[發明專利]一種基于相位補償的自由空間頻率信號傳輸系統

有效

• 申請號: 201310467522.8
• 申請日: 2013-10-09
• 公開（公告）號: CN103533632B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發明（設計）人: 王力軍;王波;苗菁;白鈺;高超;朱璽
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04W56/00
• 分類號: H04W56/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及微波頻率信號傳輸領域，特別地，涉及一種基于相位補償的自由空間微波頻率信號傳輸系統。

背景技術

當前，時間頻率系統的研究及應用主要有3個大方向。一是時間頻率源的制備，用于提供時間的基準。二是時間頻率的傳輸系統，有了好的基準源，還需要將時間頻率準確的發布出去。因此時間頻率傳輸系統的好壞，直接決定了用戶端接收到的時間頻率信號的質量。三是時間頻率信號的接收，例如GPS接收機之類。

對于時間頻率的傳輸系統，目前常用的頻率信號的傳輸與同步所采用的方法主要有搬運鐘法、衛星共視法（CV）、衛星雙向時間頻率傳遞法（TWSTFT）等。其中，除了搬運鐘法，其他幾種方法都要依賴衛星的傳遞。目前這些傳輸方法的天穩定度只能達到10^-15/天的量級，無法滿足時間頻率信號的精確傳輸與高精度使用的用戶需求。

本發明申請人的另一公開專利（專利申請號：CN201110186493.9）介紹了一種通過光纖實現超長基線（距離）的微波頻率信號傳輸的系統及方法。該系統采用了主動補償光纖鏈路的噪聲的方法，通過對光纖傳輸鏈路（尤其是超長距離）的相位噪聲的補償，實現了高精度、高穩定度的微波頻率信號的傳輸，其天穩定度已可以達到10^-18/天的量級。

相比利用衛星傳遞時間頻率的方法，上述微波頻率信號光纖傳輸系統雖然具有非常高的傳輸穩定度，但在實際應用過程中會遇到各種不同的使用需求，在光纖網絡覆蓋之外的區域，例如空地、空空、復雜地形等，這些地點的設備就無法利用光纖傳輸與同步頻率信號，限制了基于光纖的時頻傳輸系統的適用范圍。

目前在通信領域中，通信基站間對于時間頻率同步有很高的需求，現有的解決方法就是在每個基站設備上均配置GPS接收機。但是通過在每個基站加裝GPS模塊來解決基站時間頻率同步，存在精度以及安全性問題。采用現有技術，頻率同步的穩定度約為10^-8～10^-9/秒。由于建站的數據的傳輸速率與頻率同步的精度成正比，因此想要進一步提高基站的通信速率，高精度的時間頻率同步是必須要解決的問題。另外，GPS系統由美國軍方開發和控制，可進行局部性能劣化設置和限制使用，在特殊形勢下會對整網運行帶來安全隱患。因此亟需研究通過地面傳輸網絡提供高精度時間頻率傳遞的方法。

發明內容

為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明提出了一種基于相位補償的自由空間微波頻率信號傳輸系統。

本發明的基于相位補償的自由空間微波頻率信號傳輸系統包括：發射站，用于由參考頻率源提供參考頻率信號，由發射補償裝置通過發射天線發射上行頻率信號，接收返回的下行頻率信號，并利用參考頻率信號以及接收的下行頻率信號主動補償頻率信號在自由空間傳輸過程中引入的相位噪聲；接收站，用于通過接收天線接收帶有自由空間傳輸引入相位噪聲的上行頻率信號，通過變頻鎖定裝置將伺服頻率源相位鎖定于上行頻率信號，并產生相位鎖定于上行頻率信號的下行頻率信號回傳至發射站，供發射站主動補償相位噪聲，最終在接收站得到相位鎖定于發射站參考頻率源的頻率信號。

根據本發明的微波頻率信號傳輸系統及傳輸方法，能夠采用自由空間作為微波頻率信號的傳遞媒介，實現不同站點間微波頻率信號的同步。此外，本發明通過實施相位噪聲探測及補償技術，實現對自由空間傳輸鏈路的相位噪聲的補償，可以實現長距離網絡化的頻率信號傳輸與同步。

附圖說明

圖1顯示了本發明的基于相位補償的自由空間微波頻率信號傳輸系統結構示意圖；

圖2顯示了本發明的發射站結構示意圖；

圖3顯示了本發明的接收站結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明了，下面結合具體實施方式并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。

圖1顯示了本發明的基于相位補償的自由空間頻率傳輸與同步系統的結構示意圖。

如圖1所示，本發明的基于相位補償的自由空間頻率傳輸與同步系統包括：