[实用新型]一种数字同步脉冲信号皮秒级抖动传输系统

说明书

技术领域

本实用新型属于数字同步脉冲信号低抖动传输技术领域，特别涉及一种数字同步脉冲信号皮秒级抖动传输系统。

背景技术

同步信号可以为两个设备提供相同时间参考信号，随着空间技术的发展，卫星与地面站、卫星与卫星之间需要同步信号实现时间的相对同步，且对同步信号的抖动要求很高，目前国内外对空间激光通信技术的研究都十分重视，而激光通信系统之间的信号传输需要同步信号实现同步，本实用新型正是在这样的背景下提出来的，特别涉及应用在空间激光通信、量子通信系统之间的数字同步脉冲低抖动传输。目前多数的同步脉冲信号传输系统实现方法是：同步脉冲信号直接在信道中传输，同步脉冲信号经过在信道中长距离传输后，很难在接收端检测到该脉冲信号，即使被检测到了，其边沿抖动也会很大。  

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种数字同步脉冲信号皮秒级抖动传输系统，使同步信号在空间信道中长距离传输后也能精确地被解调出，且同步脉冲信号抖动小于100ps。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种数字同步脉冲信号皮秒级抖动传输系统，包括依次连接的发射端、光信

道、接收端；发射端包括锁相环模块、分频模块、编码模块、电光转换模块，锁相环模块分别与分频模块、编码模块连接，分频模块与编码模块连接，编码模块与电光转换模块连接，电光转换模块与光信道连接；接收端包括光电转换模块、锁相环模块、解码模块，光信道与光电转换模块连接，光电转换模块、锁相环模块分别与解码模块连接。

所述发射端的锁相环模块、分频模块、编码模块采用FPGA实现。

所述接收端的锁相环模块、解码模块采用FPGA实现。

利用本实用新型传输信号时，包括以下步骤，

步骤1、将低频率的时钟信号输入到锁相环模块，锁相环模块将时钟信号倍

频到适合光信道传输的高频率的编码时钟信号，高频率的编码时钟信号进入分频模块，分频模块产生与高频率的编码时钟信号上升沿严格同步、且与同步脉冲信号频率相同的方波信号；

步骤2、高频率的编码时钟信号和方波信号进入编码模块，编码模块对这两

个信号进行编码，编码后输出同步脉冲信号和已编码的高频率的同步脉冲信号；

编码模块的编码方法包括，

步骤2.1、在方波信号的低电平期间用编码时钟的下降沿计数，计数寄存器为Count，在方波信号的高电平期间Count为0，设在方波信号一个周期中整个低电平Count最大值为M；

步骤2.2、Count计数值小于(M-n) 时，高频率同步脉冲信号与编码时钟相同，所有标志位清零；

步骤2.3、Count计数计到(M-n)时，高频率同步脉冲信号的开始标志置1

，高频率同步脉冲信号输出开始低电平；

步骤2.4、Count计数计到(M - n/2 - 2)时，高频率同步脉冲信号的校验标志

置1；

步骤2.5、Count计数计到(M - n/2 - 1)时，高频率同步脉冲信号的开始标

志清零，在编码时钟的上升沿处判断校验标志位，标志位为1时，高频率同步脉冲信号输出校验高电平； 

步骤2.6、Count计数计到(M - 2)时，高频率同步脉冲信号的同步脉冲标志置1，高频率同步脉冲信号直接复制方波信号，同时同步脉冲信号也直接复制方波信号；

步骤2.7、在检测到方波信号的上升沿后，高频率同步脉冲信号的脉宽

标志位置1，脉宽标志位清零，根据脉宽的要求设置脉宽保持时间，在脉宽标志位为1时，高频率同步脉冲信号为高电平；同时同步脉冲信号也为高电平。

步骤3、已编码的高频率同步脉冲信号进入电光转换模块，电光转换模块将

同步脉冲信号由电信号转换为光信号，进入光信道传输；

步骤4、光电转换模块接收光信道中的光信号，将光信号转换为电信号；

步骤5、电信号进入解码模块，时钟信号进入接收端的锁相环模块产生解调

时钟信号，电信号和解调时钟信号进入解码模块，解码后输出同步脉冲信号。

解码模块的解码方法包括，

步骤5.1、解码模块用解调时钟对接收到的高频率同步脉冲信号的高低电平分别计数，计数寄存器分别为Cnt_high和Cnt_low，设在没有误码的情况下，312段解调时钟计数值Cnt_low为a，313段解调时钟计数值Cnt_high为b；

步骤5.2、当Cnt_low计数值在(a-3，a+3)范围内时，同步脉冲信号的开始标志位置1，否则清零；