一种宽带的信号时延稳定传输方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种宽带的信号时延稳定传输方法和系统，包括：在中心站产生稳定的频率标准信号；利用可调谐激光器产生光载波；将频率标准信号调制到光载波上，形成初始光信号；通过光纤传输至远端；将远端光信号回传入同一根光纤至中心站；将回传光信号解调；比较回传射频信号与频率标准信号的相位差；根据相位差控制可调谐激光器改变光载波波长，得到补偿光载波，使色散时延差，与链路时延抖动相加为零；自远端输入宽带射频信号；将远端输入的宽带射频信号调制到远端光信号上，成为远端调制光信号，并回传；将中心站接收到的远端调制光信号解调为稳定远端射频信号并输出。本发明无需添加额外的补偿器件，系统结构简单，实用性强。
【专利说明】一种宽带的信号时延稳定传输方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及信号传输领域，尤其涉及一种宽带的信号时延稳定传输方法和系统。【背景技术】
[0002]为了提高空间电磁频谱探测、航天飞行控制、雷达等系统的精度，测控、探测系统正在从单天线向多天线、单基地向多基地发展。为了进一步提高探测精度，下一代多天线系统必然向着相干测量发展。要实现多天线之间的相干测量、信号相干合成，必须保证在各天线之间实现高精度的时间同步和高稳定度的频率分布。在多天线系统中，各天线单元之间的距离一般为几公里甚至几十公里，要实现如此长距离的时频信号高精度分布必须采用先进的光纤传输技术。基于光纤的稳相传输技术是下一代航天测控系统，特别是甚长基线干涉测量(VLBI)和连线干涉测量(CEI)等航天测控和导航、深空探测、多基地相干雷达、电子战等系统中，不可缺少的基石。
[0003]图1是现有技术中典型的微波频率稳相传输光纤链路结构，该方案是最直接的传递微波频率参考的方式。将射频参考信号直接通过强度调制器调制在光载波上传输，经光纤传输到远端天线处，光信号在远端部分反射，经光纤再次传输回到中心站，与原始的射频参考信号进行比较，得到光纤链路引入的相位噪声信号，用该信号控制压电陶瓷(PZT)或温控光线卷，主动补偿相位抖动后，实现频率参考的稳定相位传输。使用该方案远端可以直接用探测器得到所需射频参考信号。
[0004]但是，现有技术必须通过添加额外的补偿器件来实现光纤链路的时延补偿，以达到频率信号的稳定传输，有时甚至需要多种补偿器件共同协调工作，结构复杂，不利于实际应用中的稳频调节和信号传输。
【发明内容】
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]本发明提供一种宽带的信号时延稳定传输方法和系统，以解决现有技术中需要添加额外补偿器件来实现光纤链路时延抖动补偿，系统结构复杂的技术问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为解决上述技术问题，本发明提供一种宽带的信号时延稳定传输方法，包括:
[0009]在中心站产生稳定的频率标准信号；
[0010]利用可调谐激光器产生光载波；
[0011]将所述频率标准信号调制到所述光载波上，形成初始光信号；
[0012]将所述初始光信号通过光纤传输至远端；
[0013]将远端光信号回传入同一根光纤至中心站；
[0014]将回传光信号解调得到回传射频信号；
[0015]比较所述回传射频信号与所述频率标准信号的相位差；
[0016]根据所述相位差控制可调谐激光器改变光载波波长，得到补偿光载波，使补偿光载波经光纤传输后与初始光载波的色散时延差，与所述相位差导致的链路时延抖动相加为零；
[0017]自远端输入宽带射频信号；
[0018]将远端输入的宽带射频信号调制到所述远端光信号上，成为远端调制光信号，并回传；
[0019]将中心站接收到的远端调制光信号解调为稳定远端射频信号并输出。
[0020]进一步地，所述使补偿光载波经光纤传输后与初始光载波的色散时延差，与所述相位差导致的链路时延抖动相加为零包括:
[0021]令所述频率标准信号的中心频率为ω，初始相位为fPfonmrd，初始光载波波长为入，光纤链路由于温度变化和振动引入的链路时延抖动为Λ Tpath,回传射频信号的相位为
Pback，则得到相位差为
【权利要求】
1.一种宽带的信号时延稳定传输方法，其特征在于，包括: 在中心站产生稳定的频率标准信号； 利用可调谐激光器产生光载波； 将所述频率标准信号调制到所述光载波上，形成初始光信号； 将所述初始光信号通过光纤传输至远端； 将远端光信号回传入同一根光纤至中心站； 将回传光信号解调得到回传射频信号； 比较所述回传射频信号与所述频率标准信号的相位差； 根据所述相位差控制可调谐激光器改变光载波波长，得到补偿光载波，使补偿光载波经光纤传输后与初始光载波的色散时延差，与所述相位差导致的链路时延抖动相加为零；自远端输入宽带射频信号； 将远端输入的宽带射频信号调制到所述远端光信号上，成为远端调制光信号，并回传； 将中心站接收到的远端调制光信号解调为稳定远端射频信号并输出。
