【摘要】：隨著時代的發(fā)展,時鐘參考源的精度也隨著原子鐘到光鐘的演變在不斷提升,但目前傳統(tǒng)的時頻傳輸系統(tǒng)對于諸如5G,物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域所需求的時頻同步精度尚顯不足。因此如何提升時頻傳輸系統(tǒng)的精度已經(jīng)越來越成為當(dāng)前各國研究的熱點(diǎn)。相比于傳統(tǒng)的雙向衛(wèi)星時頻傳輸方案,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。但由于光纖會受到外界環(huán)境因素的影響,遠(yuǎn)端接收的頻率信號的相位會受到一定的擾動,所以需要設(shè)計(jì)穩(wěn)頻傳輸系統(tǒng)來對傳輸過程中引入的相位抖動進(jìn)行檢測和預(yù)補(bǔ)償。本文研究的內(nèi)容就是長距離的基于光纖的時頻傳輸系統(tǒng),提出了一種將主動補(bǔ)償與被動補(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)星鏈路的授時同步方案同當(dāng)前主流的基于光纖的時頻傳輸方案進(jìn)行對比,并分析了各種方案的優(yōu)勢及不足之處。同時介紹了頻率穩(wěn)定度的時域表征—阿倫方差,來衡量時頻傳輸系統(tǒng)的傳輸精度,并對影響系統(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)合了主動補(bǔ)償和被動補(bǔ)償兩種方法,來實(shí)時補(bǔ)償信號在光纖傳輸中引入的相位抖動。其中主動補(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,并針對應(yīng)用于長距離光纖鏈路的時頻傳輸系統(tǒng),對鎖相環(huán)各個模塊的結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與優(yōu)化�；阪i相環(huán)的主動補(bǔ)償和無源的被動補(bǔ)償都具有補(bǔ)償范圍大等優(yōu)點(diǎn),但主動補(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,而被動補(bǔ)償沒有引入額外的有源電器件,所以在長期穩(wěn)定度的表現(xiàn)上更有優(yōu)勢。在本文中提出了將二者結(jié)合的方案,在傳輸系統(tǒng)的本地端采用了無源的被動補(bǔ)償,由于采用了預(yù)補(bǔ)償,在光纖傳輸過程中引入的大部分相位抖動都被抵消了,所以遠(yuǎn)端基于鎖相環(huán)的主動補(bǔ)償?shù)膲毫p小,使得本系統(tǒng)在保證良好短期和長期傳輸穩(wěn)定度的同時能夠支持更長距離的傳輸。3)不同傳輸距離下系統(tǒng)表現(xiàn)性能的測量。首先測量本論文設(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,并在其上測量系統(tǒng)在長距離光纖鏈路傳輸時的表現(xiàn)性能。同時對現(xiàn)有的測量手段進(jìn)行分析對比,并結(jié)合測量過程,對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。最終實(shí)驗(yàn)測得本系統(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,短期和長期穩(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)定度時更多用的是式（２－７），但由于實(shí)際測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)軸都米用對數(shù)的形式，即ｌｏｇ邋Ｗ）￣邋ｌｏｇ／的對應(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指導(dǎo)作用，實(shí)際測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海校灣澹垮義稀觶保叮埃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�？■堝１１邋■堝弼堝ｉ邋■�

本文編號：2700956