CN105591697B - 高精度光纤时频环形组网系统和组网方法 - Google Patents

高精度光纤时频环形组网系统和组网方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105591697B
CN105591697B CN201610035779.XA CN201610035779A CN105591697B CN 105591697 B CN105591697 B CN 105591697B CN 201610035779 A CN201610035779 A CN 201610035779A CN 105591697 B CN105591697 B CN 105591697B
Authority
CN
China
Prior art keywords
input
port
clock source
central station
ports
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610035779.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105591697A (zh
Inventor
陈炜
刘琴
程楠
徐丹
蔡海文
桂有珍
杨飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Original Assignee
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS filed Critical Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Priority to CN201610035779.XA priority Critical patent/CN105591697B/zh
Publication of CN105591697A publication Critical patent/CN105591697A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105591697B publication Critical patent/CN105591697B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2589—Bidirectional transmission
    • H04B10/25891—Transmission components
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/27—Arrangements for networking
    • H04B10/275—Ring-type networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

一种高精度光纤时频环形组网系统和组网方法，系统包括一个主钟源中心站、一个以上的从钟源中心站、一个以上的时频信号接收站和光纤链路，每个中心站和接收站均有两个输入输出端口，所述的主钟源中心站、从钟源中心站和时频信号接收站之间通过光纤链路相连，构成一个环形网络结构。本发明可实现“多点”对“多点”的高精度光纤时频传递，拓展了现有的高精度时频传递系统的网络化应用，如实现多原子钟交互比对、多基站时频同步网等。

Description

高精度光纤时频环形组网系统和组网方法
技术领域
本发明涉及一种高精度时频信号环形组网系统和组网方法，通过利用拓扑学优势，在环形链路内构建多个钟源中心站和时频信号恢复站。实现多个时频源在环形网络内，向多个时频接收终端传递高精度时频信号的功能。时频接收终端可处于环形网络的任意位置，通过有效的补偿措施，实现无损地恢复高精度时频信号，完成网络节点高精度授时、守时。该方案可广泛应用于可用于天线阵列间时频信号传输、甚长基线干涉、北斗卫星及GPS导航等领域，也完全满足未来5G及6G通讯的时钟同步需求。
背景技术
现代生活中，高精密的时频标准越来越受到发达国家的高度重视。它广泛应用于卫星导航定位、甚长基线干涉、天线阵列、未来超高速商用通信等。尤其在航天军事领域，具有其不可比拟的重要地位。现有的高精度原子钟，如驯服铯钟，其准确度可达10-12量级，氢钟，其秒稳已达1×10-13，同时天稳定度也可小于10-15量级。然而现有的时频传递手段，主要以美国GPS和中国北斗为代表的卫星微波传递方式，已然难以满足更高精度的工程需求。近年来国内国际已有不少实验室投入到基于光纤的时频组网方法研究，已证实其在频率传输精度和时间同步的准确度上都有大幅度的提升。
为解决光纤时频传递链路中噪声的干扰问题。常见的方法是通过单根光纤双向还回的手段(即由中心站发往接收站，再从接受站通过同一根光纤发回中心站)，获取链路往返的噪声，通过中心站内的光学或电学手段来进行链路噪声抑制，实现远端接收站无损地恢复出高精度的时频信号。参见文献：F.Yang,D.Xu,Q.Liu,et al..“Accuratetransmission of time and frequency signals over optical fibers based on WDMand two way optical compensation techniques,”CLEO:Science and Innovations,California,CA,USA,JTu4A.99,2013.和ukasz′Sliwczy′nski et al..”Optical fibersin time and frequency transfer”Measurement Science and Technology,21,075302,2010
然而，进一步要实现“多对多”的高精度时频传递，现有的点对点的传输方法，将使系统变得格外复杂，每个中心站对每个接收站都需要有一套独立的链路噪声主动抑制装置，当网络节点过多时，传统方法成本高昂，且难以维护。此外，每个中心站和接收站之间都需要有独立的光纤链路，将大量浪费网络资源。上述问题，都限制了高精度时频传递的广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于弥补上述在先技术的不足，提出一种高精度光纤时频环形组网系统和组网方法，该装置在保证无损地恢复高精度时频信号的前提下，在中心站中仅需要一个环形链路噪声抑制装置，即可实现多个频率源在同一光纤环路中向多个接收站传递时频信号的功能。并且通过多个光纤环路交叉连接，实现不同环路间钟源的时频信号恢复。极大发挥了环形网络的拓扑学优势，减少传递系统复杂性，优化网络资源配置，提高了时频传递系统的稳健性。
本发明的具体技术解决方案如下：
一种高精度光纤时频环形组网系统，其基本结构至少包括一个主钟源中心站、一个以上从钟源中心站、一个以上时频信号接收站和光纤链路，每个中心站和接收站均有两个输入输出端口，主钟源中心站、从钟源中心站和时频信号接收站之间通过光纤链路相连，构成一个环形网络结构。
