[發明專利]一種基于頻率同步的信號穩相回傳系統及方法

有效

• 申請號: 201410190927.6
• 申請日: 2014-05-06
• 公開（公告）號: CN103957093B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 王波;董婧雯;高超;白鈺;王力軍
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04L7/00
• 分類號: H04L7/00;H04B10/25;H04B10/2507
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及信號的穩相回傳技術領域，具體涉及一種基于頻率同步的信號穩相回傳系統及方法。

背景技術

隨著空間研究的不斷深入，深空站的設計和建設工作在世界各地不斷開展。深空站的主要任務是對執行月球、行星和行星際探測任務的航天器進行跟蹤、遙測，導航與通信等。通常地面站天線接收到的射頻信號相位攜帶著重要的目標信息。為了準確地獲取信號相位信息，不同接收設備間要求具有頻率與時間的同源、同步性。因此，時間頻率分發和信號傳輸系統是整個深空站能夠正常運行的基礎和保障，并直接影響著航天器的遙測精度。

針對多天線聯合測控的方式，深空站系統的信息中心與天線端相分離，以信息中心的守時鐘組為時間參考，通過頻率傳輸系統將信息中心的參考頻率信號傳輸至各個天線端，實現各天線端的時鐘同步；同時，由多地天線同步接收目標信息，傳回信息中心進行整合。

本發明申請人的另一在審專利“一種補償系統后置的頻率傳輸系統及方法”(專利申請號：201410141670.5)介紹了一種通過光纖實現的在天線端進行相位噪聲補償的頻率信號傳輸系統及方法，特別適用于由一點向多點的頻率傳遞，將其應用于深空站系統，即可實現各天線端的頻率同步。具體實施方式如圖1所示，參考頻率源及發射裝置位于深空站系統的信息中心，接收補償裝置位于天線端，信息中心的參考頻率源產生的參考頻率信號，由發射裝置經光纖鏈路傳輸至各個天線端，由接收補償裝置對傳輸過程引入的相位噪聲進行補償，復現參考頻率信號，由此實現信息中心和天線端的頻率同步，進而實現各個天線端之間的頻率與時間的同源、同步性，以便對各個天線獲取的目標信息進行準確的整合與統一。

在頻率與時間同步的基礎上，需要將各個天線接收到的目標信號準確穩定的傳回信息中心。由于不同天線到信息中心的距離不同，傳輸線路所處的環境不同且隨時間不斷變化，各目標信號在回傳過程中引入的相位噪聲難于測量，由信息中心接收到的各目標信號的相位相關性下降，大大影響了信息整合的準確性，降低了對航天器的遙測精度。

發明內容

為了解決現有技術的上述問題，本發明提出了一種基于頻率同步的信號穩相回傳系統及方法，將接收到的微波信號中包含的相位信息穩定傳輸至信息中心。

根據本發明的一個方面，提供了一種基于頻率同步的信號穩相回傳系統，所述頻率同步由頻率傳輸系統實現，該頻率傳輸系統包括頻率信號發射裝置和頻率信號接收補償裝置，其中所述發射裝置置于信息中心，所述接收補償裝置位于天線端，所述發射裝置將頻率信號發射給所述接收補償裝置，以實現所述信息中心和所述天線端的頻率同步。所述信號穩相回傳系統包括：頻率綜合器，用于利用頻率傳輸系統在天線端復現信息中心的參考頻率信號生成本振信號，輸入至比相單元；微波功率分配器，用于將頻率傳輸系統在天線端接收的來自發射裝置的第一輔助補償信號按一定的功率配比(根據實際需要)分出一路，輸入至比相單元，該第一輔助補償信號包含在光纖鏈路傳輸過程引入的相位噪聲；比相單元，用于利用所述本振信號、所述第一輔助補償信號將天線下傳的微波信號的頻率轉換至與所述第一輔助補償信號相同的頻率，同時將其相位預先扣除在上述光纖鏈路傳輸將會引入的相位噪聲，得到預補償信號；光調制模塊，用于將預補償信號調制到光信號上；和光耦合器，用于將所述光信號耦合至天線端的接收補償裝置的環形器輸入端，以通過上述光纖鏈路傳輸至信息中心。

可選的，所述系統還包括在微波功率分配器和比相單元之間的微波功率放大器，用于將微波功率分配器分出的微波信號進行適當的功率放大；在比相單元和光調制模塊之間的微波功率放大器，用于將從比相單元輸出的微波信號進行適當的功率放大；在光調制模塊和光耦合器之間的光學放大器，用于將光調制模塊輸出的光信號進行適當的功率放大。