本发明属于微波光传输领域，具体涉及一种多通道宽带微波光传输链路接收端稳相装置。
背景技术：
微波光传输技术由于具有宽带、低损耗、分配灵活、抗干扰及低重量等方面的优势，非常适用于射频信号的传输和分配，特别是宽带高频信号，在本振信号传输分配、射频分布式拉远、相控阵子阵等具有广泛的应用前景。在这些应用中保证单通道微波光传输链路的相位稳定性和多通道之间的相位一致性是实现系统功能的关键技术之一。但是光传输介质光纤受到外部环境(温度、振动等)的影响会导致光纤等效长度变化，使得所传输的射频信号相位发生抖动，各通道间的相位一致性受到影响。
目前，实现微波光传输链路的稳相方法主要有两种：被动补偿法和主动补偿法。被动补偿法不需要反馈控制，通过混频相消的方式，从而抵消射频相位的抖动，但是不适用于宽带信号。主动补偿法实际上是一个相位自动控制系统，包含三大模块：相位测量模块，相位补偿模块和控制器。通过相位测量模块(如鉴相器、乘法器等)测量微波光传输链路的相位的抖动量，利用控制器实现控制算法(如pid算法)，控制相位补偿器件(如可调光纤延时线、波长可调激光器、移相器等)对相位进行反馈调节。当前报道的基于主动补偿法的微波光传输链路稳相也未考虑宽带信号和多通道信号的稳相。尽管目前有多种方法用于微波光传输链路的稳相，但现有的稳相技术仍然存在较大的缺点，这主要表现在以下两个方面：
一是不满足宽带微波光链路的稳相要求。在现有技术中，被动补偿法由于混频器等微波器件的限制导致只能针对点频信号应用。主动补偿法中，高精度相位测量一般采用鉴相器或是基于矢量和的检波方式，也只适用于点频信号，在宽带情况下，信号的鉴相功能无法实现。
二是不满足多通道相位一致性的要求。就算能够单独实现单通道宽带微波光链路的稳相要求，整体结构也很复杂，而且只能保证射频信号的相位一致，不能保证各通道的信号周期一致。
技术实现要素：
本发明提供一种多通道宽带微波光传输链路接收端稳相装置，以解决目前稳相技术无法实现多通道宽带微波光稳相传输的问题。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种多通道宽带微波光传输链路接收端稳相装置，包括相位测量导频链路、延时测量导频链路、控制器和多个光传输链路，针对每个光传输链路，其都包括发射部分以及通过光纤相连的接收部分，所述相位测量导频链路和延时测量导频链路的发射端对应将第一光信号和第二光信号提供给所述接收部分，所述接收部分通过所述光纤将所述第一光信号和第二光信号传输给所述发射部分；所述发射部分将所述第一光信号和第二光信号，连同其输入光信号通过所述光纤传输给所述接收部分，所述接收部分将所述输入光信号作为输出光信号输出，将第一光信号和第二光信号作为测量光信号对应传输至所述相位测量导频链路和延时测量导频链路的接收端；
所述相位测量导频链路根据其发射端和接收端的第一光信号，对对应光传输链路的相位差进行测量并将相位测量结果发送给所述控制器，所述延时测量导频链路根据其发射端和接收端的第二光信号，对对应光传输链路的时间差进行测量并将时间测量结果发送给所述控制器；所述控制器用于根据所述时间测量结果对所述光传输链路中光信号的相位进行粗调，根据所述相位测量结果对所述光传输链路中光信号的相位进行细调。
在一种可选的实现方式中，还包括第一选通组件，所述控制器用于控制所述第一选通组件的通断，以使选通的各个所述接收部分输出的第一光信号依次传递至所述相位测量导频链路的接收端，选通的各个所述接收部分输出的第二光信号依次传递至所述延时测量导频链路的接收端。
在另一种可选的实现方式中，还包括第二选通组件，所述控制器用于控制所述第二选通组件的通断，以使所述相位测量导频链路和延时测量导频链路的发射端向选通的光传输链路的接收部分对应提供第一光信号和第二光信号。
