基于环状拓扑的分布式光纤宽频稳相传输系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于环状拓扑的分布式光纤宽频稳相传输系统及方法，包括宽带频率源、光纤频率稳相传输单元、N个用户单元和M个光放大单元，所述光纤频率稳相传输单元具有第一端口、第二端口和第三端口，所述宽带频率源的输出端与光纤频率稳相传输单元的第一端口连接，所述光纤频率稳相传输单元的第二端口依次经过N个用户单元和M个光放大单元与光纤频率稳相传输单元的第三端口连接，以形成单纤双向串联环状拓扑通路，在实现分布式光纤宽频稳相传输的同时，可避免不同发射站点内部温度等环境因素对光电子器件的影响，还能有效避免随着分布节点增多情况下中心站光纤频率稳相传输单元系统体积庞大、控制复杂的缺点。

【技术实现步骤摘要】
基于环状拓扑的分布式光纤宽频稳相传输系统及方法
本专利技术涉及光纤宽频传输
，特别是涉及一种基于环状拓扑的分布式光纤宽频稳相传输系统及方法。
技术介绍
高精度频率信号在卫星导航、航空航天、深空探测、侦察预警等领域有着重要的应用价值。光纤传输具有低损耗、大容量、大带宽、高速、高稳定、安全可靠的优势，在通信领域已经得到了广泛的应用。基于光纤的频率传输技术是实现更高精度频率传输和分配的有效途径，持续推动着微波光子相关领域的发展。基于光纤的频率传输技术面临着光纤链路传输时延随温度、应力、振动和传输波长等因素变化而变化的问题，传输频率信号频率/相位的持续恶化无法满足用户的高精度需求；在分布式频率稳相传输系统中，亦无法保证各个用户节点实现相位同步/一致的频率信号接收。对于分布式频率稳相传输，常用的一种方法是将多套点对点频率稳相传输系统独立运行，但随着分布节点增多，整个分布式传递系统将越来越庞大，控制越来越复杂。另一种是在点对点频率稳相传输主链路上，通过分出部分前向和后向传输的光载信号用于获取前向和后向传递的频率信号，通过信号处理实现高精度分布式光纤频率传输。该思想最初由德国PTB研究所于2010年首次提出，并被逐渐应用于光纤分布式频率传输。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种分布式相位稳定/同步的宽频信号传输分配、中心站光纤频率稳相传输单元体积小且控制简单以及中心站光纤频率稳相传输单元独立完成信号的光电转换及信号处理工作的基于环状拓扑的分布式光纤宽频稳相传输系统及方法。为解决上述问题，本专利技术提供了一种基于环状拓扑的分布式光纤宽频稳相传输系统，包括宽带频率源、光纤频率稳相传输单元、N个串联连接的用户单元和M个串联连接的光放大单元，所述光纤频率稳相传输单元具有第一端口、第二端口和第三端口，所述宽带频率源的输出端与光纤频率稳相传输单元的第一端口连接，所述光纤频率稳相传输单元的第二端口依次经过N个用户单元和M个光放大单元后与光纤频率稳相传输单元的第三端口连接，以形成单纤双向串联环状拓扑通路；所述宽带频率源用于输出宽频信号；所述光纤频率稳相传输单元将来自宽带频率源输出的宽频信号转换为光载宽频信号，该光载宽频信号从光纤频率稳相传输单元的第二端口输出并沿单纤双向串联环状拓扑通路的顺时针方向传输，同时该光载宽频信号还从光纤频率稳相单元的第三端口输出并沿单纤双向串联环状拓扑通路的逆时针方向传输，经过用户单元和双向光放大单元后返回光纤频率稳相传输单元；所述光纤频率稳相传输单元获取返回的光载宽频信号与宽带频率源发出的宽频信号之间的第一时延信息，并根据该第一时延信息来稳定光纤环路中的传输时延；所述用户单元用于接收光纤频率稳相传输单元的第二端口和第三端口输出的光载宽频信号，并获取两个光载宽频信号之间的第二时延信息，并根据该第二时延信息来接收相位稳定的光载宽频信号；所述光放大单元用于对光纤频率稳相传输单元的第二端口和第三端口传输的光载宽频信号进行放大。