【摘要】：隨著時(shí)代的發(fā)展,時(shí)鐘參考源的精度也隨著原子鐘到光鐘的演變?cè)诓粩嗵嵘?但目前傳統(tǒng)的時(shí)頻傳輸系統(tǒng)對(duì)于諸如5G,物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域所需求的時(shí)頻同步精度尚顯不足。因此如何提升時(shí)頻傳輸系統(tǒng)的精度已經(jīng)越來(lái)越成為當(dāng)前各國(guó)研究的熱點(diǎn)。相比于傳統(tǒng)的雙向衛(wèi)星時(shí)頻傳輸方案,基于光纖的微波直接強(qiáng)度調(diào)制光載波傳輸具有低損耗,高穩(wěn)定性,不易受電磁干擾等特性,使得傳輸精度能夠得到較大的提升。但由于光纖會(huì)受到外界環(huán)境因素的影響,遠(yuǎn)端接收的頻率信號(hào)的相位會(huì)受到一定的擾動(dòng),所以需要設(shè)計(jì)穩(wěn)頻傳輸系統(tǒng)來(lái)對(duì)傳輸過(guò)程中引入的相位抖動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)和預(yù)補(bǔ)償。本文研究的內(nèi)容就是長(zhǎng)距離的基于光纖的時(shí)頻傳輸系統(tǒng),提出了一種將主動(dòng)補(bǔ)償與被動(dòng)補(bǔ)償相結(jié)合的光纖微波強(qiáng)度調(diào)制的穩(wěn)頻傳輸方案,在保證傳輸穩(wěn)定度的情況下,大幅提升了系統(tǒng)支持的傳輸距離。文中主要完成的工作可以分為以下幾個(gè)部分:1)介紹了光纖穩(wěn)頻傳輸?shù)南嚓P(guān)理論。首先闡述了時(shí)頻傳輸?shù)囊饬x和研究背景,將傳統(tǒng)的基于衛(wèi)星鏈路的授時(shí)同步方案同當(dāng)前主流的基于光纖的時(shí)頻傳輸方案進(jìn)行對(duì)比,并分析了各種方案的優(yōu)勢(shì)及不足之處。同時(shí)介紹了頻率穩(wěn)定度的時(shí)域表征—阿倫方差,來(lái)衡量時(shí)頻傳輸系統(tǒng)的傳輸精度,并對(duì)影響系統(tǒng)傳輸穩(wěn)定度的因素進(jìn)行了分析。2)相位補(bǔ)償方案的設(shè)計(jì)。本論文設(shè)計(jì)的頻率傳輸系統(tǒng)結(jié)合了主動(dòng)補(bǔ)償和被動(dòng)補(bǔ)償兩種方法,來(lái)實(shí)時(shí)補(bǔ)償信號(hào)在光纖傳輸中引入的相位抖動(dòng)。其中主動(dòng)補(bǔ)償采用的是鎖相環(huán)模塊,在本文中先介紹了鎖相環(huán)的基本原理,并針對(duì)應(yīng)用于長(zhǎng)距離光纖鏈路的時(shí)頻傳輸系統(tǒng),對(duì)鎖相環(huán)各個(gè)模塊的結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與優(yōu)化�；阪i相環(huán)的主動(dòng)補(bǔ)償和無(wú)源的被動(dòng)補(bǔ)償都具有補(bǔ)償范圍大等優(yōu)點(diǎn),但主動(dòng)補(bǔ)償由于利用了恒溫壓控晶體振蕩器優(yōu)良的短穩(wěn)特性,可以提升系統(tǒng)的短穩(wěn)性能,而被動(dòng)補(bǔ)償沒(méi)有引入額外的有源電器件,所以在長(zhǎng)期穩(wěn)定度的表現(xiàn)上更有優(yōu)勢(shì)。