基于时间内插的光学时间传递系统和传递方法技术方案

一种基于时间内插的光学时间传递系统和传递方法，装置包括主端、传递链路和从端，主端与从端通过传递链路连接。发明专利技术采用双向时间比对，将主端和从端的时间信号经过激励与窄带带通滤波器后产生时间内插的窄带时间信号，窄带的时间信号与激光器同时传递到对端，从端将本地激光器输出的频率锁定到接收到的光载波频率。主端和从端分别通过相关运算获得本地窄带定时信息与从对端接收到的时间信号之间的时间差，从端可根据双向时间比对结果计算出两端钟差调整从端时间信号输出实现时间传递。本发明专利技术采用将时间信息转换为窄带定时信息，一方面时间了时间信息的内插提高双向时间比对的精度；另一方面可降低对传输带宽的占用实现与数据等业务的复用。据等业务的复用。据等业务的复用。

【技术实现步骤摘要】
基于时间内插的光学时间传递系统和传递方法


[0001]本专利技术涉及光纤时间与频率传递，特别是一种基于时间内插的光学时间传递系统和传递方法。

技术介绍

[0002]目前传统高精度时间同步技术主要由GPS共视、卫星双时间比对等。GPS共视法所需的设备相对简单，成本低，但精度难以达到纳秒量级。卫星双向时间比对能实现高精度的时间同步，可以达到亚纳秒量级，但需要利用专用卫星通信链路，由于自由空间链路的稳定性不好、容易受到干扰，其精度很难进一步提高。光纤通路具有比自由空间通路稳定性高、损耗低、受外界环境影响小、带宽高等优点。上世纪八十年代就引起了研究者的关注。随着光纤通信、光网络技术的迅猛发展，以及对时间同步精度等要求的提高，基于光纤的时间同步引起了越来越多的研究者的关注，取得了相当大的进展，并已得到部分应用。现有的基于PTP(PTP：Precision Time Protocol)协议的时间同步同样受到物理路径的不对称性，精度同样很难提高。近些年出现的基于White Rabbit协议的时间同步可以对路径的不对称性进行部分修正，但是要达到路由等因素的影响。为了提高时间间隔测量精度，White Rabbit采用了基于频率测量的方法，这增加了系统的复杂度。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于针对现有技术以及工作的不足，提供一种基于时间内插的光学时间传递系统和传递方法。本专利技术采用时间内插方式实现对时间信息的放大降低了时间间隔测量误差并且减小的时间信息对带宽的要求。因此，该方案还具有资源占用量少时间传递精度高的特点。
[0004]本专利技术的技术解决方案如下：
[0005]一种基于时间内插的光学时间传递系统和传递方法，其特点在于，包括主端、传递链路和从端：
[0006]所述的主端由第一激光器、第一X型光纤耦合器、第一法拉第旋转镜、第一移频器、第一光电转换器、第一窄带滤波器、第一模数转换器、第一微波源、第二模数转换器、第一时间信号激励器、第二窄带滤波器、第一功分器、第二功分器、第一时差解算器组成；所述的第一激光器的输出端与所述的第一X型光纤耦合器的第1端口相连；所述的第一X型光纤耦合器的第2、3、4端口分别与所述的第一光电转换器的输入端口、所述的第一移频器的第1光学端口、所述的第一法拉第旋转镜相连；所述的第一移频器的第2光学端口分别与所述的传递链路的一端相连；所述的第一光电转换器的输出端口与所述的第一窄带滤波器的第1端口相连；所述的第一窄带滤波器的第2端口与所述的第一模数转换器的输入端口相连；所述的第一模数转换器的输出端口与所述第一时差解算器的第1输入端口相连；所述的输入时间信号1PPS与所述的第一时间信号激励器的输入端口相连；所述的第一时间信号激励器与所述的第二窄带滤波器的第1端口相连；所述的第二窄带滤波器的第2端口与所述的第一功分
器的第1端口相连；所述的第一功分器的第2、3端口分别与所述的第二功分器第3端口、所述的第二模数转换器的输入端口相连；所述的第二模数转换器的输出端口与所述第一时差解算器的第2输入端口相连；所述的第二功分器的第1、2端口分别与所述的第一移频器的微波接入口、所述的第一微波源相连；
[0007]所述的从端由第二移频器、第二X型光纤耦合器、第二法拉第旋转镜、第二激光器、第二光电转换器、第三功分器、第三窄带滤波器、第四窄带滤波器、伺服控制器、第二时间信号激励器、第五窄带滤波器、第四功分器、第三模数转换器、第四模数转换器、第二时差解算器组成；所述的激光器的输出端与所述的第二X型光纤耦合器的第4端口相连；所述的第一X型光纤耦合器的第1、2、3端口分别与所述的第二法拉第旋转镜、所述的第二移频器的第1光学端口、所述的第二光电转换器的输入端口相连；所述的第二移频器的第2光学端口与所述的传递链路的另一端相连；所述的第二光电转换器的输出端口与所述的第三功分器的第1端口相连；所述的第三功分器的第2、3端口分别与所述的第三窄带滤波器的第1端口、所述的第四窄带滤波器的第1端口相连；所述的第四窄带滤波器的第2端口与所述的伺服控制器的输入端口相连；所述的伺服控制器的输出端口与所述的第二激光器的控制端口相连；所述的第三窄带滤波器的第2端口与所述的第四模数转换器的输入端口相连；所述的第四模数转换器的输出端口与所述的第二时差解算器的第2输入端口相连；所述的输入时间信号1PPS与所述的第二时间信号激励器的输入端口相连；所述的第二时间信号激励器与所述的第五窄带滤波器的第1端口相连；所述的第五窄带滤波器的第2端口与所述的第四功分器的第1端口相连；所述的第四功分器的第2、3端口分别与所述的第二移频器的微波输入端口、所述的第四模数转换器的输入端口相连；所述的第四模数转换器的输出端口与所述第二时差解算器的第1输入端口相连；所述第二时差解算器输出端口输出时差信息；
