利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的裝置和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的裝置和系統(tǒng)。本實(shí)用新型利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的發(fā)射裝置，包括：電光相位調(diào)制部，用于產(chǎn)生相位鎖定于輸入的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的高頻調(diào)制信號，高頻調(diào)制信號通過光載波調(diào)制后得到相位調(diào)制光載波信號；發(fā)射接收部，與電光相位調(diào)制部連接，用于發(fā)射放大后的所述相位調(diào)制光載波信號；并接收接收端回傳的引入相位噪聲的相位調(diào)制光載波信號；光纖相位噪聲補(bǔ)償部，分別與電光相位調(diào)制部和發(fā)射接收部連接，用于檢出引入的相位噪聲，并通過控制光纖的路徑長度補(bǔ)償相位噪聲，以使接收端接收到的信號相位鎖定于發(fā)射端的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號。本實(shí)用新型傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的傳輸穩(wěn)定性較高。
【專利說明】利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的裝置和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及通信技術(shù)，尤其涉及一種利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的裝置和系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]時間頻率計量研究主要包括三部分內(nèi)容，一是復(fù)現(xiàn)秒定義的超低不確定度時間頻率基準(zhǔn)裝置的研究，二是產(chǎn)生原子時標(biāo)的守時系統(tǒng)的研究，三就是時間頻率信號傳輸系統(tǒng)的研究。一整套的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率遠(yuǎn)距離高穩(wěn)定度傳輸系統(tǒng)對于基準(zhǔn)裝置和守時系統(tǒng)研究是必需的平臺。鑒于時間頻率計量的特殊性，只有基于這樣平臺，基準(zhǔn)裝置才能獲得可靠的標(biāo)準(zhǔn)頻率信號參考，實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域，不同國家之間相互比對與量值統(tǒng)一；守時系統(tǒng)才能將標(biāo)準(zhǔn)時間發(fā)播給用戶，才能滿足世界時間協(xié)作的遠(yuǎn)程比對要求。因此，標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的遠(yuǎn)距離傳輸是時間頻率計量研究的一個關(guān)鍵內(nèi)容。
[0003]圖1為現(xiàn)有的衛(wèi)星雙向法的實(shí)現(xiàn)原理示意圖。當(dāng)前實(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號遠(yuǎn)距離傳輸手段有多種，不同手段能夠?qū)崿F(xiàn)的傳輸穩(wěn)定度也不同，適用于不同的應(yīng)用要求。如針對普通用戶有電話授時，網(wǎng)絡(luò)授時，長波及短波授時，以及電視副載波授時等，授時精度一般小于1E-11，一般不用于標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的傳輸比對。而針對計量研究的，則有全球定位系統(tǒng)(Global Posit1ning System,簡稱GPS)共視法，GPS載波相位法,衛(wèi)星雙向法TffSTFT等(如圖1所示)用于實(shí)現(xiàn)兩地之間的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的比對，比對精度一般優(yōu)于1E-13。然而，這些方法都依賴于空中的衛(wèi)星與地面的時間頻率源之間構(gòu)成傳輸或比對鏈路，GPS相關(guān)的方法需要GPS衛(wèi)星，衛(wèi)星雙向法需要租用專用的通信衛(wèi)星。鏈路波動與衛(wèi)星狀態(tài)的變化都不可避免的會影響傳輸或比對的精度，比較而言衛(wèi)星雙向法可以通過雙向傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號，部分消除傳輸鏈路帶來的影響，如大氣層波動，電離層擾動等，比對精度可以提聞到1E-15/天水平。
[0004]隨著激光冷卻囚禁原子技術(shù)的發(fā)展，時間頻率基準(zhǔn)裝置的不確定度水平已經(jīng)得到極大的提高，如激光冷卻銫原子噴泉鐘，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)E-16量級的不確定度；而隨著光鐘研究的推進(jìn)，時間頻基準(zhǔn)鐘的不確定度水平更有望進(jìn)入E-18量級。這對標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的傳輸，特別是標(biāo)準(zhǔn)頻率信號的遠(yuǎn)程傳輸與比對就提出了更高的要求。以不確定度為2E-15，天穩(wěn)定度2E-15的國家時間頻率基準(zhǔn)-NM5激光冷卻銫原子噴泉鐘為例，要實(shí)現(xiàn)兩臺這樣的噴泉鐘之間的比對，就要求標(biāo)準(zhǔn)頻率信號在兩臺噴泉鐘之間傳輸?shù)姆€(wěn)定度優(yōu)于2E-16，這樣才能滿足傳輸系統(tǒng)對噴泉鐘比對的誤差零貢獻(xiàn)?？梢娚鲜龅膫鬏敱葘Ψ椒ǘ疾荒軡M足這樣的要求。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)的問題是，傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的傳輸穩(wěn)定性較差。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型提供一種利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的裝置和系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的傳輸穩(wěn)定性較差的問題。
[0007]第一方面，本實(shí)用新型提供一種利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的發(fā)射裝置，包括:
[0008]電光相位調(diào)制部，用于產(chǎn)生相位鎖定于輸入的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的高頻調(diào)制信號，所述高頻調(diào)制信號通過光載波調(diào)制后得到相位調(diào)制光載波信號；
[0009]發(fā)射接收部，與所述電光相位調(diào)制部連接，用于發(fā)射放大后的所述相位調(diào)制光載波信號；并接收接收端回傳的引入相位噪聲的相位調(diào)制光載波信號；
[0010]光纖相位噪聲補(bǔ)償部，分別與所述電光相位調(diào)制部和所述發(fā)射接收部連接，用于檢出引入的所述相位噪聲，并通過控制所述光纖的路徑長度補(bǔ)償所述相位噪聲，以使所述接收端接收到的信號相位鎖定于發(fā)射端的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號。
[0011]可選地，所述電光相位調(diào)制部，包括:
[0012]第一頻率振蕩器，用于產(chǎn)生相位鎖定于輸入的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的高頻調(diào)制信號，用于產(chǎn)生相位鎖定于輸入的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的高頻調(diào)制信號；
[0013]倍頻器，與所述第一頻率振蕩器連接，用于將所述高頻調(diào)制信號經(jīng)二倍頻后產(chǎn)生第一相位噪聲檢出輔助信號；
[0014]電光相位調(diào)制器，與所述第一頻率振蕩器連接，用于將所述高頻調(diào)制信號通過光載波調(diào)制后得到相位調(diào)制光載波信號。
