CN110518981A - 一种微波频率传递装置 - Google Patents

一种微波频率传递装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110518981A
CN110518981A CN201910902770.8A CN201910902770A CN110518981A CN 110518981 A CN110518981 A CN 110518981A CN 201910902770 A CN201910902770 A CN 201910902770A CN 110518981 A CN110518981 A CN 110518981A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
chaotic
carrier signal
optical
chaotic carrier
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.)
Granted
Application number
CN201910902770.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110518981B (zh
Inventor
陈海波
杨仁福
陈星�
赵环
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.)
Beijing Institute of Radio Metrology and Measurement
Original Assignee
Beijing Institute of Radio Metrology and Measurement
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 Beijing Institute of Radio Metrology and Measurement filed Critical Beijing Institute of Radio Metrology and Measurement
Priority to CN201910902770.8A priority Critical patent/CN110518981B/zh
Publication of CN110518981A publication Critical patent/CN110518981A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110518981B publication Critical patent/CN110518981B/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
    • H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
    • H04B10/85—Protection from unauthorised access, e.g. eavesdrop protection
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/001—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols using chaotic signals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

本发明提出一种微波频率传递装置，包括配对的发射混沌态光信号的第一激光发射器和第二激光发射器、光电调制器、第一光探测器、第二光探测器、微波解调器、微波滤波器；第一激光发射器发射第一混沌信号，光电调制器将被传递信号和第一混沌信号混合生成混沌载波信号，混沌载波信号经过光纤传输至第一光探测器，第一光探测器将混沌载波信号转化为第一电信号，并将第一电信号输入至微波解调器；第二激光发射器发射第二混沌信号，第二光探测器将第二混沌信号转化为第二电信号，并将第二电信号输入至微波解调器；微波解调器将第一点电信号和第二电信号相互抵消，解调出混沌载波信号中的被传递信号，并将被传递信号输入至微波滤波器进行滤波后输出。

