本发明专利技术公开了一种基于DPMZM光纤远距离传输的时频稳定控制装置，其包括反馈补偿单元用于对来自于耦合器的光信号进行载波抑制双边带调制，输出信号；以及将远端反馈回的信号的相位与来自第一微波信号源的射频信号相位比较并反馈控制信息至反馈补偿单元中的双平行马赫曾德尔调制器，通过改变双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置，实现光载波的相位调整以及信号抖动的补偿；可调光滤波器用于将上变频单元输出的时间信号和反馈补偿单元输出的信号进行滤波，输出至远端。本发明专利技术能够实现高精度的时间与频率信号同时传输并补偿，增强信号传输与处理系统的一体化能力，提升了复杂扰动环境下传输系统的稳定性和可靠性。
1、在航天测控应用中，例如分布式相干雷达探测、原子钟同步、导航、短基线干涉测量都要求各单元之间协同工作，因此在中心站对各个单元进行控制以及实现高稳定的时频信号同步是至关重要的一步。传统的远距离时频同步方法是基于卫星链路的，例如卫星双向时间传递(two-way satellite time-frequency transmission,twstft)以及全球定位系统(global positioning system,gps)等，但是目前以上方法的频率稳定度较低，并且极易受到大气抖动以及卫星轨道偏移等因素的干扰，而高精度的稳定性将以牺牲测量时间为代价。与此同时，随着测控频率由原来的s/c频段向更高的x/ka频段发展，在产生和处理过程中极易受到电子器件响应速率的限制。这些限制严重影响系统性能的提升，已难以应对当下复杂的大气环境、军用以及民用需求。
2、近几十年随着光电子技术与光通信技术的进一步发展，开发光频段，利用光通信技术实现微波信号的传输和处理成为了一项新的发展思路，而且光纤具有体积小、重量轻(光纤典型值27kg/km)损耗小(典型值0.2db/km@1550nm)、抗电磁干扰等优势，相比于同轴电缆(损耗db/km@2ghz、体积567kg/km)展现出了巨大的传输优势和潜力。因此，光纤传输技术开辟了时频同步技术的全新思路，在航天测控系统中具有重要的科学意义等。
>1、本专利技术的目的在于：针对远距离光纤传输过程，大多数研究都是针对单个频率信号的传输补偿技术，时间信号提及较少，并且补偿方法较为复杂。因此，提出基于dpmzm光纤远距离传输的时频稳定控制装置，可以实现高精度的时间与频率信号同时传输并补偿、以及对在中心站对接收信号的下变频等功能，增强信号传输与处理系统的一体化能力，提升复杂扰动环境下传输系统的稳定性和可靠性。2、本专利技术公开了一种基于dpmzm光纤远距离传输的时频稳定控制装置，其包括中心站、传输单元以及远端；中心站通过传输单元与远端连接；
3、中心站包括可调激光器、耦合器、上变频单元、可调光滤波器、反馈补偿单元以及下变频单元；
4、可调激光器用于输出光信号，并将其输入耦合器中；
5、耦合器用于将接收到的光信号分成光强度相同的上、下两个支路，上支路的光信号输入上变频单元，下支路的光信号输入反馈补偿单元；
6、上变频单元用于对接收到的光信号进行上变频，输出上变频后的时间信号；
7、反馈补偿单元用于对来自于耦合器的光信号进行载波抑制双边带调制，输出信号；以及将远端反馈回的信号的相位与来自第一微波信号源的射频信号相位比较并反馈控制信息至反馈补偿单元中的双平行马赫曾德尔调制器，通过改变双平行马赫曾德尔调制器的直流偏置，实现光载波的相位调整以及信号抖动的补偿；
8、可调光滤波器用于将上变频单元输出的时间信号和反馈补偿单元输出的信号进行滤波，输出至远端；
9、远端用于对接收外界的射频信号实现双边带调制，并将信号回传至反馈补偿单元。
10、进一步地，上变频单元包括第二微波信号源、任意信号发生器、第一强度调制器以及第二强度调制器，完成对时间信号的输出以及上变频功能；
11、反馈补偿单元包括双平行马赫曾德尔调制器dpmzm、电压源、第一微波信号源、自动控制算法模块、鉴相器，完成将传输信号与原始信号相位比较并反馈控制信息，从而补偿信号抖动；
