[發(fā)明專(zhuān)利]一種寬帶的信號(hào)時(shí)延穩(wěn)定傳輸方法和系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310662454.0
• 申請(qǐng)日: 2013-12-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103701529A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴一堂;吳鐘樂(lè);尹飛飛;李建強(qiáng);徐坤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04B10/2507
• 分類(lèi)號(hào): H04B10/2507
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信號(hào)傳輸領(lǐng)域，尤其涉及一種寬帶的信號(hào)時(shí)延穩(wěn)定傳輸方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

為了提高空間電磁頻譜探測(cè)、航天飛行控制、雷達(dá)等系統(tǒng)的精度，測(cè)控、探測(cè)系統(tǒng)正在從單天線向多天線、單基地向多基地發(fā)展。為了進(jìn)一步提高探測(cè)精度，下一代多天線系統(tǒng)必然向著相干測(cè)量發(fā)展。要實(shí)現(xiàn)多天線之間的相干測(cè)量、信號(hào)相干合成，必須保證在各天線之間實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)間同步和高穩(wěn)定度的頻率分布。在多天線系統(tǒng)中，各天線單元之間的距離一般為幾公里甚至幾十公里，要實(shí)現(xiàn)如此長(zhǎng)距離的時(shí)頻信號(hào)高精度分布必須采用先進(jìn)的光纖傳輸技術(shù)。基于光纖的穩(wěn)相傳輸技術(shù)是下一代航天測(cè)控系統(tǒng)，特別是甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量（VLBI）和連線干涉測(cè)量（CEI）等航天測(cè)控和導(dǎo)航、深空探測(cè)、多基地相干雷達(dá)、電子戰(zhàn)等系統(tǒng)中，不可缺少的基石。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中典型的微波頻率穩(wěn)相傳輸光纖鏈路結(jié)構(gòu)，該方案是最直接的傳遞微波頻率參考的方式。將射頻參考信號(hào)直接通過(guò)強(qiáng)度調(diào)制器調(diào)制在光載波上傳輸，經(jīng)光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端天線處，光信號(hào)在遠(yuǎn)端部分反射，經(jīng)光纖再次傳輸回到中心站，與原始的射頻參考信號(hào)進(jìn)行比較，得到光纖鏈路引入的相位噪聲信號(hào)，用該信號(hào)控制壓電陶瓷（PZT）或溫控光線卷，主動(dòng)補(bǔ)償相位抖動(dòng)后，實(shí)現(xiàn)頻率參考的穩(wěn)定相位傳輸。使用該方案遠(yuǎn)端可以直接用探測(cè)器得到所需射頻參考信號(hào)。

但是，現(xiàn)有技術(shù)必須通過(guò)添加額外的補(bǔ)償器件來(lái)實(shí)現(xiàn)光纖鏈路的時(shí)延補(bǔ)償，以達(dá)到頻率信號(hào)的穩(wěn)定傳輸，有時(shí)甚至需要多種補(bǔ)償器件共同協(xié)調(diào)工作，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于實(shí)際應(yīng)用中的穩(wěn)頻調(diào)節(jié)和信號(hào)傳輸。

發(fā)明內(nèi)容

（一）要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明提供一種寬帶的信號(hào)時(shí)延穩(wěn)定傳輸方法和系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中需要添加額外補(bǔ)償器件來(lái)實(shí)現(xiàn)光纖鏈路時(shí)延抖動(dòng)補(bǔ)償，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題。

（二）技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種寬帶的信號(hào)時(shí)延穩(wěn)定傳輸方法，包括：

在中心站產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；

利用可調(diào)諧激光器產(chǎn)生光載波；

將所述頻率標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)調(diào)制到所述光載波上，形成初始光信號(hào)；

將所述初始光信號(hào)通過(guò)光纖傳輸至遠(yuǎn)端；

將遠(yuǎn)端光信號(hào)回傳入同一根光纖至中心站；

將回傳光信號(hào)解調(diào)得到回傳射頻信號(hào)；

比較所述回傳射頻信號(hào)與所述頻率標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的相位差；

根據(jù)所述相位差控制可調(diào)諧激光器改變光載波波長(zhǎng)，得到補(bǔ)償光載波，使補(bǔ)償光載波經(jīng)光纖傳輸后與初始光載波的色散時(shí)延差，與所述相位差導(dǎo)致的鏈路時(shí)延抖動(dòng)相加為零；

自遠(yuǎn)端輸入寬帶射頻信號(hào)；

將遠(yuǎn)端輸入的寬帶射頻信號(hào)調(diào)制到所述遠(yuǎn)端光信號(hào)上，成為遠(yuǎn)端調(diào)制光信號(hào)，并回傳；

將中心站接收到的遠(yuǎn)端調(diào)制光信號(hào)解調(diào)為穩(wěn)定遠(yuǎn)端射頻信號(hào)并輸出。

進(jìn)一步地，所述使補(bǔ)償光載波經(jīng)光纖傳輸后與初始光載波的色散時(shí)延差，與所述相位差導(dǎo)致的鏈路時(shí)延抖動(dòng)相加為零包括：

令所述頻率標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的中心頻率為ω，初始相位為初始光載波波長(zhǎng)為λ，光纖鏈路由于溫度變化和振動(dòng)引入的鏈路時(shí)延抖動(dòng)為Δτ_path，回傳射頻信號(hào)的相位為則得到相位差為

控制可調(diào)諧激光器改變激光波長(zhǎng)為λ+Δλ，使其滿(mǎn)足其中，D是單模光纖的色散系數(shù)，L為光纖的長(zhǎng)度。

進(jìn)一步地，

在所述將遠(yuǎn)端光信號(hào)回傳入同一根光纖至中心站之后，所述將回傳光信號(hào)解調(diào)得到回傳射頻信號(hào)之前，還包括：對(duì)回傳光信號(hào)進(jìn)行信號(hào)放大；

和/或，在所述回傳之后，且在所述將中心站接收到的遠(yuǎn)端調(diào)制光信號(hào)解調(diào)為穩(wěn)定遠(yuǎn)端射頻信號(hào)并輸出之前，還包括：對(duì)接收到的遠(yuǎn)端調(diào)制光信號(hào)進(jìn)行信號(hào)放大。

進(jìn)一步地，

在所述將回傳光信號(hào)解調(diào)得到回傳射頻信號(hào)之后，所述比較所述回傳射頻信號(hào)與所述頻率標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的相位差之前，還包括：對(duì)所述回傳射頻信號(hào)進(jìn)行射頻放大和濾波；

和/或，在所述將中心站接收到的遠(yuǎn)端調(diào)制光信號(hào)解調(diào)為穩(wěn)定遠(yuǎn)端射頻信號(hào)之后，輸出之前，還包括：對(duì)所述穩(wěn)定遠(yuǎn)端射頻信號(hào)進(jìn)行射頻放大和濾波。

另一方面，本發(fā)明還提供一種寬帶的信號(hào)時(shí)延穩(wěn)定傳輸系統(tǒng)，包括：射頻頻率標(biāo)準(zhǔn)源、可調(diào)諧激光器、中心站電光調(diào)制器、光纖、回傳設(shè)備、中心站光電探測(cè)器、鑒相器、補(bǔ)償控制單元、遠(yuǎn)端射頻信號(hào)源和遠(yuǎn)端電光調(diào)制器，其中：

射頻頻率標(biāo)準(zhǔn)源，分別與中心站電光調(diào)制器和鑒相器連接，用于在中心站產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；

可調(diào)諧激光器，分別與中心站電光調(diào)制器和補(bǔ)償控制單元連接，用于產(chǎn)生光載波；