主钟源中心站负责发射主钟源的高精度时频信号，并通过链路噪声主动抑制装置稳定环形链路中的链路噪声，同时通过滤波器防止主钟源中心站发出的光载波多次通过环形链路。所述的主钟源中心站包括主原子钟，该主原子钟有两路时频信号输出口，分别与波长为λ0的第一激光器的射频信号调制口相连和第一鉴相器的参考信号输入口相连，第一激光器的光输出端口和第一隔离器的输入口相连，第一隔离器的输出口与第一分束器的输入口相连，第一分束器的两个输出口分别和第一耦合器的1端口和3端口相连，该第一耦合器的1端口的输入信号由4端口输出，第一耦合器的4端口和第一环形器的2端口相连，第一耦合器的3端口的输入信号由2端口输出，该第一耦合器的2端口和第二环形器的2端口相连，第二环形器的2端口输入信号由3端口输出，第二环形器的3端口作为主钟源中心站的第一输入输出端口；逆时针光信号由第二环形器的3端口输入，由该第二环形器的4端口输出，第二环形器的4端口和第一滤波器的输入端口相连，第一滤波器滤除λ0的光信号，第一滤波器的输出端口和第二环形器的1端口相连，其他波长的光由第二环形器的2端口进入与之相连的第一耦合器中，所述的第一环形器的2端口输入信号由3端口输出，第一环形器的3端口和链路噪声主动抑制装置即第一光纤延时线的光端口相连，第一光纤延时线的另一个光端口作为主钟源中心站的第二输入输出端口，从环形链路顺时针传来的光信号，经第一光纤延时线后，进入第一环形器的3端口，由4端口输出，第一环形器的4端口与第一解复用器的公共输入端口相连，第一解复用器的λ0的输出端口与第一探测器的光输入端口相连，第一探测器的射频信号输出口与所述的第一鉴相器的射频信号输入口相连，该第一鉴相器的鉴相信号输出与第一反馈控制电路的输入端口相连，该反馈控制电路的输出驱动端口与所述的第一光纤延时线的控制输入端相连，所述的第一解复用器的其他波长的输出端口与第一环形器的1端口相连，其他波长的光由第一环形器的2端口输出，进入第一耦合器105中，最终由第二环形器的3端口输出，继续在环形链路中传输。所述的主钟源中心站通过该中心站的第一输入输出端口和第二输入输出端口接入到光纤链路中。
从钟源中心站完成将从钟源的时频信号从两个方向发射入环形光纤网络中，并防止相应的光载波多次通过光纤链路。第i从钟源中心站的结构包括：第i从原子钟，该原子钟的射频信号输出口与波长为λi的第二激光器的调制输入口相连，第二激光器的光输出端口和第二隔离器的输入口相连，第二隔离器的输出口与第二分束器的输入口相连，第二分束器的两个输出口和第二耦合器的1端口和3端口相连。第二耦合器中1端口的输入信号，由4端口输出，该端口和第三环形器的2端口相连。第三环形器的3端口作为从钟源中心站2的第一输入输出端口，3端口作为输入端口时，由环形器4端口输出。第三环形器的4端口输出与第二滤波器的输入端口相连，滤除λi的时频信号。第二滤波器输出端口和第三环形器的1端口相连。类似的，第二耦合器中3端口的输入信号，由2端口输出，该端口和第四环形器的2端口相连。第四环形器中2端口的输入信号由3端口输出，3端口作为从钟源中心站的第二输入输出端口。第四环形器的3端口作为输入端口时，由第四环形器的4端口输出。第四环形器的4端口与第三滤波器的输入端口相连，滤除λi的时频信号。第三滤波器输出端口和第四环形器的1端口相连，其他波长的光信号将继续在光环路中传输。所述的从钟源中心站通过该中心站的第一输入输出端口和第二输入输出端口接入到光纤链路中。
时频信号接收站，实现无损地恢复出各个钟源中心站传来的时频信号。所述的时频信号接收站可采用光学补偿结构或电学补偿结构。
所述的时频信号接收站采用光学补偿结构按照以下方式连接：第三耦合器的1端口、2端口作为时频信号接收站的第一输入输出端口和第二输入输出端口，所述的时频信号接收站通过第一输入输出端口和第二输入输出端口接入到光纤链路中。第三耦合器的1端口的输入信号，由2端口输出继续进入光纤链路，4端口输出与第二解复用器的公共端相连，第三耦合器的2端口的输入信号，由1端口输出继续进入光纤链路，3端口的输出与第三解复用器的公共端相连，第三解复用器中λ0的输出端口与第三分束器的输入端相连，λi的输出口与第二探测器光信号输入端相连，第二解复用器中λi的输出端口与第四分束器的输入端相连，λ0的输出口与第三探测器光信号输入端相连，第三分束器的两个输出端口分别与第二光纤延时线的光端口和第四探测器的光信号输入端相连，第四分束器的两个输出端口分别与第三光纤延时线的光端口和第五探测器的光信号输入端相连，第四探测器和第三探测器的射频信号输出口接入第一混频器的两个输入端口中，其差频信号输出口接入到第二反馈控制电路的输入端口中，第二探测器和第五探测器的射频信号输出口接入第二混频器的两个输入端口中，其差频信号输出口接入到第三反馈控制电路的输入端口中，第二反馈控制电路的驱动信号输出口，与第二光纤延时线的控制输入端口相连，第二光纤延时线的光端口输出与第六探测器的光输入端口相连，第六探测器的射频信号输出端，为经过噪声抑制后恢复出来的主中心站时频信号，第三反馈控制电路的驱动信号输出口，与第三光纤延时线的控制输入端口相连，第三光纤延时线的光端口输出与第七探测器的光输入端口相连，第七探测器的时频信号输出端。
所述的时频信号接收站采用电学补偿结构按照以下方式连接：第四耦合器的1端口、2端口作为时频信号接收站的第一输入输出端口和第二输入输出端口，所述的时频信号接收站通过第一输入输出端口和第二输入输出端口接入到光纤链路中。第四耦合器的2端口的输入信号，由1端口输出继续进入光纤链路，另一部分由3端口输出与第四解复用器的公共端相连，第四耦合器的1端口的输入信号，由3端口输出继续进入光纤链路，4端口的输出与第五解复用器的公共端相连，第五解复用器中λ0的输出端口与第八探测器的光信号输入端相连，λ0的输出口与第九探测器光信号输入端相连，第四解复用器中λ0的输出端口与第十探测器的光信号输入端相连，λi的输出口与第十一探测器光信号输入端相连，第九探测器和第十一探测器的射频信号输出口，分别与第三混频器的两个输入端口相连，第三混频器的和频信号输出端口与第一带通滤波器的输入端口相连，获得其和频信号，第一带通滤波器的输出端口与第一分频器的输入端口相连，其分频输出为噪声抑制后的稳定时频信号，即恢复出的从钟源时频信号，第八探测器和第十探测器的射频信号输出口，分别与第四混频器的两个输入端口相连，第四混频器的和频信号输出端口与第二带通滤波器的输入端口相连，获得其和频信号，第二带通滤波器的输出端口与第二分频器的输入端口相连，第二分频器的输出端口为时频信号输出端。
所述的高精度光纤时频环形网系统的组网方法，包括以下步骤：
1)启动所述的主钟源中心站：
所述的主钟源中心站将原子钟产生的时频信号调制在第一激光器上输出的波长为λ0的光载波，由所述的第一输入输出端口和第二输入输出端口，分别从顺时针和逆时针两个方向输入环形光纤网络中：
顺时针的光载波，经过多段光纤链路，并依次通过多个从钟源中心站和多个时频信号接收站，主钟源中心站和第一从钟源中心站之间的光纤链路的相位波动记为第一从钟源中心站到第N从钟源中心站之间的N-1段光纤链路的总相位波动记为第N从钟源中心站到第M时频信号接收站之间的光纤链路的相位波动记为第1时频信号接收站到第M时频信号接收站之间的M-1段光纤链路之间的总相位波动记为第一时频信号接收站到主钟源中心站之间的相位波动记为经过环形链路一周后，λ0的光载波回到主钟源中心站，与初始参考信号拍频鉴相后，得到环形链路一圈的链路噪声信息从而通过第一反馈控制电路，驱动第一光纤延时线，产生相反的相位移动，即于是，环形链路一圈的总相位波动为实现环形链路噪声抑制；
逆时针的光载波，经过几乎相同的光纤链路，回到主钟源中心站中，总相位波动也为至此，网络主钟源节点完成时频信号发送和环形链路噪声抑制的步骤，同时第一滤波器的使用，完成了防止λ0的光载波多次通过环形光链路的步骤；
2)启动所述的从钟源中心站：
从钟源中心站，将从钟源的高精度原子钟产生的时频信号调制到λi激光器上，受调制波长为λi的光载波由所述的第一输入输出端口和第二输入输出端口，分别从两个方向注入到环形光纤网络中：
顺时针光载波信号，从第二输入输出端口输出，经过相同的多段光纤链路，依次通过多个从钟源中心站、多个时频信号接收站和主钟源中心站，回到该从钟源中心站中，经过环形链路一圈的总相位波动：
顺时针到达该从钟源中心站由第一输入输出端口进入，经第三环形器的4端口输出到达第二滤波器，滤除λi的光载波信号；