Description

一种微波频率传递装置
技术领域
本发明涉及频率传递领域。更具体的，涉及一种微波频率传递装置。
背景技术
时间频率或微波频率广泛应用与通信、雷达和航空航天等领域，其信号的稳定度和安全性将对国家经济和国防安全有重要的影响。目前高精度的时频信号传递主要采用光纤传递的方式。ZL201310461820.6提出一种“光纤时频传递中传输时延的补偿器及方法”，该发明是采用中心站对远端站的光电振荡器进行远程注入锁定，远端站再将误差反馈回中心站，中心站再采用相位延迟及波动调控电路进行补偿。ZL201510221740.2发明了“一种基于远程端补偿的光纤光学频率传递方法”，首先使光信号从本地端发出，传输至远端后通过另一光纤传回，在本地端完成拍频后，对相移进行控制，实现光纤噪声的准确测量。ZL201610035779.X提出了“一种高精度光纤时频环形组网系统和组网方法”，通过光纤建立了主钟和多个从钟站之间的光纤链路组网。ZL201310467522.8提出了“一种基于相位补偿的自由空间频率信号传输系统”，ZL201310683870.9提出了“一种基于频率同步的微波测距及时间同步系统及方法”，ZL201410141670.5提出了“一种补偿系统后置的频率传输系统和方法”。上述专利利用光纤传递的方式能够高精度的把时频信号传至用户端，但无法从物理层面保障信号传输中的安全性。混沌光通信利用配对的混沌态激光器能够完成物理层面的传输安全保障。ZL201610963547.0提出“一种基于可见光LED的高速可见光混沌保密通信装置”，通过在主混沌模块中通过调制器将有用信息和混沌载波信号混合，使有用信息隐藏与混沌信号中，有利于显著提高光通信的安全性。ZL201610101144.5提出“一种基于激光混沌的长距双向视频保密通信装置”，可将视频信息进行纯物理的硬件加密，具有极高的安全性。ZL201410305841.3提出“一种基于多模激光器的波长跳变混沌保密通信方法及系统”，利用混沌通信技术和波长跳变技术提高了物理层传输保密性。但上述专利中未能对时频信号或高稳微波信号进行安全性传递。由于时频信号和高稳微波信号传递有其特殊性，需要保障其高稳定度和高精度。目前尚未有在保障物理层面安全性的情况下，进行光纤时频或微波频率的传递方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种在保障物理层面安全性的情况下，进行光纤时频或微波频率的传递装置，以克服现有技术存在的问题。
为达到上述目的，本发明提出一种微波频率传递装置，该微波频率传递装置包括：包括配对的发射混沌态光信号的第一激光发射器和第二激光发射器、光电调制器、第一光探测器、第二光探测器、微波解调器、微波滤波器；
所述第一激光发射器发射第一混沌信号，通过所述光电调制器将被传递信号和所述第一混沌信号混合生成混沌载波信号，所述混沌载波信号经过光纤传输至所述第一光探测器，通过所述第一光探测器将所述混沌载波信号转化为第一电信号，并将所述第一电信号输入至所述微波解调器；
所述第二激光发射器发射第二混沌信号，通过所述第二光探测器将所述第二混沌信号转化为第二电信号，并将所述第二电信号输入至所述微波解调器；
所述微波解调器将所述第一电信号和所述第二电信号相互抵消，解调出所述混沌载波信号中的被传递信号，并将所述被传递信号输入至所述微波滤波器进行滤波后输出。
优选地，该微波频率传递装置还包括第一双向光耦合器、电压延迟控制器、第二双向光耦合器、第三光探测器、锁相放大器、积分电路控制器、第四光探测器、环形器、第三双向光耦合器；
所述第一双向光耦合器将所述混沌载波信号进行分波形成第一分光比列的混沌载波信号和第二分光比列的混沌载波信号；
所述第一分光比例的混沌载波信号经过所述电压延迟控制器、第二双向光耦合器后传输至光纤；
所述第二分光比例的混沌载波信号经过所述第一双向耦合器进入所述第三光探测器并在所述第三光探测器转化为第三电信号；
经过光纤传输后的第一分光比例的混沌载波信号通过所述环形器进入所述第三双向光耦合器，并在所述第三双向光耦合器进行分波形成第三分光比例的混沌载波信号和第四分光比例的混沌载波信号；
所述第三分光比例的混沌载波信号进入所述第一光隔离器；
所述第四分光比例的混沌载波信号通过所述环形器返回至光纤，经过光纤传输的第四分光比例的混沌载波信号经过所述第二双向光耦合器进入所述第四光探测器并在所述第四光探测器转化为第四电信号；
所述第三电信号与所述第四电信号在所述锁相放大器进行相位比较，得到所述第三电信号与所述第四电信号的相位差，将所述相位差输入至所述积分电路控制器进行积分，所述积分电路控制器对所述电压延迟控制器进行控制来减少所述混沌载波信号的延迟。
优选地，在所述第一激光发射器和所述光电调制器之间、所述第一双向光耦合器与所述电压延迟控制器之间、在所述第一双向光耦合器与所述第三光探测器之间、所述第二双向光耦合器和所述第四光探测器之间、所诉第三双向光耦合器和所述第一光探测器之间以及所述第二激光发射器和所述第二光探测器之间分别设置隔离器，用于防止信号在传递时发生干扰。
