[发明专利]用于环形光纤链路的光纤微波频率传递系统

说明书

一种用于环形光纤网络的光纤微波频率传递系统，包括中心端、光纤链路和接入端，接入端可分布在连接所述的中心端的环形光纤链路上任一位置。本发明避免了后向散射噪声的影响，提高接收信号的信噪比，有利于提高频率传递短期稳定性；同时，避免了使用波分复用传递方式引入的波长不对称性，避免波长间隔对频率传递长期稳定性的影响。

技术领域

本发明涉及光纤时间频率传递，特别是一种用于环形光纤网络的光纤微波频率传递系统。

背景技术

时间频率作为一个基本物理量，在射电天文学、粒子加速器和高精度时钟比对等领域有着广泛的应用。近年来，多个国家(尤其是发达国家)对相关高新技术投入巨资，以支持其发展。目前最好的微波时钟参考源是基于铯的原子钟，其频率长期不稳定性在10^-16量级。但高稳定度的原子钟的设备较为复杂、尺寸较大，对所处环境要求较高，无法便携搬运，且价格昂贵。为了满足不同领域日益增加的高精度频率源的需要超稳定的频率传递方法。

现有长距离时间频率信号传递方式主要有GPS共视法时间频率传递方式、GPS载波相位法时间频率传递方式和卫星双向法时间频率传输方式。但这类在自由空间中进行传输的方法极易受到外界环境的干扰，不能满足长距离高稳定时钟比对或者传递的要求。基于同轴电缆的传输，其损耗为0.5-2dB/m，不适用长距离的频率传递。光纤微波频率传递由于其大带宽、低损耗和高抗干扰特性等优势，越来越受到关注。此外，目前的光纤通信网络十分发达，非常适合高稳定的频率信号的传递。光纤链路容易受到外界环境(如温度、振动)等的影响，会对传递的频率信号附加相位噪声，恶化频率信号的稳定性，因此需要对光纤链路引入的相位噪声进行补偿。

为适应分布式的频率应用，现有的三种基本拓扑结构包括总线型、星型和环形，环形方案在与现有网络的兼容性方面具有更大的优势。已提出的环形方案主要基于同频同波和波分方案，而同频同波方案在传输时会受到严重的后向散射的影响；波分方案则会受到波长不对称的影响，使其在长距离传输中受限。所以在环形方案中能够实现同纤同波且避免后向散射影响的频率传递方案具有重要的研究价值和应用前景。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种用于环形光纤网络的光纤微波频率传递系统。该系统的接入端可分布在连接所述的中心端的环形光纤链路上任一位置。该系统避免了后向散射噪声的影响，提高接收信号的信噪比，有利于提高频率传递短期稳定性；同时，避免了使用波分复用传递方式引入的波长不对称性，避免波长间隔对频率传递长期稳定性的影响。

本发明的原理如下：

在中心端，将标准信号二分频，产生探测信号，并将探测信号从一个方向沿着整个光纤环网进行传递获取链路引入的相位噪声，并返回至中心端。在中心端，返回的探测信号首先与第二信号变换模块的本振混频，取出双边带信号；再将此双边带信号与标准信号混频，取其差频，产生含有共轭相位的双边带微波信号，将此信号经第二电光调制模块调制到光载波上，沿与探测信号相反的方向在光纤环网上传递。在位于光纤环网上的接入端，只需通过光分路器，取出两个方向传递的光信号，对其进行拍频，再进行简单的微波信号处理即可在接入端获取稳定的频率信号。

这样由于两个传递的微波信号频率不同且利用了抑制载波双边带的调制技术，能够极大的抑制系统中存在的后向散射；且两个方向可以使用来自同一激光器的同一光载波进行传递。使用同纤同波进行传递，保证了前后向传输时延的对称性，避免了传递不同波长对长期稳定性的影响；同时通过电滤波的方法将前后向传递的不同频率信号区分开来，避免了谐波干扰的影响。

本发明的技术解决方案如下：

一种用于环形光纤网络的光纤微波频率传递系统，该系统包括中心端、光纤链路和接入端，所述的接入端分布在连接中心端的光纤链路上；