逆时针光载波信号，从第一输入输出端口输出进入环形链路，同样，经过多段相同的光纤链路，依次通过主钟源中心站、多个时频信号接收站、多个从钟源中心站，经过环形链路一圈的总相位波动也为逆时针到达从钟源中心站由第二输入输出端口进入，经第三环形器的4端口输出到第三滤波器，滤除λ2的光载波信号，至此，网络从钟源节点完成第一从钟源时频信号注入和防止λi的光载波多次通过环形光链路的步骤。其他从钟源中心站采用相同的步骤启动；
3)启动所述的时频信号接收站：
所述的时频信号接收站采用所述的光学补偿结构时频信号接收站时，对于主钟源中心站传来的顺时针信号由第四探测器解调，该信号受到的相位波动为：逆时针光信号由第三探测器解调，该信号受到的相位波动为：经过第一混频器后，得到其差频误差信号，该误差信号正比于调整第二反馈驱动电路，驱动第二光纤延时线产生的相移，于是经过第二光纤延时线，由第六探测器解调出的信号总相位波动为：
即相位噪声得到抑制，于是得到主钟源中心站传来的稳定时频信号；类似的，也可以通过第七探测器恢复出第i从钟源中心站传来的稳定时频信号；于是，时频信号接收站完成了恢复网络主钟源中心站的和从钟源中心站时频信号的步骤，其他时频信号接收站采用上述相同的步骤启动；
时频信号接收站采用电学补偿结构的频信号接收站时，对于主钟源中心站传来的顺时针信号由第十探测器解调，该信号受到的相位波动为：逆时针光信号由第八探测器解调，该信号受到的相位波动为：经过第四混频器后，由第二带通滤波器输出其和频信号，该信号受到的相移为再经过第二分频器分频，则信号的总相位波动表示为：即相位噪声受到抑制，于是得到主钟源中心站传来的稳定时频信号；类似的，通过第一分频器恢复出第i从钟源中心站传来的稳定时频信号；于是，时频信号接收站完成了恢复网络主钟源中心站的和从钟源中心站时频信号的步骤，其他时频信号接收站采用上述相同的步骤启动。
一般说来各中心站和接收站按照上述的连接方式后，主钟源中心站将主原子钟产生的时频信号调制在第一激光器上输出的波长为λ0的光载波，由主钟源中心站的第一输入输出端口和第二输入输出端口，分别从顺时针和逆时针两个方向输入到环形光纤网络中：顺时针的光载波，经过多段光纤链路，并依次通过多个从钟源中心站和多个时频信号接收站，主钟源中心站和第一从钟源中心站之间的光纤链路的相位波动记为第一从钟源中心站到第N从钟源中心站之间的N-1段光纤链路的总相位波动记为第N从钟源中心站到第M时频信号接收站之间的光纤链路的相位波动记为第一时频信号接收站到第M时频信号接收站之间的M-1段光纤链路之间的总相位波动记为第一时频信号接收站到主钟源中心站之间的相位波动记为经过环形链路一周后，λ0的光载波回到主钟源中心站，与初始参考信号拍频鉴相后，得到环形链路一圈的链路噪声信息从而通过第一反馈控制电路，驱动第一光纤延时线，产生相反的相位移动即于是，链路总相位波动为实现环形链路噪声抑制；而逆时针的光载波，经过几乎相同的光纤链路，总相位波动也为
第一从钟源中心站中，将从钟源的高精度原子钟产生的时频信号调制到波长为λ1激光器上，受调制波长为λ1的光载波由所述的第一输入输出端口和第二输入输出端口，分别从两个方向注入到环形光纤网络中：顺时针光载波信号，从第二输入输出端口输出，经过相同的多段光纤链路，依次通过多个从钟源中心站、多个时频信号接收站和主钟源中心站，回到从钟源中心站中，经过环形链路一圈的总相位波动顺时针到达从钟源中心站由第一输入输出端口进入，经第三环形器的4端口输出到达第二滤波器，滤除λ1的光载波信号；逆时针光载波信号，从第一输入输出端口输出进入环形链路，同样，经过多段相同的光纤链路，依次通过主钟源中心站、多个时频信号接收站、多个从钟源中心站，经过环形链路一圈的总相位波动也为第三滤波器也将滤除λ1的光载波信号，防止逆时针的光载波多次通过环形链路。对于第i从钟源中心站，类似的，将第i从钟源中心站的原子钟产生的时频信号调制到波长为λi激光器上，λi的光载波由顺、逆时针经过链路一圈后回到第i从钟源中心站，总的相位波动均为：
第一时频信号接收站采用光学补偿结构配置时，对于主钟源中心站传来的顺时针信号由第四探测器解调，该信号受到的相位波动为：逆时针光信号由第三探测器解调，该信号受到的相位波动为：经过第一混频器后，得到其差频误差信号，该误差信号正比于调整第二反馈驱动电路，驱动第二光纤延时线产生的相移，于是经过第二光纤延时线，由第六探测器解调出的信号总相位波动为：，即相位噪声得到抑制，于是得到主钟源中心站传来的稳定时频信号；类似的，第i从钟源传来的信号，通过第二解复用器和第三解复用器的λi波长端口解复用，最终由第七探测器恢复出第i从钟源中心站传来的稳定时频信号。第j时频信号接收站采用光学补偿结构配置时，对各钟源时频信号的恢复方法与第一时频信号接收站相同。
第一时频信号接收站采用电学补偿结构配置时，对于主钟源中心站传来的顺时针信号由第十探测器解调，该信号受到的相位波动为：逆时针光信号由第八探测器解调，该信号受到的相位波动为：经过第四混频器后，由第二带通滤波器输出其和频信号，该信号受到的相移为再经过第二分频器分频，则信号的总相位波动表示为：即相位噪声受到抑制，于是得到主钟源中心站传来的稳定时频信号；类似的，第i从钟源传来的信号，通过第四解复用器和第五解复用器的λi波长端口解复用，最终由第一分频器恢复出第i从钟源中心站传来的稳定时频信号。第j时频信号接收站采用电学补偿结构配置时，对各钟源时频信号的恢复方法与第一时频信号接收站相同。
本发明与在先技术相比，有如下的优点和积极效果：
1、本发明突破传统采用“点对点”时频传递技术中采用单纤双向还回方法的限制，提出多钟源共用环形链路，双向发送，多点接收的方法，实现“多对多”的高精度时频传递。
2、与“点对点”时频传递的在先技术相比，本发明允许在单根光纤链路中的不同位置，构建多个钟源中心站和时频信号恢复站，实现多个站点之间通过单根光纤互联，节约了网络资源。
3、与“点对点”时频传递的在先技术相比，本发明的时频组网系统，在实现“多对多”时频传递时，所有中心站仅需要一个链路噪声主动抑制装置，即可实现接收站无损地恢复所有中心站传来的时频信号，简化了时频传递网络化的复杂度。
附图说明
图1是本发明高精度时频环形组网结构的示意图
图2是本发明高精度时频环形组网实施例1(包括一个主钟源、一个从钟源、一个时频信号恢复站)的示意图
图3是本发明主钟源中心站具体结构示意图
图4是本发明从钟源中心站具体结构示意图
图5是本发明时频信号接收站光学补偿结构示意图
图6是本发明时频信号接收站电学补偿结构示意图
图7是本发明高精度时频环形组网实施例2(包括一个主钟源、一个从钟源、两个时频信号恢复站)的示意图
图8是本发明高精度时频环形组网实施例3(包括一个主钟源、两个从钟源、一个时频信号恢复站)的示意图
图9是本发明时频信号接收站电学补偿结构的另一个实施例
图10是本发明两个环形网络结构融合示意图
图11是本发明适用于两个环形网络的时频信号接收站的实施例结构的示意图
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
实施例一：
