CN104967483B - 一种双环高精度光纤频率传递装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双环高精度光纤频率传递装置，该装置包括：光纤传输链路，用于主、从站间双向传输频率信号；电域相位补偿环路利用压控振荡器实现频率信号的相位补偿、光域相位补偿环路利用光纤延时线实现频率信号的相位补偿，提高频率传输的稳定度。本发明所述技术方案通过双环结构将电域相位补偿与光域相位补偿相结合，有效地消除了双向时延不对称因素对高精度光纤频率传递装置的影响，实现了频率信号的高精度传输。

Description

一种双环高精度光纤频率传递装置

技术领域

本发明涉及远程频率传递装置。更具体地，涉及一种双环高精度光纤频率传递装置。

背景技术

随着原子钟性能的不断提高以及光钟的出现，基于卫星链路的频率传递装置在精度方面遇到挑战，难以满足精度在10E-16/d以下的频率信号测量与比对。与此同时，有着低成本、低损耗和高可靠性等优点的光纤链路受到重视，各国积极开展了基于光纤链路的高精度频率传递装置的研究。日本NICT将10GHz微波频率信号调制到光载波上，在同一条光纤链路上双向传输构成锁相环路，利用压控振荡器进行频率信号的相位补偿，以消除传输过程中由于光纤温度和应力变化带来的相位噪声，稳定度达到6E-18/d；法国科学家在LPL和LNE-SYRTE两个实验室之间建立光纤链路，利用光纤延时线进行9.15GHz频率信号的相位补偿，天稳定度达到10^-18量级。在上述研究中，都进行了信号从主站到从站传输引入的相位噪声与从从站到主站传输引入的相位噪声相同的假设，没有考虑到双向时延的非对称性。

因此，需要提供一种双环高精度光纤频率传递装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双环高精度光纤频率传递装置，采用电域相位补偿与光域相位补偿相结合的方式，有效地消除光纤双向时延非对称因素的影响，使得频率传递稳定度进一步提高。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种双环高精度光纤频率传递装置，该装置包括：

光纤传输链路，用于主、从站间双向传输频率信号；

电域相位补偿环路利用压控振荡器实现频率信号的相位补偿、光域相位补偿环路利用光纤延时线实现频率信号的相位补偿，提高频率传输的稳定度。

优选地，光纤传输链路包括：与传输光纤连接的波分复用模块。

优选地，光纤传输链路还包括：连接在波分复用模块和传输光纤之间的色散处理及衰减补偿模块。

优选地，电域相位补偿环路包括：

第一主站光发射模块、第一主站光调制模块、第一主站光接收解调模块、主站频率基准、主站反馈控制电路、第一从站光接收解调模块；

在主站中，主站光发射模块输出端、主站反馈控制电路输出端一一对应连接第一主站光调制模块的光、电输入端，第一主站光调制模块的输出端连接传输光纤链路，第一主站光接收解调模块的输出端和主站频率基准一一对应连接主站反馈控制电路的两个输入端；

在从站中，第一从站光接收解调模块的输入端连接传输光纤链路，第一从站光接收解调模块的输出提供给用户。

优选地，光域相位补偿环路包括：

第二主站光发射模块、第二主站光调制模块、第三主站光发射模块、第三主站光调制模块、第四主站光发射模块、第四主站光调制模块、光纤延时线、第一从站光接收解调模块、第二从站光接收解调模块、第三从站光接收解调模块、第四从站光接收解调模块、从站反馈控制电路；

在主站中，第二主站光发射模块输出端、主站光接收解调模块输出端一一对应连接第二主站光调制模块的光、电输入端，第二主站光调制模块的输出端连接传输光纤链路，第三主站光发射模块输出端、主站频率基准输出端一一对应连接第三主站光调制模块的光、电的输入端，第三主站光调制模块的输出端连接传输光纤链路；

在从站中，从站光接收解调模块的输入端通过光纤延时线连接传输光纤链路，第一从站光接收解调模块、第二从站光接收解调模块、第三从站光接收解调模块、第四从站光接收解调模块的输出端一一对应连接从站反馈控制电路的四个输入端，从站反馈控制电路的输出端连接光纤延时线的电控输入端；

第一主站光发射模块、第二主站光发射模块、第三主站光发射模块、第四主站光发射模块的工作波长相近但不相同。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案通过双环结构将电域相位补偿与光域相位补偿相结合，有效地消除了双向时延不对称因素对高精度光纤频率传递装置的影响，实现了频率信号的高精度传输。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出双环高精度光纤频率传递装置示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

本实施例提供的双环高精度光纤频率传递装置，包括：光纤传输链路、电域相位补偿环路和光域相位补偿环路，

光纤传输链路用于主、从站间双向传输频率信号，包括：与传输光纤连接的波分复用模块1，还可选包括：在波分复用模块1和传输光纤之间的，与波分复用模块1连接的色散处理及衰减补偿模块2，色散处理及衰减补偿模块2的另一端连接传输光纤；输光纤用于实现单纤双向传输，色散处理及衰减补偿模块2用于补偿传输光纤的波导色散、衰减并处理传输光纤的偏振模色散；

电域相位补偿环路，利用压控振荡器实现频率信号的相位补偿，包括：第一主站光发射模块3、第一主站光调制模块4、第一主站光接收解调模块5、主站频率基准6、主站反馈控制电路7、第一从站光接收解调模块15；