[0015]可選地，所述電光相位調(diào)制部，還包括:
[0016]激光器，與所述電光相位調(diào)制器連接，用于產(chǎn)生所述光載波；
[0017]第一放大器，與所述倍頻器連接，用于將所述第一相位噪聲檢出輔助信號進(jìn)行功率放大。
[0018]可選地，所述發(fā)射接收部，包括:
[0019]第一光纖放大器，與所述電光相位調(diào)制器連接，用于對所述相位調(diào)制光載波信號的功率進(jìn)行放大；
[0020]第一光纖環(huán)行器，與所述第一光纖放大器連接，用于將所述相位調(diào)制光載波信號經(jīng)光纖鏈路傳輸?shù)浇邮斩耍徊⒔邮账鼋邮斩嘶貍鞯囊胂辔辉肼暤南辔徽{(diào)制光載波信號。
[0021]可選地，所述光纖相位噪聲補(bǔ)償部，包括:
[0022]第二光纖放大器，與所述第一光纖環(huán)行器連接，用于將所述第一光纖環(huán)行器輸出的所述引入相位噪聲的相位調(diào)制光載波信號進(jìn)行功率放大；
[0023]第一探測器，與所述第二光纖放大器連接，用于探測所述相位調(diào)制光載波信號，經(jīng)信號處理后得到第二相位噪聲檢出輔助信號；
[0024]第二放大器，與所述第一探測器連接，用于將所述第二相位噪聲檢出輔助信號進(jìn)行功率放大。
[0025]第一混頻器，分別與所述第一放大器和所述第二放大器連接，用于將接收到的所述第一相位噪聲檢出輔助信號和所述第二相位噪聲檢出輔助信號，混頻后得到相位噪聲反饋控制信號；
[0026]光纖補(bǔ)償器，分別與所述第一混頻器和所述第一光纖環(huán)行器連接，用于通過所述相位噪聲反饋控制信號控制光纖長度，補(bǔ)償所述相位噪聲。
[0027]可選地，所述光纖補(bǔ)償器，包括:
[0028]光纖拉伸器，用于通過所述相位噪聲反饋控制信號控制拉伸光纖鏈路長度，補(bǔ)償高頻的所述相位噪聲；
[0029]光纖延遲線，與所述光纖拉伸器連接，用于通過所述相位噪聲反饋控制信號控制改變光纖鏈路長度，補(bǔ)償?shù)皖l的所述相位噪聲。
[0030]可選地，所述光纖補(bǔ)償器，還包括:
[0031]比例積分伺服電路，分別與所述第一混頻器、所述光纖拉伸器和所述光纖延遲線連接，用于通過所述相位噪聲反饋控制信號分別控制所述光纖拉伸器和所述光纖延遲線補(bǔ)償所述相位噪聲。
[0032]第二方面，本實(shí)用新型提供一種利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的接收裝置，包括:
[0033]第二光纖環(huán)行器，用于接收發(fā)射端經(jīng)光纖傳輸?shù)南辔徽{(diào)制光載波信號，并將所述相位調(diào)制光載波信號回傳到發(fā)射端；
[0034]第三光纖放大器，與所述第二光纖環(huán)行器連接，用于將所述相位調(diào)制光載波信號進(jìn)行功率放大；
[0035]光纖耦合器，分別與所述第三光纖放大器和所述第二光纖環(huán)行器連接，用于對所述第三光纖放大器輸出的所述相位調(diào)制光載波信號分成兩束；將其中一束輸入到所述第二光纖環(huán)行器，將另外一束輸入到標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號復(fù)現(xiàn)部；
[0036]所述標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號復(fù)現(xiàn)部，與所述光纖耦合器連接，用于探測經(jīng)所述第三光纖放大器放大后的所述相位調(diào)制光載波信號，解調(diào)出調(diào)制在光載波上的高頻調(diào)制信號，并復(fù)現(xiàn)出相位鎖定于發(fā)射端的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號。
[0037]可選地，所述標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號復(fù)現(xiàn)部，包括:
[0038]高穩(wěn)晶振，用于輸出標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號，所述標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號用作第二頻率振蕩器的參考信號；
[0039]所述第二頻率振蕩器，與所述高穩(wěn)晶振連接，用于通過所述標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號作為參考信號，產(chǎn)生第三相位噪聲輔助檢出信號；
[0040]第二探測器，與所述光纖耦合器連接，用于接收所述光纖耦合器輸出的所述相位調(diào)制光載波信號，經(jīng)信號處理后得到第四相位噪聲輔助檢出信號；
[0041]第三放大器，與所述第二探測器連接，用于將所述第四相位噪聲檢出輔助信號進(jìn)行功率放大。
[0042]第二混頻器，分別與所述第三放大器和所述高穩(wěn)晶振連接，用于將接收到的所述第三相位噪聲檢出輔助信號和所述第四相位噪聲檢出輔助信號，混頻后得到相位噪聲反饋控制信號；所述相位噪聲反饋控制信號用于控制所述高穩(wěn)晶振輸出的標(biāo)準(zhǔn)頻率信號，使得所述第二頻率振蕩器輸出的第三相位噪聲輔助檢出信號與所述第二探測器輸出的第四相位噪聲輔助檢出信號相位一致。
[0043]第三方面，本實(shí)用新型提供一種利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的系統(tǒng)，包括:
[0044]如第一方面中任一項所述的發(fā)射裝置和如第二方面中任一項所述的接收裝置。
[0045]本實(shí)用新型利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的裝置和系統(tǒng)，本實(shí)用新型的發(fā)射裝置，包括:電光相位調(diào)制部，用于產(chǎn)生相位鎖定于輸入的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的高頻調(diào)制信號，通過光載波調(diào)制后得到相位調(diào)制光載波信號；發(fā)射接收部，用于發(fā)射放大后的所述相位調(diào)制光載波信號；并接收回傳的引入相位噪聲的相位調(diào)制光載波信號；光纖相位噪聲補(bǔ)償部，用于檢出引入的所述相位噪聲，并通過控制所述光纖的路徑長度補(bǔ)償所述相位噪聲，以使所述接收端接收到的信號相位鎖定于發(fā)射端的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號。本實(shí)用新型的接收裝置，包括:第二光纖環(huán)行器，用于接收發(fā)射端經(jīng)光纖傳輸?shù)南辔徽{(diào)制光載波信號，并將所述相位調(diào)制光載波信號回傳到發(fā)射端；所述標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號復(fù)現(xiàn)部，用于探測所述相位調(diào)制光載波信號，解調(diào)出調(diào)制在光載波上的高頻調(diào)制信號，并復(fù)現(xiàn)出相位鎖定于發(fā)射端的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號，實(shí)現(xiàn)了發(fā)射端能夠檢出光纖引入的相位噪聲，并通過控制光纖的路徑長度補(bǔ)償該相位噪聲，使得接收端最終能夠復(fù)現(xiàn)出相位鎖定于發(fā)射端的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號，本實(shí)用新型傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的傳輸穩(wěn)定性較高，解決了現(xiàn)有技術(shù)中傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的傳輸穩(wěn)定性較差的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]圖1為現(xiàn)有的衛(wèi)星雙向法的實(shí)現(xiàn)原理示意圖；
[0047]圖2為本實(shí)用新型利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的發(fā)射裝置實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0048]圖3為本實(shí)用新型利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的發(fā)射裝置實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)不意圖~■;
