基于光纤的高精度频率相干传输技术研究

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1、２０１６０３１６００１７１７郭肃丽第２２卷第２期载人航天Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．２２０１６年４月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＡｐｒ．２０１６基于光纤的高精度频率相干传输技术研究１１∗１１２郭肃丽，李晶，刘友永，马文起，王飞（１．中国电子科技集团公司第五十四研究所，石家庄０５００８１；２．三峡大学理学院，宜昌４４３００２）摘要：基于航天测控等领域对高精度相干传输及高精度时延测量的需求，设计了一种基于光纤不同端站间的频率相干传输系统，阐述了其基本原理并进行初步试验验证。试验结果表明，不－１４同端站间的同步精度可以达到皮秒量级，频率的短稳达到２?８∗１０／ｓ，长

2、期稳定性可以达到－１７６∗１０／１００００ｓ，实现了不同端站间频标的高精度相干稳相传输。关键词：相干传输；光纤；时延差；同步精度中图分类号：ＴＮ９２９?１１文献标识码：Ａ文章编号：１６７４⁃５８２５（２０１６）０２⁃０２４１⁃０５ＳｔｕｄｙｏｎＨｉｇｈ⁃ｐｒｅｃｉｓｉｏｎＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣｏｈｅｒｅｎｔＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｖｅｒＦｉｂｅｒ１１∗１１２ＧＵＯＳｕｌｉ，ＬＩＪｉｎｇ，ＬＩＵＹｏｕｙｏｎｇ，ＭＡＷｅｎｑｉ，ＷＡＮＧＦｅｉ（１．Ｔｈｅ５４ｔｈＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣＥＴＣ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００

3、８１，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，ＣｈｉｎａＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｃｈａｎｇ４４３００２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｅｍａｎｄｓｏｆｔｈｅｈｉｇｈ⁃ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｃｏｈｅｒｅｎｔｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅｈｉｇｈ⁃ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｄｅｌａｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｎａｅｒｏｓｐａｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｆｉｅｌｄ，ａｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｆｒｅ⁃ｑｕｅｎｃｙｓｔａｎｄａｒｄｓｃｏｈｅｒｅｎｔｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｏｖｅｒｆｉ

4、ｂｅｒｆｏｒｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｅｍｏｔｅｅｎｄｓｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｎｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗａｓｖａｌｉｄａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｅｘｐｅｒｉ⁃ｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｒｅａｃｈｅｄ１ｐｓ，ｔｈｅ－１４－１７ｓｈｏｒｔ⁃ｔｅｒｍｓｔａｂｉｌｉｔｙｗａｓ２．８∗１０／ｓａｎｄｔｈｅｌｏｎｇ⁃ｔｅｒｍｓｔａｂｉｌｉｔｙｒｅａｃｈｅｄ６∗

5、１０／１００００ｓ．Ｔｈｕｓｔｈｅｈｉｇｈ⁃ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｃｏｈｅｒｅｎｔｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｅｍｏｔｅｅｎｄｓｗａｓｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｈｅｒｅｎｔｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ；ｆｉｂｅｒ；ｔｉｍｅｄｅｌａｙｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ；ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎ够协调的工作。光纤问世后，由于其卓越的通信性能和稳定性能，美国国家标准技术局（ＮＩＳＴ）和１引言美国天体物理联合研究所（ＪＩＬＡ）率先用它来传［４］连接端站干涉测量（ＣＥＩ）、上行天线组阵以递原子频标，进行高精度

6、频标比对，美国国家及下行天线组阵等分布式测量系统中均包含时频航空航天管理局（ＮＡＳＡ）也利用光纤时频传递构分发子系统，用来将中心的频率参考信号和时间建了著名的深空探测网络（Ｄｅｅｐ⁃ＳｐａｃｅＮｅｔ⁃［１⁃３］［３］参考信号分布到各个测量端站。系统不仅要ｗｏｒｋ），ＤＳＮ通过采用超稳闭环稳相系统同时求各个测量端站的频率标准具有相当高的长期稳提高传输频标信号的频率进一步降低系统噪声，定度和短期稳定度，而且要求各个测量端站之间在１６ｋｍ光纤中进行传输，得到光纤传输系统的－１４的频率标准和时间标准高精度同步，保证系统能短期稳定性在１ｓ时接近１０，在平均一天内长收

7、稿日期：２０１５⁃０６⁃１５；修回日期：２０１６⁃０２⁃２３基金项目：国家自然科学基金项目（６１３０８０６１）作者简介：郭肃丽（１９７２－），女，硕士，高级工程师，研究方向为航天测控信号处理技术。Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｇｕｏｓｕｌｉ１０２６＠１６３．ｃｏｍ。∗通讯作者：李晶（１９８１－），女，博士，高级工程师，研究方向为航天测控信号处理技术，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｉｊｉｎｇ０９０３２６＠１２６．ｃｏｍ２０１６０３１６００１７１７郭肃丽２４２载人航天第２２卷－１７期稳定性约在１０的量级。近年来，日本和法国经过它们分别引入的相移是相同的。比较返回等发达国家的相关机构也加入了

8、利用光纤传递时的信号相位ϕ（Ｔ）和返回时刻参考信号的相ｒｔｔｒ［５