[發明專利]無需鏈路校準的分布式光纖時間頻率傳遞系統和方法

有效

• 申請號: 202011361829.6
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112350796B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 吳龜靈;左發興;胡亮;陳建平
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04J14/02
• 分類號: H04J14/02;H04B10/40;H04B10/25;H04Q11/00
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種無需鏈路校準的分布式光纖時間頻率傳遞系統和傳遞方法，該系統由主鐘、主時間頻率單元、若干從時間頻率單元和若干接入時間頻率單元組成。該方法中主鐘的頻率信號以波長1的光載波單向傳遞，時間信號依次以波長2、3、4的光載波環回傳遞。在各從時間頻率單元和接入時間頻率單元處，根據測得波長3和波長4光載波的傳輸時延，以接收到的頻率信號為參考對波長2的時間信號進行延時，得到與主鐘同步的時間信號，從而實現無需鏈路校準的分布式光纖時間頻率傳遞。本發明簡化了分布式時間頻率傳遞系統復雜度，抑制了光纖色散對時間傳遞準確度的影響，使得本系統只需要進行一次背靠背的端機校準，當光纖鏈路發生變動時，該系統不需要進行鏈路校準。

技術領域

本發明涉及時間頻率傳遞，特別是一種無需鏈路校準的分布式光纖時間頻率傳遞系統和傳遞方法。

背景技術

高精度的時間頻率同步技術在衛星導航、航空航天和基礎科學研究與計量等領域有著重要的應用價值。傳統的高精度時間頻率同步技術主要有基于GPS共視的方案和基于衛星雙向比對的方案，這種天基時間頻率傳遞技術已經相當成熟且可行性得到了驗證，但這種方案只能達到納秒量級的時間同步精度，且他們自身存在著體系復雜、成本昂貴、實現周期長、安全性差和可靠性差等的缺點，已經不能滿足當前應用的需求。

光纖傳輸具有損耗低、容量大、高速、穩定性高、安全可靠的優勢，在通信領域已經得到了廣泛應用。基于光纖的時間頻率傳遞是實現高精度時間頻率傳遞的有效途徑。

對于分布式光纖時間傳遞，波蘭AGH理工大學[參見P.Krehlik,L.Sliwczynski,L.Buczek,and M.Lipinski,Multipoint dissemination of RF frequency in fiberoptic link with stabilized propagation delay,IEEE transactions onultrasonics,ferroelectrics,and frequency control,vol.60,pp.1804-1810,2013.]提出在主鏈路中插入2×2光耦合器，耦合出部分前向和后向傳遞的光信號用于分布式時間傳遞。但這會減少主鏈路傳遞光信號的功率，同時還會惡化主鏈路時間傳遞的穩定性。之前我們提出了一種在單一光纖鏈路上進行多點接入分布式時間傳遞方案[參見吳龜靈；張浩；陳建平，“高精度長距離分布式光纖時間傳遞方法與系統，”申請號：CN201610781482.8,2016.8]，可以實現高精度長距離分布式光纖時間傳遞，但這種線型分布式系統無法實現多條光纖鏈路中點對多點的光纖時間頻率傳遞。同時我們提出了一種在多條光纖鏈路中點對多點的分布式光纖時間頻率傳遞方案[參見吳龜靈；左發興；胡亮；陳建平，“分布式光纖時間頻率聯合傳遞系統和傳遞方法”申請號：CN201910215814.X，2019.3]，該方案存在由于波長前后向的不對稱性，使得光纖色散對系統時間傳遞的準確度產生影響的問題，且在不同的光纖鏈路長度的情況下，色散引入的前后向不對稱性不一致，因此該方案在光纖鏈路發生變動的時候需要復雜的鏈路校準。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種無需鏈路校準的分布式光纖時間頻率傳遞系統和傳遞方法。

本發明的技術解決方案如下：

本發明一方面，提供一種無需鏈路校準的分布式光纖時間頻率傳遞系統，其特點在于，包括主鐘、主時間頻率單元、N個從時間頻率單元和N個光纖鏈路，所述的主時間頻率單元分別通過N個光纖鏈路與所述的N個從時間頻率單元相連，其中，N為大于等于1的正整數，每個光纖鏈路上分布有0到M個不同數量的接入時間頻率單元，M為大于等于1的正整數；

每個接入時間頻率單元均包括光耦合器模塊、第1接入光波分復用模塊、第2接入光波分復用模塊、接入頻率光接收模塊、第1接入時間光接收模塊、第3接入時間光接收模塊、第2接入時間光接收模塊、接入時間間隔測量模塊和接入時間延遲模塊；