[0049]圖4為本實(shí)用新型利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的發(fā)射裝置實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050]圖5為本實(shí)用新型利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的接收裝置實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051]圖6為本實(shí)用新型利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的發(fā)射裝置實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052]圖7為本實(shí)用新型利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的接收裝置實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053]圖8為本實(shí)用新型利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的發(fā)射方法實(shí)施例一的流程圖；
[0054]圖9為本實(shí)用新型利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的接收方法實(shí)施例一的流程圖；
[0055]圖10為本實(shí)用新型利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0056]圖2為本實(shí)用新型利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的發(fā)射裝置實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖一，圖3為本實(shí)用新型利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的發(fā)射裝置實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖二，如圖2所示,本實(shí)施例的發(fā)射裝置100可以包括:
[0057]電光相位調(diào)制部10，用于產(chǎn)生相位鎖定于輸入的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的高頻調(diào)制信號，所述高頻調(diào)制信號通過光載波調(diào)制后得到相位調(diào)制光載波信號；
[0058]發(fā)射接收部20，與電光相位調(diào)制部10連接，用于發(fā)射放大后的所述相位調(diào)制光載波信號；并接收接收端回傳的引入相位噪聲的相位調(diào)制光載波信號；
[0059]光纖相位噪聲補(bǔ)償部30，分別與電光相位調(diào)制部10和發(fā)射接收部20連接，用于檢出引入的所述相位噪聲，并通過控制所述光纖的路徑長度補(bǔ)償所述相位噪聲，以使所述接收端接收到的信號相位鎖定于發(fā)射端的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號。
[0060]具體地,如圖3中所示，電光相位調(diào)制部10中輸入的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號為標(biāo)準(zhǔn)頻率信號源也即待傳輸標(biāo)準(zhǔn)頻率信號發(fā)生裝置產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號，所述待傳輸標(biāo)準(zhǔn)頻率信號發(fā)生裝置一般為氫鐘，輸出信號一般為5MHz或10MHz的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號。
[0061]本實(shí)施例的發(fā)射裝置，用于將待傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)時間頻率信號，通過電光相位調(diào)制部10倍頻到高頻，并調(diào)制到光載波上通過光纖傳輸；并通過光纖相位噪聲補(bǔ)償部30探測補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號在光纖鏈路中傳輸時由光纖引入的相位噪聲；光纖相位噪聲補(bǔ)償部30的輸入信號為發(fā)射接收部20接收到的接收端回傳的引入相位噪聲的相位調(diào)制光載波信號以及電光相位調(diào)制部10輸出的倍頻信號。
[0062]本實(shí)用新型中利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號，利用高頻調(diào)制的方法，將待傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)時間頻率信號調(diào)制到光載波上，并通過通信光纖來做遠(yuǎn)距離傳輸。這種方法利用了光纖通信的諸多優(yōu)點(diǎn)，如光信號在光纖中傳輸，不受電磁干擾的影響；光纖深埋地下，受環(huán)境因素干擾??；而光纖通信的可測性，也為主動伺服補(bǔ)償光纖噪聲提供了便利。這些優(yōu)點(diǎn)使得光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的噪聲從客觀上得以降低，從主觀上得以實(shí)現(xiàn)主動控制，因此可以實(shí)現(xiàn)的傳輸穩(wěn)定性極高。另外，由于光纖通信應(yīng)用普及，光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)廣泛敷設(shè)，一般不需要為傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號單獨(dú)敷設(shè)光纖，這也為利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號提供了便利。
[0063]本實(shí)施例，發(fā)射裝置，包括:電光相位調(diào)制部，用于產(chǎn)生相位鎖定于輸入的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的高頻調(diào)制信號，通過光載波調(diào)制后得到相位調(diào)制光載波信號；發(fā)射接收部，用于發(fā)射放大后的所述相位調(diào)制光載波信號；并接收回傳的引入相位噪聲的相位調(diào)制光載波信號；光纖相位噪聲補(bǔ)償部，用于檢出引入的所述相位噪聲，并通過控制所述光纖的路徑長度補(bǔ)償所述相位噪聲，以使所述接收端接收到的信號相位鎖定于發(fā)射端的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號。實(shí)現(xiàn)了發(fā)射端能夠檢出光纖引入的相位噪聲，并通過控制光纖的路徑長度補(bǔ)償該相位噪聲，使得接收端接收到的信號相位鎖定于發(fā)射端的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號，傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的傳輸穩(wěn)定性較高，解決了現(xiàn)有技術(shù)中傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的傳輸穩(wěn)定性較差的問題。
[0064]圖4為本實(shí)用新型利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的發(fā)射裝置實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示,本實(shí)施例的發(fā)射裝置100的電光相位調(diào)制部10,包括:
[0065]第一頻率振蕩器101，用于產(chǎn)生相位鎖定于輸入的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的高頻調(diào)制信號，用于產(chǎn)生相位鎖定于輸入的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的高頻調(diào)制信號；
[0066]倍頻器102，與第一頻率振蕩器101連接，用于將所述高頻調(diào)制信號經(jīng)二倍頻后產(chǎn)生第一相位噪聲檢出輔助信號；