本实施例中，包括一个主钟源中心站，一个从钟源中心站，一个时钟信号接收站为例，进一步说明本发明的基本思想和原理。即在图1中，N＝M＝1，则本实例的结构如图2所示。主钟源中心站1的结构，如图3所示：负责发射主钟源的高精度时频信号，并通过链路噪声主动抑制装置稳定环形光纤链路引入的噪声。原子钟101产生高精度时频信号，表示为通过内调制或者外调制手段，将时频信号调制到波长为λ0的第一激光器102上，经过第一隔离器103，防止反向光信号进入第一激光器102，对输出光载波产生干扰。光载波再经过第一分束器104，分别从两个方向进入第一耦合器105。首先沿顺时针方向，光束经第二环形器107后，由第二环形器3端口输出，向光纤链路发送，经一段光纤链路(链路引起的相位波动表示为)后到达从钟源中心站2。从钟源中心站2中，光载波信号由第三环形器208的3端口进入，4端口输出到第二滤波器205中，因滤波器205仅滤除波长为λ1的光载波，因此波长为λ0的光束将由第三环形器208的1端口输入向2端口输出。经过第二耦合器207后，进入第四环形器209的2端口，由第四环形器209的3端口输出，最终通过从钟源中心站2。该光载波再经一段光纤链路(引起的相位波动表示为)后到达时频信号接收站3。时钟接收站中的第三耦合器301，将允许大部分光束继续向前传输，部分光载波信号进入接收站用于后续时钟恢复。光载波通过时频信号接收站3后，最后经一段光纤链路(引起的相位波动表示为)，回到主钟源中心站1中。回到主钟源中心站1后的光载波，首先经过链路噪声主动抑制装置即第一光纤延时线113后，由第一环形器106的3端口输入，4端口输出，进入第一解复用器109，解复用出波长为λ0的光载波信号，经第一探测器110进行光电转换后时频信号可表示为与原子钟101产生初始的参考信号一起进入第一鉴相器111中，获得环形链路相位漂移的误差信号将误差信号通过相应的第一反馈控制电路112后，驱动第一光纤延时线113进行相位补偿，使得第一光纤延时线113引入的相移为至此，经过光学环路一圈后的时频信号相位将被稳定下来，即：也就是，此时的时频信号输出可以表示为：
这里需强调，经过了上述链路噪声抑制后，任何经过光学环形链路一圈的光信号相位，都将被稳定下来。因此逆时针的光信号由第一环形器106的3端口输出后，分别经过了第一光纤延时线113、时频信号接收站2、从钟源中心站3和三段光纤链路。总的相位波动仍可表示为：因此逆时针的光信号重新回到主钟源中心站1时，也是稳定的。为防止逆时针信号多次进入环形链路，形成链路噪声，逆时针信号由第二环形器107的3端口进入后，由4端口输出到第一滤波器108中，λ0的光载波将被滤除，其余波长的光载波信号将通过第一滤波器108。
如图4所示，从钟源中心站2是由从钟源201、第二激光器202、第二隔离器203、第二分束器204、第二滤波器205和第三滤波器206、第二耦合器207及第三环形器208和第四环形器209等简单光学器件组成，简化了中心站的设备复杂度。具体的说，从钟源中原子钟201产生的时频信号调制到波长为λ1的第二激光器202上，表示为：光载波通第二隔离器203后，经第二分束器204，从两个方向进入第二耦合器207的1端口和3端口，由第二耦合器207的2端口和4端口输出，分别从第三环形器208和第四环形器209由链路的逆时针及顺时针方向注入光信号。以顺时针为例，光载波由第四环形器209顺时针输出后，连续经过各段光纤、时频信号接收站3和主钟源中心站1，经过第三环形器208的3端口重新回到从钟源中心站2。和主钟源中心站1类似，第二滤波器205将滤除λ1的光信号，通过其他波长的光信号，防止λ1的光波重复多次进入环形链路，避免引起额外的链路噪声。类似的，逆时针光载波由第三环形器208的3端口输出，经环形链路一圈后，由第四环形器209的3端口输入回到从钟源中心站2。第三滤波器206也将滤除λ1的光信号，防止逆时针的光载波重复进入环形光链路中。由于λ1的光载波经过的环形链路和λ0的光载波经过环形链路相同，λ1的光载波经过链路一圈后的相位波动为：
时频信号接收站3，目的是恢复环形链路中各个钟源传递过来的高精度时频信号，采用光学补偿结构可如图5所示，因仅有一个从钟源中心站，取i＝1。在接收站中通过第三耦合器301接入环形链路中，从第三耦合器301的3端口和4端口分别获取从顺时针和逆时针方向传来的光载波信号，经过第三解复用器302和第四解复用器303后，分别得到顺、逆时针波长为λ0和λ1的信号。以主钟源中心站1传来的光载波λ0为例，顺时针光信号通过第三分束器304后，分为两束，分别输入到第二光纤延时线310和第四探测器306中。此信号受到的相位波动为：逆时针的光信号到达第三探测器308后，其相位波动可以表示为：通过第一混频器312，可以得到其误差信号接着通过第二反馈控制电路314，取得误差信号的二分之一，即：反馈控制第二光纤延时线310，使其产生相应相移。于是顺时针主钟源的时频信号通过第二光纤延时线310后，其相位将被稳定下来，即此时受到的总相移为：于是经过第六探测器316后可得到稳定的时频信号输出，可表示为同理，从钟源中心站2传来的时频信号经过第三解复用器302和第二解复用器303后，分别获取顺时针和逆时针传来的信号。从钟源中心站2传来的顺时针信号，其受到的相位波动表示为：逆时针信号，其受到的相位波动表示为：因此通过第二混频器313后的误差信号经第三反馈控制电路315取得误差信号的二分之一，驱动第三光纤延时线311，使其产生相应相移：于是经过第三光纤延时线311后，其相位将被稳定下来，即此时受到的总相移为：通过第七探测器317完成光电转换后得到稳定的时频信号输出，可表示为：于是，在时频信号接收站即可恢复出主钟源中心站1和从钟源中心站2传来的无损的时频信号。
实施例二：
本实施例中，包括一个主钟源中心站，一个从钟源中心站和两个时钟信号接收站，进一步说明本发明的基本思想和原理。
主钟源中心站1的结构如图3所示，采用波长为λ0的激光器，其参考频率信号表示为：其中为初始相位；从钟源中心站2的结构如图4所示，采用波长为λ1的激光器，其参考频率信号表示为：其中为初始相位。
本实施例中，环形光纤链路分为四段，分别是主钟源中心站1和从钟源中心站2之间的光纤链路，该段链路引入的相位波动记为从钟源中心站2和第二时频信号接收站3b之间的光纤链路，该段链路引入的相位波动记为第二时频信号接收站3b和第一时频信号接收站3a之间的光纤链路，该段链路引入的相位波动记为第一时频信号接收站3a和主钟源中心站1之间的光纤链路，该段链路引入的相位波动记为
主钟源中心站1中，波长为λ0的光载波通过主钟源中心站1的第一输入输出端口11和第二输入输出端口12，分别从顺时针和逆时针两个方向输入到环形光纤网络中。于是，经过链路一圈后的频率信号表示为：该信号与原子钟101产生初始的参考信号一起进入第一鉴相器111中，获得环形链路相位漂移的误差信号将误差信号通过相应的第一反馈控制电路112后，驱动第一光纤延时线113进行相位补偿，使得第一光纤延时线113引入的相移为至此，经过光学环路一圈后的时频信号相位将被稳定下来，即：也就是，此时的时频信号输出可以表示为：
由于从钟源中心站2发出波长为λ1的光载波，从顺时针和逆时针方向进入环形网络，经过了相同的4段光纤链路，经过链路一圈后的总相位波动为：于是经过链路一圈后顺、逆时针的时频信号可以表示为：
本例中第一时频信号接收站3a采用电学被动补偿手段实现噪声抑制。如图6所示，可同时恢复出两个中心站传来的时频信号。在时钟接收站3a中，通过第四耦合器319获取从顺时针和逆时针方向传来的光载波信号，经过第五解复用器320，解复用出逆时针的时频信号，第四解复用器321，解复用出顺时针的时频信号，再经过第八探测器324、第十探测器325，解调出λ0的时频信号；经过第九探测器322、第十一探测器323，解调出λ1的时频信号；以主钟源中心站传来的波长为λ0的光载波为例：此时，顺时针方向传来的时频信号，受到和三段链路噪声引起的相位波动。到达第十探测器325后，该频率信号可表示为：与此同时，逆时针方向传来的时频信号，经过第一光纤延时线113引起的相移和一段光纤链路引起的相移后，到达第八探测器324，可表示为：于是经过第四混频器328后，通过第二带通滤波器329，得到其和频项：因经过环形链路一圈后的噪声已受到主钟源中心站中第一光纤延时线113的抑制，即于是，可以得到稳定的和频信号输出：再将该信号，经过第二分频器331后，即可得到锁相于主钟源的高精度时频信号输出其中，ε0为第二分频器331引入的固定相位偏差。类似的，从钟源中心站2传来的λ1光载波，经第三混频器326和第一带通滤波器327便可得到稳定的和频信号输出，最后经第一分频器330后，得到锁相于从钟源的高精度时频信号输出第二时频信号接收站3b和第一时频信号接收站3a采用完全相同的结构，通过相同的方法，恢复出主钟源中心站和从钟源中心站的时频信号。