优选地，在所述环形器和所述第三双向光耦合器之间设置第一放大器；用于增强所述第三混沌载波信号，弥补所述第三混沌载波信号在传递时的损耗；
在所述环形器和所述第三双向光耦合器之间设置第二放大器；用于增强所述第四混沌载波信号，弥补所述第四混沌载波信号在传递时的损耗。
优选地，所述第一激光发射器和所述第二激光发射器为外腔激光器，通过选择外腔反射镜的反射率和激光器的偏置态，使所述外腔激光器发射的光信号可以运行在混沌态。
优选地，所述第一激光发射器和所述第二激光发射器为VCSEL激光器或者DFB激光器。
优选地，所述第一双向光耦合器、所述第二双向光耦合器和所述第三双向光耦合器的分光比例均为90:10。
本发明的有益效果如下：
本发明涉及一种微波频率传递装置，利用混沌光通信的方式，将时频信号或者微波频率信号进行传输，保障了时频信号或者微波频率信号传递时物理层面的安全性，并对传输信号进行鉴相时延控制，使传输信号在传递时更稳定。
附图说明
图1示出本发明一种微波传递装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举，并且在不冲突的情况下，本说明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。
参见图1，本发明的实施例提供了一种微波传递装置，该微波频率传递装置包括：配对的发射混沌态光信号的第一激光发射器和第二激光发射器、光电调制器、第一光探测器、第二光探测器、微波解调器、微波滤波器；
所述第一激光发射器发射第一混沌信号，通过所述光电调制器将被传递信号和所述第一混沌信号混合生成混沌载波信号，所述混沌载波信号经过光纤传输至所述第一光探测器，通过所述第一光探测器将所述混沌载波信号转化为第一电信号，并将所述第一电信号输入至所述微波解调器；
所述第二激光发射器发射第二混沌信号，通过所述第二光探测器将所述第二混沌信号转化为第二电信号，并将所述第二电信号输入至所述微波解调器；
所述微波解调器将所述第一点电信号和所述第二电信号相互抵消，解调出所述混沌载波信号中的被传递信号，并将所述被传递信号输入至所述微波滤波器进行滤波后输出；
其中，被传递信号为时频信号或者微波信号；
所述第一激光发射器和所述第二激光发射器具有相同的光源参数，两者各自发射的第一混沌信号和第二混沌信号高度相似。
具体地，该微波频率传递装置还包括第一双向光耦合器、电压延迟控制器、第二双向光耦合器、第三光探测器、锁相放大器、积分电路控制器、第四光探测器、环形器、第三双向光耦合器；
所述第一双向光耦合器将所述混沌载波信号进行分波形成第一分光比列的混沌载波信号和第二分光比列的混沌载波信号；
所述第一分光比例的混沌载波信号经过所述电压延迟控制器、第二双向光耦合器传输至光纤；
所述第二分光比例的混沌载波信号经过所述第一双向耦合器进入所述第三光探测器并在所述第三光探测器转化为第三电信号；
经过光纤传输后的第一分光比例的混沌载波信号通过所述环形器进入所述第三双向光耦合器，并在所述第三双向光耦合器进行分波形成第三分光比例的混沌载波信号和第四分光比例的混沌载波信号；
所述第三分光比例的混沌载波信号进入所述第一光隔离器；
所述第四分光比例的混沌载波信号通过所述环形器返回至光纤，经过光纤传输的第四分光比例的混沌载波信号经过所述第二双向光耦合器进入所述第四光探测器并在所述第四光探测器转化为第四电信号；
所述第三电信号与所述第四电信号在所述锁相放大器进行相位比较，得到所述第三电信号与所述第四电信号的相位差，将所述相位差输入至所述积分电路控制器进行积分，所述积分电路控制器对所述电压延迟控制器来减少所述混沌载波信号的延迟。
具体地，在所述第一激光发射器和所述光电调制器之间、所述第一双向光耦合器与所述电压延迟控制器之间、在所述第一双向光耦合器与所述第三光探测器之间、所述第二双向光耦合器和所述第四光探测器之间、所诉第三双向光耦合器和所述第一光探测器之间以及所述第二激光发射器和所述第二光探测器之间分别设置隔离器，用于防止信号在传递时发生干扰。
具体地，在所述环形器和所述第三双向光耦合器之间设置第一放大器；用于增强所述第三混沌载波信号，弥补所述第三混沌载波信号在传递时的损耗；
在所述环形器和所述第三双向光耦合器之间设置第二放大器；用于增强所述第四混沌载波信号，弥补所述第四混沌载波信号在传递时的损耗。
具体地，所述第一激光发射器和所述第二激光发射器为外腔激光器，通过选择外腔反射镜的反射率和激光器的偏置态，使所述外腔激光器发射的光信号可以运行在混沌态。
具体地，所述第一激光发射器和所述第二激光发射器为VCSEL激光器或者DFB激光器。
具体地，所述第一双向光耦合器、所述第二双向光耦合器和所述第三双向光耦合器的分光比例均为90:10。
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 (7)