进一步的，所述光纤频率稳相传输单元包括第一控制模块、第一光发模块、第一波分复用模块、第一光收模块、第一时延/相位检测模块、第二光发模块、第二波分复用模块、第二光收模块和第一时延/相位补偿模块；所述第一光发模块用于接收宽带频率源输出的宽频信号，并将该宽频信号转换成光载宽频信号后传输给第一波分复用模块；所述第一波分复用模块用于将接收的光载宽频信号复用进一根光纤，并将该光载宽频信号依次经光放大单元和用户单元后传输给第二波分复用模块；同时所述第一波分复用模块用于接收光纤环路中顺时针方向的光载宽频信号，并经解复用后传输给第一光收模块；所述第一光收模块用于将接收的光载宽频信号进行光电转换后传输给第一时延/相位检测模块；所述第二光发模块用于接收宽带频率源输出的宽频信号并将该宽频信号电光转换后传输给第二波分复用模块；所述第二波分复用模块用于将接收的光载宽频信号复用进一根光纤，并将该光载宽频信号依次经第一时延/相位补偿模块、用户单元和光放大单元后传输给第一波分复用模块；同时第二波分复用模块用于接收光纤环路中逆时针传输的光载宽频信号，并经解复用后传输给第二光收模块；所述第二光收模块用于将接收的光载宽频信号进行光电转换后传输给第一时延/相位检测模块；所述第一时延/相位检测模块用于根据宽带频率源、第一光收模块和第二光收模块输入的信号获取光纤环路的时延及其变化信息，并将该时延及其变化信息输入控制模块；所述第一控制模块用于根据时延及其变化信息产生对应的控制信号，并传输给第一时延/相位补偿模块；所述第一时延/相位补偿模块用于根据第一控制模块输入的控制信号调整整个光纤环路的传输时延。进一步的，每一用户单元包括光耦合器、第二控制模块、第三波分复用模块、第一光电转换模块、第二时延/相位检测模块、第四波分复用模块、第二时延/相位补偿模块和第三时延/相位补偿模块；所述光耦合器用于耦合部分光纤频率稳相传输单元第二端口沿顺时针方向发送的光载宽频信号给第三波分复用模块，同时耦合部分光纤频率稳相传输单元第三端口沿逆时针方向发送的光载宽频信号给第四波分复用模块；所述第三波分复用模块用于将来自光耦合器的光载宽频信号输入第一光电转换模块；所述第一光电转换模块用于将接收的光载宽频信号进行光电转换后输入第二时延/相位检测模块；所述第四波分复用模块用于将来自光耦合器第二端口的光载宽频信号经第二延时/相位补偿模块和第三延时/相位补偿模块输入第二光电转换模块；所述第二光电转换模块用于将来自第三时延/相位补偿模块的光载宽频信号进行光电转换后输入第二时延/相位检测模块；所述第二时延/相位检测模块用于根据来自第一光电转换模块和第二光电转换模块的宽频信号获取光纤环路中宽频信号的时延及其变化信息，并输入第二控制模块；所述第二控制模块用于根据接收的宽频信号的时延及其变化信息产生控制信号，并输入第二时延/相位补偿模块和第三时延/相位补偿模块；所述第二时延/相位补偿模块用于根据第二控制模块输入的控制信号，对第四波分复用模块输入的光载宽频信号进行时延/相位补偿，并输入第三时延/相位补偿模块；所述第三时延/相位补偿模块用于根据第二控制模块输入的控制信号，对第二时延/相位补偿模块输入的光载宽频信号进行时延/相位补偿，并输入第二光电转换模块。进一步的，所述基于环状拓扑的分布式光纤宽频稳相传输系统还包括第三光电转换模块，每一用户单元的第二时延/相位补偿模块的输出端均与所述第三光电转换模块的输入端连接，所述第三光电转换模块的输出端连接至本地用户，为本地用户提供稳定的宽频信号。进一步的，所述光耦合器为2×2光耦合器，所述光耦合器具有第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述光耦合器的第一端口与所述光纤频率稳相传输单元的第二端口连接，所述光耦合器的第二端口与所述光纤频率稳相传输单元的第三端口连接，所述光耦合器的第三端口与第四波分复用模块的输入端连接，所述光耦合器的第四端口与所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于环状拓扑的分布式光纤宽频稳相传输系统，其特征在于：包括宽带频率源、光纤频率稳相传输单元、N个串联连接的用户单元和M个串联连接的光放大单元，所述光纤频率稳相传输单元具有第一端口、第二端口和第三端口，所述宽带频率源的输出端与光纤频率稳相传输单元的第一端口连接，所述光纤频率稳相传输单元的第二端口依次经过N个用户单元和M个光放大单元后与光纤频率稳相传输单元的第三端口连接，以形成单纤双向串联环状拓扑通路；/n所述宽带频率源用于输出宽频信号；/n所述光纤频率稳相传输单元将来自宽带频率源输出的宽频信号转换为光载宽频信号，该光载宽频信号从光纤频率稳相传输单元的第二端口输出并沿单纤双向串联环状拓扑通路的顺时针方向传输，同时该光载宽频信号还从光纤频率稳相单元的第三端口输出并沿单纤双向串联环状拓扑通路的逆时针方向传输，经过用户单元和双向光放大单元后返回光纤频率稳相传输单元；所述光纤频率稳相传输单元获取返回的光载宽频信号与宽带频率源发出的宽频信号之间的第一时延信息，并根据该第一时延信息来稳定光纤环路中的传输时延；/n所述用户单元用于接收光纤频率稳相传输单元的第二端口和第三端口输出的光载宽频信号，并获取两个光载宽频信号之间的第二时延信息，并根据该第二时延信息来接收相位稳定的光载宽频信号；/n所述光放大单元用于对光纤频率稳相传输单元的第二端口和第三端口传输的光载宽频信号进行放大。