实施例三：
本实施例中，高精度时频环形组网包括一个主钟源中心站，两个从钟源中心站和一个时钟信号接收站为例，进一步说明本发明的基本思想和原理，
其结构如图7所示。主钟源中心站1的结构仍如图3所示，采用波长为λ0的激光器，其参考频率信号表示为：其中为初始相位；第一从钟源中心站2a的结构如图4所示，采用波长为λ1的激光器，其参考频率信号表示为：其中为初始相位；第二从钟源中心站2b的结构仍如图4所示，采用波长为λ2的激光器其参考频率信号表示为：
本实施例中，环形光纤链路分为四段，分别是主钟源中心站1和第一从钟源中心站2a之间的光纤链路，该段链路引入的相位波动记为第一从钟源中心站2a和第二从钟源中心站2b之间的光纤链路，该段链路引入的相位波动记为第二从钟源中心站2b和时频信号接收站3之间的光纤链路，该段链路引入的相位波动记为时频信号接收站3和主钟源中心站1之间的光纤链路，该段链路引入的相位波动记为主钟源中心站1中，波长为λ0的光载波通过主钟源中心站1的第一输入输出端口11和第二输入输出端口12，分别从顺时针和逆时针两个方向输入到环形光纤网络中。于是，经过链路一圈后的频率信号表示为：该信号与原子钟101产生初始的参考信号一起进入第一鉴相器111中，获得环形链路相位漂移的误差信号将误差信号通过相应的第一反馈控制电路112后，驱动第一光纤延时线113进行相位补偿，使得第一光纤延时线113引入的相移为至此，经过光学环路一圈后的时频信号相位将被稳定下来，即：也就是，经过链路一圈后的时频信号输出可以表示为：
由于，第一从钟源中心站2a发出波长为λ1的光载波，从顺时针和逆时针方向进入环形网络，经过了相同的4段光纤链路，经过链路一圈后的总相位波动为：于是经过链路一圈后顺、逆时针的时频信号可以表示为：
同样的，第二从钟源中心站2b发出波长为λ2的光载波，从顺时针和逆时针方向进入环形网络，经过了相同的4段光纤链路，经过链路一圈后的总相位波动为：于是经过链路一圈后顺、逆时针的时频信号可以表示为：
本例中时频信号接收站3采用电学被动补偿手段实现噪声抑制。如图9所示，可同时恢复出三个中心站传来的时频信号。在时钟接收站3中，通过第五耦合器333获取从顺时针和逆时针方向传来的光载波信号，经过第六解复用器334，解复用出逆时针的时频信号；通过第七解复用器335，解复用出顺时针的时频信号。再经过第十二探测器336、第十三探测器337，解调出λ0的时频信号；经过第十四探测器338、第十五探测器339，解调出λ1的时频信号；经过第十六探测器340、第十七探测器341，解调出λ2的时频信号。以主钟源中心站传来的光载波λ0为例：此时，顺时针方向传来的时频信号，受到和三段链路噪声引起的相位波动。到达第十三探测器337后，该频率信号可表示为：与此同时，逆时针方向传来的时频信号，经过相移为的第一光纤延时线113和一段相移为的光纤链路后，到达第十二探测器336后，可表示为：于是经过第七混频器342后，通过第五带通滤波器346，得到其和频项：因经过环形链路一圈后的噪声已受到主钟源中心站中第一光纤延时线113的抑制，即于是，可以得到稳定的和频信号输出：再将该信号，经过第五分频器349后，即可得到锁相于主钟源的高精度时频信号输出其中，ε0为第五分频器349引入的固定相位偏差。类似的，第一从钟源中心站2a传来的λ1光载波，经第六混频器342和第四带通滤波器347便可得到稳定的和频信号输出，最后经第四分频器350后，得到锁相于第一从钟源的高精度时频信号输出其中，ε1为第四分频器350引入的固定相位偏差。同理，第二从钟源中心站2b传来的λ2光载波，经第五混频器345和第三带通滤波器348便可得到稳定的和频信号输出，最后经第三分频器351后，得到锁相于第二从钟源的高精度时频信号输出其中，ε2为第三分频器351引入的固定相位偏差。
实施例五：
本实例中介绍两个环形网络通过耦合器交叉连接后实现时频信号组网的结构配置。如图10所示，两个环形网络，均以一个主钟源中心站、一个从钟源中心站和一个时频信号接收站为例，进一步说明本发明的基本思想和原理。
两个环形链路的具体配置是：环形链路一中有，主钟源中心站1a、从钟源中心站2a、时频信号接收站3a、交叉连接节点4；环形链路二中有，主钟源中心站1b、从钟源中心站2b、时频信号接收站3b和与环形链路一共用的交叉连接节点4。交叉连接节点4由四端口耦合器构成。下面对时频信号接收站3a如何无损地恢复出临近环形链路中的主钟源中心站1b的时频信号加以说明，对恢复出临近环形链路中从钟源中心站2b的时频信号恢复方法也与之相同。
环形链路一中的主钟源中心站1a的结构如图3所示，采用波长为λ0的激光器，其频率信号表示为：其中为初始相位；环形链路二中的从钟源中心站2a的结构如图4所示，采用波长为λ1的激光器，其频率信号表示为：其中为初始相位；环形链路二中的主钟源中心站1b的结构仍如图3所示，采用波长为λ2的激光器，其频率信号表示为：其中为初始相位；环形链路二中的从钟源中心站2b的结构仍如图4所示，采用波长为λ3的激光器，其频率信号表示为：其中为初始相位。环形链路一分为四段光纤链路，分别是主钟源中心站1a和从钟源中心站2a之间的光纤链路，该段链路引入的相位波动记为从钟源中心站2a和交叉连接节点4之间的光纤链路，该段链路引入的相位波动记为交叉连接节点4和时频信号接收站3a之间的光纤链路，该段链路引入的相位波动记为时频信号接收站3a和主钟源中心站1a之间的光纤链路，该段链路引入的相位波动记为环形链路二分为四段光纤链路，分别是交叉连接节点4和主钟源中心站1b之间的光纤链路，该段链路引入的相位波动记为主钟源中心站1b和从钟源中心站2b之间的光纤链路，该段链路引入的相位波动记为从钟源中心站2b和时频信号接收站3b之间的光纤链路，该段链路引入的相位波动记为时频信号接收站3b和交叉连接节点4之间的光纤链路，该段链路引入的相位波动记为
环形链路一中主钟源中心站和环形链路二中的主钟源中心站启动后，两个环形链路进入噪声抑制状态，经过链路一圈后的光载波均有稳定的相位，即有：和
时频信号接收站3a在原结构基础上再增加一个波长通道，形成如图11所示的结构，可同时恢复出四个中心站的时频信号。在时钟接收站3a中，通过第六耦合器352获取从顺时针和逆时针方向传来的光载波信号，经过第八解复用器353，解复用出环形链路一中逆时针的时频信号；通过第九解复用器354，解复用出环形链路一中顺时针的时频信号。再经过第十八探测器355、第十九探测器356，解调出λ0的时频信号；经过第二十探测器357、第二十一探测器358，解调出λ1的时频信号；经过第二十二探测器359、第二十三探测器360，解调出λ2的时频信号；经过第二十四探测器361、第二十五探测器362，解调出λ3的时频信号。
