第一光纤分束器单元输入端口相连；所述第一光纤分束器输出端口分为两路，其中，第一输出端口与所述第一环形器单元第一输入端口相连，第二输出端口与所述第一光电探测器单元输入端口相连；所述第一光电探测器单元输出端口与所述第一带通滤波器单元输入端口相连，所述第一带通滤波器单元输出端口与所述第一放大器单元输入端口相连，所述第一放大器单元输出端口与所述第一混频器单元第一输入端口相连；所述第一环形器单元第二输出端口与所述第二光电探测器单元输入端口相连，所述第二光电探测器单元与所述第二带通滤波器单元输入端口相连，所述第二带通滤波器单元输出端口与所述第二放大器单元输入端口相连，所述第二放大器单元输出端口与所述第一混频器单元第二输入端口相连；所述第一混频器单元将两路输入信号进行混频后，所述第一混频器单元输出端口与所述第四带通滤波器单元输入端口相连，所述第四带通滤波器单元输出端口与所述第一鉴相器单元第二输入端口相连；所述第一功率分配器单元将输入频率信号分为三...
【专利技术属性】
技术研发人员：王东杰，张磊，梁晓东，李少波，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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