[0067]電光相位調(diào)制器103，與第一頻率振蕩器101連接，用于將所述高頻調(diào)制信號通過光載波調(diào)制后得到相位調(diào)制光載波信號。
[0068]可選地，電光相位調(diào)制部10，還包括:
[0069]激光器104，與電光相位調(diào)制器103連接，用于產(chǎn)生所述光載波；
[0070]第一放大器105，與倍頻器102連接，用于將所述第一相位噪聲檢出輔助信號進(jìn)行功率放大。
[0071]可選地，發(fā)射接收部20，包括:
[0072]第一光纖放大器106，與電光相位調(diào)制器103連接，用于對所述相位調(diào)制光載波信號的功率進(jìn)行放大；
[0073]第一光纖環(huán)行器107,與第一光纖放大器106連接,用于將所述相位調(diào)制光載波信號經(jīng)光纖鏈路傳輸?shù)浇邮斩?；并接收所述接收端回傳的引入相位噪聲的相位調(diào)制光載波信號。
[0074]可選地，光纖相位噪聲補(bǔ)償部30，包括:
[0075]第二光纖放大器108,與第一光纖環(huán)行器107連接,用于將所述第一光纖環(huán)行器輸出的所述引入相位噪聲的相位調(diào)制光載波信號進(jìn)行功率放大；
[0076]第一探測器109，與第二光纖放大器108連接，用于探測所述相位調(diào)制光載波信號，經(jīng)信號處理后得到第二相位噪聲檢出輔助信號；
[0077]第二放大器110，與第一探測器109連接，用于將所述第二相位噪聲檢出輔助信號進(jìn)行功率放大。
[0078]第一混頻器111，分別與第一放大器105和第二放大器110連接，用于將接收到的所述第一相位噪聲檢出輔助信號和所述第二相位噪聲檢出輔助信號，混頻后得到相位噪聲反饋控制信號；
[0079]光纖補(bǔ)償器112，分別與第一混頻器111和第一光纖環(huán)行器107連接，用于通過所述相位噪聲反饋控制信號控制光纖長度，補(bǔ)償所述相位噪聲。
[0080]可選地，光纖補(bǔ)償器112，其特征在于，包括:
[0081]光纖拉伸器113，用于通過所述相位噪聲反饋控制信號控制拉伸光纖鏈路長度，補(bǔ)償高頻的所述相位噪聲；
[0082]光纖延遲線114，與光纖拉伸器113連接，用于通過所述相位噪聲反饋控制信號控制改變光纖鏈路長度，補(bǔ)償?shù)皖l的所述相位噪聲。
[0083]可選地，所述光纖補(bǔ)償器112，還包括:
[0084]比例積分伺服電路115，分別與第一混頻器111和所述光纖拉伸器113和所述光纖延遲線114連接，用于通過所述相位噪聲反饋控制信號分別控制所述光纖拉伸器113和所述光纖延遲線114補(bǔ)償所述相位噪聲。
[0085]具體地，如圖4所示，假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)頻率信號源產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號為:
[0086]
Ω。=4)cos(?0i + ^.,/)
[0087]其中，Atl表示標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的振幅，Ae/為標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的相位，Coci為標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的頻率。本實(shí)用新型實(shí)施例所述的標(biāo)準(zhǔn)頻率信號源可以是產(chǎn)生作為標(biāo)準(zhǔn)參考信號的任意微波信號源，優(yōu)選的，可以采用氫鐘、銫鐘或銣鐘等由國家基準(zhǔn)鐘校準(zhǔn)的守時鐘。
[0088]第一頻率振蕩器101為自帶鎖相環(huán)的介質(zhì)振蕩器，用于產(chǎn)生相位鎖定于標(biāo)準(zhǔn)頻率信號源信號Qtl的高頻調(diào)制信號:
[0089]Ωι = 4 cos(c",v + “扒.? )
[0090]其中，A1表示所述高頻調(diào)制信號的幅度，a為任意數(shù)。該信號通過鎖相環(huán)及頻率綜合介質(zhì)振蕩器可以產(chǎn)生相位鎖定于標(biāo)準(zhǔn)頻率信號源信號的任意頻率微波信號，該信號頻率為標(biāo)準(zhǔn)時間頻率源信號頻率的a倍，主要用于提高調(diào)制信號頻率，增加光纖引入相位噪聲探測靈敏度。
[0091]將所述第一頻率振蕩器101輸出的信號分為兩部分，其中一部分通過倍頻器102
產(chǎn)生所述信號的二倍頻信號，用作第一相位噪聲檢出輔助信號:
[0092]
Ω = A2 008(2(:.7;!',,/ + 2acon,t)
[0093]其中，A2為所述第一相位噪聲檢出輔助信號的幅度，該信號為利用倍頻器提取的號的二次諧波，其相位與所述第一頻率振蕩器輸出ιο?的信號相位一致。
[0094]將所述第一頻率振蕩器101輸出的信號的另一部分用于饋入電光相位調(diào)制器103，調(diào)制激光器104 (如分布反饋激光器)產(chǎn)生的光載波；所述光載波調(diào)制后得到相位調(diào)制光載波信號，經(jīng)第一光纖放大器106 (例如是第一摻鉺光纖放大器)做光功率放大后，經(jīng)第一光纖環(huán)行器107后，依次通過光纖拉伸器113和光纖延遲線114再饋入光纖鏈路傳輸。其中第一光纖放大器106用于放大相位調(diào)制光載波信號，提高饋入光纖鏈路中傳輸?shù)墓庑盘柟β?，以保證經(jīng)光纖鏈路傳輸衰減后遠(yuǎn)端依然有足夠的光功率用于放大和探測；光纖拉伸器113和光纖延遲線114為光纖長度補(bǔ)償執(zhí)行機(jī)構(gòu)，光纖拉伸器113通過控制其內(nèi)部壓電陶瓷(PZT)改變光纖長度，動態(tài)范圍較小，但響應(yīng)頻率較高，而光纖延遲線114則通過電機(jī)移動反射鏡方式改變光纖鏈路光學(xué)長度，動態(tài)范圍較大，但響應(yīng)頻率較低。第二光纖放大器108也可以是第二摻鉺光纖放大器。
[0095]本實(shí)用新型實(shí)施例的發(fā)射裝置的光纖相位噪聲補(bǔ)償部30包括第一探測器109，用于探測由第一光纖環(huán)行器107輸出的經(jīng)往返傳輸?shù)墓庑盘?該光信號為所述電光相位調(diào)制器103產(chǎn)生的相位調(diào)制光信號沿光纖鏈路傳輸?shù)浇邮斩?，并由接收端的接收裝置回傳到發(fā)射端的信號，其攜帶了標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號在光纖傳輸過程中由光纖引入的相位噪聲。該光信號經(jīng)第二光纖放大器108功率放大之后，由第一探測器109探測后得到的信號經(jīng)帶通濾波器處理后得到相位調(diào)制光載波信號兩個一級邊帶的拍頻信號，經(jīng)第二放大器110 (例如是微波功率放大器)放大后用作第二相位噪聲檢出輔助信號，可以表示為:
[0096]Ω 3 = A3 (b ω 0t+b Φ ref+2 Φ f)
[0097]其中，A3為所述第二相位噪聲檢出輔助信號的幅度，所述信號的頻率為Ω i信號頻率的二倍，即為b = 2a，&為標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號沿光纖傳輸過程中由光纖引入的相位噪聲，本實(shí)用新型實(shí)施例中所述光纖傳輸過程中由光纖引入的相位噪聲假定為往返傳輸過程中標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號感受到的光纖噪聲為同一個噪聲，因此所述信號Ω3包含兩倍的所述光纖傳輸過程中由光纖引入的相位噪聲。
[0098]所述第一相位噪聲檢出輔助信號Ω2和所述第二相位噪聲檢出輔助信號Ω3分別饋入到第一混頻器111，得到相位噪聲反饋控制信號，檢出光纖傳輸過程中的相位噪聲:
[0099]Ω 4 = A4Cos (2 Φ f)
[0100]該相位噪聲反饋控制信號經(jīng)比例積分伺服電路115分別控制所述光纖拉伸器113和所述光纖延遲線114補(bǔ)償所述相位噪聲，可以通過控制光纖路徑長度補(bǔ)償相位噪聲。
[0101]如圖4所示，所述標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號沿光纖傳輸過程由光纖引入的相位噪聲由兩部分光纖鏈路引入，一部分光纖鏈路為可控的所述光纖拉伸器113和光纖延遲線114，引入的相位噪聲記為Φ。，另一部分光纖則為不可控的遠(yuǎn)距離光纖鏈路，引入的相位噪聲記為Φ fiber,由此可以將Af作如下表示:
[0102]
Ψ/ = Ψfiber + tPc