以环形链路二中主钟源中心站2b传来的光载波λ2为例：在环形链路二中主钟源中心站2b发出的顺时针方向的时频信号到达交叉连接节点前，受到和三段链路噪声引起的相位波动，进入环形链路一后，改为逆时针传输，到达时频信号接收站3前，受到和共三段光纤链路和一段光纤延时线引起的相位波动。因此到达第二十三探测器360后，该逆时针进入时频信号接收站的波长为λ2的频率信号可表示为：与此同时，环形链路二中主钟源中心站2b发出的逆时针方向的时频信号到达交叉连接节点前，受到的一段光纤链路和光纤延时线引起的相位波动，进入环形链路一后，改为顺时针传输，到达时频信号接收站3前，受到相移为的光纤链路引起的相位波动。因此到达第二十二探测器359后，该顺时针进入时频信号接收站的波长为λ2的频率信号可表示为：于是经过第十混频器365后，通过第八带通滤波器369，得到其和频项：。因环形链路一和环形链路二的相位噪声已受到抑制，即和于是，可以得到稳定的和频信号输出：再将该信号，经过第八分频器373后，即可得到锁相于主钟源中心站2b的高精度时频信号输出其中，ε2为第八分频器373引入的固定相位偏差。类似的，从钟源中心站6传来的λ3光载波，经第十一混频器366和第九带通滤波器370便可得到稳定的和频信号输出，最后经第九分频器374后，得到锁相于环形链路二中从钟源2b的高精度时频信号输出其中，ε3为第九分频器374引入的固定相位偏差。第六分频器371和第七分频器372的输出分别恢复出环形链路一中主钟源中心站1a和从钟源中心站1b的时频信号，其方法和单一环形链路的恢复方法一致。因此，本发明不仅可恢复出一个环形链路中的时频信号，还可以恢复出相邻环形链路中高精度原子钟的时频信号，从而进一步提升网络的适应性。
应指出的是，本发明的拓展和改进方式不受限于实施案例中的介绍，任何基于本发明的修改、等同替换和改进，都在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高精度光纤时频环形网系统，该系统包括一个主钟源中心站、一个以上的从钟源中心站、一个以上的时频信号接收站和光纤链路，每个中心站和接收站均有两个输入输出端口，所述的主钟源中心站、从钟源中心站和时频信号接收站之间通过光纤链路相连，构成一个环形网络结构；其特征在于，所述的主钟源中心站包括主原子钟(101)，该主原子钟(101)有两路时频信号输出口，分别与波长为λ0的第一激光器(102)的射频信号调制口相连和第一鉴相器(111)的参考信号输入口相连，第一激光器(102)的光输出端口和第一隔离器(103)的输入口相连，第一隔离器(103)的输出口与第一分束器(104)的输入口相连，第一分束器(104)的两个输出口分别和第一耦合器(105)的1端口和3端口相连，该第一耦合器(105)的1端口的输入信号由4端口输出，第一耦合器(105)的4端口和第一环形器(106)的2端口相连，第一耦合器(105)的3端口的输入信号由2端口输出，该第一耦合器(105)的2端口和第二环形器(107)的2端口相连，第二环形器(107)的2端口的输入信号由3端口输出，第二环形器(107)的3端口作为主钟源中心站的第一输入输出端口(11)；逆时针光信号由第二环形器(107)的3端口输入，由该第二环形器(107)的4端口输出，第二环形器(107)的4端口和第一滤波器(108)的输入端口相连，第一滤波器(108)滤除λ0的光信号，第一滤波器(108)的输出端口和第二环形器(107)的1端口相连，其他波长的光由第二环形器(107)的2端口进入与之相连的第一耦合器(105)中，所述的第一环形器(106)的2端口输入信号由3端口输出，第一环形器(106)的3端口和第一光纤延时线(113)的光端口相连，第一光纤延时线(113)的另一个光端口作为主钟源中心站的第二个输入输出端口(12)，从环形链路顺时针传来的光信号，经第一光纤延时线(113)后，进入第一环形器(106)的3端口，由4端口输出，第一环形器(106)的4端口与第一解复用器(109)的公共输入端口相连，第一解复用器(109)的λ0的输出端口与第一探测器(110)的光输入端口相连，第一探测器(110)的射频信号输出口与所述的第一鉴相器(111)的射频信号输入口相连，该第一鉴相器(111)的鉴相信号输出端与第一反馈控制电路(112)的输入端口相连，该第一反馈控制电路(112)的输出驱动端口与所述的第一光纤延时线(113)的控制输入端相连，所述的第一解复用器(109)的其他波长的输出端口与第一环形器(106)的1端口相连，其他波长的光由第一环形器(106)的2端口输出，进入第一耦合器(105)中，最终由第二环形器(107)的3端口输出；所述的主钟源中心站通过第一输入输出端口(11)和第二输入输出端口(12)接入到光纤链路中；所述的从钟源中心站包括：从原子钟(201)，该从原子钟的射频信号输出口与波长为λi的第二激光器(202)的调制输入口相连，i为第i个从钟源中心站，第二激光器(202)的光输出端口和第二隔离器(203)的输入口相连，第二隔离器(203)的输出口与第二分束器(204)的输入口相连，第二分束器(204)的两个输出口分别和第二耦合器(207)的1端口和3端口相连，第二耦合器(207)1端口的输入信号，由4端口输出，该4端口和第三环形器(208)的2端口相连，第三环形器(208)的3端口作为从钟源中心站的第一输入输出端口(21)，该第一输入输出端口(21)作为输入端口时，由环形器4端口输出，第三环形器(208)的4端口输出与第二滤波器(205)的输入端口相连，滤除λi的时频信号；第二滤波器(205)输出端口和第三环形器(208)的1端口相连；第二耦合器(207)的3端口的输入信号，由2端口输出，该2端口和第四环形器(209)的2端口相连，第四环形器(209)的2端口的输入信号由3端口输出，3端口作为从钟源中心站的第二输入输出端口(22)；第四环形器(209)的3端口作为输入端口时，由第四环形器(209)的4端口输出；第四环形器(209)的4端口与第三滤波器(206)的输入端口相连，滤除λi的时频信号；第三滤波器(206)输出端口和第四环形器(209)的1端口相连，其他波长的光信号将继续在光环路中传输；所述的从钟源中心站通过第一输入输出端口(21)和第二输入输出端口(22)接入到光纤链路中；
所述的时频信号接收站为光学补偿时频信号接收站或电学补偿时频信号接收站，所述的时频信号接收站可处于环形链路的任意位置。
2.根据权利要求1所述的高精度光纤时频环形网系统，其特征在于所述的光学补偿时频信号接收站包括：第三耦合器(301)，第三耦合器(301)的1端口、2端口作为光学补偿时频信号接收站的第一输入输出端口(31)和第二输入输出端口(32)，第三耦合器(301)的1端口的输入信号，由2端口输出继续进入光纤链路，4端口与第二解复用器(303)的公共端相连，第三耦合器(301)2端口的输入信号，由1端口输出继续进入光纤链路，3端口与第三解复用器(302)的公共端相连，第三解复用器(302)的λ0的输出端口与第三分束器(304)的输入端相连，λi的输出口与第二探测器(307)光信号输入端相连，第二解复用器(303)的λi的输出端口与第四分束器(305)的输入端相连，第二解复用器(303)的λ0的输出口与第三探测器(308)光信号输入端相连，第三分束器(304)的两个输出端口分别与第二光纤延时线(310)的光端口和第四探测器(306)的光信号输入端相连，第四分束器(305)的两个输出端口分别与第三光纤延时线(311)的光端口和第五探测器(309)的光信号输入端相连，第四探测器(306)和第三探测器(308)的射频信号输出口接入第一混频器(312)的两个输入端口中，第一混频器(312)的差频信号输出口接入到第二反馈控制电路(314)的输入端口，第二探测器(307)和第五探测器(309)的射频信号输出口接入第二混频器(313)的两个输入端口中，第二混频器(313)的差频信号输出口接第三反馈控制电路(315)的输入端，第二反馈控制电路(314)的驱动信号输出口与第二光纤延时线(310)的控制输入端口相连，第二光纤延时线(310)的光端口输出与第六探测器(316)的光输入端口相连，第六探测器(316)的射频信号输出端输出的信号为经过噪声抑制后恢复出来的主钟源中心站时频信号，第三反馈控制电路(315)的驱动信号输出口与第三光纤延时线(311)的控制输入端口相连，第三光纤延时线(311)的光端口输出与第七探测器(317)的光输入端口相连，第七探测器(317)的射频信号输出端输出的信号，为经过噪声抑制后恢复出来的从钟源中心站时频信号；所述的光学补偿时频信号接收站通过第一输入输出端口(31)和第二输入输出端口(32)接入到光纤链路中。
