[發明專利]一種基于光纖傳輸的相位絕對同步系統及方法

在審

• 申請號: 202010423599.5
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111756446A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 王波;司洪衛;王力軍
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04B10/25
• 分類號: H04B10/25;H04B1/707;H04W56/00
• 代理公司: 廣州容大專利代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 潘素云

本發明公開了一種基于光纖傳輸的相位絕對同步系統及方法，該系統包括相位分發裝置、相位復現裝置和至少一個中間下載裝置；相位分發裝置產生射頻參考信號，接收來自相位復現裝置的射頻輔助信號，進行相位共軛混頻，并將輸出信號原路傳輸給相位復現裝置；相位復現裝置產生射頻輔助信號，傳輸至相位分發裝置，同時接收來自相位分發裝置的相位共軛信號，進行上混頻，復現射頻參考信號；中間下載裝置在光纖鏈路任意位置接收并解調得到射頻輔助信號和相位共軛信號，進行上混頻，復現射頻參考信號。本發明實現異地頻率信號的相位絕對同步，使得異地頻率信號間的相位差穩定度高且具備可復現性，相位差不會因為光纖鏈路變動或者系統重啟等因素而發生改變。

技術領域

本發明涉及時間頻率信號傳輸技術領域，具體涉及一種基于光纖傳輸的相位絕對同步系統及方法。

背景技術

相位絕對同步技術，主要用于使得異地頻率信號間的相位差具備高穩定性和高復現性特征。隨著頻率基準的快速發展，時間頻率信號傳輸與同步技術也得到了長足的進步。但是，異地頻率信號間相位絕對同步的需求卻長期得不到滿足。該技術能夠實現異地頻率信號的相位絕對同步，在分布式相控陣、致密孔徑陣列、射電天文觀測等領域具備廣泛的應用前景。

目前，基于微波信號的頻率同步僅實現了異地同頻信號間的相位相對同步，即頻率同步完成后，發射端和接收端的微波信號間的相位差將圍繞固定值做微小波動，但相位差并不固定。如果鏈路中斷或者頻率傳輸系統重新啟動，其相位差不具備復現性。

發明內容

有鑒于此，為了解決現有技術中的上述問題，本發明提出一種基于光纖傳輸的相位絕對同步系統及方法，采用被動傳輸方式避免了系統重啟和光纖鏈路改變等因素可能導致的信號傳輸相位延遲突變，利用相位共軛混頻方式使微波頻率信號在光纖鏈路傳輸過程中的相位延遲自動抵消，并且利用對向傳輸信號的相位反關聯特性實現光纖鏈路中任意位置的相位絕對同步。

本發明通過以下技術手段解決上述問題：

本發明提出一種基于光纖傳輸的相位絕對同步系統，包括：

相位分發裝置，用于接收來自相位復現裝置的光信號，解調得到帶有光纖鏈路傳輸相位延遲的射頻輔助信號，同時接收處理裝置產生射頻參考信號，該信號的頻率為射頻輔助信號頻率的2倍。射頻參考信號作為本振頻率信號，與接收到的射頻輔助信號下混頻，得到的輸出信號與射頻輔助信號頻率相同、相位共軛。將該相位共軛信號調制到與相位復現裝置波長相同的光信號上，通過光纖鏈路回傳至發射裝置。

相位復現裝置，用于產生射頻輔助信號，并將該信號一部分調制到光信號上，并通過光纖鏈路向接收處理裝置傳輸；接收來自相位分發裝置的光信號，解調得到帶有光纖鏈路傳輸相位延遲的相位共軛信號；將射頻輔助信號的另一部分與接收到的相位共軛信號進行上混頻，輸出信號與相位分發裝置的射頻參考信號的相位差具備高穩定性和可復現性。

至少一個中間下載裝置，用于在光纖鏈路中間任意位置接收光纖鏈路中對向傳輸的光信號，分別解調得到帶有部分光纖鏈路傳輸相位延遲的射頻輔助信號和相位共軛信號。利用兩信號間的相位反關聯特性，將它們進行上混頻，輸出信號與相位分發裝置的射頻參考信號的相位差具備高穩定性和可復現性。

優選的，采用被動傳輸方法實現參考信號與復現信號之間相位差的可復現性，即信號傳輸與處理環節中未采用包括不限于鎖相環路以及主動補償、分頻和倍頻等信號處理方式；采用相位共軛混頻方式，使得在信號處理環節中，實現了射頻信號在光纖鏈路傳輸過程中的相位延遲自動抵消；在傳輸的光纖鏈路任意位置，解調出往返傳輸的射頻信號，進行上混頻，由此復現的信號與參考信號具有穩定且可復現的相位差。

優選的，還包括在相位分發裝置中的相位共軛混頻環節、相位復現裝置與中間下載裝置的同頻上混頻環節中，采用包括不限于雙移頻混頻等方式，以避免射頻泄露和高次諧波干擾等直接混頻過程中的非線性效應。

優選的，還包括對所屬射頻信號進行帶通濾波處理，以提取所需頻率的信號。