[发明专利]一种主被动复合相位补偿的时间频率传递方法和系统

说明书

本发明公开了一种主被动复合相位补偿的时间频率传递方法和系统，属于时频传递技术领域。本发明通过对频率传递采用相位共轭被动相噪补偿机制、时间传递采用主动相位延迟补偿机制，来实现高精度高稳定性的时间频率传递。本发明可以有效提高时间频率传递精度，简化当前传递装置的复杂度。

技术领域

本发明涉及远程高精度授时站间时频传递和测控技术领域，尤其涉及地面站之间、地面站与卫星和星群分布式组网系统的时间频率同步技术，特别是指一种主被动复合相位补偿的时间频率传递方法和系统。

背景技术

时间频率的产生和传递在日常生活、通信测控、科学研究、国防工业等领域都有极其重要的应用。当前原子钟产生的高频振荡频率准确度达10^-16量级，是导航、通信、测控等领域的时间频率基准。时间精度最高的是冷原子光钟，其稳定度可达10^-18～10^-19量级，孕育着基础物理学的下一次突破。面对高速通信，精密测控和时频基准网络化一体化建设对时间同步精度的需求，时间频率传递体制趋向于高精度多样化方向发展。

利用长距离通信光纤的时间频率传递系统已取得很好的结果，时间同步精度达皮秒量级，频率稳定度达10^-18/d。其中，应用广泛的锁相环技术，通过精细测量链路噪声，采用相位噪声动态补偿的方式，实现时间频率信号稳定传递。该种方式非常依赖于反馈环路的精度和带宽，成本较高且环境适应性较差；在时间同步过程中，受限于当前的电子器件发展水平，同步精度很难突破皮秒量级。受益于光频梳极低的相位噪声和极短的时间分辨力脉冲，利用锁模光频梳的双向时间频率传递技术可以获得飞秒量级的时间同步精度和10^-18/d频率稳定度，然而，该系统的复杂度过高，基本上只能在高稳定的实验室环境下实现，此外昂贵的设备和维护成本限制了该系统的应用广度。高精度时间频率网络体系建设要求时间频率传递设备具有高精度、可重构、环境适应性强和建设维护成本低等特点，然而当前时间频率传递各体制还很难兼顾到上述所有特点。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种主被动复合相位补偿的时间频率传递方法和系统，其能够兼顾高精度、可重构、环境适应性强和建设维护成本低等要求，可用于未来高精度时间频率网络体系的建设。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种主被动复合相位补偿的时间频率传递系统，包括时频传递发射端、时频传递接收端，以及设于时频传递发射端和时频传递接收端之间的光通信链路；所述时频传递发射端包括标准频率源、标准时钟、第一频率发射链路、频率回传接收链路、被动相位噪声补偿模块、第二频率发射链路、第一时钟发射链路、时钟回传接收链路、主动时延波动粗补模块、第二时钟发射链路，所述时频传递接收端包括频率回传链路、频率接收链路、时钟回传链路、时钟接收链路；

标准频率源输出的频率信号分为两路，第一路频率信号依次经过第一频率发射链路、光通信链路、频率回传链路、光通信链路、频率回传接收链路后传给被动相位噪声补偿模块，第二路频率信号直接传给被动相位噪声补偿模块，被动相位噪声补偿模块根据两路频率信号，输出带有相位噪声补偿项频率信号，带有相位噪声补偿项频率信号依次经过第二频率发射链路、光通信链路、频率接收链路，完成频率传递；

标准时钟输出的时钟信号分为三路，第一路时钟信号依次经过第一时钟发射链路、光通信链路、时钟回传链路、光通信链路、时钟回传接收链路后传给主动时延波动粗补模块，第二路、第三路时钟信号直接传给主动时延波动粗补模块，主动时延波动粗补模块根据第一路、第二路时钟信号之间的时延量，对第三路时钟信号进行时延控制，时延控制后的时钟信号依次经过第二时钟发射链路、光通信链路、时钟接收链路，完成时钟传递。

进一步的，所述被动相位噪声补偿模块包括三倍频器、混频器、放大器、第一滤波器，第二路频率信号经三倍频器后传给混频器，频率回传接收链路输出的第一路频率信号也传给混频器，混频器将两路信号进行混频并输出混频信号，混频信号依次经过放大器和第一滤波器，得到带有相位噪声补偿项频率信号。