[發明專利]變頻補償微波頻率傳遞系統及方法

有效

• 申請號: 201711216363.9
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN108011667B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 趙文宇;姜海峰;趙粹臣;閆露露;張首剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家授時中心
• 主分類號: H04B10/2507
• 分類號: H04B10/2507;H04B10/2575;H04B10/50;H04B10/69;H04L7/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 田洲

本發明公開一種變頻補償微波頻率傳遞系統及方法，經過相位預補償的微波發射信號加載于激光信號，利用光纖傳遞到遠端，遠端通過探測恢復出與本地端微波參考頻率信號同步的頻率信號；具體過程中，本地信號傳至遠端后，遠端探測信號經過變頻后回傳本地端，回傳信號上包含了光纖鏈路上引入的相位噪聲，回傳信號和本地發射信號分別與本地參考信號混頻并比較得到預補償量，以該補償量控制產生發射信號的晶振，完成高精度頻率傳遞的相位補償。與現有頻率傳遞的主要區別是本地端發射和遠地端回傳的信號頻率不同，避免了兩端站點強信號對探測接收弱信號的相位干擾，進一步提升了頻率傳遞穩定度。

技術領域

本發明涉及光纖時間頻率傳遞技術領域，特別是涉及一種變頻補償微波頻率傳遞系統及方法。

背景技術

傳遞頻率標準的方式有很多，傳統的頻率傳遞方式主要是自由空間傳播，包括短波授時、長波授時、GPS等。光纖頻率傳遞是一種新興的基于光纖的高精度頻率信號傳遞技術，該技術利用通信光纖作為頻率信號的傳遞信道，可以傳遞時間、微波頻率和光學頻率等多種時間頻率信號，具有高精度、噪聲低、損耗小、信道資源豐富等優點，頻率傳遞穩定度遠遠優于目前廣泛應用的衛星授時技術，初步應用于科學研究及工程技術領域。

當加載標準微波頻率的光信號沿光纖傳遞時，光纖受到外界環境(如溫度、濕度、應力、震動等)變化的影響從而使得光載波傳遞的時間延遲發生改變，導致標準頻率傳遞穩定度惡化。采用測量往返傳遞信號的相位變化，并進行實時相位補償，可以大幅提高傳輸頻率信號的穩定度。現有光纖微波頻率傳遞方案均為在一條光纖鏈路上往返傳遞同一信號，在弱信號探測時容易受到本地同頻強信號干擾。

發明內容

本發明的目的在于提供一種變頻補償微波頻率傳遞系統及方法，以解決上述技術問題。本發明利用變頻器使本地和遠端站點工作頻率不同，能夠解決站點內的強信號對探測接收的微弱信號干擾的問題。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

變頻補償微波頻率傳遞系統，包括：本地端、光纖鏈路和遠地端；本地端和遠地端通過光纖鏈路連接；本地端包括第一功率分配器、第一混頻器、第一分頻器、第二混頻器、第三混頻器、環路濾波器、第二功率分配器、壓控晶振、第一低噪聲放大器、本地端激光器、第一電光調制器、第一光環形器和第一光電探測器；本地端激光器的輸出端連接第一電光調制器的入光端口，第一電光調制器的出光端口連接第一光環形器的輸入端口，第一光環形器的輸出端口連接光纖鏈路一端；第一光環形器的反射端口連接第一光電探測器的輸入端；第一光電探測器的輸出端連接第一低噪聲放大器的輸入端，第一低噪聲放大器的輸出端連接第三混頻器的第一輸入端，第三混頻器的輸出端連接第二混頻器的第一輸入端，第二混頻器的輸出端連接環路濾波器的輸入端，環路濾波器的輸出端連接壓控晶振的壓控端口，壓控晶振的輸出端連接第二功率分配器的輸入端，第二功率分配器的第一輸出端連接第一電光調制器的調制端口；第二功率分配器的第二輸出端第一混頻器的第一輸入端，第一混頻器的輸出端連接第一分頻器的輸入端，第一分頻器的輸出端連接第二混頻器的第二輸入端；第一功率分配器的輸入端連接參考信號，第一功率分配器的兩個輸出端分別連接第二混頻器的第二輸入端和第三混頻器的第二輸入端。

進一步的，遠地端包括遠地端激光器、第二電光調制器、第二光環形器、第二光電探測器、第二低噪聲放大器和第二分頻器；第二光環形器的輸入端口連接光纖鏈路的另一端；遠地端激光器的輸出端連接第二電光調制器的入光端口，第二電光調制器的出光端口連接第二光環形器的輸出端口；第二光環形器的反射端口連接第二光電探測器的輸入端，第二光電探測器的輸出端連接第二低噪聲放大器的輸入端，第二低噪聲放大器的輸出端連接第二分頻器的輸入端，第二分頻器的輸出端連接第二電光調制器的調制。

變頻補償微波頻率傳遞方法，包括：