[0103]只要控制Φ。= -φ-r，就可以保證Φ? = 0，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)第二相位噪聲檢出輔助信號03與第一相位噪聲檢出輔助信號02的同相。其控制方式為利用得到的相位噪聲反饋控制信號Ω4，經(jīng)比例積分伺服電路115調(diào)理后反饋控制光纖拉伸器113和光纖延遲線114，將04鎖定在一個選定的參考電壓點(diǎn)，具體可以為O電壓點(diǎn)。其中執(zhí)行這樣的鎖定過程的補(bǔ)償元件的光纖拉伸器113和光纖延遲線114，因?yàn)楣饫w鏈路本身光學(xué)長度因?yàn)榄h(huán)境噪聲影響在不斷變化，這些變化會反映在利用上述方法得到的信號Ω4上，通過比例積分伺服電路115調(diào)理后在利用光纖拉伸器113和光纖延遲線114去補(bǔ)償光纖鏈路本身光學(xué)長度的變化，最終實(shí)現(xiàn)整個光纖鏈路的光學(xué)長度穩(wěn)定，也就是使^穩(wěn)定在給定的固定值上。
[0104]本實(shí)施例的發(fā)射裝置，實(shí)現(xiàn)了發(fā)射端能夠檢出光纖引入的相位噪聲，并通過控制光纖的路徑長度補(bǔ)償該相位噪聲，使得接收端接收到的信號相位鎖定于發(fā)射端的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號，傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的傳輸穩(wěn)定性較高，解決了現(xiàn)有技術(shù)中傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的傳輸穩(wěn)定性較差的問題。
[0105]圖5為本實(shí)用新型利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的接收裝置實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示,本實(shí)施例的接收裝置500,可以包括:
[0106]第二光纖環(huán)行器40，用于接收發(fā)射端經(jīng)光纖傳輸?shù)南辔徽{(diào)制光載波信號，并將所述相位調(diào)制光載波信號回傳到發(fā)射端；
[0107]第三光纖放大器50，與所述第二光纖環(huán)行器40連接，用于將所述相位調(diào)制光載波信號進(jìn)行功率放大；
[0108]光纖耦合器60，分別與所述第三光纖放大器50和所述第二光纖環(huán)行器40連接，用于對所述第三光纖放大器50輸出的所述相位調(diào)制光載波信號分成兩束；將其中一束輸入到所述第二光纖環(huán)行器40，將另外一束輸入到標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號復(fù)現(xiàn)部70 ；
[0109]標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號復(fù)現(xiàn)部70，與所述光纖耦合器60連接，用于探測經(jīng)所述第三光纖放大器50放大后的所述相位調(diào)制光載波信號，解調(diào)出調(diào)制在光載波上的高頻調(diào)制信號，并復(fù)現(xiàn)出相位鎖定于發(fā)射端的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號。
[0110]可選地，標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號復(fù)現(xiàn)部70，包括:
[0111]高穩(wěn)晶振701，用于輸出標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號，所述標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號用作第二頻率振蕩器的參考信號；
[0112]第二頻率振蕩器702，與所述高穩(wěn)晶振701連接，用于通過所述標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號作為參考信號，產(chǎn)生第三相位噪聲輔助檢出信號；
[0113]第二探測器703，與所述光纖耦合器60連接，用于接收所述光纖耦合器60輸出的所述相位調(diào)制光載波信號，經(jīng)信號處理后得到第四相位噪聲輔助檢出信號；
[0114]第三放大器704，與所述第二探測器703連接，用于將所述第四相位噪聲檢出輔助信號進(jìn)行功率放大。
[0115]第二混頻器705，分別與所述第三放大器704和所述高穩(wěn)晶振701連接，用于將接收到的所述第三相位噪聲檢出輔助信號和所述第四相位噪聲檢出輔助信號，混頻后得到相位噪聲反饋控制信號；所述相位噪聲反饋控制信號用于控制所述高穩(wěn)晶振701輸出的標(biāo)準(zhǔn)頻率信號，使得所述第二頻率振蕩器702輸出的第三相位噪聲輔助檢出信號與所述第二探測器703輸出的第四相位噪聲輔助檢出信號相位一致。
[0116]具體地，本實(shí)施例的接收裝置用于接收發(fā)射裝置發(fā)射，并經(jīng)過光纖鏈路傳輸?shù)恼{(diào)制在光載波上的相位調(diào)制光載波信號，并復(fù)現(xiàn)相位鎖定于發(fā)射端的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號。
[0117]如圖5所示，由發(fā)射端發(fā)射，經(jīng)光纖鏈路傳輸?shù)浇邮斩说南辔徽{(diào)制光載波信號，由第二光纖環(huán)行器40的端口 2輸入,經(jīng)第二光纖環(huán)行器40的端口 3輸出，經(jīng)第三光纖放大器50 (例如是第三摻鉺光纖放大器)作功率放大后，由光纖耦合器60 (例如可以是1x2光纖耦合器)將信號一分為二，一部分信號經(jīng)第二光纖環(huán)行器50的端口 I輸入,通過第二光纖環(huán)行器40的端口 2返回到光纖鏈路，向發(fā)射端回傳；另一部分信號，則由第二探測器703探測得到相位調(diào)制光載波信號的兩個一級邊帶拍頻信號，用作第四相位噪聲檢出輔助信號:
[0118]
Ω = A5 cos(bw0t + b(pref + φ()
[0119]在發(fā)射端通過探測并控制光纖拉伸器和光纖延遲線，滿足(tf = 0，則可以滿足接收端所述第四相位噪聲輔助信號Ω5相位與發(fā)射端所述倍頻器輸出信號ω2及所述第一探測器所得邊帶拍頻信號Ω3的相位一致。傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的傳輸穩(wěn)定性得到極大的提聞。
[0120]高穩(wěn)晶振701初始輸出一個標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號，所述高穩(wěn)晶振具有較好的短期穩(wěn)定性，該信號可以表示為:
[0121]
Ω6 = A6 cos(m^ +約)
[0122]其中，A6，W1,外分別為所述高穩(wěn)晶振輸出標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的幅度，頻率和相位。
[0123]將所述高穩(wěn)晶振輸出的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號用作第二頻率振蕩器702的參考信號，使得第二頻率振蕩器702輸出信號與所述高穩(wěn)晶振輸出的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號相位一致。所述第二頻率振蕩器輸出信號，用作第三相位噪聲檢出輔助信號，可以表示為:
[0124]
Q7 = A7 cos(CW/ + cg\)
[0125]將所述第四相位噪聲檢出輔助信號Ω5與第三相位噪聲檢出輔助信號Ω7饋入到第二混頻器705，得到兩信號的混頻信號:
[0126]
= A CosKbwu -CWi)/ + Ιιφη,.+ φ.-?φ \
[0127]將此混頻信號經(jīng)比例積分伺服電路反饋控制所述高穩(wěn)晶振輸出的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號，使得。7與05相位一致，即有:#re/+A=W，也即高穩(wěn)晶振輸出的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號Ω6與發(fā)射端的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號相位一致。
[0128]當(dāng)所述高穩(wěn)晶振輸出標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號頻率與發(fā)射端的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號頻率一致時，即有:wQ = W1,則有:b = c ;