12、下变频单元包括掺铒光纤放大器、第一光电转换器、第一电滤波器、第二电滤波器以及混频器，完成对天线接收信号的滤波与下变频；
13、传输单元包括第一环形器、第二环形器以及单模光纤，完成对光信号的传输；
14、时间信号解调单元包括第二光电转换器、解调器以及第三微波信号源，完成对时间信号的解调。
15、进一步地，还包括偏振控制器；
16、可调激光器输出光信号号进入耦合器中，耦合器将光信号分为光强度相同的上、下两个支路，上支路的光信号输入到第一强度调制器中，被第二微波信号源输出的射频信号rf2调制，调节第一强度调制器的偏置电压和旋转偏振控制器的角度，使强度调制器工作在最小传输点，实现载波抑制双边带调制，输出的信号进入第二强度调制器中，作为新的光载波；任意波形发生器输出bpsk时间信号rf3进入第二强度调制器的射频端口，调节第二强度调制器的偏置电压使其工作在最大传输点，实现双边带调制，此时输出上变频后的时间信号。
17、进一步地，在下支路中，由可调激光器输出光信号通过耦合器输入到双平行马赫曾德尔调制器中；
18、双平行马赫曾德尔调制器是将第一子马赫曾德尔调制器、第二子马赫曾德尔调制器、第三母马赫曾德尔调制器集成在单个芯片上的器件；第一子马赫曾德尔调制器和第二子马赫曾德尔调制器作为两个子调制器嵌入在第三母马赫曾德尔调制器的两个臂上，通过调整施加在双平行马赫曾德尔调制器的第一直流稳压电源、第二直流稳压电源、第三直流稳压电源的输出电压，改变双平行马赫曾德尔调制器的三个直流偏置，可调整双平行马赫曾德尔调制器的调制状态，进而可改变光载波的相位。
19、进一步地，第一微波信号源输出射频信号rf1，输入第一子马赫曾德尔调制器的射频端口中，通过调节第一子马赫曾德尔调制器的偏置电压，使其偏置在最小传输点，从而实现载波抑制双边带调制。
20、进一步地，所述传输单元包括第一环形器、第二环形器以及单模光纤；
21、远端包括第三强度调制器、时间信号解调单元以及天线；
22、将上下两个支路耦合后的光信号通过第一环形器的第一端口输入第二端口输出，进入到单模光纤中传输到远端，在第二环形器的第一端口输入第二端口输出；
23、第二环形器的第二端口输出的光信号进入到第三强度调制器中，远端天线输出的射频信号rf4通过第三强度调制器的射频端口进入光链路中，控制第三强度调制器的偏置电压，使第三强度调制器工作在正交传输点，进而实现双边带调制。
24、进一步地，所述远端的天线输出的射频信号rf4频率与第一微波信号源产生的射频信号rf1频率相差一半；从第三强度调制器输出的光信号通过耦合器分成两部分，一部分经过第二光电转换器进行光电转换，另一部分进行回传，回传的光信号首先从第二环形器的第三端口的进入，从第一端口输出，依然经过单模光纤进行传输，传输后从第一环形器的第二端口输入，从第三端口输出，进入到下变频单元中。
25、进一步地，经过第二光电转换器的光信号一部分射频输出，另一部分进入时间信号解调模块中，将第三微波信号源输出的射频信号rf2作为本振信号，与时间信号进行混频，得到解调后的时间信号，进而输出至天线端，第三微波信号源与第二微波信号源输出的射频信号频率相同，均为rf2。
26、进一步地，在下变频单元中，从远端回传的光信号首先经过掺铒光本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于DPMZM光纤远距离传输的时频稳定控制装置，其特征在于，包括中心站、传输单元以及远端；中心站通过传输单元与远端连接；
2.根据权利要求1所述的基于DPMZM光纤远距离传输的时频稳定控制装置，其特征在于，上变频单元包括第二微波信号源、任意信号发生器、第一强度调制器以及第二强度调制器，完成对时间信号的输出以及上变频功能；
3.根据权利要求2所述的基于DPMZM光纤远距离传输的时频稳定控制装置，其特征在于，还包括偏振控制器；
4.根据权利要求3所述的基于DPMZM光纤远距离传输的时频稳定控制装置，其特征在于，在下支路中，由可调激光器输出光信号通过耦合器输入到双平行马赫曾德尔调制器中；