在另一种可选的实现方式中，针对每个光传输链路，其发射部分都包括第一波分复用器和第一光环行器，接收部分都包括相位补偿模块、第二光环行器和第一波分解复用器，所述第一波分复用器的输出端连接第一光环行器的第一端，所述第一光环行器的第二端依次通过光纤、相位补偿模块连接第二光环行器的第二端，第三端连接所述第一波分复用器的对应输入端，所述第二光环行器的第三端连接第一波分解复用器的输入端，所述第一波分解复用器的第一输出端用于将所述输入光信号作为输出光信号输出，第二输出端对应连接所述相位测量导频链路和延时测量导频链路的接收端，所述相位测量导频链路和延时测量导频链路的发射端连接所述第二光环行器的第一端；
所述相位测量导频链路和延时测量导频链路向光传输链路中第二光环行器的第一端提供对应的第一光信号和第二光信号，该第一光信号和第二光信号从所述第二光环行器的第二端传输给所述相位补偿模块进行相位补偿，然后沿着对应光纤传输至第一光环行器的第二端，并从第一光环行器的第三端传输至第一波分复用器的对应输入端，第一波分复用器在接收到输入光信号后，将所述输入光信号、第一光信号和第二光信号传输给所述第一光环行器的第一端，此后所述输入光信号、第一光信号和第二光信号从所述第一光环行器的第二端输出并通过光纤传输给相位补偿模块，所述相位补偿模块对所述输入光信号、第一光信号和第二光信号进行相位补偿后传输给所述第二光环行器的第二端，并从所述第二光环形器的第三端传输给所述第一波分解复用器，所述第一波分解复用器将所述输入光信号作为输出光信号输出，将第一光信号和第二光信号对应传输至所述相位测量导频链路和延时测量导频链路的接收端。
在另一种可选的实现方式中，还包括针对各个光传输链路分别设置的用户光发射机和用户光接收机，所述用户发射机用于将射频信号转换成输入光信号提供给所述第一波分复用器，所述用户光接收信号用于将所述接收部分提供的输出光信号转换成射频信号输出。
在另一种可选的实现方式中，所述相位测量导频链路包括第一光发射机、点频导频源、相位测量模块和第一光接收机，所述点频导频源用于将点频信号分别发送给所述第一光发射机和相位测量模块，所述第一光发射机将所述点频信号转换为所述第一光信号提供给所述接收部分；所述第一光接收机用于将所述接收部分提供的第一光信号转换为第一测量信号提供给所述相位测量模块；所述相位测量模块用于根据所述点频信号和第一测量信号，对对应光传输链路的相位差进行测量并将相位测量结果发送给所述控制器。
在另一种可选的实现方式中，所述延时测量导频链路包括第二光发射机、脉冲导频源、时间测量模块和第二光接收机，所述脉冲导频源用于将脉冲信号分别提供给所述第二光发射机和时间测量模块，所述第二光发射机用于将所述脉冲信号转换为第二光信号提供给所述接收部分；所述第二光接收机用于将所述接收部分提供的第二光信号转换为第二测量信号提供给时间测量模块；所述时间测量模块用于根据所述脉冲信号和第二测量信号，对对应光传输链路的时间差进行测量并将时间测量结果发送给所述控制器。
在另一种可选的实现方式中，所述第一选通组件包括第一光开关阵列和第二波分解复用器，所述第一光开关阵列设置在各个光传输链路中的接收部分与所述第二波分解复用器之间，所述控制器用于控制所述第一光开关阵列的通断，以使选通的各个所述接收部分输出的测量光信号依次传递至所述第二波分解复用器，所述第二波分解复用器对所述测量光信号进行分解，将其中的第一光信号传输给所述相位测量导频链路的接收端，将其中的第二光信号传输给所述延时测量导频链路的接收端。
在另一种可选的实现方式中，所述第二选通组件包括第二光开关阵列和第二波分复用器，所述相位测量导频链路和延时测量导频链路的发射端分别连接所述第二波分复用器的输入端，所述第二波分复用器的输出端通过所述第二光开关阵列连接所述接收部分；所述相位测量导频链路和延时测量导频链路的发射端向所述第二波分复用器对应提供第一光信号和第二光信号，所述第二波分复用器对所述第一光信号和第二光信号复用成一束光信号，所述控制器用于控制所述第二光开关阵列的通断，以使所述第二波分复用器向选通的光传输链路的接收部分提供该束光信号。
