基于色散延时的稳相传输系统研究
发布时间：2020-12-25 19:31
高稳定的频率信号在多种电子领域中都有应用,其中还有很多的领域需要两地或多地的频标信号相位能够同步,这就涉及到频标信号的长距离传输问题。使用传统的方式来传输频标信号已经很难再满足人们对高稳定信号的需求,随着微波光子学的产生和兴起,越来越多的研究者开始考虑和实验使用光纤来进行频标信号的传输。光纤体积小、质量轻、损耗低、价格低廉,抗电磁干扰和通信安全,是一种非常理想的传输信号的介质。但是,调制到光载波上的频标信号在光纤中传输时,会受到如温度,应变和振动等外部环境的干扰而出现传输延时的不规律变化,即相位抖动。相位抖动的存在会影响传输到远端站的频率信号的频率稳定度,所以需要使用补偿技术来补偿因为环境因素对频标信号造成的相位抖动,使远端站得到的信号相位可以与中心站的输入信号相位保持同步。论文介绍了光纤稳相传输的研究背景和国内外研究现状,分析了外界环境的变化对传输信号的相位所产生的影响,讨论了光纤的色散延时和稳相传输的基本原理,探讨了射频信号在频域和时域中稳定度的表征。论文设计了一种基于光纤色散延迟的稳相传输的总体方案,并对方案中涉及到的电子器件如倍频器、分频器和鉴相器等电路进行了设计与实现。将实现...
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２?ＬＰＬ实验的系统示意图［１６］??整个系统的秒频率稳定度是ｌ〇－１６量级，１００００?ｓ的频率稳定度是１（Ｔ１９量级
法国的物理激光实验室（ＬＰＬ）在超过８６ｋｍ的光纤上，传输了超稳定激光??的频率。该测试的光链路由两条级联的４３?ｋｍ光纤组成，又使用再循环回路，??使城市光纤链路的长度加倍到１７２ｋｍ。图１－２是该实验的系统示意图，超稳定光??源产生的光被顆合器分成两路，一路作为稳定度测量和相噪补偿的参考信号，另??一路则通过光环行器连接到光链路中，为了补偿光载波由于机械和热扰动产生的??相位抖动，远端的部分光信号在移频后会通过光环形器回溯到光链路中，返回到??本地端，回溯光和传输之前的光先通过耦合器变为一束光，再通过ＰＤ变成电信??号输入到ＰＬＬ中，利用锁相环来消除光纤传输引起的相位抖动。???Ｌｏｃａｌ?Ｅｎｄ??Ｃａｖｉｔｙ?＊???：??Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ?？？?＿?＿?？—１?Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ：??Ｆｉｂｅｒ?Ｌａｓｅｒ?：?＾?１?ｓｙｓｔｅｍ?：??１５４２?ｎｍ?｜?ｎ?ＯＣ???：＿?＿?＿＿??［ａ］?＆一丨卿丨?Ｆ－ｋ??！?ｎｌ?ＳＴＴＡ??ｉｐｃｉ［ｊ］．?＼??：?＾ＩＷ?＾Ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ?＼??Ｉ?Ｉ???－Ｐｈａｓｅ?ｎｏｉｓｅ?Ｉ??工？?ＰＤ?１』丨?ｒｆ?ｓｙｎｔｈ?ｌ?：?小?Ｉ??：；：Ｋ：ｒ＝Ｔ＇；?Ｖ??Ｌｉｎｋ?ｓｔａｂｉｌｉｔｙ?｜?＿?￣?ｉ?Ｉ?ＬＪ?？ｎｗｉ?５?！??Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ！．．．Ｓ３？．ｊ?ＲｅｍｏｔｅＥｎｄ??图１－２?ＬＰＬ实验的系统示意图［１６］??整个系统的秒频率稳定度是ｌ〇－１６量级
