一种补偿系统后置的频率传输系统和方法_3

文档序号:9263253阅读:来源:国知局
6] 发射装置600的具体工作方式如下:压控频率振荡器601输出2. 0GHz微波信号 经微波功率分配器602分成两份,微波频率除法器603将其中一路2. 0GHz信号的频率除以 20,得到100MHz的频率信号,通过混频器604将其与来自氢钟的100MHz信号混频,得到的 输出信号作为反馈补偿信号输入伺服电路(Servo)605,经过伺服电路(Servo)605进行比 例积分放大后输入至压控频率振荡器601的电压控制端,反馈控制压控频率振荡器601输 出信号的相位,从而获得一个相位锁定于氢钟的2. 0GHz频率信号。由微波功率分配器602 输出的另一路信号输入至微波功率放大器606进行功率放大,然后输入至波长为XI的激 光器607,调制到波长为X1的光信号上,实现对2. 0GHz微波信号的电光转换过程,将该光 信号经光学放大器608放大。从发射端传来的光信号由环形器610的端口 2输入,从端口 3 输入至光纤稱合器(FC) 609,与光学放大器608输出的光信号稱合至环形器610的端口 1, 从端口 2进入光纤链路传输至接收端。
[0087] 图7为该示例中接收补偿装置的结构图,如图7所示,该接收补偿装置包括辅助补 偿部700和补偿部800。
[0088] 在该示例中,设定用户需求为100MHz相位锁定于参考频率源的频率信号。第一辅 助补偿信号频率为2. 0GHz(接收自发射端),第二辅助补偿信号频率为1. 0GHz(由第一辅助 补偿信号的频率决定),在接收端接收其他传输频率调制的光信号时,可根据具体的由发射 装置传来的调制信号频率计算得到第二辅助补偿信号频率。
[0089] 辅助补偿部700用于接收来自发射端的光信号,解调得到其调制的频率信号(此 时已包含链路相位噪声),将其作为第一辅助补偿信号;生成第二辅助补偿信号(与第一辅 助补偿信号含有相同的相位噪声)。
[0090] 辅助补偿部700包括:微波功率放大器701 ;波长为A2的激光器702 ;光学放大 器703 ;光纤环行器704,由端口 1入射的光只能由端口 2输出,由端口 2入射的光只能由端 口 3输出;波分复用器(WDM) 705 ;光学放大器706和709 ;光探测器707和710 ;微波功率 放大器708和711。
[0091] 辅助补偿部700生成第二辅助补偿信号的具体工作方式如下:由补偿部输入的 1. 0GHz的微波信号输入至701进行功率放大,然后输入至702,调制到波长为入2的光信号 上,实现对1. 0GHz的微波信号的电光转换过程。将该光信号经703放大,输入至704的端口 3,从端口 1进入到光纤链路传输至发射端,再沿原路返回(详见接收补偿装置的相关内容), 并由环行器704的端口 1输入,从端口 2输出至705,经705输出至光学放大器709,经放大 后,输入到光探测器710,实现第二辅助补偿信号的光电转换,经过微波功率放大器711放 大后输入至补偿部800。
[0092] 辅助补偿部700接收来自发射端的第一辅助补偿信号的具体工作方式如下:来自 发射端的光信号由环行器704的端口 1输入,从端口 2输出至705,经705输出至光学放大 器706,经放大后,输入到光探测器707,实现第二辅助补偿信号的光电转换,经过微波功率 放大器708放大后输入至补偿部800。
[0093] 补偿部800用于基于第一辅助补偿信号和第二辅助补偿信号,生成相位锁定于参 考频率源的频率为1.0GHz的频率信号,并转换成相位锁定于参考频率源的频率为100MHz 的微波信号供用户使用。
[0094] 如图7所示,补偿部800包括混频器801和802、伺服电路(Servo) 803、压控频率 振荡器804、一分三微波功率分配器805、微波频率除法器806 (包含除法因子10,将1. 0GHz 信号频率除至100MHz)、混频器807、压控频率振荡器808、一分二微波功率分配器809、伺服 电路(Servo) 810。
[0095] 补偿部生成相位锁定于参考频率源的频率信号的具体工作方式如下。压控频率振 荡器804产生1. 0GHz的微波信号,经一分三微波功率分配器805分成三路,一路输入至辅 助补偿部700, 一路输入至混频器802。由辅助补偿部700得到的第一辅助补偿频率信号和 第二辅助补偿信号的频率分别为2. 0GHz和1. 0GHz,一同输入至混频器801进行混频和低通 滤波,实现比相功能,得到频率为1. 〇GHz,且不含光纤链路中的相位噪声的微波信号,与来 自一分三微波功率分配器805的微波信号通过混频器802混频,得到的输出信号作为反馈 补偿信号经伺服电路(Servo) 803放大后输入至压控频率振荡器804的电压控制端,反馈控 制压控频率振荡器804输出信号的相位,从而得到相位锁定于氢钟频率参考源的1. 0GHz微 波信号。