3.根据权利要求1所述的高精度光纤时频环形网系统，其特征在于所述的电学补偿时频信号接收站的结构包括第四耦合器(319)，第四耦合器(319)的1端口、2端口分别为电学补偿时频信号接收站的第一输入输出端口(31)和第二输入输出端口(32)，第四耦合器(319)的2端口的输入信号由1端口输出继续进入光纤链路，另一部分由3端口输出与第四解复用器(321)的公共端相连，第四耦合器(319)的1端口的输入信号由2端口输出继续进入光纤链路，第四耦合器(319)的4端口的输出与第五解复用器(320)的公共端相连，第五解复用器(320)中λ0的输出端口与第八探测器(324)的光信号输入端相连，第五解复用器(320)的λi的输出口与第九探测器(322)光信号输入端相连，第四解复用器(321)的λ0的输出端口与第十探测器(325)的光信号输入端相连，第四解复用器(321)的λi的输出口与第十一探测器(323)光信号输入端相连，第九探测器(322)和第十一探测器(323)的射频信号输出口分别与第三混频器(326)的两个输入端口相连，第三混频器(326)的和频信号输出端口与第一带通滤波器(327)的输入端口相连，获得其和频信号，第一带通滤波器(327)的输出端口与第一分频器(330)的输入端口相连，第一分频器(330)的分频输出的信号为恢复出的从钟源中心站时频信号，第八探测器(324)和第十探测器(325)的射频信号输出口分别与第四混频器(328)的两个输入端口相连，第四混频器(328)的和频信号输出端口与第二带通滤波器(329)的输入端口相连，获得其和频信号，第二带通滤波器(329)的输出端口与第二分频器(331)的输入端口相连，第二分频器(331)的分频输出信号为恢复出主钟源中心站的时频信号，所述的电学补偿时频信号接收站(3)通过第一输入输出端口(31)和第二输入输出端口(32)接入到光纤链路中。
4.权利要求1所述的高精度光纤时频环形网系统的组网方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1)启动所述的主钟源中心站：
所述的主钟源中心站(1)将原子钟(101)产生的时频信号调制在第一激光器(102)上输出的波长为λ0的光载波，由所述的第一输入输出端口(11)和第二输入输出端口(12)，分别从顺时针和逆时针两个方向输入环形光纤网络中：
顺时针的光载波，经过多段光纤链路，并依次通过多个从钟源中心站和多个时频信号接收站，主钟源中心站(1)和第一从钟源中心站(2a)之间的光纤链路的相位波动记为第一从钟源中心站(2a)到第N从钟源中心站(2n)之间的N-1段光纤链路的总相位波动记为第N从钟源中心站(2n)到第M时频信号接收站(3m)之间的光纤链路的相位波动记为第1时频信号接收站(3a)到第M时频信号接收站(3m)之间的M-1段光纤链路之间的总相位波动记为第一时频信号接收站(3a)到主钟源中心站(1)之间的相位波动记为经过环形链路一周后，λ0的光载波回到主钟源中心站(1)，与初始参考信号拍频鉴相后，得到环形链路一圈的链路噪声信息从而通过第一反馈控制电路(112)，驱动第一光纤延时线(113)，产生相反的相位移动于是，环形链路一圈的总相位波动为实现环形链路噪声抑制；
逆时针的光载波，经过几乎相同的光纤链路，回到主钟源中心站(1)中，总相位波动也为至此，网络主钟源节点完成时频信号发送和环形链路噪声抑制的步骤，同时第一滤波器(108)的使用，完成了防止λ0的光载波多次通过环形光链路的步骤；
2)启动所述的从钟源中心站：
从钟源中心站(2a)，将从钟源的高精度原子钟(201)产生的时频信号调制到λi激光器(202)上，受调制波长为λi的光载波由所述的第一输入输出端口(21)和第二输入输出端口(22)，分别从两个方向注入到环形光纤网络中：
顺时针光载波信号，从第二输入输出端口(22)输出，经过相同的多段光纤链路，依次通过多个从钟源中心站、多个时频信号接收站和主钟源中心站，回到该从钟源中心站中，经过环形链路一圈的总相位波动:
顺时针到达该从钟源中心站(2a)由第一输入输出端口(21)进入，经第三环形器(208)的4端口输出到达第二滤波器(205)，滤除λi的光载波信号；
逆时针光载波信号，从第一输入输出端口(21)输出进入环形链路，同样，经过多段相同的光纤链路，依次通过主钟源中心站、多个时频信号接收站、多个从钟源中心站，经过环形链路一圈的总相位波动也为逆时针到达从钟源中心站(2)由第二输入输出端口(22)进入，经第三环形器(208)的4端口输出到第三滤波器(206)，滤除λ2的光载波信号，至此，网络从钟源节点完成第一从钟源时频(2a)信号注入和防止λi的光载波多次通过环形光链路的步骤；其他从钟源中心站采用相同的步骤启动；
3)启动所述的时频信号接收站：
所述的时频信号接收站(3a)采用所述的光学补偿结构时频信号接收站时，对于主钟源中心站(1)传来的顺时针信号由第四探测器(306)解调，该信号受到的相位波动为：逆时针光信号由第三探测器(308)解调，该信号受到的相位波动为：经过第一混频器(308)后，得到其差频误差信号，该误差信号正比于调整第二反馈驱动电路(314)，驱动第二光纤延时线(310)产生的相移，于是经过第二光纤延时线(310)，由第六探测器(316)解调出的信号总相位波动为：相位噪声得到抑制，于是得到主钟源中心站(1)传来的稳定时频信号；通过第七探测器(317)恢复出第i从钟源中心站传来的稳定时频信号；于是，时频信号接收站(3a)完成了恢复网络主钟源中心站的和从钟源中心站时频信号的步骤，其他时频信号接收站采用上述相同的步骤启动；
时频信号接收站(3a)采用电学补偿结构时频信号接收站时，对于主钟源中心站(1)传来的顺时针信号由第十探测器(325)解调，该信号受到的相位波动为：逆时针光信号由第八探测器(324)解调，该信号受到的相位波动为：经过第四混频器(328)后，由第二带通滤波器(329)输出其和频信号，该信号受到的相移为再经过第二分频器(331)分频，则信号的总相位波动表示为：相位噪声受到抑制，于是得到主钟源中心站(1)传来的稳定时频信号；通过第一分频器(330)恢复出第i从钟源中心站传来的稳定时频信号；于是，时频信号接收站完成了恢复网络主钟源中心站的和从钟源中心站时频信号的步骤，其他时频信号接收站采用上述相同的步骤启动。
CN201610035779.XA 2016-01-20 2016-01-20 高精度光纤时频环形组网系统和组网方法 Active CN105591697B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610035779.XA CN105591697B (zh) 2016-01-20 2016-01-20 高精度光纤时频环形组网系统和组网方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610035779.XA CN105591697B (zh) 2016-01-20 2016-01-20 高精度光纤时频环形组网系统和组网方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105591697A CN105591697A (zh) 2016-05-18
CN105591697B true CN105591697B (zh) 2018-04-17

Family