5.根据权利要求4所述的基于DPMZM光纤远距离传输的时频稳定控制装置，其特征在于，第一微波信号源输出射频信号RF1，输入第一子马赫曾德尔调制器的射频端口中，通过调节第一子马赫曾德尔调制器的偏置电压，使其偏置在最小传输点，从而实现载波抑制双边带调制。
6.根据权利要求5所述的基于DPMZM光纤远距离传输的时频稳定控制装置，其特征在于，所述传输单元包括第一环形器、第二环形器以及单模光纤；
7.根据权利要求6所述的基于DPMZM光纤远距离传输的时频稳定控制装置，其特征在于，所述远端的天线输出的射频信号RF4频率与第一微波信号源产生的射频信号RF1频率相差一半；从第三强度调制器输出的光信号通过耦合器分成两部分，一部分经过第二光电转换器进行光电转换，另一部分进行回传，回传的光信号首先从第二环形器的第三端口的进入，从第一端口输出，依然经过单模光纤进行传输，传输后从第一环形器的第二端口输入，从第三端口输出，进入到下变频单元中。
8.根据权利要求7所述的基于DPMZM光纤远距离传输的时频稳定控制装置，其特征在于，经过第二光电转换器的光信号一部分射频输出，另一部分进入时间信号解调模块中，将第三微波信号源输出的射频信号RF2作为本振信号，与时间信号进行混频，得到解调后的时间信号，进而输出至天线端，第三微波信号源与第二微波信号源输出的射频信号频率相同，均为RF2。
9.根据权利要求7所述的基于DPMZM光纤远距离传输的时频稳定控制装置，其特征在于，在下变频单元中，从远端回传的光信号首先经过掺铒光纤放大器进行功率放大，之后输入到第一光电转换器中，由光信号转变为电信号后输入进第一电滤波器中，调节第一电滤波器的带宽和波长，滤出射频信号RF’1，之后经过耦合器，一部分与第二电滤波器滤出的RF’4进行混频实现对原始信号的频率下变频，另一部分输入到反馈补偿单元中。
10.根据权利要求9所述的基于DPMZM光纤远距离传输的时频稳定控制装置，其特征在于，在反馈补偿单元中，第一电滤波器输出的电信号与第一微波信号源输出的射频信号RF1共同输入到鉴相器中，得到光纤传输过程带来的相位差，之后反馈到自动控制算法模块中，通过调节电压源控制双平行马赫曾德尔调制器的第三母马赫曾德尔调制器的偏置电压，对光载波相位进行改变，进而补偿光纤传输过程给射频以及时间信号带来的相位抖动。
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【技术特征摘要】
1.一种基于dpmzm光纤远距离传输的时频稳定控制装置，其特征在于，包括中心站、传输单元以及远端；中心站通过传输单元与远端连接；
2.根据权利要求1所述的基于dpmzm光纤远距离传输的时频稳定控制装置，其特征在于，上变频单元包括第二微波信号源、任意信号发生器、第一强度调制器以及第二强度调制器，完成对时间信号的输出以及上变频功能；
3.根据权利要求2所述的基于dpmzm光纤远距离传输的时频稳定控制装置，其特征在于，还包括偏振控制器；
4.根据权利要求3所述的基于dpmzm光纤远距离传输的时频稳定控制装置，其特征在于，在下支路中，由可调激光器输出光信号通过耦合器输入到双平行马赫曾德尔调制器中；
5.根据权利要求4所述的基于dpmzm光纤远距离传输的时频稳定控制装置，其特征在于，第一微波信号源输出射频信号rf1，输入第一子马赫曾德尔调制器的射频端口中，通过调节第一子马赫曾德尔调制器的偏置电压，使其偏置在最小传输点，从而实现载波抑制双边带调制。
6.根据权利要求5所述的基于dpmzm光纤远距离传输的时频稳定控制装置，其特征在于，所述传输单元包括第一环形器、第二环形器以及单模光纤；
7.根据权利要求6所述的基于dpmzm光纤远距离传输的时频稳定控制装置，其特征在于，所述远端的天线输出的射频信号rf4频率与第一微波信号源产生的射频信号rf1频率相差一半；从第三强度调制器输出的光信号通过耦合器分成两部分，一部分经过第二光电转换器进行光电转换，另一部分进行...
【专利技术属性】
技术研发人员：王迪，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：
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