一種寬帶的信號時(shí)延穩(wěn)定傳輸方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種寬帶的信號時(shí)延穩(wěn)定傳輸方法和系統(tǒng)，包括：在中心站產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率標(biāo)準(zhǔn)信號；利用可調(diào)諧激光器產(chǎn)生光載波；將頻率標(biāo)準(zhǔn)信號調(diào)制到光載波上，形成初始光信號；通過光纖傳輸至遠(yuǎn)端；將遠(yuǎn)端光信號回傳入同一根光纖至中心站；將回傳光信號解調(diào)；比較回傳射頻信號與頻率標(biāo)準(zhǔn)信號的相位差；根據(jù)相位差控制可調(diào)諧激光器改變光載波波長，得到補(bǔ)償光載波，使色散時(shí)延差，與鏈路時(shí)延抖動(dòng)相加為零；自遠(yuǎn)端輸入寬帶射頻信號；將遠(yuǎn)端輸入的寬帶射頻信號調(diào)制到遠(yuǎn)端光信號上，成為遠(yuǎn)端調(diào)制光信號，并回傳；將中心站接收到的遠(yuǎn)端調(diào)制光信號解調(diào)為穩(wěn)定遠(yuǎn)端射頻信號并輸出。本發(fā)明無需添加額外的補(bǔ)償器件，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)用性強(qiáng)。
【專利說明】一種寬帶的信號時(shí)延穩(wěn)定傳輸方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信號傳輸領(lǐng)域，尤其涉及一種寬帶的信號時(shí)延穩(wěn)定傳輸方法和系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]為了提高空間電磁頻譜探測、航天飛行控制、雷達(dá)等系統(tǒng)的精度，測控、探測系統(tǒng)正在從單天線向多天線、單基地向多基地發(fā)展。為了進(jìn)一步提高探測精度，下一代多天線系統(tǒng)必然向著相干測量發(fā)展。要實(shí)現(xiàn)多天線之間的相干測量、信號相干合成，必須保證在各天線之間實(shí)現(xiàn)高精度的時(shí)間同步和高穩(wěn)定度的頻率分布。在多天線系統(tǒng)中，各天線單元之間的距離一般為幾公里甚至幾十公里，要實(shí)現(xiàn)如此長距離的時(shí)頻信號高精度分布必須采用先進(jìn)的光纖傳輸技術(shù)?；诠饫w的穩(wěn)相傳輸技術(shù)是下一代航天測控系統(tǒng)，特別是甚長基線干涉測量(VLBI)和連線干涉測量(CEI)等航天測控和導(dǎo)航、深空探測、多基地相干雷達(dá)、電子戰(zhàn)等系統(tǒng)中，不可缺少的基石。
[0003]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中典型的微波頻率穩(wěn)相傳輸光纖鏈路結(jié)構(gòu)，該方案是最直接的傳遞微波頻率參考的方式。將射頻參考信號直接通過強(qiáng)度調(diào)制器調(diào)制在光載波上傳輸，經(jīng)光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端天線處，光信號在遠(yuǎn)端部分反射，經(jīng)光纖再次傳輸回到中心站，與原始的射頻參考信號進(jìn)行比較，得到光纖鏈路引入的相位噪聲信號，用該信號控制壓電陶瓷(PZT)或溫控光線卷，主動(dòng)補(bǔ)償相位抖動(dòng)后，實(shí)現(xiàn)頻率參考的穩(wěn)定相位傳輸。使用該方案遠(yuǎn)端可以直接用探測器得到所需射頻參考信號。
[0004]但是，現(xiàn)有技術(shù)必須通過添加額外的補(bǔ)償器件來實(shí)現(xiàn)光纖鏈路的時(shí)延補(bǔ)償，以達(dá)到頻率信號的穩(wěn)定傳輸，有時(shí)甚至需要多種補(bǔ)償器件共同協(xié)調(diào)工作，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于實(shí)際應(yīng)用中的穩(wěn)頻調(diào)節(jié)和信號傳輸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一)要解決的技術(shù)問題
[0006]本發(fā)明提供一種寬帶的信號時(shí)延穩(wěn)定傳輸方法和系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中需要添加額外補(bǔ)償器件來實(shí)現(xiàn)光纖鏈路時(shí)延抖動(dòng)補(bǔ)償，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的技術(shù)問題。
[0007](二)技術(shù)方案
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種寬帶的信號時(shí)延穩(wěn)定傳輸方法，包括:
[0009]在中心站產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率標(biāo)準(zhǔn)信號；