[0008]所述的传递链路由光纤链路或者自由空间链路组成，其中光纤链路有光纤和光放大器组成。
[0009]一种利用上述基于时间内插的光学时间传递系统进行传递的方法，其特点在于，该方法具体步骤如下：
[0010]1)主端：时间信号经过所述的第一时间信号激励器与所述的第二窄带滤波器后产生时间内插的时间信号，内插后的时间信号一部分经过所述的第二模数器转换后作为本地的时间信号参考，另一部分与所述的第一微波信号一起加载到所述的第一移频器后通过所述的传递链路传递到所述的从端；
[0011]从端：信号经过所述的第二光电转换器后通过所述的第四窄带滤波器经过所述的伺服控制器反馈控制所述的第二激光器使得从端激光器与从主端接收到的光载波信号锁定。所述的第二光电转换器后另一部分信号通过所述的第三窄带滤波器后经过所述的第四模数转换器采样后与从端经过所述的第二时间信号激励器、所述的第五窄带滤波器后产生时间内插的时间信号并经过所述的第二模数器转换后在所述的第二时差解算器(计算出时间差，时间差可表示为：
[0012]T
AB
＝ΔT+Δτ+Δτ
cal1
ꢀꢀꢀ
(1)
[0013]式中，ΔT为主端与从端的种差，Δτ为光纤链路的时延，Δτ
cal1
为本地端发送和用户端接收引入的时延，Δτ
cal1
可通过标定获得。
[0014]2)同时，从端：内插后的时间信号经过所述的第二移频器接入到所述的传递链路
传递到所述的主端。所述的主端接收到信号经过所述的第一光电转换器转换后，经过所述的第一模数转换器转换后与本地已模数转换后的时间信息在所述的第一时差解算器计算出时间差，时间差可表示为：
[0015]T
BA
＝
‑
ΔT+Δτ+Δτ
cal2
ꢀꢀꢀ
(2)
[0016]式中，Δτ
cal2
为主端接收和从端发送引入的时延，Δτ
cal2
可通过标定获得。
[0017]3)从端根据式(1)和(2)可获得主端和从端之间的种差：
[0018][0019]从端根据获得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时间内插的光学时间传递系统，其特征在于，包括主端(1)、传递链路(2)和从端(3)；所述的主端(1)由第一激光器(101)、第一X型光纤耦合器(102)、第一法拉第旋转镜(103)、第一移频器(104)、第一光电转换器(105)、第一窄带滤波器(106)、第一模数转换器(107)、第一微波源(108)、第二模数转换器(109)、第一时间信号激励器(110)、第二窄带滤波器(111)、第一功分器(112)、第二功分器(113)、第一时差解算器(114)组成；所述的第一激光器(101)的输出端与所述的第一X型光纤耦合器(102)的第1端口相连；所述的第一X型光纤耦合器的第2、3、4端口分别与所述的第一光电转换器(105)的输入端口、所述的第一移频器(104)的第1光学端口、所述的第一法拉第旋转镜(103)相连；所述的第一移频器(104)的第2光学端口与所述的传递链路(2)的一端相连；所述的第一光电转换器(105)的输出端与所述的第一窄带滤波器(106)的输入端相连，该第一窄带滤波器(106)的输出端与所述的第一模数转换器(107)的输入端口相连，该第一模数转换器(107)的输出端口与所述第一时差解算器(114)的第1输入端口相连；待传递的时间信号(1PPS)由所述的第一时间信号激励器(110)的输入端口输入，该第一时间信号激励器(110)的输出端与所述的第二窄带滤波器(111)的第1端口相连，该第二窄带滤波器(111)的第2端口与所述的第一功分器(112)的第1端口相连；所述的功分器(112)的第2、3端口分别与所述的第二功分器(113)第3端口、所述的第二模数转换器(109)的输入端口相连；所述的第二模数转换器(109)的输出端口与所述第一时差解算器(114)的第2输入端口相连；所述的第二功分器(113)第1、2端口分别与所述的第一移频器(104)的微波接入口、所述的第一微波源(108)相连；所述第一时差解算器(114)输出端口输出时差信息；所述的从端(3)由第二移频器(301)、第二X型光纤耦合器(302)、第二法拉第旋转镜(303)、第二激光器(304)、第二光电转换器(305)、第三功分器(306)、第三窄带滤波器(307)、第四窄带滤波器(308)、伺服控制器(309)、第二时间信号激励器(310)、第五窄带滤波器(311)、第四功分器(312)、第三模数转换器(313)、第四模数转换器(314)和第二时差解算器(315)组成；所述的第二激光器(304)的输出端与所述的第二X型光纤耦合器(302)的第4端口相连；所述的第一X型光纤耦合器(302)的第1、2、3端口分别与所述的第二法拉第旋转镜(303)、所述的第二移频器(301)的第1光学端口、所述的第二光电转换器(305)的输入端口相连；所述的第二移频器(301)的第2光学端口与所述的传递链路(2)的另一端相连；所述的第二光电转换器(305)的输出端口与所述的第三功分器(306)的第1端口相连；所述的第三功分器(306)的第2、3端口分别与所述的第三窄带滤波器(307)的第1端口、所述的第四窄带滤波器(308)的第1端口相连；所述的第四窄带滤波器(308)的输出端与所述的伺服控制器(309)的输入端口相连；所述的伺服控制器(309)的输出端口与所述的第二激光器(304)的控制端口相连；所述的第三窄带滤波器(307...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡亮，吴龟灵，刘娇，金敏慧，陈建平，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：