CN106788840B

CN106788840B - 一种基于光纤频率传递的高精度光纤时间同步方法

Info

Publication number: CN106788840B
Application number: CN201611081905.1A
Authority: CN
Inventors: 陈法喜; 赵侃; 刘涛; 张首刚; 周旭
Original assignee: National Time Service Center of CAS
Current assignee: National Time Service Center of CAS
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2018-06-05
Anticipated expiration: 2036-11-30
Also published as: CN106788840A

Abstract

本发明公开了一种基于光纤频率传递的高精度光纤时间同步方法，其用光纤频率传递实现发射端与接收端的频率信号相位稳定；用频率信号产生时间信号；用光纤时间同步实现对所述时间信号进行校准。光纤频率传递方法在接收端得到的频率信号具有稳定度高的优点，可以实时消除光纤链路的噪声和温度漂移；光纤时间同步方法在接收端得到的时间信号具有准确度高的优点，可以准确地实现时间同步；基于光纤频率传递的高精度光纤时间同步方法，结合了光纤频率传递稳定度高和光纤时间同步方法准确度高的优点，实现了时间同步的高稳定度和高准确度。

Description

一种基于光纤频率传递的高精度光纤时间同步方法

技术领域

本发明属于授时同步技术领域，涉及一种时间同步方法，尤其是一种基于光纤频率传递的高精度光纤时间同步方法。

背景技术

在航空航天、雷达同步、尖端武器操控、高速通信、深空探测等领域，都对时间同步准确度和稳定度同时提出了很高的要求。目前的长波授时只能达到微秒的同步精度，卫星共视只能达到纳秒级的同步精度，而即便是价格昂贵的卫星双向比对法也只能达到百皮秒的同步精度。光纤时间同步方法可以达到一百皮秒的同步精度，而且设备价格远低于卫星双向比对法，所以光纤时间同步方法有广阔的应用前景。

目前，绝大部分光纤时间同步的方案只注重时间信号的同步准确度，忽略了时间信号的稳定度。但是如果时间信号的稳定度差，即便其有很高的准确度,其应用也会受到很大的限制，尤其是在对实时性要求高的场合。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于光纤频率传递的高精度光纤时间同步方法，其结合了光纤频率传递稳定度高和光纤时间同步方法准确度高的优点，能够实现时间同步的高稳定度和高准确度。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

这种基于光纤频率传递的高精度光纤时间同步方法，包括以下步骤：

1)参考频率信号输入到发射端的光纤频率传递的发射机，经过光纤链路传递到接收端的光纤频率传递的接收机，在接收端得到与发射端相对相位关系稳定的频率信号；

2)步骤1)所述接收端得到的频率经过一个分频器得到一个时间信号；

3)步骤2)所述的时间信号经过可编程延迟器输出两路时间信号，其中一路作为待测时间信号输入到时差测量器，另一路作为最终的同步时间信号输出；

4)参考时间信号输入到发射端的光纤时间同步发射机，经过光纤链路传递到接收端的光纤时间同步的接收机，在接收端得到与发射端相位同步的时间信号，并将其输入到步骤3)所述的时差测量器；

5)步骤4)所述的时差测量器测得时差值T，输入到运算控制单元；

6)步骤5)所述的运算控制单元根据步骤5)测得的时差值T，进行N次平均得到T_N，调整步骤3)所述的可编程延迟器的延迟量ΔT；其中N 为正整数，ΔT计算公式为：

ΔT＝-T_N；

7)重复步骤5)和步骤6)，以保证T_N尽量接近于0。

进一步，以上步骤1)所述的光纤频率传递的光纤链路和步骤4)所述的光纤时间同步的光纤链路是同一根光纤利用波分复用的方式共用。

进一步，以上步骤1)所述的光纤频率传递的光纤链路和步骤4)所述的光纤时间同步的光纤链路是两根不同的光纤。

进一步，以上步骤1)中的参考频率信号为10MHz频率信号。在接收端得到与发射端相对相位关系稳定的10MHz频率信号。所述接收端得到的10MHz频率经过一个分频器得到一个1PPS时间信号。

进一步，步骤5)的运算控制单元根据测得的时差值T，进行N次平均得到TN，调整步骤3)的可编程延迟器的延迟量ΔT，此处N选定为1000。

本发明具有以下有益效果：

本发明基于光纤频率传递的高精度光纤时间同步方法以光纤频率传递得到的高稳定度的频率信号来产生时间信号，保证了时间信号的高稳定度；以光纤时间同步得到的时间信号的高准确度对频率信号来产生时间信号进行校准，保证了最终输出的同步时间信号的高准确度。

