【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤时延测量及时频传递领域，特别是一种高精度光纤单向时延测量及时频传递系统，主要目的是在接收端测量链路时延，并对由噪声引起的时延变化部分进行主动补偿，从而在接收端高精度地恢复发射端的频率参考信号，可应用于微波光子学、光钟/原子钟等时钟比对、频率传输等领域。
技术介绍
1、近年来，为了满足时钟比对、精准授时、精密计量、导航定位、雷达组网及深空探测等前沿基础研究及重大应用的需求，高精度时延测量标校、频率标准和高精度时频传递技术受到了广泛关注和大力研究。随着时钟技术的不断进步，频率标准的精度越来越高，如gps/北斗使用的地面氢原子钟的秒稳定度在1e-13量级，建立当前国际时频标准的铯原子喷泉微波钟的频率不确定度可小于1e-15量级，新一代光钟的频率稳定性和不确定度甚至可达1e-18量级。相应地，在时频传递技术方面，由于传统的卫星传递方法精度受限，光纤时频传递技术得到快速发展，其微波传递秒稳定度可达1e-15、天稳定度可达1e-18量级，时间同步精度小于100ps，而光频传递精度更高。当前的光纤时频传递技术主要是基于单纤双向还回方法来抑制链路噪声，即需要在接收端将信号回传，随后在发射端接收还回信号并与参考信号鉴相获取往返链路噪声进行反馈补偿。这种方法基于系统完全对称的假设前提，即单向链路噪声是往返双向链路噪声的一半，进而利用双向还回信号与参考信号的鉴相误差来补偿单向链路噪声。但系统总是存在一定的不对称性，使得其单向传递性能受限，降低信号稳定度，增加时间同步的不确定度。
2、为了降低或解决系统不对称性对单向传递性
3、在先技术二：s.c.ebenhag,p.o.hedekvist,and k.jaldehag.fiber basedfrequency distribution based on long haul communication lasers[c].paper 7,41st precise time and time interval(ptti)systems and applications meeting,santa ana pueblo.nm,2009，提出了一种光纤频率单向传递方法。该方法利用两个激光波长在同一根光纤中同时传递射频参考信号，接收端解调出两信号并进行混频鉴相，得出误差信号来校正链路的时延变化量。其原理就是利用两个波长的色散延迟效应，其时延随温度的波动相互独立，通过比较两路的时延差来获取传递时延随温度的波动情况。他们通过实验初步验证了这一方法的可行性，并在之后几年对此做了较深入研究，虽然其从根本上解决了对称性问题，且降低了系统复杂度，但从指标来看主要是对长期温度波动的抑制效果明显，短期性能较差，这是由于其针对温度波动的时延估算模型忽略了短期振动等快扰动的影响。另外，该方法仅获取了链路时延随环境波动的变化量，而并非测量到链路的传输真时延，也即未获得信号在传递中的真正延迟，故无法进一步实现信号的同步校准。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种高精度光纤单向时延测量及时频传递系统，基于一种单向链路时延精确测量方法，用单一光波长在光纤中同时传递至少两个微波测距信号以及更多的待传微波信号，在接收端处理两测距微波信号的相位信息来获取链路传递时延，并利用光学延迟线主动补偿方式来实现高精度的光纤单向时频传递。
2、本专利技术的技术解决方案如下：
3、一种高精度光纤单向时延测量及时频传递系统，包括频率标准源、第一分频器、合束器、激光器、光调制器、光纤、光延迟线、光电探测器、滤波或者锁相环电路、第二分频器、数字时延发生器、参考频率源、第一鉴相器、第二鉴相器和主控板。基于一种单向链路时延测量方法，用单一光波长在光纤中同时传递两个及以上微波信号，在接收端解调后，其中两个微波信号与参考微波信号进行高精度鉴相，随后主控板对两鉴相输出进行混合运算后得到链路的真实传输时延及其随时间的变化，进而调控光纤延迟线和数字时延发生器使输出的频率信号和时间信号与发射端源信号稳定和同步。