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于环状拓扑的分布式光纤宽频稳相传输系统，其特征在于：包括宽带频率源、光纤频率稳相传输单元、N个串联连接的用户单元和M个串联连接的光放大单元，所述光纤频率稳相传输单元具有第一端口、第二端口和第三端口，所述宽带频率源的输出端与光纤频率稳相传输单元的第一端口连接，所述光纤频率稳相传输单元的第二端口依次经过N个用户单元和M个光放大单元后与光纤频率稳相传输单元的第三端口连接，以形成单纤双向串联环状拓扑通路；
所述宽带频率源用于输出宽频信号；
所述光纤频率稳相传输单元将来自宽带频率源输出的宽频信号转换为光载宽频信号，该光载宽频信号从光纤频率稳相传输单元的第二端口输出并沿单纤双向串联环状拓扑通路的顺时针方向传输，同时该光载宽频信号还从光纤频率稳相单元的第三端口输出并沿单纤双向串联环状拓扑通路的逆时针方向传输，经过用户单元和双向光放大单元后返回光纤频率稳相传输单元；所述光纤频率稳相传输单元获取返回的光载宽频信号与宽带频率源发出的宽频信号之间的第一时延信息，并根据该第一时延信息来稳定光纤环路中的传输时延；
所述用户单元用于接收光纤频率稳相传输单元的第二端口和第三端口输出的光载宽频信号，并获取两个光载宽频信号之间的第二时延信息，并根据该第二时延信息来接收相位稳定的光载宽频信号；
所述光放大单元用于对光纤频率稳相传输单元的第二端口和第三端口传输的光载宽频信号进行放大。


2.根据权利要求1所述的基于环状拓扑的分布式光纤宽频稳相传输系统，其特征在于：所述光纤频率稳相传输单元包括第一控制模块、第一光发模块、第一波分复用模块、第一光收模块、第一时延/相位检测模块、第二光发模块、第二波分复用模块、第二光收模块和第一时延/相位补偿模块；
所述第一光发模块用于接收宽带频率源输出的宽频信号，并将该宽频信号转换成光载宽频信号后传输给第一波分复用模块；
所述第一波分复用模块用于将接收的光载宽频信号复用进一根光纤，并将该光载宽频信号依次经光放大单元和用户单元后传输给第二波分复用模块；同时所述第一波分复用模块用于接收光纤环路中顺时针方向的光载宽频信号，并经解复用后传输给第一光收模块；
所述第一光收模块用于将接收的光载宽频信号进行光电转换后传输给第一时延/相位检测模块；
所述第二光发模块用于接收宽带频率源输出的宽频信号并将该宽频信号电光转换后传输给第二波分复用模块；
所述第二波分复用模块用于将接收的光载宽频信号复用进一根光纤，并将该光载宽频信号依次经第一时延/相位补偿模块、用户单元和光放大单元后传输给第一波分复用模块；同时第二波分复用模块用于接收光纤环路中逆时针传输的光载宽频信号，并经解复用后传输给第二光收模块；
所述第二光收模块用于将接收的光载宽频信号进行光电转换后传输给第一时延/相位检测模块；
所述第一时延/相位检测模块用于根据宽带频率源、第一光收模块和第二光收模块输入的信号获取光纤环路的时延及其变化信息，并将该时延及其变化信息输入控制模块；
所述第一控制模块用于根据时延及其变化信息产生对应的控制信号，并传输给第一时延/相位补偿模块；
所述第一时延/相位补偿模块用于根据第一控制模块输入的控制信号调整整个光纤环路的传输时延。


3.根据权利要求1所述的基于环状拓扑的分布式光纤宽频稳相传输系统，其特征在于：每一用户单元包括光耦合器、第二控制模块、第三波分复用模块、第一光电转换模块、第二时延/相位检测模块、第四波分复用模块、第二时延/相位补偿模块和第三时延/相位补偿模块；
所述光耦合器用于耦合部分光纤频率稳相传输单元第二端口沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，杨海峰，田思玉，孙力军，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，西南电子技术研究所中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：重庆;50