ID=55930988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610035779.XA Active CN105591697B (zh) 2016-01-20 2016-01-20 高精度光纤时频环形组网系统和组网方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105591697B (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106877964B (zh) * 2017-01-10 2018-07-13 中国科学院上海光学精密机械研究所 高精度光纤时频信号同步网络
CN110958504A (zh) * 2019-12-13 2020-04-03 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种基于光纤环网架构的高稳高可靠时频网络实现方法
CN111049582B (zh) * 2019-12-17 2021-12-14 北京无线电计量测试研究所 一种基于微波光子技术的微波信号实时同步装置及方法
CN111416681B (zh) * 2020-03-30 2022-02-22 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种适应多场景应用的高可靠时频同步组网方法
CN111698140B (zh) * 2020-06-24 2022-01-25 成都天奥电子股份有限公司 一种适用于环形组网系统的高精度时间同步方法
CN111934773B (zh) * 2020-08-12 2021-06-08 中国电子科技集团公司第四十四研究所 一种基于环路拓扑的分布式光纤宽频稳相传输分配系统及方法
CN112383348B (zh) * 2020-11-12 2022-12-09 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 一种基于光纤环网系统的分时复用时频传递方法
CN112751614B (zh) * 2020-12-24 2022-03-04 北京无线电计量测试研究所 一种基于两站间的阿秒级光纤时间传递方法
CN113193918B (zh) * 2021-04-26 2022-08-09 上海交通大学 将时间和频率传递信号复合到单个100g波分复用信道传输的装置
CN117240393B (zh) * 2023-11-13 2024-01-23 四川长虹新网科技有限责任公司 一种面向多ap联合的高精度时间频率同步方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1578297A (zh) * 2003-07-01 2005-02-09 华为技术有限公司 网络中的定时源自动同步方法
CN1835433A (zh) * 2005-03-14 2006-09-20 安捷伦科技有限公司 多个时间同步域的应用
CN100361434C (zh) * 2000-04-19 2008-01-09 富士通株式会社 Wdm网络中的光时钟信号分布系统
CN102833061A (zh) * 2012-08-31 2012-12-19 北京东土科技股份有限公司 基于无缝冗余环网的提高时钟精度的方法及节点
WO2015024599A1 (en) * 2013-08-22 2015-02-26 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) A method for detecting timing references affected by a change in path delay asymmetry between nodes in a communications network

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100361434C (zh) * 2000-04-19 2008-01-09 富士通株式会社 Wdm网络中的光时钟信号分布系统
CN1578297A (zh) * 2003-07-01 2005-02-09 华为技术有限公司 网络中的定时源自动同步方法
CN1835433A (zh) * 2005-03-14 2006-09-20 安捷伦科技有限公司 多个时间同步域的应用
CN102833061A (zh) * 2012-08-31 2012-12-19 北京东土科技股份有限公司 基于无缝冗余环网的提高时钟精度的方法及节点
WO2015024599A1 (en) * 2013-08-22 2015-02-26 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) A method for detecting timing references affected by a change in path delay asymmetry between nodes in a communications network

Also Published As

Publication number Publication date
CN105591697A (zh) 2016-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105591697B (zh) 高精度光纤时频环形组网系统和组网方法
CN110061778B (zh) 光纤微波与光学频率同时传递装置与传递方法
CN106992835B (zh) 模分复用光纤通信系统的构建方法及构建的光纤通信系统
CN106788704B (zh) 基于同步序列的少模光纤模间延时的测量系统及方法
CN109039469A (zh) 时频标准信号融合传输系统及传输方法
CN103533632B (zh) 一种基于相位补偿的自由空间频率信号传输系统
CN106603158B (zh) 高精度分布式光纤频率传递方法
CN105610565B (zh) 基于模式复用光通信系统的自相关零差探测装置及方法
CN107911173B (zh) 高精度光纤微波频率传递系统
CN111371505B (zh) 基于多次反射的分布式光学频率传递装置与传递方法
CN111147150A (zh) 基于被动相位补偿的分布式光学频率传递装置与传递方法
CN104467967B (zh) 基于相位补偿的微波信号光纤稳相传输系统
WO2021120485A1 (zh) 基于被动相位补偿的光学频率传递装置与传递方法
CN111147149B (zh) 基于被动相位补偿的光学频率传递装置与传递方法
CN103490816A (zh) 一种微波频率信号被动传输系统及方法
CN111181648A (zh) 基于被动相位补偿的微波频率传递装置及传递方法
CN107994947A (zh) S型往返变频式光纤高精度频率传递系统及方法
CN105629381B (zh) 光纤模式旋转器、全光纤模式复用器和解复用器
CN113452502B (zh) 一种主被动复合相位补偿的时间频率传递方法和系统
CN111342898A (zh) 基于环形光纤链路的光学频率传递装置与传递方法
CN100574157C (zh) 基于低频锁相环的高速光接收机
CN114567384B (zh) 通用型硅基光子毫米波/太赫兹芯片及其传递系统和方法
CN115021802A (zh) 网络可自愈的光纤时频同步网、同步方法、组网及介质
CN206181285U (zh) 一种中心局设备及三网融合系统
CN114006655B (zh) 基于延时的单端频率比对装置与比对方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant