一种光学频率与时间同时传递系统与传递方法技术方案

一种光学频率与时间同时传递系统与传递方法，装置包括主端、传递链路和从端，主端与从端通过传递链路连接。主端和从端的时间信号经过激励与窄带带通滤波器后产生时间内插的窄带宽时间信号，主端和从端将窄带宽时间信号通过移频器与待传递光学频率信号同时传递到对端，从端将本地激光器锁定到接收到的光学频率。主从端通过相关解算出时间差，采用双向时间比对可获得主从端的钟差，通过调整从端输出的时间信号，实现主从端时间同步；主端接收到从从端返回的信号获得光纤链路引入的相位噪声，通过主动相位补偿，从端可获得相位稳定的光学频率信号。本发明专利技术采用将时间信息转换为窄带定时信息可实现与光学频率信号的有效的融合传递。合传递。合传递。

【技术实现步骤摘要】
一种光学频率与时间同时传递系统与传递方法


[0001]本专利技术涉及光纤时间与频率传递，特别是一种光学频率与时间同时传递系统与传递方法。

技术介绍

[0002]目前频率传递精度最高的是通过光纤链路传递光学频率，但是光学频率传递无法提供有效的定时信息，因此需要采用其他方式实现时间的传递才能使得用户端获得相应的时间信息。目前传统高精度时间同步技术主要由GPS共视、卫星双时间比对等。GPS共视法所需的设备相对简单，成本低，但精度难以达到纳秒量级。采用光纤进行时间传递在过去十几年获得了长足的进步，被认为是实现长距离传递的一种有效解决方案。一种直接的方式将光学频率传递系统和光纤时间传递系统采用波分复用方式实现同时传递，但大大浪费了珍贵的光纤带宽资源。另外一种方式是将时间信号调制到光学频率信号上，但是时间信号是一个宽带信号会影响光学频率传递的性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于针对现有技术以及工作的不足，提供一种光学频率与时间同时传递系统与传递方法。本专利技术采用时间内插方式实现对时间信息的放大降低了时间间隔测量误差并且减小的时间信息对带宽的要求可实现与光学频率信号的复用而不影响频率传递的性能。
[0004]本专利技术的技术解决方案如下：
[0005]一种光学频率与时间同时传递系统与传递方法，其特征在于，包括主端、传递链路和从端：
[0006]所述的主端由第一X型光纤耦合器、第一法拉第旋转镜、第一移频器、第一光电转换器、第一功分器、第一带通滤波器、第二带通滤波器、第一伺服控制器、第一模数转换器、第二模数转换器、压控振荡器、第一时差解算器、第一时间信号激励器、第三带通滤波器、第二功分器、第三功分器组成；所述的第一X型光纤耦合器的第1、2、3、4端口分别与待传递光学频率、所述的第一光电转换器、所述的第一移频器的第1光学端口、所述的第一法拉第旋转镜相连；所述的第一移频器的第2光学端口与所述的传递链路的一个端口相连；所述的第一光电转换器的输出端口分别与所述的第一功分器的第1端口相连；所述的第一功分器的第2、3端口分别与所述的第一带通滤波器的第1端口、所述的第二带通滤波器的第1端口相连；所述的第一带通滤波器的第2端口与所述的第一模数转换器的输入端相连；所述的第一模数转换器的输出端与所述的第一时差解算器的第1输入端口相连；所述的第二带通滤波器的第2端口与所述的第一伺服控制器的输入端口相连；所述的第一伺服控制器的输出端口与所述的压控振荡器的电压控制端相连；带传递时间信号与所述的第一时间信号激励器的输入端口相连；所述的第一时间信号激励器的输出端口与所述的第三带通滤波器的第1端口相连；所述的第三带通滤波器的第2端口与所述的第二功分器的第1端口相连；所述的
第二功分器的第2、3端口分别与所述的第三功分器的第3端口、所述的第二模数转换器的输入端口相连；所述的第三功分器的第1、2端口分别与所述的第一移频器的微波输入端口、所述的压控振荡器的输出端口相连；所述的第二模数转换器的输出端与所述的第一时差解算器的第2输入端口相连；所述的第一时差解算器输出时间差信息；