[0129]當(dāng)發(fā)射端實(shí)現(xiàn)光纖傳輸引入噪聲的主動伺服補(bǔ)償時，即滿足:Ctf = 0，則有:Φμ=Φ1；即接收端高穩(wěn)晶振輸出的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號與發(fā)射端的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的頻率和相位一致。
[0130]上述a, b和c為任意數(shù),只需滿足:b = c = 2a, 一般選擇為標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號頻率的整數(shù)倍，以方便實(shí)驗(yàn)測量計算。
[0131]另外，本實(shí)用新型實(shí)施例中的高穩(wěn)晶振可以為恒溫壓控晶體振蕩器，頻率振蕩器可以為與外參考相位鎖定的介質(zhì)振蕩器。
[0132]本實(shí)施例，接收裝置，包括:第二光纖環(huán)行器，用于接收發(fā)射端經(jīng)光纖傳輸?shù)南辔徽{(diào)制光載波信號，并將所述相位調(diào)制光載波信號回傳到發(fā)射端；所述標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號復(fù)現(xiàn)部，用于探測所述相位調(diào)制光載波信號，解調(diào)出調(diào)制在光載波上的高頻調(diào)制信號，并復(fù)現(xiàn)出相位鎖定于發(fā)射端的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號，實(shí)現(xiàn)了通過發(fā)射端檢出光纖引入的相位噪聲，并通過控制光纖的路徑長度補(bǔ)償該相位噪聲，接收端最終能夠復(fù)現(xiàn)出相位鎖定于發(fā)射端的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號，本實(shí)用新型傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的傳輸穩(wěn)定性較高，解決了現(xiàn)有技術(shù)中傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的傳輸穩(wěn)定性較差的問題。
[0133]下面介紹本實(shí)用新型利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)頻率信號的發(fā)射裝置的一個優(yōu)選實(shí)施例。
[0134]圖6為本實(shí)用新型利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的發(fā)射裝置實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6所示，以傳輸頻率為9.2GHz的微波頻率信號為例，但不限于這個頻率，其他頻率信號的傳輸情形類似。
[0135]本實(shí)施例中，將標(biāo)準(zhǔn)頻率信號源輸出的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號倍頻，調(diào)制到適合光纖傳輸?shù)墓廨d波上，通過實(shí)現(xiàn)微波段標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的光纖傳輸，并探測回傳的相位調(diào)制光載波信號，檢出光纖傳輸過程中由光纖引入的相位噪聲，利用光纖光學(xué)方法實(shí)現(xiàn)該相位噪聲的主動伺服補(bǔ)償。
[0136]本實(shí)施例中，標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號源例如采用銫噴泉鐘校準(zhǔn)的氫鐘，但不限制于此。
[0137]如圖6所示，發(fā)射裝置包括如下組件:
[0138]第一頻率振蕩器101:外參考相位鎖定介質(zhì)振蕩器(DRO)，輸入標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的參考頻率10MHz，輸出高頻調(diào)制信號的振蕩頻率4.6GHz ；
[0139]與第一頻率振蕩器101連接的還可以有微波功率分配器101’:相位平衡一分二微波功率分配器，用于將第一頻率振蕩器101輸出的信號分成兩部分，一部分輸入到倍頻器，一部分輸入到電光相位調(diào)制器中；
[0140]倍頻器102:輸入信號的頻率為4.6GHz，輸出信號的頻率為9.2GHz ；
[0141]與微波功率分配器101’連接的還可以有功率放大器102’，其工作頻段覆蓋
4.6GHz，輸出最大功率為IW ;
[0142]電光相位調(diào)制器103:電光相位調(diào)制器(EOM)，工作頻率為4.6GHz，輸入微波最大功率1.5W ；
[0143]激光器104:1550nm分布反饋激光器，輸出功率為-1dBm左右；
[0144]第一放大器105:低相位噪聲微波功率放大器，其工作頻率范圍覆蓋9.2GHz，增益33dB 左右，P1ClB 輸出 10 ?13dBm ；
[0145]第一光纖放大器106:可以是第一摻鉺光纖放大器(Erbium Doped FiberAmplifier，簡稱EDFA)，其工作范圍覆蓋1550nm，增益大于10dB，飽和輸出9dBm左右；
[0146]第一光纖環(huán)行器107:由端口 I入射的光只能由端口 2輸出，由端口 2入射的光只能由端口 3輸出；
[0147]第二光纖放大器108:可以是第二摻鉺光纖放大器,其工作范圍覆蓋1550nm,增益大于20dB，飽和輸出9dBm左右；
[0148]第一探測器109:高速光探測器，其工作波長應(yīng)覆蓋1550nm，3dB響應(yīng)帶寬應(yīng)高于1GHz ；
[0149]第二放大器110:低相位噪聲微波功率放大器，其工作頻率范圍覆蓋9.2GHz，增益33dB 左右，P1ClB 輸出 10 ?13dBm ；
[0150]第一混頻器111:微波頻率混頻器，該混頻器的LO和RF端頻率覆蓋9.2GHz，IF端頻率從DC起始；
[0151]比例積分伺服電路115:通過在比例積分伺服電路中增加相應(yīng)濾波電路，將其輸出分為快環(huán)和慢環(huán)兩路，其中快環(huán)響應(yīng)帶寬應(yīng)大于2kHz，快環(huán)控制光纖拉伸器113 ;慢環(huán)響應(yīng)帶寬小于1Hz，慢環(huán)控制光纖延遲線114 ；
[0152]光纖拉伸器113:光纖拉伸器(FiberPZT)，由PZT驅(qū)動的光纖拉伸器，其響應(yīng)頻率大于2.6kHz，光纖長度變化動態(tài)范圍3mm ；
[0153]光纖延遲線114:光纖光學(xué)延遲線(FiberDL)，為電機(jī)驅(qū)動光學(xué)長度調(diào)整器，其響應(yīng)頻率為1Hz，單體光纖光學(xué)延遲線的光學(xué)長度變化動態(tài)范圍為18cm，必要時可以級聯(lián)多個光纖光學(xué)延遲線。
[0154]本實(shí)施例中，發(fā)射裝置的工作方式如下:利用圖6中標(biāo)準(zhǔn)頻率信號源氫鐘給出的10MHz標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號作為外部參考，第一頻率振蕩器101通過其內(nèi)部的相位鎖定電路，輸出相位鎖定于所述10MHz標(biāo)準(zhǔn)頻率信號的4.6GHz微波信號。微波功率分配器101’將第一頻率振蕩器101輸出信號分成功率相等、相位平衡的兩部分，其中一部分經(jīng)功率放大器102’做功率放大后，用作電光相位調(diào)制器103的驅(qū)動信號，另一部分則經(jīng)倍頻器102倍頻到9.2GHz，經(jīng)第一放大器105做低相位噪聲功率放大后作為第一混頻器111的LO端輸入信號。激光器104輸出1550nm波段光載波,饋入電光相位調(diào)制器103的做4.6GHz電光相位調(diào)制，調(diào)制信號耦合經(jīng)第一光纖放大器106放大后經(jīng)第一光纖環(huán)行器107的I端口耦合進(jìn)入光纖鏈路做遠(yuǎn)程傳輸。在第一光纖環(huán)行器107的3端口輸出為經(jīng)光纖鏈路往返傳輸?shù)幕貍鞴庑盘枺?jīng)第二光纖放大器108功率放大后由第一探測器109得到9.2GHz微波頻率信號。該9.2GHz信號經(jīng)第二放大器110放大后作為第一混頻器111的RF端輸入信號。第一混頻器111將第一放大器105和第二放大器110輸出信號混頻后,第一混頻器111的IF端得到的信號中攜帶光纖鏈路傳輸過程中引入的相位噪聲信息，饋入到108，經(jīng)比例積分伺服電路115做比例積分放大后分快慢兩個環(huán)輸出，其中快環(huán)輸出控制光纖拉伸器113，慢環(huán)輸出控制光纖延遲線114，通過改變光纖鏈路的光學(xué)長度獲得標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的高穩(wěn)定度傳輸。