ｌＯＨｚｏ??美国的国家标准技术研究所（ＮＩＳＴ）提出了一种基于单模自由空间光链路的??光频梳双向脉冲交换的实现方法［１７］。图１－４是其系统示意图，这种方法是在一个??很高的光学频率下完成的，可以实现很低的残留噪声，虽然在空间中受到湍流的??影响，但是实验的剩余时间偏差低于１飞秒，１０００?ｓ的残余不稳定度达到ＵＴ１８，??２?ｋｍ链路的分数漂移低于３?Ｘ１０－１９。实验中，每一个站点上的光频梳都被锁相给??一个光学振荡器，从而将光学振荡器的时间转化为飞秒级残余抖动的脉冲序列的??重复率，每一个站点的光频梳的重复率被设置为１／Ｔ，脉冲序列通过站点之间的??混合光纤或是自由空间链路进行交换。??Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ?Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ?—＾??（ｂ）?￣??ｒ＼?￣￣—?＾—??＜—＾Ａ７￣－ＡＰａｔｈ－＾Ｃｌｏｃｋ?－？??；７Ａｒ－ＡＰａｔｈ＞ＡＣｌｏｃｋ?一？??Ｉ?个１?—?／／?—ｌｒ￣?Ａｄｏｃｋ??１—?／／?—??＞?ｆｉｍｅ?（ｔｉｍｉｎｇ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）??图１－４ＮＩＳＴ光频梳脉冲相干交换的光纤双向传输原理图［１７］??澳大利亚的国家计量研宄所使用频率混合技术，利用无源相位共轭消除因光??纤长度引起的相位波动，确保参考信号和同步振荡器之间的相位差与链路长度无??关［１８］
【参考文献】：
期刊论文
[1]嫦娥四号中继星成功发射[J]. 刘晓正. 导弹与航天运载技术. 2018(03)
[2]北斗卫星导航系统动态定位精度测试与分析[J]. 张丰兆,刘瑞华,倪育德,王莹. 全球定位系统. 2018(01)
[3]高稳定度光纤时频相干传输技术研究[J]. 马文起,吴智斌,李晶,李娟. 无线电工程. 2015(12)
[4]基于相位波动远端补偿的微波频率光纤传递新方法[J]. 李得龙,卢麟,张宝富,李晓亚,滕义超. 光学学报. 2014(07)
[5]原子频标光纤长距离传递的稳定度损失分析[J]. 卢麟,吴传信,经继松,韦毅梅,朱勇. 解放军理工大学学报(自然科学版). 2013(02)
[6]微波倍频器的发展与设计[J]. 朱志勇,王积勤. 制导与引信. 2003(03)
[7]欧洲伽利略导航系统的发展[J]. 过静珺,卢建刚,吴卫峰,曾润国. 测绘通报. 2002(02)
博士论文
[1]基于光纤的稳相传输技术研究[D]. 张安旭.北京邮电大学 2015
[2]基于铌酸锂调制器的微波光子信号处理技术与毫米波频段ROF系统设计[D]. 李建强.北京邮电大学 2009
硕士论文
[1]基于光域补偿的射频信号光纤高稳传输系统设计[D]. 赵曼.西安电子科技大学 2015
[2]0.5～10GHz雷达微波信号光纤传输系统研究及超宽带微波放大器的设计[D]. 吴海静.天津大学 2007
本文编号：2938261
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２?ＬＰＬ实验的系统示意图［１６］??整个系统的秒频率稳定度是ｌ〇－１６量级，１００００?ｓ的频率稳定度是１（Ｔ１９量级
法国的物理激光实验室（ＬＰＬ）在超过８６ｋｍ的光纤上，传输了超稳定激光??的频率。该测试的光链路由两条级联的４３?ｋｍ光纤组成，又使用再循环回路，??使城市光纤链路的长度加倍到１７２ｋｍ。图１－２是该实验的系统示意图，超稳定光??源产生的光被顆合器分成两路，一路作为稳定度测量和相噪补偿的参考信号，另??一路则通过光环行器连接到光链路中，为了补偿光载波由于机械和热扰动产生的??相位抖动，远端的部分光信号在移频后会通过光环形器回溯到光链路中，返回到??本地端，回溯光和传输之前的光先通过耦合器变为一束光，再通过ＰＤ变成电信??号输入到ＰＬＬ中，利用锁相环来消除光纤传输引起的相位抖动。???Ｌｏｃａｌ?Ｅｎｄ??Ｃａｖｉｔｙ?＊???：??Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ?？？?＿?＿?？—１?Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ：??Ｆｉｂｅｒ?Ｌａｓｅｒ?：?＾?１?ｓｙｓｔｅｍ?：??１５４２?ｎｍ?｜?ｎ?ＯＣ???：＿?