2.根据权利要求1所述的宽带的信号时延稳定传输方法，其特征在于，所述使补偿光载波经光纤传输后与初始光载波的色散时延差，与所述相位差导致的链路时延抖动相加为零包括: 令所述频率标准信号的中心频率为ω，初始相位为，初始光载波波长为λ，光纤链路由于温度变化和振动引入的链路时延抖动为△ Tpath,回传射频信号的相位为(Pback，则得到相位差为 h - Ψ,o^ard = 2?)Α τΡαΛ ;
控制可调谐激光器改变激光波长为λ +Λ λ，使其满足
3.根据权利要求1或2所述的宽带的信号时延稳定传输方法，其特征在于: 在所述将远端光信号回传入同一根光纤至中心站之后，所述将回传光信号解调得到回传射频信号之前，还包括:对回传光信号进行信号放大； 和/或，在所述回传之后，且在所述将中心站接收到的远端调制光信号解调为稳定远端射频信号并输出之前，还包括:对接收到的远端调制光信号进行信号放大。
4.根据权利要求1或2所述的宽带的信号时延稳定传输方法，其特征在于: 在所述将回传光信号解调得到回传射频信号之后，所述比较所述回传射频信号与所述频率标准信号的相位差之前，还包括:对所述回传射频信号进行射频放大和滤波； 和/或，在所述将中心站接收到的远端调制光信号解调为稳定远端射频信号之后，输出之前，还包括:对所述稳定远端射频信号进行射频放大和滤波。
5.一种宽带的信号时延稳定传输系统，其特征在于，包括:射频频率标准源、可调谐激光器、中心站电光调制器、光纤、回传设备、中心站光电探测器、鉴相器、补偿控制单元、远端射频信号源和远端电光调制器，其中: 射频频率标准源，分别与中心站电光调制器和鉴相器连接，用于在中心站产生稳定的频率标准信号；可调谐激光器，分别与中心站电光调制器和补偿控制单元连接，用于产生光载波；中心站电光调制器，还与光纤相连，用于将所述频率标准信号调制到所述光载波上，形成初始光信号； 光纤，还分别与回传设备、远端电光调制器和中心站光电探测器相连，用于将所述初始光信号传输至远端； 回传设备，用于将远端光信号回传入同一根光纤至中心站；将远端调制光信号回传；中心站光电探测器，还与鉴相器相连，用于将回传光信号解调得到回传射频信号；将中心站接收到的远端调制光信号解调为稳定远端射频信号并输出； 鉴相器，用于比较所述回传射频信号与所述频率标准信号的相位差； 补偿控制单元，与鉴相器和可调谐激光器相连，用于根据所述相位差控制可调谐激光器改变光载波波长，得到补偿光载波，使补偿光载波经光纤传输后与初始光载波的色散时延差，与所述相位差导致的链路时延抖动相加为零； 远端射频信号源，用于自远端输入宽带射频信号； 远端电光调制器，将远端输入的宽带射频信号调制到远端光信号上，成为远端调制光信号。
6.根据权利要求5所述的宽带的信号时延稳定传输系统，其特征在于，所述补偿控制单元包括: 相位差计算子单元，用于计算所述回传射频信号与所述频率标准信号的相位差:令所述频率标准信号的中心频率为ω，初始相位为，初始光载波波长为λ，光纤链路由于温度变化和振动引入的时延抖动为Λ Tpath,回传射频信号的相位为，则用于计算相位差的公式为队-1一 = 1^vuth.波长改变子单元，用于控制可调谐激光器改变光载波波长为λ+Λ λ，使其满足Αλ=-^-，其中，D是单模光纤的色散系数，L为光纤的长度。 u _ L
7.根据权利要求5所述的宽带的信号时延稳定传输系统，其特征在于: 所述回传设备为:法拉第旋转镜，和/或，远端光环形器。
8.根据权利要求5所述的宽带的信号时延稳定传输系统，其特征在于，所述系统还包括: 中心站光环形器，分别与中心站电光调制器、光纤和中心站光电探测器顺时针相连，用于控制中心站光信号的顺序传输。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的宽带的信号时延稳定传输系统，其特征在于，所述系统还包括: 中心站掺铒光纤放大器，连接在光纤和中心站光电探测器之间，用于对回传光信号和远端调制光信号进行信号放大。
10.根据权利要求5至8中任一项所述的宽带的信号时延稳定传输系统,其特征在于，所述系统还包括: 回传射频放大器，与中心站光电探测器相连，用于对所述回传射频信号进行射频放大；回传滤波器，连接在回传射频放大器和鉴相器之间，用于对射频放大后的回传射频信号进行滤波； 和/或，输出射频放大器，与中心站光电探测器相连，用于对所述稳定远端射频信号进行射频放大；输出滤波器，连接在输出射频放大器和输出端之间，用于对射频放大后的稳定远端射频信号进行 滤波。
【文档编号】H04B10/2507GK103701529SQ201310662454
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】戴一堂, 吴钟乐, 尹飞飞, 李建强, 徐坤 申请人:北京邮电大学