[0010]利用可調(diào)諧激光器產(chǎn)生光載波；
[0011]將所述頻率標(biāo)準(zhǔn)信號調(diào)制到所述光載波上，形成初始光信號；
[0012]將所述初始光信號通過光纖傳輸至遠(yuǎn)端；
[0013]將遠(yuǎn)端光信號回傳入同一根光纖至中心站；
[0014]將回傳光信號解調(diào)得到回傳射頻信號；
[0015]比較所述回傳射頻信號與所述頻率標(biāo)準(zhǔn)信號的相位差；
[0016]根據(jù)所述相位差控制可調(diào)諧激光器改變光載波波長，得到補(bǔ)償光載波，使補(bǔ)償光載波經(jīng)光纖傳輸后與初始光載波的色散時(shí)延差，與所述相位差導(dǎo)致的鏈路時(shí)延抖動(dòng)相加為零；
[0017]自遠(yuǎn)端輸入寬帶射頻信號；
[0018]將遠(yuǎn)端輸入的寬帶射頻信號調(diào)制到所述遠(yuǎn)端光信號上，成為遠(yuǎn)端調(diào)制光信號，并回傳；
[0019]將中心站接收到的遠(yuǎn)端調(diào)制光信號解調(diào)為穩(wěn)定遠(yuǎn)端射頻信號并輸出。
[0020]進(jìn)一步地，所述使補(bǔ)償光載波經(jīng)光纖傳輸后與初始光載波的色散時(shí)延差，與所述相位差導(dǎo)致的鏈路時(shí)延抖動(dòng)相加為零包括:
[0021]令所述頻率標(biāo)準(zhǔn)信號的中心頻率為ω，初始相位為fPfonmrd，初始光載波波長為入，光纖鏈路由于溫度變化和振動(dòng)引入的鏈路時(shí)延抖動(dòng)為Λ Tpath,回傳射頻信號的相位為
Pback，則得到相位差為
【權(quán)利要求】
1.一種寬帶的信號時(shí)延穩(wěn)定傳輸方法，其特征在于，包括: 在中心站產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率標(biāo)準(zhǔn)信號； 利用可調(diào)諧激光器產(chǎn)生光載波； 將所述頻率標(biāo)準(zhǔn)信號調(diào)制到所述光載波上，形成初始光信號； 將所述初始光信號通過光纖傳輸至遠(yuǎn)端； 將遠(yuǎn)端光信號回傳入同一根光纖至中心站； 將回傳光信號解調(diào)得到回傳射頻信號； 比較所述回傳射頻信號與所述頻率標(biāo)準(zhǔn)信號的相位差； 根據(jù)所述相位差控制可調(diào)諧激光器改變光載波波長，得到補(bǔ)償光載波，使補(bǔ)償光載波經(jīng)光纖傳輸后與初始光載波的色散時(shí)延差，與所述相位差導(dǎo)致的鏈路時(shí)延抖動(dòng)相加為零；自遠(yuǎn)端輸入寬帶射頻信號； 將遠(yuǎn)端輸入的寬帶射頻信號調(diào)制到所述遠(yuǎn)端光信號上，成為遠(yuǎn)端調(diào)制光信號，并回傳； 將中心站接收到的遠(yuǎn)端調(diào)制光信號解調(diào)為穩(wěn)定遠(yuǎn)端射頻信號并輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶的信號時(shí)延穩(wěn)定傳輸方法，其特征在于，所述使補(bǔ)償光載波經(jīng)光纖傳輸后與初始光載波的色散時(shí)延差，與所述相位差導(dǎo)致的鏈路時(shí)延抖動(dòng)相加為零包括: 令所述頻率標(biāo)準(zhǔn)信號的中心頻率為ω，初始相位為，初始光載波波長為λ，光纖鏈路由于溫度變化和振動(dòng)引入的鏈路時(shí)延抖動(dòng)為△ Tpath,回傳射頻信號的相位為(Pback，則得到相位差為 h - Ψ,o^ard = 2?)Α τΡαΛ ;


控制可調(diào)諧激光器改變激光波長為λ +Λ λ，使其滿足
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的寬帶的信號時(shí)延穩(wěn)定傳輸方法，其特征在于: 在所述將遠(yuǎn)端光信號回傳入同一根光纖至中心站之后，所述將回傳光信號解調(diào)得到回傳射頻信號之前，還包括:對回傳光信號進(jìn)行信號放大； 和/或，在所述回傳之后，且在所述將中心站接收到的遠(yuǎn)端調(diào)制光信號解調(diào)為穩(wěn)定遠(yuǎn)端射頻信號并輸出之前，還包括:對接收到的遠(yuǎn)端調(diào)制光信號進(jìn)行信號放大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的寬帶的信號時(shí)延穩(wěn)定傳輸方法，其特征在于: 在所述將回傳光信號解調(diào)得到回傳射頻信號之后，所述比較所述回傳射頻信號與所述頻率標(biāo)準(zhǔn)信號的相位差之前，還包括:對所述回傳射頻信號進(jìn)行射頻放大和濾波； 和/或，在所述將中心站接收到的遠(yuǎn)端調(diào)制光信號解調(diào)為穩(wěn)定遠(yuǎn)端射頻信號之后，輸出之前，還包括:對所述穩(wěn)定遠(yuǎn)端射頻信號進(jìn)行射頻放大和濾波。
