一种补偿系统后置的频率传输系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及频率传输技术领域，具体涉及一种补偿系统后置的频率传输系统和方 法。
【背景技术】
[0002] 频率传输系统，主要用于将频率信号准确稳定的发布出去。现有的频率传输系统 和传输方法，主要以卫星或光纤作为传输媒介。本发明申请人的另一授权专利"原子时信 号传输系统及传输方法"（专利【申请号】CN201110186493. 9)介绍了一种通过光纤实现超长 基线(距离）的频率信号传输系统及方法。该系统采用了主动补偿光纤链路的相位噪声的 方法，它的主要原理是通过在发射端进行主动探测并预补偿光纤传输引入的相位噪声，从 而在接收端得到相位锁定于发射端参考频率源的频率信号。该项技术有着很高的传输稳定 度，但对于大规模的组网应用存在一个较大的限制--它的传输模式只适合于点对点的传 输，每增加一个传输路径需要增加一套传输设备。同时由于主要的相位噪声补偿功能由发 射端完成，对于由频率发射源向多个接收端传输频率信号的情况，相位发射补偿装置将集 中于发射端，并随着用户数量的增加而增加，继而引发发射端设备繁杂及可拓展性受限等 问题。
【发明内容】
[0003] 为了解决现有技术的上述问题，本发明提出了一种补偿系统后置的频率传输系统 和方法，通过光纤实现由一点向多点的频率信号传输。
[0004] 根据本发明的一个方面，提供了一种补偿系统后置的频率传输系统，该系统包括： 发射装置，用于产生相位锁定于参考频率源的频率信号，并将该频率信号调制到光信号上 以通过一条或多条光纤链路向一个或多个置于接收端的接收补偿装置传输；以及接收补 偿装置，用于接收来自发射装置的光信号，解调得到带有光纤链路相位噪声的频率信号，将 该频率信号作为第一辅助补偿信号，并利用频率振荡器生成微波信号，加载至光信号上经 上述光纤链路传输并解调，得到与第一辅助补偿信号含有相同相位噪声的第二辅助补偿信 号，基于第一辅助补偿信号和第二辅助补偿信号混频生成相位补偿信号，反馈控制上述频 率振荡器输出信号的相位，进而复现相位锁定于频率发射源的频率信号。
[0005] 根据本发明的另一方面，还提供了一种补偿系统后置的频率传输方法，该方法包 括：在发射装置用于产生相位锁定于参考频率源的频率信号，并将该频率信号调制到光信 号上以通过一条或多条光纤链路向一个或多个置于接收端的接收补偿装置传输；以及在接 收补偿装置接收来自发射装置的光信号，解调得到带有光纤链路相位噪声的频率信号，将 该频率信号作为第一辅助补偿信号，并利用频率振荡器生成微波信号，加载至光信号上经 上述光纤链路传输并解调，得到与第一辅助补偿信号含有相同相位噪声的第二辅助补偿信 号，基于第一辅助补偿信号和第二辅助补偿信号生成相位补偿信号，反馈控制上述频率振 荡器输出信号的相位，复现相位锁定于频率发射源的频率信号。
[0006] 根据本发明的再一方面，还提供了一种发射装置，其用于产生相位锁定于参考频 率源的频率信号，并将该频率信号调制到光信号上以通过一条或多条光纤链路向一个或多 个置于接收端的接收补偿装置传输，该发射装置包括：频率振荡器，其将参考频率源产生的 频率信号作为参考信号，生成相位锁定于该参考信号的频率信号；光调制模块，通过振幅调 制将所述频率振荡器生成的频率信号加载到光信号上；光耦合器，用于将光调制模块输出 的经频率信号调制的光信号以及来自接收补偿装置的光信号耦合到同一光路；环形器，用 于将来自光耦合器光信号输出至对应接收补偿装置的光纤链路，将来自光纤链路的光信号 输入至光稱合器。
[0007] 根据本发明的再一方面，还提供了一种接收补偿装置，该接收补偿装置包括辅助 补偿部和补偿部，由辅助补偿部生成第二辅助补偿信号，解调来自发射装置的光信号得到 第一辅助补偿信号，将该第一辅助补偿信号和该第二辅助补偿信号一同输入至补偿部，由 补偿部生成相位锁定于发射端参考频率源的频率信号，并转换成相应频率供用户使用。
[0008] 利用本发明的方案，对于由一点向多点的多链路并行的频率信号传输，由于本发 明提供了一种相位补偿装置位于传输链路接收端的相位噪声补偿方法，避免了多链路并行 传输可能造成的共发射端发射装置繁杂的问题。
[0009] 另外，对于超长距离的频率信号的传输，可采串联或混联方式，利用多个中继站进 行分段相位噪声补偿，从而解决了远距离频率信号传输存在的信号衰减的问题，同时大大 提高了频率信号的传递精度。
【附图说明】
[0010] 图1为本发明的频率信号传输系统的结构示意图；
[0011] 图2为本发明的发射装置的结构示意图；