1.一种微波频率传递装置，其特征在于，包括配对的发射混沌态光信号的第一激光发射器和第二激光发射器、光电调制器、第一光探测器、第二光探测器、微波解调器、微波滤波器；
所述第一激光发射器发射第一混沌信号，通过所述光电调制器将被传递信号和所述第一混沌信号混合生成混沌载波信号，所述混沌载波信号经过光纤传输至所述第一光探测器，通过所述第一光探测器将所述混沌载波信号转化为第一电信号，并将所述第一电信号输入至所述微波解调器；
所述第二激光发射器发射第二混沌信号，通过所述第二光探测器将所述第二混沌信号转化为第二电信号，并将所述第二电信号输入至所述微波解调器；
所述微波解调器将所述第一电信号和所述第二电信号相互抵消，解调出所述混沌载波信号中的被传递信号，并将所述被传递信号输入至所述微波滤波器进行滤波后输出。
2.根据权利要求1所述的微波频率传递装置，其特征在于，该微波频率传递装置还包括第一双向光耦合器、电压延迟控制器、第二双向光耦合器、第三光探测器、锁相放大器、积分电路控制器、第四光探测器、环形器、第三双向光耦合器；
所述第一双向光耦合器将所述混沌载波信号进行分波形成第一分光比列的混沌载波信号和第二分光比列的混沌载波信号；
所述第一分光比例的混沌载波信号经过所述电压延迟控制器、第二双向光耦合器后传输至光纤；
所述第二分光比例的混沌载波信号经过所述第一双向耦合器进入所述第三光探测器并在所述第三光探测器转化为第三电信号；
经过光纤传输后的第一分光比例的混沌载波信号通过所述环形器进入所述第三双向光耦合器，并在所述第三双向光耦合器进行分波形成第三分光比例的混沌载波信号和第四分光比例的混沌载波信号；
所述第三分光比例的混沌载波信号进入所述第一光隔离器；
所述第四分光比例的混沌载波信号通过所述环形器返回至光纤，经过光纤传输的第四分光比例的混沌载波信号经过所述第二双向光耦合器进入所述第四光探测器并在所述第四光探测器转化为第四电信号；
所述第三电信号与所述第四电信号在所述锁相放大器进行相位比较，得到所述第三电信号与所述第四电信号的相位差，将所述相位差输入至所述积分电路控制器进行积分，所述积分电路控制器对所述电压延迟控制器进行控制来减少所述混沌载波信号的延迟。
3.根据权利要求2所述的微波频率传递装置，其特征在于，在所述第一激光发射器和所述光电调制器之间、所述第一双向光耦合器与所述电压延迟控制器之间、在所述第一双向光耦合器与所述第三光探测器之间、所述第二双向光耦合器和所述第四光探测器之间、所诉第三双向光耦合器和所述第一光探测器之间以及所述第二激光发射器和所述第二光探测器之间分别设置隔离器，用于防止信号在传递时发生干扰。
4.根据权利要求2所述的微波频率传递装置，其特征在于，在所述环形器和所述第三双向光耦合器之间设置第一放大器；用于增强所述第三混沌载波信号，弥补所述第三混沌载波信号在传递时的损耗；
在所述环形器和所述第三双向光耦合器之间设置第二放大器；用于增强所述第四混沌载波信号，弥补所述第四混沌载波信号在传递时的损耗。
5.根据权利要求1所述的微波频率传递装置，其特征在于，所述第一激光发射器和所述第二激光发射器为外腔激光器，通过选择外腔反射镜的反射率和激光器的偏置态，使所述外腔激光器发射的光信号可以运行在混沌态。
6.根据权利要求5所述的微波频率传递装置，其特征在于，所述第一激光发射器和所述第二激光发射器为VCSEL激光器或者DFB激光器。
7.根据权利要求2所述的微波频率传递装置，其特征在于，所述第一双向光耦合器、所述第二双向光耦合器和所述第三双向光耦合器的分光比例均为90:10。
CN201910902770.8A 2019-09-24 2019-09-24 一种微波频率传递装置 Active CN110518981B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910902770.8A CN110518981B (zh) 2019-09-24 2019-09-24 一种微波频率传递装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910902770.8A CN110518981B (zh) 2019-09-24 2019-09-24 一种微波频率传递装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110518981A true CN110518981A (zh) 2019-11-29
CN110518981B CN110518981B (zh) 2020-10-27