进一步的，采用本发明的方法，对设备样机进行了测试，测试结果表明最终输出的同步时间信号的稳定度到达0.5ps@1000s，准确度达到 1.8ps。

附图说明

图1为本发明的具体实施例结构示意图。

具体实施方式

本发明根据光纤时间同步技术的应用需求，提出了一种基于光纤频率传递的高精度光纤时间同步方法，其用光纤频率传递实现发射端与接收端的频率信号相位稳定；用频率信号产生时间信号；用光纤时间同步实现对所述时间信号进行校准。光纤频率传递方法在接收端得到的频率信号具有稳定度高的优点，可以实时消除光纤链路的噪声和温度漂移；光纤时间同步方法在接收端得到的时间信号具有准确度高的优点，可以准确地实现时间同步；基于光纤频率传递的高精度光纤时间同步方法，结合了光纤频率传递稳定度高和光纤时间同步方法准确度高的优点，实现了时间同步的高稳定度和高准确度。

本发明基于光纤频率传递的高精度光纤时间同步方法，具体包括以下步骤：

1)参考频率信号输入到发射端的光纤频率传递的发射机(即光纤时间同步发射机)，经过光纤链路传递到接收端的光纤频率传递的接收机 (光纤时间同步接收机)，在接收端得到与发射端相对相位关系稳定的频率信号；

ΔT＝-T_N；

7)重复步骤5)和步骤6)，以保证T_N尽量接近于0。

在本发明的方案中，步骤1)所述的光纤频率传递的光纤链路和步骤4)所述的光纤时间同步的光纤链路是同一根光纤利用波分复用的方式共用。或者，步骤1)所述的光纤频率传递的光纤链路和步骤4)所述的光纤时间同步的光纤链路是两根不同的光纤。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述：

参见图1：给出一种实现实现本发明的具体实施例，该实施例中，假定源端发射站的参考时间信号为1PPS(one pulse per second)信号，频率信号的频率为10MHz。实现高稳定度高准确度的时间同步包括以下步骤：

1、参考10MHz频率信号输入到发射端的光纤频率传递的发射机，经过光纤链路传递到接收端的光纤频率传递的接收机，在接收端得到与发射端相对相位关系稳定的10MHz频率信号。

2、步骤1所述接收端得到的10MHz频率经过一个分频器得到一个1PPS时间信号。

3、步骤2所述的1PPS时间信号经过一个可编程延迟器输出两路 1PPS时间信号，其中一路作为待测1PPS时间信号输入到时差测量器，另一路作为最终的同步1PPS时间信号输出。

4、参考1PPS时间信号输入到发射端的光纤时间同步发射机，经过光纤链路传递到接收端的光纤时间同步的接收机，在接收端得到与发射端相位同步的1PPS时间信号，并将其输入到步骤3所述的时差测量器。

5、步骤4所述的时差测量器测得时差值T，输入到运算控制单元。

6、步骤5所述的运算控制单元根据步骤5测得的时差值T，进行N 次平均得到T_N，调整步骤3所述的可编程延迟器的延迟量ΔT。此处N 选定为1000，ΔT计算公式为：

ΔT＝-T_N

重复步骤5和步骤6，以保证T_N尽量接近于0。

Claims

1.一种基于光纤频率传递的高精度光纤时间同步方法，其特征在于，包括以下步骤：

6)步骤5)所述的运算控制单元根据步骤5）测得的时差值T，进行N次平均得到T_N，调整步骤3)所述的可编程延迟器的延迟量ΔT；其中N为正整数，ΔT计算公式为：

ΔT＝-T_N；

7)重复步骤5)和步骤6)，以保证T_N尽量接近于0。

2.根据权利要求1所述的基于光纤频率传递的高精度光纤时间同步方法，其特征在于，步骤1)所述的光纤频率传递的光纤链路和步骤4)所述的光纤时间同步的光纤链路是同一根光纤利用波分复用的方式共用。

3.根据权利要求1所述的基于光纤频率传递的高精度光纤时间同步方法，其特征在于，步骤1)所述的光纤频率传递的光纤链路和步骤4)所述的光纤时间同步的光纤链路是两根不同的光纤。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的基于光纤频率传递的高精度光纤时间同步方法，其特征在于，步骤1)中的参考频率信号为10MHz频率信号。

5.根据权利要求4所述的基于光纤频率传递的高精度光纤时间同步方法，其特征在于，步骤1)中，在接收端得到与发射端相对相位关系稳定的10MHz频率信号。

6.根据权利要求5所述的基于光纤频率传递的高精度光纤时间同步方法，其特征在于，步骤1)中，所述接收端得到的10MHz频率经过一个分频器得到一个1PPS时间信号。

7.根据权利要求4所述的基于光纤频率传递的高精度光纤时间同步方法，其特征在于，步骤5)的运算控制单元根据测得的时差值T，进行N次平均得到T_N，调整步骤3)的可编程延迟器的延迟量ΔT，此处N选定为1000。