在另一种可选的实现方式中，所述相位测量导频链路的发射端和接收端的第一光信号的相位差为对应光传输链路相位差的两倍；所述延时测量导频链路的发射端和接收端的第二光信号的时间差为对应光传输链路时间差的两倍。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过引入延时测量导频链路、相位测量导频链路、延时测量模块、相位测量模块来间接测量延时抖动和相位抖动，解决了难以通过用户链路直接测量的问题；同时通过对延时和相位的双测量，并结合控制器和相位补偿模块既可以保证单路相位稳定，又可保证多通道之间的相位和周期一致性，由此本发明可以用于实现多通道宽带微波光稳相传输；
2、本发明采用第一选通组件，使选通的各个光传输链路中接收部分依次轮流接入相位测量导频链路和延时测量导频链路，可以避免针对每个光传输链路分别设置对应的相位测量导频链路和延时测量导频链路，从而可以缩小整个装置的体积、降低成本，并且在部分光传输链路工作的情况下仅选通工作光传输链路进行相位和延时测量，可以降低测量时间，提高稳相效率；
3、本发明采用第二选通组件，使相位测量导频链路和延时测量导频链路仅向选通的光传输链路的接收部分提供对应的光信号，可以避免向未工作的光传输链路提供光信号，造成能源浪费；
4、本发明通过设置用户光发射机和用户光接收机，不仅可以实现多通道光信号的稳相传输，而且还可以实现多通道射频信号的稳相传输。
附图说明
图1是本发明多通道宽带微波光传输链路接收端稳相装置的方框示意图；
图2是本发明多通道宽带微波光传输链路接收端稳相装置的一个实施例结构示意图；
图3是本发明时间差测量原理图；
图4是本发明相位差测量原理图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
参见图1，为本发明多通道宽带微波光传输链路接收端稳相装置的例方框示意图。该多通道宽带微波光传输链路接收端稳相装置可以包括相位测量导频链路120、延时测量导频链路130、控制器140和多个光传输链路110(图1中只画出了一个作为示例)，针对每个光传输链路，其都可以包括发射部分111以及通过光纤112相连的接收部分113，所述相位测量导频链路120和延时测量导频链路130的发射端对应将第一光信号和第二光信号提供给所述接收部分113，所述接收部分113通过所述光纤112将所述第一光信号和第二光信号传输给所述发射部分111；所述发射部分111将所述第一光信号和第二光信号，连同其输入光信号通过所述光纤112传输给所述接收部分113，所述接收部分113将所述输入光信号作为输出光信号输出，将第一光信号和第二光信号作为测量光信号对应传输至所述相位测量导频链路120和延时测量导频链路130的接收端；所述相位测量导频链路120根据其发射端和接收端的第一光信号，对对应光传输链路110的相位差进行测量并将相位测量结果发送给所述控制器140，所述延时测量导频链路130根据其发射端和接收端的第二光信号，对对应光传输链路110的时间差进行测量并将时间测量结果发送给所述控制器140；所述控制器140根据时间测量结果对所述光传输链路110中光信号的相位进行粗调，根据相位测量结果对所述光传输链路110中光信号的相位进行细调。
多通道宽带微波光传输链路的相位稳定性和相位一致性是评价多通道宽带微波光传输链路性能的重要指标。本发明通过引入延时测量导频链路、相位测量导频链路、延时测量模块、相位测量模块来间接测量延时抖动和相位抖动，解决了难以通过用户链路直接测量的问题。同时通过对延时和相位的双测量，并结合控制器和相位补偿模块既可以保证单路相位稳定，又可保证多通道之间的相位和周期一致性，由此本发明可以用于实现多通道宽带微波光稳相传输。