[0155]下面介紹本實(shí)用新型利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)頻率信號的接收裝置的一個優(yōu)選實(shí)施例。
[0156]圖7為本實(shí)用新型利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的發(fā)射裝置實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖7所示中，以傳輸頻率為9.2GHz的微波頻率信號為例，但不限于這個頻率，其他頻率信號的傳輸情形類似。
[0157]下面介紹本實(shí)施例的接收裝置各組成部分的結(jié)構(gòu)和工作方式。所述接收裝置用于將傳輸?shù)浇邮斩说墓庑盘柗糯蠛?，將光信號分為兩部分，一部通過環(huán)形器回饋入光纖鏈路，作為發(fā)射端回傳信號；另一部分則通過光電探測，得到傳輸?shù)?.2GHz微波頻率信號。并通過鎖相將VCXO輸出標(biāo)準(zhǔn)頻率信號同步到所述9.2GHz微波頻率信號上，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的遠(yuǎn)程傳輸。
[0158]如圖7所示，本實(shí)施例的接收裝置包括如下組件:
[0159]第二光纖環(huán)行器40，由端口 I入射的光只能由端口 2輸出，由端口 2入射的光只能由端口 3輸出；
[0160]第三光纖放大器50:第三摻鉺光纖放大器(EDFA)，其工作范圍覆蓋1550nm，增益大于20dB，飽和輸出9dBm左右；
[0161]光纖I禹合器60,按50:50比例分配輸入光功率到兩個輸出端；
[0162]第二探測器703:高速光探測器，其工作波長應(yīng)覆蓋1550nm，3dB響應(yīng)帶寬應(yīng)高于1GHz ；
[0163]第三放大器704:低相位噪聲微波功率放大器，其工作頻率范圍覆蓋9.2GHz，增益33dB 左右，PldB 輸出 10_13dBm ；
[0164]第二混頻器705:微波頻率混頻器，該混頻器的LO和RF端頻率覆蓋9.2GHz，IF端頻率從DC起始；
[0165]高速比例積分伺服電路，響應(yīng)帶寬大于10kHz ；
[0166]高穩(wěn)晶振701:高穩(wěn)定性壓控晶振VCX0，輸出10MHz標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號；
[0167]第二頻率振蕩器702:外參考相位鎖定介質(zhì)振蕩器(DRO)，輸入?yún)⒖碱l率10MHz，輸出振蕩頻率9.2GHz ；
[0168]本實(shí)施例中，接收裝置的工作方式如下:從發(fā)射端經(jīng)光纖鏈路傳輸?shù)浇邮斩说墓庑盘柦?jīng)第二光纖環(huán)行器40的2端口進(jìn)入接收裝置，由第二光纖環(huán)行器40的2端口輸出，經(jīng)第三摻鉺光纖放大器50做功率放大。放大后的光信號由光纖耦合器60分為功率相等的兩部分，其中一部分由第二光纖環(huán)行器40的I端口饋入第二光纖環(huán)行器40，經(jīng)第二光纖環(huán)行器40的2端口進(jìn)入光纖鏈路回傳；另一部分則由第二探測器703探測得到邊帶拍頻的9.2GHz信號，該信號輸入到第三放大器704做低相位噪聲功率放大，然后饋入到第二混頻器705的RF端。高穩(wěn)晶振701輸出10MHz標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號，用作外部輸出，以及第二頻率振蕩器702的外部參考信號，第二頻率振蕩器702輸出9.2GHz信號饋入到第二混頻器705的LO端。第二混頻器705的IF端輸出為RF端與LO端混頻后信號，經(jīng)比例積分伺服電路做比例積分放大后，反饋控制高穩(wěn)晶振701，得到相位鎖定到傳輸9.2GHz的10MHz標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號。
[0169]應(yīng)注意的是，上述具體實(shí)施示例中的標(biāo)準(zhǔn)頻率信號源不僅限于銫噴泉鐘校準(zhǔn)的氫鐘，也可以是任何由銫噴泉鐘校準(zhǔn)的守時鐘，例如:銫鐘、銣鐘等。
[0170]第一頻率振蕩器101的輸出信號頻率不只限于4.6GHz。根據(jù)本實(shí)用新型的傳輸原理，任何可以將相位鎖定于基準(zhǔn)鐘的頻率振蕩器產(chǎn)生的頻率都可以。但應(yīng)注意保證第二頻率振蕩器702的頻率為第一頻率振蕩器101器輸出頻率的2倍。
[0171]激光器104不只限于波長1550nm的分布反饋激光器。其波長對應(yīng)光纖通信的窗口波段，例如是 840nm, 1310nm, 1550nm。
[0172]第一摻鉺光纖放大器，第二摻鉺光纖放大器，第三摻鉺光纖放大器不只限于EDFA，也可以是其他激光放大器，工作波長與所選的傳輸激光波長相對應(yīng)。
[0173]本實(shí)施例中用到的其他器件參數(shù)都是根據(jù)本實(shí)施例傳輸?shù)?.2GHz原子時信號所作的優(yōu)化選擇。在傳輸其他頻率時，可根據(jù)具體情況優(yōu)化選擇各器件的參數(shù)。
[0174]圖8為本實(shí)用新型利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的方法實(shí)施例一的流程圖，如圖8所示,本實(shí)施例的方法可以包括:
[0175]步驟801、產(chǎn)生相位鎖定于輸入的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的高頻調(diào)制信號。
[0176]步驟802、將所述高頻調(diào)制信號通過光載波調(diào)制后得到相位調(diào)制光載波信號。
[0177]步驟803、發(fā)射放大后的所述相位調(diào)制光載波信號，并接收接收端回傳的引入相位噪聲的相位調(diào)制光載波信號。
[0178]步驟804、將高頻調(diào)制信號與引入相位噪聲的相位調(diào)制光載波信號進(jìn)行處理檢出引入的相位噪聲，并通過控制光纖的路徑長度補(bǔ)償相位噪聲，以使接收端接收到的信號相位鎖定于發(fā)射端的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號。
[0179]本實(shí)施例的方法，可以采用如圖2?圖4和圖6任一裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)執(zhí)行，其實(shí)現(xiàn)原理和技術(shù)效果類似，此處不再贅述。
[0180]圖9為本實(shí)用新型(方法主題)實(shí)施例二的流程圖，如圖2所示，本實(shí)施例的方法可以包括:
[0181]步驟901、接收發(fā)射端發(fā)射的相位調(diào)制光載波信號。
[0182]步驟902、根據(jù)所述相位調(diào)制光載波信號復(fù)現(xiàn)相位鎖定于發(fā)射端輸入的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號。
[0183]本實(shí)施例的方法，可以采用如圖5和圖7任一裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)執(zhí)行，其實(shí)現(xiàn)原理和技術(shù)效果類似，此處不再贅述。
[0184]圖10為本實(shí)用新型利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖10所示，本實(shí)施例的系統(tǒng)包括:發(fā)射裝置100和接收裝置500，其中，發(fā)射裝置100可以采用圖2?圖4和圖6任一裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，其對應(yīng)地，可以執(zhí)行圖8中方法實(shí)施例的技術(shù)方案；接收裝置500可以采用圖5和圖7任一裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，其對應(yīng)地，可以執(zhí)行圖9中方法實(shí)施例的技術(shù)方案，其實(shí)現(xiàn)原理和技術(shù)效果類似，此處不再贅述。