4、所述的频率标准源为铯钟、铷钟等时钟源，输出至少两种频率的微波信号：第一种是测距微波信号ω1，其输出一路到合束器的第二微波输入端口；第二种是测距微波信号ω2，其输出一路到合束器的第三微波输入端口；第三种是待传频率标准信号ω0，其输出两路，一路输入所述的第一分频器，由此产生分频秒脉冲信号t0，另一路输入所述的合束器的第一微波输入端口；
5、所述的合束器将多种不同频率的微波信号合成一束后并通过其微波输出端口输出到所述的光调制器的微波输入端口，另外，所述的激光器输出的激光同时输入到光调制器的光学输入端口，然后光调制器将合束后的微波信号调制到光载波上，调制后的光从其输出端口耦合到光纤中；
6、所述的光纤将光从发射端传递到接收端后，光从所述的光延迟线的光学输入端口进入，从其光学输出端口输出，随后进入所述的光电探测器，解调出调制在光波上的微波信号，再输入到所述的滤波或者锁相环电路的输入端口，经滤波或锁相再生后解调出传输的微波信号，比如从其第一输出端口输出频率标准信号ω01，从其第二输出端口输出测距微波信号ω11，从其第三输出端口输出测距微波信号ω21；
7、所述参考频率源为信号发生器或普通晶振；所述的第一鉴相器将从其第一输入端口输入的由所述参考频率源ωl输出的参考微波频率信号ωl与从其第二输入端口输入的测距微波信号ω11进行高精度鉴相，并从其输出端口输出相位差分信号；所述的第二鉴相器将从其第一输入端口输入的由参考频率源ωl输出的参考微波频率信号ωl与从其第二输入端口输入的测距微波信号ω21进行高精度鉴相，并从其输出端口输出相位差分信号；
8、所述的主控板将从其第一输入端口和第二输入端口分别输入的两路相位差分信号进行混合运算后得到链路传输时延值，转换成控制信号从其第一输出端口输出到所述光延迟线的控制端口，实时控制改变光延迟线的时延量，补偿链路引入本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高精度光纤单向时延测量及时频传递系统，由发射端、光纤(19)以及接收端构成，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的高精度光纤单向时延测量及时频传递系统，其特征在于，所述的频率标准源(10)为铯钟、铷钟等时钟源。
3.根据权利要求1所述的高精度光纤单向时延测量及时频传递系统，其特征在于，所述的参考频率源(30)为信号发生器或晶振。
4.根据权利要求1所述的高精度光纤单向时延测量及时频传递系统，其特征在于，所述的第一分频器(12)和第二分频器(24)以输入微波信号的固定相位点为触发点，触发一个脉冲，并对微波信号周期计数，记满1s后再重复触发，进而输出一定脉宽、重复周期为1s的分频秒脉冲信号t01(25)、t0(13)；所述固定相位点为极值点。
5.根据权利要求1所述的高精度光纤单向时延测量及时频传递系统，其特征在于，在发射端，所述链路传输时延值为：
6.根据权利要求1所述的高精度光纤单向时延测量及时频传递系统，其特征在于，所述的光延迟线(20)为同时满足快速和大范围的单一光延迟线或者多个延迟线的组合。
【技术特征摘要】
1.一种高精度光纤单向时延测量及时频传递系统，由发射端、光纤(19)以及接收端构成，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的高精度光纤单向时延测量及时频传递系统，其特征在于，所述的频率标准源(10)为铯钟、铷钟等时钟源。
3.根据权利要求1所述的高精度光纤单向时延测量及时频传递系统，其特征在于，所述的参考频率源(30)为信号发生器或晶振。
4.根据权利要求1所述的高精度光纤单向时延测量及时频传递系统，其特征在于，所述的第一分频器(12)和第二分频器(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨飞，王逸尘，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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