此外，该多通道宽带微波光传输链路接收端稳相装置还可以包括第一选通组件150，所述控制器140可以控制所述第一选通组件150的通断，以使选通的各个所述接收部分113输出的第一光信号依次传递至所述相位测量导频链路120的接收端，选通的各个所述接收部分113输出的第二光信号依次传递至所述延时测量导频链路130的接收端。本发明采用第一选通组件，使选通的各个光传输链路中接收部分依次轮流接入相位测量导频链路和延时测量导频链路，可以避免针对每个光传输链路分别设置对应的相位测量导频链路和延时测量导频链路，从而可以缩小整个装置的体积、降低成本，并且在部分光传输链路工作的情况下仅选通工作光传输链路进行相位和延时测量，可以降低测量时间，提高稳相效率。本发明中控制器可以根据选用的光传输链路，向第一选通组件发送对应的选通信号，以使仅工作中的光传输链路110的接收部分113依次接入相位测量导频链路120和延时测量导频链路130的接收端。同样地，在相位测量导频链路和延时测量导频链路的发射端，如果仍然向未工作的光传输链路提供光信号，则会造成能源浪费。为此，本发明还包括第二选通组件160，所述控制器140控制所述第二选通组件160的通断，以使所述相位测量导频链路120和延时测量导频链路130的发射端向选通的光传输链路110的接收部分113对应提供第一光信号和第二光信号。
参见图2，为本发明多通道宽带微波光传输链路接收端稳相装置的一个实施例结构示意图。本实施例中，针对每个光传输链路，其发射部分111都包括第一波分复用器和第一光环行器，接收部分113都包括相位补偿模块、第二光环行器和第一波分解复用器，所述第一波分复用器的输出端连接第一光环行器的第一端，所述第一光环行器的第二端依次通过光纤112、相位补偿模块连接第二光环行器的第二端，第三端连接所述第一波分复用器的对应输入端，所述第二光环行器的第三端连接第一波分解复用器的输入端，所述第一波分解复用器的第一输出端用于将所述输入光信号作为输出光信号输出，第二输出端通过所述第一选通组件150对应连接所述相位测量导频链路120和延时测量导频链路130的接收端，所述相位测量导频链路120和延时测量导频链路130的发射端通过所述第二选通组件160连接所述第二光环行器的第一端；所述相位测量导频链路120和延时测量导频链路130通过第二选通组件160向选通的光传输链路中第二光环行器的第一端提供对应的第一光信号和第二光信号，该第一光信号和第二光信号从所述第二光环行器的第二端传输给相位补偿模块进行相位补偿，然后沿着对应光纤112传输至第一光环行器的第二端，并从第一光环行器的第三端传输至第一波分复用器的对应输入端，第一波分复用器在接收到输入光信号后，将所述输入光信号、第一光信号和第二光信号传输给所述第一光环行器的第一端，此后所述输入光信号、第一光信号和第二光信号从所述第一光环行器的第二端输出并通过光纤传输给相位补偿模块，所述相位补偿模块对所述输入光信号、第一光信号和第二光信号进行相位补偿后传输给所述第二光环行器的第二端，并从所述第二光环形器的第三端传输给所述第一波分解复用器，所述第一波分解复用器将所述输入光信号作为输出光信号输出，将第一光信号和第二光信号对应传输至所述相位测量导频链路120和延时测量导频链路130的接收端。上述光传输链路只能对光进行传输，实现光信号的稳相，为了实现射频信号的稳相，本发明还可以包括针对各个光传输链路110分别设置的用户光发射机和用户光接收机，所述用户发射机用于将射频信号rf_in_1～rf_in_n转换成输入光信号提供给所述第一波分复用器，所述用户光接收信号用于将所述接收部分提供的输出光信号转换成射频信号输出。
所述相位测量导频链路120包括第一光发射机、点频导频源、相位测量模块和第一光接收机，所述点频导频源用于将点频信号分别发送给所述第一光发射机和相位测量模块，所述第一光发射机将所述点频信号转换为所述第一光信号提供给所述接收部分113；所述第一光接收机用于将所述接收部分113提供的第一光信号转换为第一测量信号提供给所述相位测量模块；所述相位测量模块用于根据所述点频信号和第一测量信号，对对应光传输链路110的相位差进行测量并将相位测量结果发送给所述控制器140。所述延时测量导频链路130包括第二光发射机、脉冲导频源、时间测量模块和第二光接收机，所述脉冲导频源用于将脉冲信号分别提供给所述第二光发射机和时间测量模块，所述第二光发射机用于将所述脉冲信号转换为第二光信号提供给所述接收部分113；所述第二光接收机用于将所述接收部分113提供的第二光信号转换为第二测量信号提供给时间测量模块；所述时间测量模块用于根据所述脉冲信号和第二测量信号，对对应光传输链路110的时间差进行测量并将时间测量结果发送给所述控制器140。
