[發明專利]一種基于環路拓撲的分布式光纖寬頻穩相傳輸分配系統及方法

有效

• 申請號: 202010804747.8
• 申請日: 2020-08-12
• 公開（公告）號: CN111934773B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 張浩
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十四研究所
• 主分類號: H04B10/25
• 分類號: H04B10/25;H04B10/2575;H04B10/40
• 代理公司: 重慶樂泰知識產權代理事務所(普通合伙) 50221
• 代理人: 劉佳

本發明公開了一種基于環路拓撲的分布式光纖寬頻穩相傳輸分配系統及方法，包括寬帶頻率源、光纖頻率穩相傳輸單元、N個用戶單元和M個光放大單元，所述光纖頻率穩相傳輸單元、N個用戶單元和M個光放大單元之間通過光纖連接，形成單纖雙向串聯環路拓撲通路，在實現基于任意頻率信號的分布式光纖寬頻穩相傳輸的同時，可減少溫度等環境因素對光電子器件的影響，還能有效避免隨著分布節點增多情況下光纖頻率穩相傳輸單元系統體積龐大、控制復雜的缺點。

技術領域

本發明涉及光纖寬頻傳輸技術領域，特別是涉及一種基于環路拓撲的分布式光纖寬頻穩相傳輸分配系統及方法。

背景技術

高精度頻率信號在衛星導航、航空航天、深空探測、偵察預警等領域有著重要的應用價值。光纖傳輸具有低損耗、大容量、大帶寬、高速、高穩定、安全可靠的優勢，在通信領域已經得到了廣泛的應用。基于光纖的頻率傳輸是實現更高精度頻率傳輸和分配的有效途徑，持續推動著微波光子相關領域的發展。高精度光纖頻率穩相傳輸面臨著光纖鏈路傳輸時延隨溫度、應力、振動和傳輸波長等因素變化而變化的問題，惡化傳輸頻率信號的頻率/相位；在分布式頻率穩相傳輸系統中，亦無法保證各個用戶節點實現相位同步/一致的頻率信號接收。對于分布式頻率穩相傳輸，常用的一種方法是將多套點對點頻率穩相傳輸系統獨立運行，但隨著分布節點增多，整個分布式傳遞系統將越來越龐大，控制越來越復雜。另一種是在點對點頻率穩相傳輸主鏈路上，通過分出部分前向和后向傳輸的光載信號用于獲取前向和后向傳遞的頻率信號，通過信號處理實現高精度分布式光纖頻率傳輸。該思想最初由德國PTB研究所于2010年首次提出，并被逐漸應用于光纖分布式頻率傳輸。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種適用于任意頻率信號的分布式相位穩定的寬頻信號傳輸分配、光纖頻率穩相傳輸單元體積小且控制簡單以及光纖頻率穩相傳輸單元獨立完成信號的光電轉換及信號處理工作的基于環路拓撲的分布式光纖寬頻穩相傳輸分配系統及方法。為解決上述問題，本發明提供了一種基于環路拓撲的分布式光纖寬頻穩相傳輸分配系統，包括寬帶頻率源、光纖頻率穩相傳輸單元、N個串聯連接的用戶單元和M個串聯連接的光放大單元，所述光纖頻率穩相傳輸單元具有第一端口、第二端口和第三端口，所述寬帶頻率源的輸出端與光纖頻率穩相傳輸單元的第一端口連接，所述光纖頻率穩相傳輸單元的第二端口依次經過N個用戶單元和M個光放大單元后與光纖頻率穩相傳輸單元的第三端口連接，所述光纖頻率穩相傳輸單元、N個用戶單元和M個光放大單元之間通過光纖連接，以形成單纖雙向串聯環路拓撲通路；

所述寬帶頻率源用于輸出寬頻信號；

所述光纖頻率穩相傳輸單元用于產生參考頻率信號，并將該參考頻率信號進行電光轉換后分別經光纖頻率穩相傳輸單元的第二端口和第三端口輸入至光纖環路中，同時還將來自寬帶頻率源輸出的寬頻信號經電光轉換后從光纖頻率穩相傳輸單元的第三端口輸入至光纖環路中，光載參考頻率信號和光載寬頻信號經N個用戶單元和M個雙向光放大單元后返回光纖頻率穩相傳輸單元中；所述光纖頻率穩相傳輸單元獲取本地參考信號和返回參考頻率信號之間的一個第一時延/相位信息，并根據該第一時延/相位信息來穩定光纖環路中的傳輸時延；

所述用戶單元用于接收光纖頻率穩相傳輸單元第二端口和第三端口輸出的參考頻率信號，并獲取兩個參考頻率信號之間的第二時延/相位信息，并根據該第二時延/相位信息來接收相位穩定的光載寬頻信號；

所述光放大單元用于對光纖頻率穩相傳輸單元的第二端口和第三端口傳輸的光載寬頻信號和光載參考頻率信號進行放大。

進一步的，所述光纖頻率穩相傳輸單元包括參考頻率源、第一控制模塊、第一光發模塊、第二光發模塊、第一波分復用模塊、第一光收模塊、第一時延/相位檢測模塊、第三光發模塊、第二波分復用模塊、第二光收模塊和第一時延/相位補償模塊；

所述參考頻率源用于提供參考頻率信號并將該參考頻率信號發送給第二光發模塊、第三光發模塊和第一時延/相位檢測模塊；