[发明专利]高精度分布式光纤宽带频率传递系统及方法

说明书

本发明涉及光纤时间频率传输技术领域，特别涉及一种高精度分布式光纤宽带频率传递系统及方法，所述系统包括宽带频率源、中心站光纤频率传递单元、N个用户单元、M个双向光放大单元和远端光纤频率传递单元，所述宽带频率源与中心站光纤频率传递单元电连接，所述中心站光纤频率传递单元、N个用户单元、M个双向光放大单元和远端光纤频率传递单元通过光纤连接成单纤双向串联通路，所述中心站光纤频率传递单元和远端光纤频率传递单元分别位于该单纤双向串连通路的两端；本发明通过提取参考信号的相位信息，各个用户单元和远端光纤频率传递单元接收的宽带频率信号具有相位稳定的特性，且可以保持相位同步。

技术领域

本发明涉及光纤时间频率传输技术领域，特别涉及高精度分布式光纤宽带频率传递系统及方法。

背景技术

高精度的频率传递技术在卫星导航、航空航天、深空探测、地质测绘、基本物理量测量等领域有着重要的应用价值。目前基于卫星的频率传递技术，如GPS共视法(Commonview，CV)、双向卫星时间频率传递(Two-way satellite time and frequency transfer，TWSTFT)，可以达到10^-15/d量级的频率传递稳定度。上述天基频率传递技术虽然已经相当成熟，但它们自身存在着体系复杂、成本昂贵、实现周期长、安全性差、可靠性差等缺点。此外，随着光钟等更高性能钟源的发明和投入运行，这些技术已经不能进一步满足科学研究和社会发展的需求。光纤传输具有低损耗、大容量、大带宽、高速、高稳定、安全可靠的优势，在通信领域已经得到了广泛的应用。基于光纤的频率传递是实现更高精度频率传递的有效途径。高精度光纤频率传递面临着光纤链路传输时延随温度、应力、振动和传输波长等因素变化而变化的问题，使得传输频率信号频率/相位发生抖动及漂移；在分布式频率传递系统中，亦无法保证各个用户节点实现相位同步/一致的频率信号接收。

目前，高精度光纤宽带频率传递主要有被动补偿和主动补偿两种方式。被动补偿法利用相位共轭的原理，可以抵消光纤链路引起的传输频率信号频率/相位漂移，但传输宽带频率信号带宽受载波限制。主动补偿法基于反馈控制原理，利用可调光/电延迟线、波长可调激光器等补偿模块，通过改变光纤链路传输时延或者传输信号频率/相位以达到远端用户接收高精度频率信号的目的。

对于分布式频率传递，普遍采用的方法是将多套点对点频率传递系统独立运行(参见申请号为CN201711187530.1和申请号为CN201711187718.6的专利)。随着分布节点增多，整个分布式传递系统将越来越庞大，控制越来越复杂。

发明内容

为了实现高精度分布式光纤宽带频率传递，本发明提供一种高精度分布式光纤宽带频率传递系统及方法，所述系统如图1所示，包括宽带频率源、中心站光纤频率传递单元1、远端光纤频率传递单元、M个双向光放大单元2和N个用户单元3，所述宽带频率源与中心站光纤频率传递单元1电连接，所述中心站光纤频率传递单元1、N个用户单元3、M个双向光放大单元和远端光纤频率传递单元2通过光纤连接成单纤双向串联通路，所述中心站光纤频率传递单元1和远端光纤频率传递单元2分别位于该单纤双向串连通路的两端，所述的N个用户单元3、M个双向光放大单元在该单纤双向串连通路上的顺序是任意的；

所述中心站光纤频率传递单元1接收宽带频率源输出的宽带频率信号，并发送此宽带频率信号和中心站光纤频率传递单元1内部产生的参考信号沿单纤双向串联通路，经过N个用户单元3以及M个双向光放大器到达远端光纤频率传递单元2；

所述远端光纤频率传递单元2接收宽带频率信号和参考信号，并将参考信号通过远端光纤频率传递单元发送，参考信号沿单纤双向串联通路，反向经过N个用户单元3以及M个双向光放大单元，环回至中心站光纤频率传递单元1；

所述中心站光纤频率传递单元1接收远端光纤频率传递单元2发送的参考信号，提取该参考信号与本地参考信号之间的相位信息，并根据此信息稳定光纤通路传输时延，实现远端光纤频率传递单元2的宽带频率高精度接收；