[发明专利]一种基于环路拓扑的分布式光纤宽频稳相传输分配系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于环路拓扑的分布式光纤宽频稳相传输分配系统及方法，包括宽带频率源、光纤频率稳相传输单元、N个用户单元和M个光放大单元，所述光纤频率稳相传输单元、N个用户单元和M个光放大单元之间通过光纤连接，形成单纤双向串联环路拓扑通路，在实现基于任意频率信号的分布式光纤宽频稳相传输的同时，可减少温度等环境因素对光电子器件的影响，还能有效避免随着分布节点增多情况下光纤频率稳相传输单元系统体积庞大、控制复杂的缺点。

技术领域

本发明涉及光纤宽频传输技术领域，特别是涉及一种基于环路拓扑的分布式光纤宽频稳相传输分配系统及方法。

背景技术

高精度频率信号在卫星导航、航空航天、深空探测、侦察预警等领域有着重要的应用价值。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。基于光纤的频率传输是实现更高精度频率传输和分配的有效途径，持续推动着微波光子相关领域的发展。高精度光纤频率稳相传输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，恶化传输频率信号的频率/相位；在分布式频率稳相传输系统中，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。对于分布式频率稳相传输，常用的一种方法是将多套点对点频率稳相传输系统独立运行，但随着分布节点增多，整个分布式传递系统将越来越庞大，控制越来越复杂。另一种是在点对点频率稳相传输主链路上，通过分出部分前向和后向传输的光载信号用于获取前向和后向传递的频率信号，通过信号处理实现高精度分布式光纤频率传输。该思想最初由德国PTB研究所于2010年首次提出，并被逐渐应用于光纤分布式频率传输。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于任意频率信号的分布式相位稳定的宽频信号传输分配、光纤频率稳相传输单元体积小且控制简单以及光纤频率稳相传输单元独立完成信号的光电转换及信号处理工作的基于环路拓扑的分布式光纤宽频稳相传输分配系统及方法。为解决上述问题，本发明提供了一种基于环路拓扑的分布式光纤宽频稳相传输分配系统，包括宽带频率源、光纤频率稳相传输单元、N个串联连接的用户单元和M个串联连接的光放大单元，所述光纤频率稳相传输单元具有第一端口、第二端口和第三端口，所述宽带频率源的输出端与光纤频率稳相传输单元的第一端口连接，所述光纤频率稳相传输单元的第二端口依次经过N个用户单元和M个光放大单元后与光纤频率稳相传输单元的第三端口连接，所述光纤频率稳相传输单元、N个用户单元和M个光放大单元之间通过光纤连接，以形成单纤双向串联环路拓扑通路；

所述宽带频率源用于输出宽频信号；

所述光纤频率稳相传输单元用于产生参考频率信号，并将该参考频率信号进行电光转换后分别经光纤频率稳相传输单元的第二端口和第三端口输入至光纤环路中，同时还将来自宽带频率源输出的宽频信号经电光转换后从光纤频率稳相传输单元的第三端口输入至光纤环路中，光载参考频率信号和光载宽频信号经N个用户单元和M个双向光放大单元后返回光纤频率稳相传输单元中；所述光纤频率稳相传输单元获取本地参考信号和返回参考频率信号之间的一个第一时延/相位信息，并根据该第一时延/相位信息来稳定光纤环路中的传输时延；

所述用户单元用于接收光纤频率稳相传输单元第二端口和第三端口输出的参考频率信号，并获取两个参考频率信号之间的第二时延/相位信息，并根据该第二时延/相位信息来接收相位稳定的光载宽频信号；

所述光放大单元用于对光纤频率稳相传输单元的第二端口和第三端口传输的光载宽频信号和光载参考频率信号进行放大。

进一步的，所述光纤频率稳相传输单元包括参考频率源、第一控制模块、第一光发模块、第二光发模块、第一波分复用模块、第一光收模块、第一时延/相位检测模块、第三光发模块、第二波分复用模块、第二光收模块和第一时延/相位补偿模块；

所述参考频率源用于提供参考频率信号并将该参考频率信号发送给第二光发模块、第三光发模块和第一时延/相位检测模块；