[发明专利]一种基于相位补偿的自由空间频率信号传输系统

权利要求书

1.一种基于相位补偿的自由空间频率传输与同步系统，该系统包括：

发射站，用于由参考频率源提供参考频率信号，由发射补偿装置通过发射天线发射上行频率信号，接收返回的下行频率信号，并利用参考频率信号以及接收的下行频率信号主动补偿频率信号在自由空间传输过程中引入的相位噪声；

接收站，用于通过接收天线接收带有自由空间传输引入相位噪声的上行频率信号，通过变频锁定装置将伺服频率源相位锁定于上行频率信号，并产生相位锁定于上行频率信号的下行频率信号回传至发射站，供发射站主动补偿相位噪声，最终在接收站得到相位锁定于发射站参考频率源的频率信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在发射站利用参考频率信号以及接收的下行频率信号主动补偿频率信号在自由空间传输过程中引入的相位噪声，进一步包括：在发射站分别产生相位锁定于参考频率源的第一辅助补偿信号V₁与第二辅助补偿信号V₂，其频率分别为lω_r，nω_r，其中ω_r为参考频率源频率，同时产生相位相互锁定的频率信号V₃与频率信号V₄，其频率分别为kω₀,mω₀，ω₀与ω_r近似相等并且可调，l,m,n为不相同的正数，且满足l+n=2m的数学关系，k为不同于m的正数。

发射站由第一辅助补偿信号V₁与在发射站产生的频率信号V₄混频产生补偿误差信号V_e1，由第二辅助补偿信号V₂与接收站返回的下行频率信号V₈混频产生补偿误差信号V_e2，最终由V_e1和V_e2混频产生误差信号V_e，来反馈控制发射站上行频率信号的频率与相位，实现对自由空间传输引入相位噪声的补偿。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在接收站产生相位锁定于上行频率信号的下行频率信号，具体通过以下方式实现：在接收站设置与上述参考频率源频率相同的伺服频率源V_s，产生相位锁定于该伺服频率源的频率信号V₅，其频率与上行频率信号近似相等。将其与接收到的带有自由空间传输引入相位噪声的上行频率V₇两者进行比相产生误差信号，利用该误差信号控制伺服频率源使伺服频率源V_s的相位锁定于上行频率信号，而相位锁定于伺服频率源的另一频率源产生下行频率信号V₆，回传至发射站。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，在发射站由参考频率源产生的参考频率信号为V_r：V_r=A_rcos(ω_rt+φ_r)，A_r表示所述参考频率信号的振幅，为所述参考频率信号的相位，ω_r为所述参考频率信号的频率，在发射站产生的上行频率信号为V₃：V₃=A₃cos(kω₀t+kφ₀)，其中A₃表示信号的振幅，kω₀为其频率，为信号的相位，ω₀与ω_r近似相等并且可调，在接收站接收到的带有传输中相位噪声的上行频率信号为V₇：V₇=A₇cos(kω₀t+kφ₀+kφ_p)，其中，A₇表示信号的振幅，kω₀为其频率，表示传输链路对频率信号单次传输引入的相位噪声。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在接收站，所述变频锁定装置进一步包括第五频率源、第六频率源和反馈电路，第五频率源与第六频率源相位锁定于伺服频率源，由第五频率源与接收到的包含单次传输相位噪声的上行频率信号V₇进行混频、滤波，得到误差信号，将此误差信号输入到反馈电路中，控制伺服频率源的相位使之锁定于V₇。