[0096] 补偿部将锁定于参考频率源的频率信号转换成100MHz供用户使用的具体工作方 式如下。由一分三微波功率分配器805生成的第三路微波信号经过微波频率除法器806将 其频率除以10,然后输入至混频器807。压控频率振荡器808输出的100MHz信号经一分二 微波功率分配器809分成两份。一路输出供用户使用,另一路输入至混频器807与来自微波 频率除法器806的信号混频,输出信号经伺服电路(Servo) 810进行放大后输入至808的电 压控制端,反馈控制808输出信号的相位。这样就使得压控频率振荡器808输出的100MHz 信号的相位锁定于压控频率振荡器808输出的微波信号,而该微波信号相位锁定于参考频 率源(详见接收补偿装置的相关内容),从而使得接收端的用户获得相位锁定于参考频率源 的频率信号(由一分二微波功率分配器809输出)。
[0097] 本发明还提供了一种补偿系统后置的频率传输方法,该方法通过上面介绍的补偿 系统后置的频率传输系统实施。
[0098] 本发明的补偿系统后置的频率传输方法包括步骤:在发射装置100用于产生相位 锁定于参考频率源的频率信号,并将该频率信号调制到光信号上以通过一条或多条光纤链 路向一个或多个置于接收端的接收补偿装置200传输;以及在接收补偿装置200接收来自 发射装置100的光信号,解调得到带有光纤链路相位噪声的频率信号,将该频率信号作为 第一辅助补偿信号,并利用频率振荡器生成微波信号,加载至光信号上经上述光纤链路传 输并解调,得到与第一辅助补偿信号含有相同相位噪声的第二辅助补偿信号,基于第一辅 助补偿信号和第二辅助补偿信号生成相位补偿信号,反馈控制上述频率振荡器输出信号的 相位,复现相位锁定于频率发射源的频率信号。其中发射装置100与接收装置200的结构 以及工作原理在上面结合图1-7的说明中已经详细描述,在此不再赘述。
[0099] 综上所述,本发明旨在保护一种新型的补偿系统后置的频率传输系统及传输方 法,本发明的技术方案相对比于现有技术具有如下显著的技术效果:
[0100] (1)实现由一点向多点的频率传递,避免了频率信号多链路并行传输可能造成的 共发射端发射装置繁杂的问题。
[0101] 通过本发明提出的相位噪声末端补偿方法,将相位噪声补偿功能置于光纤链路的 末端,弱化了发射端功能,从而简化了发射装置,方便于由频率发射源向多个用户单位的高 精度频率传递的实现及系统的拓展。
[0102] (2)可以在接收端复现发射端的参考频率源,供用户使用。
[0103] 由于本发明所使用的光纤传输信道的长期稳定度远优于参考频率源的长期稳定 度,因此可在接收端,将一个具有很好短稳(秒稳)的晶体振荡器的相位锁定于发射端参考 频率源的相位,复现一个相位锁定于发射端参考频率源的本地频率,实现长时间两者的时 间频率的同步。
[0104] (3)多地之间实时连续的频率传输与比对。
[0105] 本发明的技术方案可以利用现有的光纤通信网络作为频率信号的传输媒介,在多 地之间同时进行频率信号的传输与比对,且所有装置都可以长时间连续运行。
[0106] 应当说明的是,本发明的上述【具体实施方式】仅仅用于示例性说明或解释本发明的 原理,而不构成对本发明的限制。因此,在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何 修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。此外,本发明所附权利要求旨 在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修 改例。
【主权项】
1. 一种补偿系统后置的频率传输系统,其特征在于,该系统包括: 发射装置(100),用于产生相位锁定于参考频率源的频率信号,并将该频率信号经振 幅调制到光信号上以通过一条或多条光纤链路向一个或多个置于接收端的接收补偿装置 (200) 传输;以及 接收补偿装置(200),用于接收来自发射装置(100)的光信号,解调得到带有光纤链路 相位噪声的频率信号,将该频率信号作为第一辅助补偿信号,并利用频率振荡器生成微波 信号,加载至光信号上经上述光纤链路传输到发射装置并由发射装置返回到该接收补偿装 置并解调,得到与第一辅助补偿信号含有相同相位噪声的第二辅助补偿信号,基于第一辅 助补偿信号和第二辅助补偿信号生成相位补偿信号,反馈控制上述频率振荡器输出信号的 相位,复现相位锁定于频率发射源的频率信号。2. 根据权利要求1所述的系统,其特征在于,发射装置(100 )进一步包括: 频率振荡器(101 ),其将参考频率源产生的频率信号作为参考信号,生成相位锁定于该 参考信号的频率信号;
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