[0012] 图3为本发明的接收补偿装置的结构示意图；
[0013] 图4为本发明的接收补偿装置中比相单元的一种结构示意图；
[0014] 图5为本发明的接收补偿装置中比相单元的另一种结构示意图；
[0015] 图6为本发明的发射装置的一个示例；
[0016] 图7为本发明的接收补偿装置的一个示例。
【具体实施方式】
[0017] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合【具体实施方式】并参 照附图，对本发明进一步详细说明。
[0018] 图1为本发明的补偿装置后置的频率信号传输系统的结构示意图。
[0019] 如图1所示，本发明的补偿装置后置的频率信号传输系统包括：发射装置100,用 于产生相位锁定于参考频率源的频率信号，并将该频率信号调制到光信号上以通过一条或 多条光纤向一个或多个置于接收端的接收补偿装置200传输；与接收端数目相同的接收 补偿装置，用于接收来自发射装置的光信号，解调得到带有光纤链路相位噪声的频率信号， 将该频率信号作为第一辅助补偿信号，并利用频率振荡器生成微波信号，加载至光信号上 经上述光纤链路传输至发射装置，再经发射装置传送回接收补偿装置并解调，得到与第一 辅助补偿信号含有相同相位噪声的第二辅助补偿信号，基于第一辅助补偿信号和第二辅助 补偿信号生成相位补偿信号，利用该相位补偿信号反馈控制上述频率振荡器输出信号的相 位，复现相位锁定于频率发射源的频率信号。
[0020] 参照图1，本发明的补偿装置后置的频率信号传输系统包含一个发射装置和多个 接收补偿装置，示例性的采用并行传输方式，但不限制于此。在实际应用中，根据需要可以 将接收补偿装置复现的频率信号作为参考信号，再次向远端发射信号，以形成由发射端、中 继端和终端组成的串联、并联或串并联同时存在的混联频率传输网络，实现频率信号由一 点向一点或多点的长距离高精度传输。
[0021] 下面将进一步详细说明本发明的频率信号传输系统的各组成部分。
[0022] 图2为本发明的发射装置的结构示意图。
[0023] 本发明的发射装置处于频率信号传输系统的发射端，主要具有下述作用：（1)发 射频率信号；（2)将来自接收端的光信号沿原路传回。
[0024] 如图2所示，本发明的发射装置100包括频率振荡器101、光调制模块102、一个或 多个光耦合器103以及环形器104,其中光耦合器103的数量与接收补偿装置200的数量一 致，且一一对应，在每一个光耦合器103与接收补偿装置200之间都连接有一个环形器104。
[0025] 在图2中，将参考频率源产生的频率信号作为参考信号，由频率振荡器101生成相 位锁定于该参考信号的频率信号，优选的该生成的频率信号可为参考信号的倍频信号。通 过光调制模块102的振幅(强度）调制将该频率振荡器101生成的频率信号加载到光信号 上，将调制后的信号分成多份分别输入至光耦合器103,可选的，可按照功率平均分配，也可 根据实际需要，按照一定的功率配比分配，不限于此。每一份再经各自的环形器104进入各 光纤链路，传输至对应的接收补偿装置200 ;与此同时，由各接收补偿装置200传来经其微 波信号V3调制的光信号，经环形器104进入光耦合器103,再输出到环形器104进入原光纤 链路，传回接收补偿装置200。
[0026] 设参考频率源产生的作为参考信号的频率信号为
[0027] V0=A0cos(w0t+4) ref)
[0028] 这里，A。表示参考信号的振幅；为参考信号的相位；为参考信号的频率。 本发明所述的参考频率源可以是产生参考信号的任意微波信号源，优选的，可以采用氢钟、 铯钟或铷钟等由国家参考频率源(铯喷泉钟）校准的守时钟。
[0029] 频率振荡器101产生相位锁定于参考频率源的第一微波信号
[0030] V^AiCos (a co〇t+a ref)
[0031] 其中4表示第一微波信号的振幅；a为任意数，由所要传输的频率信号的频率除 以参考信号的频率得到，通过锁相环及频率综合器可以产生相位锁定于参考信号的任意频 率微波信号。
[0032] 由上所述，来自光调制模块102和环形器104的两路光信号经光耦合器103耦合 至同一光路，经环形器104输出至对应的接收补偿装置200。
[0033] 本发明所述的各链路所传输的微波信号由同一光调制模块调制，所得的光信号具 有相同波长。可选的，频率振荡器输出的微波信号可输入至多个光调制模块，得到不同或相 同波长的光信号，再输入至光稱合器用于不同链路的传输。本发明所述的光调制模块用于 将第一微波信号经振幅（强度）调制，加载到光信号上，实现微波信号的电光转换。可选的， 可以采用特定波长的光源和