卫星双向时间频率传递校准技术综述

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1、2013年2月第33卷第1期宇航计测技术JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementFeb．，2013V01．33，No．1文章编号：1000—7202(2013)01—0015—08中图分类号：P127．1+1卫星双向时间频率传递校准技术综述张升康1’2王学运1王宏博1’2杨军1，2(1．北京无线电计量测试研究所，北京100039；2．计量校准技术国防科技重点实验室，北京100039)文献标识码：A摘要卫星双向时问频率传递技术是高精度时间频率远程比对的基本手段，其时间比对A类标准不确定度优于0．1ns，B类标准不确定

2、度主要取决于系统的校准。本文简述了卫星双向时间频率传递的基本理论，着重说明各种卫星双向时间频率传递系统校准方法和硬件实现，对各种校准技术进行评述和比较，总结并展望了校准技术发展的方向。关键词卫星双向时间频率传递延迟校准卫星模拟器ReviewofCalibrationTechniquesforTwoWaySatelliteTimeandFrequencyTransferSystemZHANGSheng—kan91”WANGXue．yunlWANGHong—b01’2YANGJunl'2(1．BeijingInstituteofMetrologyandMeasur

3、ement，Bering100039；2．ScienceandTechnologyonMetrologyandCalibrationLaboratory，Beijing100039)AbstractTwowaysatellitetimeandfrequencytransfertechniqueisafundamentalmeansofhighprecisetimeandfrequeneycomparison，withwhichAtypeuncertaintyisabout0．1nsintimecompari—son．TheBtypeuncertaintyism

4、ainlyreliesonthesystemcalibration．Inthisarticle，theprincipalsoftwowaysatellitetimeandfrequencytransferisfirstlyreview．Thenvariousexistingtechniquesandde—vicesforTWSTFrcalibrationalepresentedindetail．Theirperformancesandcharacteristicsarecom-paredandreviewed．Thedevelopmentofthecalibr

5、ationisconcludedandthefuturetrendisdiscussed．KeywordsTwoWaySatelliteTimeFrequencyTransferDelaycalibrationSatellitesimulator1引言高精度时间同步在时间计量、卫星导航、通信雷达及航天测控等领域有着重要的应用价值，卫星双向时间频率传递(TwoWaySatelliteTimeFrequencyTransfer，聊sT耵)技术是实现高精度远程时间的传递的重要手段之一，与传统的GPS共视时间比对法相比，卫星双向法时间传递的精度要高得多。目前，欧美等国

6、的多个时间计量实验室建立了卫星双向时间传递链路，东亚地区以NICT为中心也建立了卫星双向时间比对网，实现各个实验室之间原子时互比⋯。TⅣSTFT的地球站一方面将本地的1PPS(PulsePerSecond)信号和时戳等信息调制到中频，然后再上变频、放大、发射至卫星；另一方面接收解调来自卫星转发器所转发过来其它地球站的时间信息悼1。在双向时间传递过程中，由于链路的近似对-16·宇航计测技术2013正称性，地球站之间的传输延迟绝大部分被抵消了，剩余的误差中，地球站信号传输延迟及其随温度变化是目前哪STFr链路的最主要误差源”J，对地球站设备延迟进行精确的测量与校准

7、，是进一步挖掘TWsTFr技术潜力，实现亚纳秒甚至更高精度时间同步的关键，T．E．Parker等M1人的分析表明，在精确完成TwsTrI-设备延迟校准和精确分析整个链路各部发误差的基础上，实现10ps量级时间同步是有可能的。本文简述了卫星双向时间频率传递的基本理论，着重说明各种卫星双向时问频率传递系统校准方法和硬件实现，对各种校准技术进行评述和比较，总结并展望了校准技术发展的方向。2卫星双向时间频率传递系统校准方法在TWSTFr系统中，地球站之间互相发送时间信息，并解调出对方发送来的时间，若忽略信号正反向传输过程中，空间链路、卫星转发器、Sagnac效应等因素

8、，可得两时间站A、B的钟差△丁为AT=