引用本文:
李昌瑾,刘海锋,韩航程,等. 基于微波光子融合的时频数据一体化传输技术[J]. 光通信技术,2020,44(9):48-51.
李昌瑾1,2,刘海锋1,2,韩航程3,闫宝罗1,2,李晓龙1,2,林 炜1,2,刘 波1,2*
(1.南开大学 现代光学研究所,天津 300350; 2.天津市光电传感器与传感网络重点实验室,天津 300350;3. 北京理工大学 信息与电子学院,北京 100081)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:高精度、高稳定性的时频信号传输是在轨卫星能够正常工作的可靠保证,传统的采用冗余编码方式进行的时频传递系统传输链路带宽均在吉比特每秒以上。设计了一种新型时频传输系统,在带宽受限条件下对编码和解码方式进行了优化设计,实现在5 MHz链路带宽下的频标信号高精度传输,并利用微波光子融合技术实现了时频的高精度传递。结果显示该时频传输系统达到了1.65 ns的时间抖动和1.39×10-11/s、3.45×10-12/(10 s)的频率稳定度。
关键词:光通信;时频传递;微波光子融合
中图分类号:TN929.12 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2020)09-0048-04
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.09.012
0 引言
授时是指利用无线电波发播标准时间信号的工作。授时技术解决两大问题:第一是频率信号传输,即解决时钟快慢问题;第二是时间信号传输,即解决时钟对齐问题。近年来,光网路发展迅速,应用光网络进行时频传输,传输损耗小、可靠性高,能够达到1×10-15/s,可用于传输高稳定的原子钟产生的频率信号[1-5]。
在近年的诸多国际重大科学仪器项目中都拟采用光信号实现频率传输和时间同步。2012年,欧盟启动的联合研究项目“NEAT-FT”目标建设一个频率传输稳定度优于1×10-17/d,时间同步精度优于100 ps的时频光纤同步网络。澳大利亚等国也计划利用光纤替代电缆实现平方公里天线阵列(SKA)的相位同步。2012年,美国阿拉巴马汉茨维尔大学的J.Nie等人利用半导体激光器在60 m的大气中调制80 MHz的射频频率信号,频率传输稳定度达到1×10-10/s。2015年,美国国家标准与技术研究院的F. R. Giorgetta等人[6]在传输距离4 km的条件下,将时间同步精度提高到4fs/min、50 fs/40 h。可以看出,利用光信号实现时频同步在国际上的热度很高,涉及越来越多的重大项目,用以传输高稳定的原子钟产生的频率信号。但是,这些研究并没有考虑到链路带宽的实际占用情况,在实际带宽受到限制的条件下进行时间同步时,性能与带宽之间的取舍需要综合考虑。
为此,本文提出一种基于微波光子融合的新型集成化平台间时频传输系统,对时频信息进行调制后通过自由空间链路(FSL)实现时钟同步。
4 结束语
本文提出了一种基于伪码调制技术的自由空间时频数据一体化传输技术,采用微波光子融合技术,利用FPGA对时钟和数据信号进行OOK伪码调制和解调,实现了带宽受限条件下的时钟同步。本文介绍了时频信号调制/解调的原理,并搭建了基于FSL时间同步系统,实现了双向时频一体化传输。实验结果表明:系统频率稳定度为1.39×10-11/s、3.45×10-12/(10 s),时间抖动为1.65 ns。本文提出的时频一体化传输技术可以应用在空间探测、精确制导、基础物理和地球科学等研究领域。