＿?＿＿??［ａ］?＆一丨卿丨?Ｆ－ｋ??！?ｎｌ?ＳＴＴＡ??ｉｐｃｉ［ｊ］．?＼??：?＾ＩＷ?＾Ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ?＼??Ｉ?Ｉ???－Ｐｈａｓｅ?ｎｏｉｓｅ?Ｉ??工？?ＰＤ?１』丨?ｒｆ?ｓｙｎｔｈ?ｌ?：?小?Ｉ??：；：Ｋ：ｒ＝Ｔ＇；?Ｖ??Ｌｉｎｋ?ｓｔａｂｉｌｉｔｙ?｜?＿?￣?ｉ?Ｉ?ＬＪ?？ｎｗｉ?５?！??Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ！．．．Ｓ３？．ｊ?ＲｅｍｏｔｅＥｎｄ??图１－２?ＬＰＬ实验的系统示意图［１６］??整个系统的秒频率稳定度是ｌ〇－１６量级
ｌＯＨｚｏ??美国的国家标准技术研究所（ＮＩＳＴ）提出了一种基于单模自由空间光链路的??光频梳双向脉冲交换的实现方法［１７］。图１－４是其系统示意图，这种方法是在一个??很高的光学频率下完成的，可以实现很低的残留噪声，虽然在空间中受到湍流的??影响，但是实验的剩余时间偏差低于１飞秒，１０００?ｓ的残余不稳定度达到ＵＴ１８，??２?ｋｍ链路的分数漂移低于３?Ｘ１０－１９。实验中，每一个站点上的光频梳都被锁相给??一个光学振荡器，从而将光学振荡器的时间转化为飞秒级残余抖动的脉冲序列的??重复率，每一个站点的光频梳的重复率被设置为１／Ｔ，脉冲序列通过站点之间的??混合光纤或是自由空间链路进行交换。??Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ?Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ?—＾??（ｂ）?￣??ｒ＼?￣￣—?＾—??＜—＾Ａ７￣－ＡＰａｔｈ－＾Ｃｌｏｃｋ?－？??；７Ａｒ－ＡＰａｔｈ＞ＡＣｌｏｃｋ?一？??Ｉ?个１?—?／／?—ｌｒ￣?Ａｄｏｃｋ??１—?／／?—??＞?ｆｉｍｅ?（ｔｉｍｉｎｇ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）??图１－４ＮＩＳＴ光频梳脉冲相干交换的光纤双向传输原理图［１７］??澳大利亚的国家计量研宄所使用频率混合技术，利用无源相位共轭消除因光??纤长度引起的相位波动，确保参考信号和同步振荡器之间的相位差与链路长度无??关［１８］
【参考文献】：
期刊论文
[1]嫦娥四号中继星成功发射[J]. 刘晓正. 导弹与航天运载技术. 2018(03)
[2]北斗卫星导航系统动态定位精度测试与分析[J]. 张丰兆,刘瑞华,倪育德,王莹. 全球定位系统. 2018(01)
[3]高稳定度光纤时频相干传输技术研究[J]. 马文起,吴智斌,李晶,李娟. 无线电工程. 2015(12)
[4]基于相位波动远端补偿的微波频率光纤传递新方法[J]. 李得龙,卢麟,张宝富,李晓亚,滕义超. 光学学报. 2014(07)
[5]原子频标光纤长距离传递的稳定度损失分析[J]. 卢麟,吴传信,经继松,韦毅梅,朱勇. 解放军理工大学学报(自然科学版). 2013(02)
[6]微波倍频器的发展与设计[J]. 朱志勇,王积勤. 制导与引信. 2003(03)
[7]欧洲伽利略导航系统的发展[J]. 过静珺,卢建刚,吴卫峰,曾润国. 测绘通报. 2002(02)
博士论文
[1]基于光纤的稳相传输技术研究[D]. 张安旭.北京邮电大学 2015
[2]基于铌酸锂调制器的微波光子信号处理技术与毫米波频段ROF系统设计[D]. 李建强.北京邮电大学 2009
硕士论文
[1]基于光域补偿的射频信号光纤高稳传输系统设计[D]. 赵曼.西安电子科技大学 2015
[2]0.5～10GHz雷达微波信号光纤传输系统研究及超宽带微波放大器的设计[D]. 吴海静.天津大学 2007
本文编号：2938261
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