Family

ID=68633424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910902770.8A Active CN110518981B (zh) 2019-09-24 2019-09-24 一种微波频率传递装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110518981B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110784301A (zh) * 2019-12-06 2020-02-11 西南大学 一种硅基微腔混沌同步的安全通信系统
CN111917477A (zh) * 2020-08-12 2020-11-10 中国电子科技集团公司第四十四研究所 基于环状拓扑的分布式光纤宽频稳相传输系统及方法
CN113193918A (zh) * 2021-04-26 2021-07-30 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
CN114629554A (zh) * 2022-03-15 2022-06-14 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 一种频率参考信号传递系统及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150244331A1 (en) * 2014-02-27 2015-08-27 National Cheng Kung University Microwave power amplification apparatus and method thereof
CN106130714A (zh) * 2016-08-26 2016-11-16 华中科技大学 一种宽带光混沌信号的发生装置
CN107576392A (zh) * 2017-09-08 2018-01-12 太原理工大学 一种基于相干域的混沌激光外腔时延的识别装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150244331A1 (en) * 2014-02-27 2015-08-27 National Cheng Kung University Microwave power amplification apparatus and method thereof
CN106130714A (zh) * 2016-08-26 2016-11-16 华中科技大学 一种宽带光混沌信号的发生装置
CN107576392A (zh) * 2017-09-08 2018-01-12 太原理工大学 一种基于相干域的混沌激光外腔时延的识别装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
E.V. EFREMOVA等: "Ultrawideband Microwave 3–7GHz Chaotic Oscillator Implemented as SiGe Integrated Circuit", 《SPRINGER PROCEEDINGS IN PHYSICS》 *
王有维: "混沌保密通信理论及方法研究", 《中国博士学位论文全文数据库》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110784301A (zh) * 2019-12-06 2020-02-11 西南大学 一种硅基微腔混沌同步的安全通信系统
CN111917477A (zh) * 2020-08-12 2020-11-10 中国电子科技集团公司第四十四研究所 基于环状拓扑的分布式光纤宽频稳相传输系统及方法
CN111917477B (zh) * 2020-08-12 2021-06-01 中国电子科技集团公司第四十四研究所 基于环状拓扑的分布式光纤宽频稳相传输系统及方法
CN113193918A (zh) * 2021-04-26 2021-07-30 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
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
CN114629554A (zh) * 2022-03-15 2022-06-14 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院 一种频率参考信号传递系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110518981B (zh) 2020-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110518981A (zh) 一种微波频率传递装置
CN106603158B (zh) 高精度分布式光纤频率传递方法
CN107490918B (zh) 一种光学频率标准传递中的超低噪声放大器
CN107843248B (zh) 自注入锁定谐振式光学陀螺及其工作方法
CN110086544B (zh) 一种全光强度与电光相位混合混沌双向通信系统
CN110571627B (zh) 一种基于被动补偿方式的频率稳定的光电振荡器及其方法
CN108683459A (zh) 一种基于马赫-曾德尔光纤干涉仪的光纤相位补偿器
CN102882608B (zh) 一种混沌正交复用保密光纤通信装置及方法
CN109873697A (zh) 一种具有光电相位与强度反馈的混沌加密安全通信系统
CN104506297A (zh) 一种基于数字补偿系统的频率传递系统及其传递方法
CN103346840B (zh) 一种产生多倍频低噪声微波信号的装置
CN107276758A (zh) 一种基于波导干涉环的量子密钥分配系统与方法
CN117278215B (zh) 用于量子密钥分发和光通信的光量子芯片及相位补偿方法
CN104967483A (zh) 一种双环高精度光纤频率传递装置
Li et al. Fiber radio frequency transfer using bidirectional frequency division multiplexing dissemination
CN113676262A (zh) 一种基于注入锁定光电振荡器的信号远距离传输稳相系统
US20100278541A1 (en) Optical System for Transfer of Timing Reference
WO2021198811A1 (en) Hybrid sensing-communication optical system and method
CN104051934B (zh) 基于电学环路滤波的光电振荡器及方法
Zhang et al. An all-optical Ka-band microwave long-distance dissemination system based on an optoelectronic oscillator
Wang et al. Ultrastable multiclock frequency injection and dissemination in a ring fiber network
CN217135505U (zh) 即插即用型sagnac环参考系无关测量设备无关QKD系统
CN110661572B (zh) 一种微波频率传递装置
CN102307088A (zh) 原子时信号接收系统及方法
Lin et al. Passive phase noise compensation for fiber-optic radio frequency transfer with a nonsynchronized source

Legal Events

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