[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于光程補(bǔ)償器的自由空間頻率傳遞系統(tǒng)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110567680.5
• 申請(qǐng)日: 2021-05-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113300778A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯冬;曾迎春;朱敏;劉波;簡(jiǎn)和兵;龔鵬;張中正
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 成都金諾信高科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04B10/54
• 分類(lèi)號(hào): H04B10/54;H04B10/67;H04B10/50
• 代理公司: 成都君合集專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51228
• 代理人: 張鳴潔

一種基于光程補(bǔ)償器的自由空間頻率傳遞系統(tǒng)，包括發(fā)射端和接收端，所述發(fā)射端中設(shè)置有頻率源，將射頻信號(hào)通過(guò)幅度調(diào)制的方式加載到連續(xù)激光上的光載射頻模塊，實(shí)現(xiàn)光載波的傳遞的光路傳播模塊，接收接收端反饋的光信號(hào)獲取相位差然后輸出信號(hào)控制光程補(bǔ)償器運(yùn)行的數(shù)字PI控制模塊，由數(shù)字PI控制模塊控制從而實(shí)現(xiàn)光程改變的光程補(bǔ)償器；所述接收端中設(shè)置有檢測(cè)光路的第一光電探測(cè)器；所述頻率源依次通過(guò)光載射頻模塊、光路傳播模塊連接到光程補(bǔ)償器，所述數(shù)字PI控制模塊分別和光載射頻模塊、光程補(bǔ)償器連接。本方案實(shí)現(xiàn)頻率同步的方法和發(fā)射端與接收端的距離無(wú)關(guān)，在發(fā)射端和接收端的距離較遠(yuǎn)時(shí)，也能很好的實(shí)現(xiàn)頻率同步。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及頻率同步領(lǐng)域，特別涉及一種基于光程補(bǔ)償器的自由空間頻率傳遞系統(tǒng)。

背景技術(shù)

頻率同步技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)與工程領(lǐng)域中有著十分重要的作用，其目的是使一定距離的兩個(gè)點(diǎn)或者多個(gè)點(diǎn)的基準(zhǔn)信號(hào)源達(dá)到一致，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)或多點(diǎn)之間的高精度相位同步。頻率同步技術(shù)在天文觀測(cè)、通信、遙測(cè)、雷達(dá)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。目前常用的頻率同步方式主要是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GPS、北斗等)和光纖頻率同步技術(shù)，但是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)同步技術(shù)使用的是空間微波信道，微波信道由于很容易被大氣湍流和溫度變化影響，所以該方法的頻率傳輸精度被嚴(yán)重限制。同時(shí)，盡管光纖頻率傳遞擁有很好的精度且得到了較廣泛的應(yīng)用，但由于光纖頻率傳遞過(guò)于依賴(lài)光纖鏈路，想要普遍的應(yīng)用仍存在障礙，鑒于此，不依賴(lài)光纖鏈路的自由空間激光頻率同步技術(shù)成為實(shí)現(xiàn)高精度頻率同步的另一種有效且高效的方法。自由空間激光頻率同步方式具有信道結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和移動(dòng)性高的優(yōu)秀特點(diǎn)，自由空間同步鏈路通常只要求在視距內(nèi)的直線通信傳輸，比起光纖頻率傳遞，少了構(gòu)建專(zhuān)門(mén)的物理信道，因此近十年來(lái)該技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。

但是，現(xiàn)有自由空間激光頻率同步技術(shù)精度較低，傳輸距離也比較短。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供了一種基于光程補(bǔ)償器的自由空間頻率傳遞系統(tǒng)，并基于該系統(tǒng)提出一種基于光程補(bǔ)償器的自由空間頻率傳遞方法，實(shí)現(xiàn)了發(fā)射端和接收端頻率信號(hào)的同步，并且在發(fā)射端和接收端的距離較遠(yuǎn)時(shí)，也能很好的實(shí)現(xiàn)了頻率同步，解決了上述問(wèn)題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于光程補(bǔ)償器的自由空間頻率傳遞系統(tǒng)，包括發(fā)射端和接收端，所述發(fā)射端中設(shè)置有頻率源，將射頻信號(hào)通過(guò)幅度調(diào)制的方式加載到連續(xù)激光上的光載射頻模塊，實(shí)現(xiàn)光載波的傳遞的光路傳播模塊，接收接收端反饋的光信號(hào)獲取相位差然后輸出信號(hào)控制光程補(bǔ)償器運(yùn)行的數(shù)字PI控制模塊，由數(shù)字PI控制模塊控制從而實(shí)現(xiàn)光程改變的光程補(bǔ)償器；所述接收端中設(shè)置有檢測(cè)光路的第一光電探測(cè)器；

所述頻率源依次通過(guò)光載射頻模塊、光路傳播模塊連接到光程補(bǔ)償器，所述數(shù)字PI控制模塊分別和光載射頻模塊、光程補(bǔ)償器連接。

為了更好地實(shí)現(xiàn)本方案，進(jìn)一步地，所述光路傳播模塊包括依次設(shè)置的半波片、分束鏡、四分之一波片和兩塊反射鏡。

為了更好地實(shí)現(xiàn)本方案，進(jìn)一步地，所述光程補(bǔ)償器包括壓電陶瓷和移動(dòng)平臺(tái)，所述壓電陶瓷設(shè)置在移動(dòng)平臺(tái)上，壓電陶瓷連接兩塊反射鏡以控制兩塊反射鏡之間的距離和兩塊反射鏡的角度。

為了更好地實(shí)現(xiàn)本方案，進(jìn)一步地，所述數(shù)字PI控制模塊包括接收接收端反饋的光信號(hào)的第二光電探測(cè)器，獲得相位差信號(hào)的鑒相器和以鑒相器獲取的相位差信號(hào)作為輸入同時(shí)輸出控制光程補(bǔ)償器的控制信號(hào)的數(shù)字PI控制器。

一種基于光程補(bǔ)償器的自由空間頻率傳遞方法，基于上述任一項(xiàng)所述的自由空間頻率傳遞系統(tǒng)，所述頻率源產(chǎn)生的射頻信號(hào)通過(guò)光載射頻模塊加載到連續(xù)激光上形成光載波，然后通過(guò)光路傳播模塊后發(fā)射給接收端，接收端的第一光電探測(cè)器在接收到光載波后將光載波反饋回發(fā)射端，發(fā)射端的數(shù)字PI控制模塊在接收到到接收端反饋的光載波后，數(shù)字PI控制模塊根據(jù)獲取的反饋回來(lái)的光載波的相位差通過(guò)光程補(bǔ)償器控制光路傳播模塊進(jìn)而控制光載波的相位。