基于被動(dòng)相位噪聲補(bǔ)償?shù)墓饫w頻率傳遞技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)隨著科技的不斷發(fā)展，原子鐘的頻率穩(wěn)定度得到了極大的提升，現(xiàn)有的原子鐘的天穩(wěn)定度已經(jīng)可以達(dá)到10-16量級(jí)。遠(yuǎn)距離頻率傳遞的需求被不斷提升。傳統(tǒng)的基于衛(wèi)星或者GPS的遠(yuǎn)距離頻率傳遞方案受限于自身技術(shù)與外界環(huán)境，提供的天穩(wěn)定度只能達(dá)到10-15量級(jí)，已無(wú)法滿足現(xiàn)有應(yīng)用的需求。光纖頻率傳遞因其低損耗、大帶寬、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，有著很強(qiáng)的應(yīng)用前景，已經(jīng)得到廣泛研究。
　　使用光纖傳遞頻率信號(hào)時(shí)，光纖鏈路的本底噪聲和外界環(huán)境的波動(dòng)會(huì)

2、對(duì)被傳遞的頻率信號(hào)引入相應(yīng)的相位噪聲并惡化其頻率穩(wěn)定度。因此對(duì)相位噪聲進(jìn)行補(bǔ)償是必要的。主動(dòng)式相位噪聲補(bǔ)償方案較早地得到了研究與應(yīng)用。該方案實(shí)時(shí)地跟蹤鏈路抖動(dòng)，并通過(guò)相應(yīng)的算法將測(cè)得的鏈路抖動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化成控制信號(hào)以驅(qū)動(dòng)補(bǔ)償模塊對(duì)噪聲進(jìn)行補(bǔ)償。此類方案需要精確的相位誤差測(cè)量以及快速、大動(dòng)態(tài)范圍的噪聲補(bǔ)償模塊，這極大增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度。近年來(lái)出現(xiàn)了基于相位共軛混頻的被動(dòng)相位噪聲補(bǔ)償方案。此類方案通過(guò)被傳遞信號(hào)與探測(cè)信號(hào)的混頻，完成對(duì)相位噪聲的

3、補(bǔ)償，可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)，并且提供無(wú)限的補(bǔ)償范圍。現(xiàn)有的被動(dòng)補(bǔ)償方案存在著無(wú)法同時(shí)解決后向散射噪聲干擾以及傳遞波長(zhǎng)不一致引入的鏈路對(duì)稱性的問(wèn)題。針對(duì)現(xiàn)有被動(dòng)補(bǔ)償方案存在的問(wèn)題，本文提出了一種改進(jìn)的基于被動(dòng)相位噪聲補(bǔ)償技術(shù)的光纖頻率傳遞方案。改進(jìn)方案使用同波長(zhǎng)傳遞方法以及對(duì)探測(cè)信號(hào)遠(yuǎn)端分頻近端濾波的頻分復(fù)用方法，可以有效地改善鏈路對(duì)稱性并抑制鏈路中后向散射噪聲的影響，進(jìn)而提升系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定度。本文的主要工作包括：
　?。?）介紹了現(xiàn)有的光

4、纖頻率傳遞方案，同時(shí)闡述了現(xiàn)有的被動(dòng)相位噪聲補(bǔ)償方案的優(yōu)缺點(diǎn)。分析了光纖頻率傳遞鏈路中存在的噪聲及其對(duì)系統(tǒng)頻率穩(wěn)定度的影響。
　?。?）提出了一種改進(jìn)的基于被動(dòng)相位噪聲補(bǔ)償技術(shù)的光纖頻率傳遞系統(tǒng)。從理論上分析了新方案對(duì)于后向散射噪聲的抑制原理及對(duì)鏈路對(duì)稱性的改善。根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求完成了系統(tǒng)變頻模塊的選擇與測(cè)試。
　?。?）設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的測(cè)試方案并制作了相應(yīng)的分頻電路，在此基礎(chǔ)上完成了40km光纖鏈路頻率傳遞系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)及其比對(duì)實(shí)驗(yàn)。改