一种稳频传输方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种稳频传输方法和系统，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；将初始光信号通过光纤传输至远端；将远端光信号的一部分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，使补偿光载波与初始光载波的色散时延差，与温度变化和振动的环境因素导致的链路时延抖动相加为零；将稳定后的远端光信号解调得到远端射频信号并输出。本发明利用光纤同时作为传输介质和补偿器件，无需添加额外的补偿器件来实现时延/相位抖动补偿过程，系统结构简单，实用性强。
【专利说明】一种稳频传输方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及信号传输领域，尤其涉及一种稳频传输方法和系统。
【背景技术】
[0002]高精度、高稳定度的频率标准传输技术是在现代科学技术和实际应用需求的推动下发展起来的一门新技术。在基础科学研究、天文观测、航空航天探测、通信和导航等很多领域都需要用到高精度、高稳定度的频率标准。但是高稳定的频率标准的产生和使用往往不在同一地点，所以需要将一个高精度的频率标准稳定地传递到远端。使用光纤进行高精度的频率标准传递有着许多优势，比如低损耗、不受电磁辐射干扰等。但是光纤受温度和振动等环境因素的影响，信号在其中传递时经历的时延会发生随机抖动，进而影响远端信号的频率和相位的稳定性。要在远端获得稳定的频率标准信号，需要对这种链路的抖动引起的时延变化进行补偿。
[0003]在现有技术的传统微波频率稳相传输光纤链路结构中，首先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；然后光信号在远端部分反射，经光纤再次传输回到中心站，恢复成射频信号并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误差信号。利用该信号控制温控光纤卷、压电光纤拉伸器、电压控振荡器，主动补偿相位/频率抖动，以实现频率参考的稳定相位/频率传输。
[0004]但是，根据以上描述可以看出，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]本发明提供一种稳频传输方法和系统，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，本发明提供一种稳频传输方法，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]将远端光信号的一部分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，与温度变化和振动的环境因素导致的链路时延抖动相加为零；
[0017]将稳定后的远端光信号解调得到远端射频信号并输出。
[0018]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，与温度变化和振动的环境因素导致的链路时延抖动相加为零包括:
[0019]令所述频率标准彳目号的中心频率为ω，初始相位为P/unran/，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Λ Tpath,回传射频信号的相位为Ψ,,，则得到相位差为 tPbadc - Ψ/onran! = 2?Δ ^path ；
[0020]控制可调谐激光器改变激光波长为
【权利要求】
1.一种稳频传输方法,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； 将远端光信号的一部分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，与温度变化和振动的环境因素导致的链路时延抖动相加为零； 将稳定后的远端光信号解调得到远端射频信号并输出。
2.根 据权利要求1所述的稳频传输方法，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，与温度变化和振动的环境因素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，初始相位为丽?，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tPback ,则得到相位差为
3.根据权利要求1或2所述的稳频传输方法，其特征在于: 在所述将远端光信号的一部分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，在所述将稳定后的远端光信号解调得到远端射频信号并输出之前，还包括:对稳定后的远端光信号进行信号放大。
4.根据权利要求1或2所述的稳频传输方法，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，在所述将稳定后的远端光信号解调得到远端射频信号之后，输出之前，还包括:对所述远端射频信号进行射频放大和滤波。
5.一种稳频传输系统，其特征在于，包括:射频频率标准源、可调谐激光器、电光调制器、光纤、回传设备、中心站光电探测器、鉴相器、补偿控制单元和远端光电探测器，其中: 射频频率标准源，分别与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，分别与电光调制器和补偿控制单元连接，用于产生光载波； 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、远端光电探测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，用于将远端光信号的一部分回传入同一根光纤至中心站； 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； 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，与温度变化和振动的环境因素导致的链路时延抖动相加为零； 远端光电探测器，用于将稳定后的远端光信号解调得到远端射频信号并输出。
6.根据权利要求5所述的稳频传输系统，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？Vwrrf，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力奶,，则用于计算相位差的公式为A / -^pmard =^jAr , 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 At tlΑλ=-—ψ，其中，D是单模光纤的色散系数，L为光纤的长度。
L) * L
7.根据权利要求5所述的稳频传输系统，其特征在于: 所述回传设备为:法拉第旋转镜。
8.根据权利要求5所述的稳频传输系统，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； 远端光耦合器，分别与光纤、回传设备和远端光电探测器相连，用于将远端的光信号分成两部分。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的稳频传输系统，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，用于对回传光信号进行信号放大； 和/或，远端掺铒光纤放大器，连接在光纤和远端光电探测器之间，用于对稳定后的远端光信号进行信号放大。
10.根据权利要求5至8中任一项所述的稳频传输系统，其特征在于，所述系统还包括: 中心站射频放大器，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；中心站滤波器，连接在中心站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，远端射频放大器，与远端光电探测器相连，用于对所述远端射频信号进行射频放大；远端滤波器，连接在远端射频放大器和输出端之间，用于对射频放大后的远端射频信号进行滤波。
【文档编号】H04B10/2525GK103716090SQ201310662882
【公开日】2014年4月9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, 张安旭, 尹飞飞, 李建强, 徐坤 申请人:北京邮电大学