其中，在进行各通道时间差测量时，结合图3所示，延时测量模块采用时间数字转换(tdc)技术，时间测量模块是将脉冲信号作为本地参考信号，将该本地参考信号与第二测量信号的上升沿或下降沿进行对比，得到两信号的沿的时间差并输出代表该时间差的数字量d。延时测量模块测量范围大，测量精度相对不高，用于粗测各通道的延时，确定各通道的相位差有没有跨越周期。在进行各通道相位差测量时，结合图4所示，相位测量模块是将点频信号作为本地参考信号，将本地参考信号与第一测量信号的相位进行对比，得到两信号的相位差，并输出代表该相位差的电压v。相位测量模块测量范围小(一个周期内)，测量精度高，用于细测各通道的相位抖动。由于两个导频链路输入端输入的测量光信号会通过长距离光纤两次，也就是说导频链路的相位变化量和延时变化量是用户链路相位变化量和延时变化量的两倍，所以通过测量导频链路的相位或延时，就可以间接测量用户链路的相位或延时。即，本发明中所述相位测量导频链路的发射端和接收端的第一光信号的相位差为对应光传输链路相位差的两倍；所述延时测量导频链路的发射端和接收端的第二光信号的时间差为对应光传输链路时间差的两倍。
另外，所述第一选通组件150包括第一光开关阵列和第二波分解复用器，所述第一光开关阵列设置在各个光传输链路中的接收部分与所述第二波分解复用器之间，所述控制器用于控制所述第一光开关阵列的通断，以使选通的各个所述接收部分113输出的测量光信号依次传递至所述第二波分解复用器，所述第二波分解复用器对所述测量光信号进行分解，将其中的第一光信号传输给所述相位测量导频链路120的接收端，将其中的第二光信号传输给所述延时测量导频链路130的接收端。所述第二选通组件160可以包括第二光开关阵列和第二波分复用器，所述相位测量导频链路120和延时测量导频链路130的发射端分别连接所述第二波分复用器的输入端，所述第二波分复用器的输出端通过所述第二光开关阵列连接所述接收部分113；所述相位测量导频链路120和延时测量导频链路130的发射端向所述第二波分复用器对应提供第一光信号和第二光信号，所述第二波分复用器对所述第一光信号和第二光信号复用成一束光信号，所述控制器用于控制所述第二光开关阵列的通断，以使第二波分复用器向选通的光传输链路的接收部分提供该束光信号。
控制器控制1*n光开关阵列轮流从1通道切换至n通道，轮流选通每路光信号，通过相位测量模块和延时测量模块测量各通道的相位、延时抖动量。控制器在获取到各通道的相位、延时抖动量结果后，首先比较各通道的延时差，通过适当的自动控制算法控制相位补偿模块粗调，使得各通道的相位差不跨周期。然后比较各通道的相位抖动，通过适当的自动控制算法控制相位补偿模块细调，使得各通道的相位差接近于0，而且相位稳定。相位补偿模块采用可调光延时线，实现高精度的真延时调节，有效完成相位补偿功能。本发明采用光开关切换光路的方式，让返回的各通道的光信号轮流进入光接收机，并进行延时和相位的测量。如果采用每个通道同时测量的方式，需要n个波分解复用器，n个光接收机0，n个光接收机1，n个相位测量模块，n个延时测量模块，还需要将点频导频源lf1_ref和脉冲导频源lf0_ref分成n路，这样会大大增加装置的复杂度。采用轮流测量的方法这些模块和器件都只需1个，仅增加一个1*n光分路器，节省了体积和成本。
由上述实施例可见，本发明提出了一种新型的基于导频法和相位延时双测量技术的主动补偿法来实现多通道宽带微波光传输链路的稳相问题。采用导频的方法，解决了宽带信号的相位测量问题，同时采用相位延时双测量技术，解决了多通道相位和周期的一致性问题。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。