在本文中提出了將二者結(jié)合的方案,在傳輸系統(tǒng)的本地端采用了無(wú)源的被動(dòng)補(bǔ)償,由于采用了預(yù)補(bǔ)償,在光纖傳輸過(guò)程中引入的大部分相位抖動(dòng)都被抵消了,所以遠(yuǎn)端基于鎖相環(huán)的主動(dòng)補(bǔ)償?shù)膲毫p小,使得本系統(tǒng)在保證良好短期和長(zhǎng)期傳輸穩(wěn)定度的同時(shí)能夠支持更長(zhǎng)距離的傳輸。3)不同傳輸距離下系統(tǒng)表現(xiàn)性能的測(cè)量。首先測(cè)量本論文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在背靠背和1Okm光纖鏈路等短距離情形下的傳輸穩(wěn)定度。在實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)調(diào)試雙向摻鉺光纖放大器并結(jié)合波分復(fù)用等技術(shù)完成了1007km的光纖鏈路系統(tǒng)的搭建,并在其上測(cè)量系統(tǒng)在長(zhǎng)距離光纖鏈路傳輸時(shí)的表現(xiàn)性能。同時(shí)對(duì)現(xiàn)有的測(cè)量手段進(jìn)行分析對(duì)比,并結(jié)合測(cè)量過(guò)程,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。最終實(shí)驗(yàn)測(cè)得本系統(tǒng)在2.4GHz微波直接強(qiáng)度調(diào)制光載波傳輸1007km光纖鏈路時(shí),短期和長(zhǎng)期穩(wěn)定度分別為8.2×10-14/s和7.88×1O-17/104s。
【圖文】：

逑雖然在文獻(xiàn)中分析頻率穩(wěn)定度時(shí)更多用的是式（２－７），但由于實(shí)際測(cè)量中得到逡逑的是丨（／），所以在這里為了更直觀的表示，給出了如圖２－１所示的＼（／）隨／的逡逑分別情況。為了表７Ｋ方便，，坐標(biāo)軸都米用對(duì)數(shù)的形式，即ｌｏｇ邋Ｗ）￣邋ｌｏｇ／的對(duì)應(yīng)逡逑關(guān)系。盡管理論上每種噪聲在所有頻段內(nèi)都有分布，但是為了強(qiáng)調(diào)不同噪聲在各逡逑自的頻率區(qū)間占主要地位，如在高頻段白噪聲調(diào)相的比重最大，所以在圖２－１中逡逑的各個(gè)頻段都分別用一段直線表示當(dāng)前發(fā)揮主要作用的噪聲。表２－１所示的內(nèi)容逡逑更多的是起一個(gè)指導(dǎo)作用，實(shí)際測(cè)量頻率的噪聲相位譜密度可能只包含其中兩至逡逑三種的噪聲譜線，并不會(huì)得到圖２－１中這樣分布規(guī)律的折線圖。逡逑ｃ0．教邋＿．「十…十－１．邋一－：．ｉ．邋．ｉ｜邐逡逑＼－４０邋ｄＢ／ｄｅｃ逡逑ＯＡ邋＿邐＼邐＿逡逑＿邐ＲＷ邋＼逡逑￣邐ｐ＼Ａ邋？、逡逑Ｓ邋ｔａａ邋．丨邐！邋Ｘ－３０ｄＢ／ｄｅｃ邐ｊ邐＿ｊ邐：邐；邐邐逡逑＾邋－１ＵＵ－逡逑—邐Ｆｌｉｃｋｅ＼逡逑－ｌ＾Ｕ邋－邐ｒ－邋．邋ｉ，\、邋１邋＇邋？邋－１邋ｉ—■■逡逑＞邐ＦＭ邐＼－２０邋ｄＢ／ｄｅｃ逡逑ＷｈｉｔｅＶ逡逑－１４０邋■邐－邋－邋一邐邐邐ｒ＾0ｄＢ／ｄｅｃ邋．—“ＴＶ＇逡逑ＦＭ邐Ｗｈｉｔｅ逡逑…．邐Ｆｌｉp海校灣�？辶x稀觶保叮埃危校灣�？辶x希邋�；：邋：■堝？？…．辶x希保福板澹擼俊觶俊鰣澹殄濉鰣澹俊鰣澹保卞濉鰣澹欏鰣澹殄濉鰣

本文編號(hào)：2700956