[0185]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:實(shí)現(xiàn)上述各方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成。前述的程序可以存儲于一計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中。該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述各方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括:R0M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
[0186]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的發(fā)射裝置，其特征在于，包括: 電光相位調(diào)制部，用于產(chǎn)生相位鎖定于輸入的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的高頻調(diào)制信號，所述高頻調(diào)制信號通過光載波調(diào)制后得到相位調(diào)制光載波信號； 發(fā)射接收部，與所述電光相位調(diào)制部連接，用于發(fā)射放大后的所述相位調(diào)制光載波信號；并接收接收端回傳的引入相位噪聲的相位調(diào)制光載波信號； 光纖相位噪聲補(bǔ)償部，分別與所述電光相位調(diào)制部和所述發(fā)射接收部連接，用于檢出引入的所述相位噪聲，并通過控制所述光纖的路徑長度補(bǔ)償所述相位噪聲，以使所述接收端接收到的信號相位鎖定于發(fā)射端的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射裝置，其特征在于，所述電光相位調(diào)制部，包括: 第一頻率振蕩器，用于產(chǎn)生相位鎖定于輸入的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的高頻調(diào)制信號，用于產(chǎn)生相位鎖定于輸入的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的高頻調(diào)制信號； 倍頻器，與所述第一頻率振蕩器連接，用于將所述高頻調(diào)制信號經(jīng)二倍頻后產(chǎn)生第一相位噪聲檢出輔助信號； 電光相位調(diào)制器，與所述第一頻率振蕩器連接，用于將所述高頻調(diào)制信號通過光載波調(diào)制后得到相位調(diào)制光載波信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)射裝置，其特征在于，所述電光相位調(diào)制部，還包括: 激光器，與所述電光相位調(diào)制器連接，用于產(chǎn)生所述光載波； 第一放大器，與所述倍頻器連接，用于將所述第一相位噪聲檢出輔助信號進(jìn)行功率放大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一項所述的發(fā)射裝置，其特征在于，所述發(fā)射接收部，包括: 第一光纖放大器，與所述電光相位調(diào)制器連接，用于對所述相位調(diào)制光載波信號的功率進(jìn)行放大； 第一光纖環(huán)行器，與所述第一光纖放大器連接，用于將所述相位調(diào)制光載波信號經(jīng)光纖鏈路傳輸?shù)浇邮斩耍徊⒔邮账鼋邮斩嘶貍鞯囊胂辔辉肼暤南辔徽{(diào)制光載波信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)射裝置，其特征在于，所述光纖相位噪聲補(bǔ)償部，包括: 第二光纖放大器，與所述第一光纖環(huán)行器連接，用于將所述第一光纖環(huán)行器輸出的所述引入相位噪聲的相位調(diào)制光載波信號進(jìn)行功率放大； 第一探測器，與所述第二光纖放大器連接，用于探測所述相位調(diào)制光載波信號，經(jīng)信號處理后得到第二相位噪聲檢出輔助信號； 第二放大器，與所述第一探測器連接，用于將所述第二相位噪聲檢出輔助信號進(jìn)行功率放大； 第一混頻器，分別與所述第一放大器和所述第二放大器連接，用于將接收到的所述第一相位噪聲檢出輔助信號和所述第二相位噪聲檢出輔助信號，混頻后得到相位噪聲反饋控制信號； 光纖補(bǔ)償器，分別與所述第一混頻器和所述第一光纖環(huán)行器連接，用于通過所述相位噪聲反饋控制信號控制光纖長度，補(bǔ)償所述相位噪聲。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)射裝置，其特征在于，所述光纖補(bǔ)償器，包括: 光纖拉伸器，用于通過所述相位噪聲反饋控制信號控制拉伸光纖鏈路長度，補(bǔ)償高頻的所述相位噪聲； 光纖延遲線，與所述光纖拉伸器連接，用于通過所述相位噪聲反饋控制信號控制改變光纖鏈路長度，補(bǔ)償?shù)皖l的所述相位噪聲。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)射裝置，其特征在于，所述光纖補(bǔ)償器，還包括: 比例積分伺服電路，分別與所述第一混頻器、所述光纖拉伸器和所述光纖延遲線連接，用于通過所述相位噪聲反饋控制信號分別控制所述光纖拉伸器和所述光纖延遲線補(bǔ)償所述相位噪聲。
8.一種利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的接收裝置，其特征在于，包括: 第二光纖環(huán)行器，用于接收發(fā)射端經(jīng)光纖傳輸?shù)南辔徽{(diào)制光載波信號，并將所述相位調(diào)制光載波信號回傳到發(fā)射端； 第三光纖放大器，與所述第二光纖環(huán)行器連接，用于將所述相位調(diào)制光載波信號進(jìn)行功率放大； 光纖耦合器，分別與所述第三光纖放大器和所述第二光纖環(huán)行器連接，用于對所述第三光纖放大器輸出的所述相位調(diào)制光載波信號分成兩束；將其中一束輸入到所述第二光纖環(huán)行器，將另外一束輸入到標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號復(fù)現(xiàn)部； 所述標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號復(fù)現(xiàn)部，與所述光纖耦合器連接，用于探測經(jīng)所述第三光纖放大器放大后的所述相位調(diào)制光載波信號，解調(diào)出調(diào)制在光載波上的高頻調(diào)制信號，并復(fù)現(xiàn)出相位鎖定于發(fā)射端的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的接收裝置，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號復(fù)現(xiàn)部，包括: 高穩(wěn)晶振，用于輸出標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號，所述標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號用作第二頻率振蕩器的參考信號； 所述第二頻率振蕩器，與所述高穩(wěn)晶振連接，用于通過所述標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號作為參考信號，產(chǎn)生第三相位噪聲輔助檢出信號； 第二探測器，與所述光纖耦合器連接，用于接收所述光纖耦合器輸出的所述相位調(diào)制光載波信號，經(jīng)信號處理后得到第四相位噪聲輔助檢出信號； 第三放大器，與所述第二探測器連接，用于將所述第四相位噪聲檢出輔助信號進(jìn)行功率放大； 第二混頻器，分別與所述第三放大器和所述高穩(wěn)晶振連接，用于將接收到的所述第三相位噪聲檢出輔助信號和所述第四相位噪聲檢出輔助信號，混頻后得到相位噪聲反饋控制信號；所述相位噪聲反饋控制信號用于控制所述高穩(wěn)晶振輸出的標(biāo)準(zhǔn)頻率信號，使得所述第二頻率振蕩器輸出的第三相位噪聲輔助檢出信號與所述第二探測器輸出的第四相位噪聲輔助檢出信號相位一致。
10.一種利用光纖傳輸標(biāo)準(zhǔn)時間頻率信號的系統(tǒng)，其特征在于，包括: 如權(quán)利要求1?7任一項所述的發(fā)射裝置和如權(quán)利要求8?9任一項所述的接收裝置。
【文檔編號】H04B10/25GK203933635SQ201420296895
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】陳偉亮 申請人:中國計量科學(xué)研究院