5.一種寬帶的信號時(shí)延穩(wěn)定傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括:射頻頻率標(biāo)準(zhǔn)源、可調(diào)諧激光器、中心站電光調(diào)制器、光纖、回傳設(shè)備、中心站光電探測器、鑒相器、補(bǔ)償控制單元、遠(yuǎn)端射頻信號源和遠(yuǎn)端電光調(diào)制器，其中: 射頻頻率標(biāo)準(zhǔn)源，分別與中心站電光調(diào)制器和鑒相器連接，用于在中心站產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率標(biāo)準(zhǔn)信號；可調(diào)諧激光器，分別與中心站電光調(diào)制器和補(bǔ)償控制單元連接，用于產(chǎn)生光載波；中心站電光調(diào)制器，還與光纖相連，用于將所述頻率標(biāo)準(zhǔn)信號調(diào)制到所述光載波上，形成初始光信號； 光纖，還分別與回傳設(shè)備、遠(yuǎn)端電光調(diào)制器和中心站光電探測器相連，用于將所述初始光信號傳輸至遠(yuǎn)端； 回傳設(shè)備，用于將遠(yuǎn)端光信號回傳入同一根光纖至中心站；將遠(yuǎn)端調(diào)制光信號回傳；中心站光電探測器，還與鑒相器相連，用于將回傳光信號解調(diào)得到回傳射頻信號；將中心站接收到的遠(yuǎn)端調(diào)制光信號解調(diào)為穩(wěn)定遠(yuǎn)端射頻信號并輸出； 鑒相器，用于比較所述回傳射頻信號與所述頻率標(biāo)準(zhǔn)信號的相位差； 補(bǔ)償控制單元，與鑒相器和可調(diào)諧激光器相連，用于根據(jù)所述相位差控制可調(diào)諧激光器改變光載波波長，得到補(bǔ)償光載波，使補(bǔ)償光載波經(jīng)光纖傳輸后與初始光載波的色散時(shí)延差，與所述相位差導(dǎo)致的鏈路時(shí)延抖動(dòng)相加為零； 遠(yuǎn)端射頻信號源，用于自遠(yuǎn)端輸入寬帶射頻信號； 遠(yuǎn)端電光調(diào)制器，將遠(yuǎn)端輸入的寬帶射頻信號調(diào)制到遠(yuǎn)端光信號上，成為遠(yuǎn)端調(diào)制光信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的寬帶的信號時(shí)延穩(wěn)定傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述補(bǔ)償控制單元包括: 相位差計(jì)算子單元，用于計(jì)算所述回傳射頻信號與所述頻率標(biāo)準(zhǔn)信號的相位差:令所述頻率標(biāo)準(zhǔn)信號的中心頻率為ω，初始相位為，初始光載波波長為λ，光纖鏈路由于溫度變化和振動(dòng)引入的時(shí)延抖動(dòng)為Λ Tpath,回傳射頻信號的相位為，則用于計(jì)算相位差的公式為隊(duì)-1一 = 1^vuth.波長改變子單元，用于控制可調(diào)諧激光器改變光載波波長為λ+Λ λ，使其滿足Αλ=-^-，其中，D是單模光纖的色散系數(shù)，L為光纖的長度。 u _ L
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的寬帶的信號時(shí)延穩(wěn)定傳輸系統(tǒng)，其特征在于: 所述回傳設(shè)備為:法拉第旋轉(zhuǎn)鏡，和/或，遠(yuǎn)端光環(huán)形器。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的寬帶的信號時(shí)延穩(wěn)定傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 中心站光環(huán)形器，分別與中心站電光調(diào)制器、光纖和中心站光電探測器順時(shí)針相連，用于控制中心站光信號的順序傳輸。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的寬帶的信號時(shí)延穩(wěn)定傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 中心站摻鉺光纖放大器，連接在光纖和中心站光電探測器之間，用于對回傳光信號和遠(yuǎn)端調(diào)制光信號進(jìn)行信號放大。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項(xiàng)所述的寬帶的信號時(shí)延穩(wěn)定傳輸系統(tǒng),其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 回傳射頻放大器，與中心站光電探測器相連，用于對所述回傳射頻信號進(jìn)行射頻放大；回傳濾波器，連接在回傳射頻放大器和鑒相器之間，用于對射頻放大后的回傳射頻信號進(jìn)行濾波； 和/或，輸出射頻放大器，與中心站光電探測器相連，用于對所述穩(wěn)定遠(yuǎn)端射頻信號進(jìn)行射頻放大；輸出濾波器，連接在輸出射頻放大器和輸出端之間，用于對射頻放大后的穩(wěn)定遠(yuǎn)端射頻信號進(jìn)行 濾波。
【文檔編號】H04B10/2507GK103701529SQ201310662454
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】戴一堂, 吳鐘樂, 尹飛飛, 李建強(qiáng), 徐坤 申請人:北京郵電大學(xué)