[0007]所述的从端由第二移频器、第二X型光纤耦合器、第二法拉第旋转镜、Y型光纤耦合器、激光器、第二光电转换器、第四功分器、第五功分器、微波源、第四带通滤波器、第二时间信号激励器、第三模数转换器、第六功分器、第五带通滤波器、第六带通滤波器、第四模数转换器、第二时差解算器、第二伺服控制器组成；所述的第二移频器第1、2端口分别与所述的传递链路的另一个端口、所述的第二X型光纤耦合器的第2端口相连；所述的第二Y型耦合器的第1、3、4端口分别与所述的法拉第旋转镜、所述的第二光电转换器、所述的Y型耦合器的第3端口相连；所述的X型光纤耦合器第1、2端口分别与所述的激光器的输出端、光学频率用户端相连；所述的第二光电转换器的输出端与所述的第六功分器第1端口相连；所述的第六功分器的第2、3端口分别与所述的第五带通滤波器的第1端口、所述的第六带通滤波器的第1端口相连；所述的第六带通滤波器的第2端口与所述的第二伺服控制器的输入端相连；所述的第二伺服控制器的输出端与所述的激光器的控制端口相连；所述的第五带通滤波器的第2端口与所述的第四模数转换器的输入端口相连；所述的第四模数转换器的输出端口与所述的第二时差解算器的第2端口相连；带传递时间信号与所述的第二时间信号激励器的输入端口相连；所述的第二时间信号激励器的输出端口与所述的第四带通滤波器的第1端口相连；所述的第四带通滤波器的第2端口与所述的第五功分器的第1端口相连；所述的第五功分器的第2、3端口分别与所述的第四功分器的第2端口、所述的第三模数转换器的输入端口相连；所述的第四功分器的第1、3端口分别与所述的第二移频器的微波输入端口、所述的微波源的输出端口相连；所述的第三模数转换器的输出端与所述的第二时差解算器的第1输入端口相连；所述的第二时差解算器输出时间差信息；
[0008]所述的传递链路由光纤链路或者自由空间链路组成，其中光纤链路有光纤和光放大器组成，自由空间链路由光学天线与大气组成。
[0009]利用上述光学频率与时间同时传递系统的传递方法，该方法具体步骤如下：
[0010]1)主端：时间信号经过所述的第一时间信号激励器与所述的第三带通滤波器后产生时间内插的时间信号，内插后的时间信号一部分经过所述的第二模数器转换后作为本地的时间信号参考，另一部分与所述的压控振荡器一起加载到所述的第一移频器后通过所述的传递链路传递到所述的从端。到达从端的信号经过所述的第二光电转换器后通过所述的第六窄带滤波器经过所述的第二伺服控制器反馈控制所述的第二激光器使得从端激光器与从主端接收到的光学频率信号锁定，锁定后的频率差和相位差分别为ω
s
和锁定后的激光器的输出可表示为：
[0011][0012]式中，为光纤链路引入的相位噪声，v为待传递光学频率，ω
l
和为主端所述的压控振荡器输出的频率与相位，ω
r
和为从端所述的微波源输出的频率与相位。
[0013]所述的第二光电转换器后另一部分信号通过所述的第五带通滤波器后经过所述的第四模数转换器转换后与从端经过所述的第二时间信号激励器、所述的第四带通滤波器后产生时间内插的时间信号并经过所述的第三模数器转换后在所述的第二时差解算器计
算出时间差，时间差可表示为：
[0014]T
AB
＝ΔT+Δτ+Δτ
cal1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0015]式中，ΔT为主端与从端的种差，Δτ为光纤链路的时延，Δτ
cal1
为主端发送和从端接收引入的时延，Δτ
cal1
可通过标定获得。
[0016]2)主端：锁定后的光学频率信号再次经过所述的第二X型光纤耦合器、所述的第二移频器、所述的传递链路、所述的第一移频器、所述的第一X型光纤耦合器后在所述的第一光电转换器与待传递光学频率拍频获得拍频信号：
