[發(fā)明專(zhuān)利]時(shí)間同步精度增強(qiáng)的光纖時(shí)間頻率傳遞系統(tǒng)與傳遞方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111581552.2
• 申請(qǐng)日: 2021-12-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114285516B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳龜靈;左發(fā)興;謝昆峰;胡亮;陳建平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04J3/06
• 分類(lèi)號(hào): H04J3/06
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種時(shí)間同步精度增強(qiáng)的光纖時(shí)間頻率傳遞系統(tǒng)和傳遞方法，該系統(tǒng)由主鐘、主時(shí)間頻率單元、從時(shí)間頻率單元和光纖鏈路組成。該方法中從時(shí)間頻率單元內(nèi)的本地時(shí)間信號(hào)基于本地相位穩(wěn)定的頻率信號(hào)產(chǎn)生，產(chǎn)生過(guò)程中引入較低的時(shí)間抖動(dòng)。從時(shí)間頻率單元的時(shí)間信號(hào)與主鐘的時(shí)間信號(hào)之間的時(shí)間差由主時(shí)間頻率單元和從時(shí)間頻率單元經(jīng)光纖鏈路雙向傳輸確定，并根據(jù)該時(shí)間差控制調(diào)整從時(shí)間頻率單元產(chǎn)生本地時(shí)間信號(hào)的時(shí)刻，從而實(shí)現(xiàn)與主鐘的時(shí)間同步。同時(shí)，從時(shí)間頻率單元調(diào)整本地時(shí)間信號(hào)產(chǎn)生時(shí)刻時(shí)不會(huì)引入額外抖動(dòng)，使得本發(fā)明中提出的光纖時(shí)間頻率傳遞方法時(shí)間同步精度大大提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖時(shí)間頻率傳遞，特別是時(shí)間同步精度增強(qiáng)的光纖時(shí)間頻率傳遞系統(tǒng)與傳遞方法。

背景技術(shù)

高精度的時(shí)間頻率傳遞技術(shù)在社會(huì)和科技應(yīng)用中發(fā)揮著非常重要的作用。傳統(tǒng)的基于衛(wèi)星的時(shí)間傳遞技術(shù)已經(jīng)非常成熟且大規(guī)模應(yīng)用，但時(shí)間頻率同步精度只能達(dá)到納秒量級(jí)。同時(shí)，他們自身存在著系統(tǒng)復(fù)雜、成本昂貴、實(shí)現(xiàn)周期長(zhǎng)、安全性差和可靠性差等的缺點(diǎn)，已經(jīng)不能滿足當(dāng)前應(yīng)用的需求。

光纖傳輸具有損耗低、容量大、高速、穩(wěn)定性高、安全可靠的優(yōu)勢(shì)，在通信領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。基于光纖的時(shí)間頻率傳遞是實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)間頻率傳遞的有效途徑。

對(duì)于光纖時(shí)間頻率聯(lián)合傳遞，一種常用的方法基于波分復(fù)用方案，時(shí)間信號(hào)和頻率信號(hào)采用不同的波長(zhǎng)在同一根光纖中復(fù)合傳輸，并分別實(shí)現(xiàn)時(shí)間信號(hào)和頻率信號(hào)的同步。該方案中，時(shí)間信號(hào)和頻率信號(hào)的傳輸相對(duì)獨(dú)立。頻率信號(hào)測(cè)量與補(bǔ)償精度較高，實(shí)現(xiàn)的指標(biāo)也較高，穩(wěn)定度一般優(yōu)于1e-13量級(jí)。相比于頻率信號(hào)，時(shí)間信號(hào)由于速率低，在傳輸過(guò)程中的發(fā)送、傳輸和接收階段引入了更多的噪聲，導(dǎo)致時(shí)間抖動(dòng)較大，實(shí)現(xiàn)的時(shí)間同步精度一般只能維持在1e-11量級(jí)。

對(duì)于光纖時(shí)間同步，準(zhǔn)確度也是一個(gè)比較重要的方面。為了在用戶(hù)端輸出與主端同步的時(shí)間信號(hào)，需要一種大范圍的時(shí)間補(bǔ)償技術(shù)。而這種補(bǔ)償技術(shù)會(huì)引入額外的抖動(dòng)，進(jìn)一步惡化時(shí)間同步的精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種時(shí)間同步精度增強(qiáng)的光纖時(shí)間頻率傳遞系統(tǒng)與傳遞方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

本發(fā)明一方面，提供了一種時(shí)間同步精度增強(qiáng)的光纖時(shí)間頻率傳遞系統(tǒng)，其特征在于，包括主鐘、主時(shí)間頻率單元、從時(shí)間頻率單元和光纖鏈路。所述的主鐘將時(shí)間信號(hào)和頻率信號(hào)輸入到所述的主時(shí)間頻率單元，所述的主時(shí)間頻率單元和所述的從時(shí)間頻率單元通過(guò)光纖鏈路相連，所述的從時(shí)間頻率單元輸出從時(shí)間輸出信號(hào)和從頻率輸出信號(hào)。

所述的主時(shí)間頻率單元包括主頻率模塊、主時(shí)間模塊和主時(shí)間頻率復(fù)合模塊。所述的從時(shí)間頻率單元包括從時(shí)間頻率復(fù)合模塊、從頻率模塊、從移相模塊、從時(shí)間信號(hào)產(chǎn)生模塊、從時(shí)間模塊和從校準(zhǔn)模塊。

所述的主鐘與所述的主頻率模塊的頻率輸入端和所述的主時(shí)間模塊(2-2)的時(shí)間輸入端相連，所述的主頻率模塊的端口1與所述的主時(shí)間頻率復(fù)合模塊的端口1相連，所述的主時(shí)間模塊的端口1與所述的主時(shí)間頻率復(fù)合模塊的端口2相連，所述的主時(shí)間頻率復(fù)合模塊的端口3通過(guò)所述的光纖鏈路與所述的從時(shí)間頻率復(fù)合模塊相連。

所述的從時(shí)間頻率復(fù)合模塊的端口1與所述的從頻率模塊的端口1相連，所述的從時(shí)間頻率復(fù)合模塊的端口2與所述的從時(shí)間模塊的端口1相連，所述的從頻率模塊的頻率輸出端與所述的從移相器模塊的頻率輸入端相連。所述的從移相器模塊的頻率輸出端分成兩路，一路與所述的從校準(zhǔn)模塊的頻率輸入端相連，一路與所述的從時(shí)間信號(hào)產(chǎn)生模塊的頻率輸入端相連。所述的從時(shí)間信號(hào)產(chǎn)生模塊的時(shí)間輸出端分成兩路，一路與所述的從時(shí)間模塊時(shí)間輸入端相連，一路直接輸出。所述的從時(shí)間模塊的控制信號(hào)輸出端分成兩路，一路與所述的從時(shí)間信號(hào)產(chǎn)生模塊的控制信號(hào)輸入端相連，一路與從移相模塊的控制信號(hào)輸入端相連。所述的從校準(zhǔn)模塊的頻率輸出端直接輸出頻率信號(hào)。