在主站中，主站光发射模块3输出端、主站反馈控制电路7输出端一一对应连接第一主站光调制模块4的光、电输入端，第一主站光调制模块4的输出端连接传输光纤链路，第一主站光接收解调模块5的输出端和主站频率基准6一一对应连接主站反馈控制电路7的两个输入端。

在从站中，第一从站光接收解调模块15的输入端连接传输光纤链路，第一从站光接收解调模块15的输出提供给用户。在从站利用光环行器实现光信号的回传，将传输到从站的光信号通过同一条传输光纤链路回传到主站。

设压控振荡器的相位是主站频率基准的相位是经过光纤链路传输之后频率信号的相位是其中为主站向从站传输时的相位噪声，为从站向主站传输时的相位噪声。构建反馈环路，使得压控振荡器的控制信号由决定，环路锁定时 则相位为的输出信号与主站频率基准6有相同的稳定度。

光域相位补偿环路，利用光纤延时线实现频率信号的相位补偿，包括：第二主站光发射模块8、第二主站光调制模块9、第三主站光发射模块10、第三主站光调制模块11、第四主站光发射模块12、第四主站光调制模块13、光纤延时线14、第一从站光接收解调模块15、第二从站光接收解调模块16、第三从站光接收解调模块17、第四从站光接收解调模块18、从站反馈控制电路19；

在主站中，第二主站光发射模块8输出端、主站光接收解调模块5输出端一一对应连接第二主站光调制模块9的光、电输入端，第二主站光调制模块9的输出端连接传输光纤链路，第三主站光发射模块10输出端、主站频率基准6输出端一一对应连接第三主站光调制模块11的光、电的输入端，第三主站光调制模块11的输出端连接传输光纤链路。

在从站中，第一从站光接收解调模块15的输入端通过光纤延时线14连接传输光纤链路，第一从站光接收解调模块15、第二从站光接收解调模块16、第三从站光接收解调模块17、第四从站光接收解调模块18的输出端一一对应连接从站反馈控制电路19的四个输入端，从站反馈控制电路19的输出端连接光纤延时线14的电控输入端。

第一主站光发射模块3、第二主站光发射模块8、第三主站光发射模块10、第四主站光发射模块12的工作波长相近但不相同，工作波长相近的意思为工作波长属于同一波段。

第二从站光接收解调模块16对应接收第二主站光发射模块8发送的信号，第三从站光接收解调模块17对应接收第三主站光发射模块10发送的信号，第四从站光接收解调模块18对应接收第四主站光发射模块12发送的信号。

设压控振荡器的相位是主站频率基准的相位是光纤延时线附加的相位为经过光纤链路传输之后频率信号的相位是 其中为主站向从站传输时的相位噪声，为从站向主站传输时的相位噪声。根据前面的分析，搭建完电域反馈环路之后， 第一从站光接收解调模块15输出的频率信号相位是 第二从站光接收解调模块16输出的频率信号相位是第三从站光接收解调模块17输出的频率信号相位是第四从站光接收解调模块18输出的频率信号相位是构建反馈环路，使得光纤延时线的控制信号由决定，且环路锁定时则第一从站光接收解调模块15的输出为与主站频率基准6有相同的稳定度。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (2)

1.一种双环高精度光纤频率传递装置，其特征在于，该装置包括：

光纤传输链路，用于主、从站间双向传输频率信号；

电域相位补偿环路利用压控振荡器实现频率信号的相位补偿，光域相位补偿环路利用光纤延时线实现频率信号的相位补偿，提高频率传输的稳定度；

所述光纤传输链路包括：与传输光纤连接的波分复用模块；

所述电域相位补偿环路包括：

第一主站光发射模块、第一主站光调制模块、第一主站光接收解调模块、主站频率基准、主站反馈控制电路和第一从站光接收解调模块；

在主站中，主站光发射模块输出端、主站反馈控制电路输出端一一对应连接第一主站光调制模块的光、电输入端，第一主站光调制模块的输出端连接光纤传输链路，第一主站光接收解调模块的输出端和主站频率基准一一对应连接主站反馈控制电路的两个输入端；

在从站中，第一从站光接收解调模块的输入端连接光纤传输链路，第一从站光接收解调模块的输出提供给用户；

所述光域相位补偿环路包括：

第二主站光发射模块、第二主站光调制模块、第三主站光发射模块、第三主站光调制模块、第四主站光发射模块、第四主站光调制模块、光纤延时线、第一从站光接收解调模块、第二从站光接收解调模块、第三从站光接收解调模块、第四从站光接收解调模块和从站反馈控制电路；

在主站中，第二主站光发射模块输出端、主站光接收解调模块输出端一一对应连接第二主站光调制模块的光、电输入端，第二主站光调制模块的输出端连接光纤传输链路，第三主站光发射模块输出端、主站频率基准输出端一一对应连接第三主站光调制模块的光、电的输入端，第三主站光调制模块的输出端连接光纤传输链路；

在从站中，从站光接收解调模块的输入端通过光纤延时线连接光纤传输链路，第一从站光接收解调模块、第二从站光接收解调模块、第三从站光接收解调模块、第四从站光接收解调模块的输出端一一对应连接从站反馈控制电路的四个输入端，从站反馈控制电路的输出端连接光纤延时线的电控输入端；

第一主站光发射模块、第二主站光发射模块、第三主站光发射模块和第四主站光发射模块的工作波长相近但不相同。

2.根据权利要求1所述的双环高精度光纤频率传递装置，其特征在于，所述光纤传输链路还包括：连接在波分复用模块和传输光纤之间的色散处理及衰减补偿模块。