[0017][0018]通过伺服控制器控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学频率与时间同时传递系统，其特征在于，包括主端(1)、传递链路(2)和从端(3)：所述的主端(1)由第一X型光纤耦合器(101)、第一法拉第旋转镜(102)、第一移频器(103)、第一光电转换器(104)、第一功分器(105)、第一带通滤波器(106)、第二带通滤波器(107)、第一伺服控制器(108)、第一模数转换器(109)、第二模数转换器(110)、压控振荡器(111)、第一时差解算器(112)、第一时间信号激励器(113)、第三带通滤波器(114)、第二功分器(115)、第三功分器(116)组成；所述的第一X型光纤耦合器(101)的第1、2、3、4端口分别与待传递光学频率、所述的第一光电转换器(104)的输入端口、所述的第一移频器(103)的第1光学端口、所述的第一法拉第旋转镜(102)相连；所述的第一移频器(103)的第2光学端口与所述的传递链路(2)的一个端口相连；所述的第一光电转换器(104)输出端口分别与所述的第一功分器(105)的第1端口相连；所述的第一功分器(105)的第2、3端口分别与所述的第一带通滤波器(106)的第1端口、所述的第二带通滤波器(107)的第1端口相连；所述的第一带通滤波器(106)的第2端口与所述的第一模数转换器(109)的输入端相连；所述的第一模数转换器(109)的输出端与所述的第一时差解算器(112)的第1输入端口相连；所述的第二带通滤波器(107)的第2端口与所述的第一伺服控制器(108)的输入端口相连；所述的第一伺服控制器(108)的输出端口与所述的压控振荡器(111)的电压控制端相连；待传递时间信号与所述的第一时间信号激励器(113)的输入端口相连；所述的第一时间信号激励器(113)的输出端口与所述的第三带通滤波器(114)的第1端口相连；所述的第三带通滤波器(114)的第2端口与所述的第二功分器(115)的第1端口相连；所述的第二功分器(115)的第2、3端口分别与所述的第三功分器(116)的第3端口、所述的第二模数转换器(110)的输入端口相连；所述的第三功分器(116)的第1、2端口分别与所述的第一移频器(103)的微波输入端口、所述的压控振荡器(111)的输出端口相连；所述的第二模数转换器(110)的输出端与所述的第一时差解算器(112)的第2输入端口相连；所述的第一时差解算器(112)输出时间差信息；所述的从端(3)由第二移频器(301)、第二X型光纤耦合器(302)、第二法拉第旋转镜(303)、Y型光纤耦合器(304)、激光器(305)、第二光电转换器(306)、第四功分器(307)、第五功分器(308)、微波源(309)、第四带通滤波器(310)、第二时间信号激励器(311)、第三模数转换器(312)、第六功分器(313)、第五带通滤波器(314)、第六带通滤波器(315)、第四模数转换器(316)、第二时差解算器(317)和第二伺服控制器(318)组成；所述的第二移频器(301)第1、2端口分别与所述的传递链路(2)的另一个端口、所述的第二X型光纤耦合器(302)的第2端口相连；所述的第二Y型耦合器(302)的第1、3、4端口分别与所述的法拉第旋转镜(303)、所述的第二光电转换器(306)、所述的Y型耦合器(304)的第3端口相连；所述的Y型光纤耦合器(30)第1、2端口分别与所述的激光器(305)的输出端、光学频率用户端相连；所述的第二光电转换器(306)的输出端与所述的第六功分器(313)第1端口相连；所述的第六功分器(313)第2、3端口分别与所述的第五带通滤波器(314)的第1端口、所述的第六带通滤波器(315)的第1端口相连；所述的第六带通滤波器(315)的第2端口与所述的第二伺服控制器(318)的输入端相连；所述的第二伺服控制器(318)的输出端与所述的激光器(305)的控制端口相连；所述的第五带通滤波器(314)的第2端口与所述的第四模数转换器(316)的输入端口相连；所述的第四模数转换器(316)的输出端口与所述的第二
时差解算器(317)的第2端口相连；待传递时间信号与所述的第二时间信号激励器(311)的输入端口相连；所述的第二时间信号激励器(311)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡亮，吴龟灵，刘娇，金敏慧，陈建平，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：