光纖頻率傳輸中頻率合成模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來(lái)原子鐘技術(shù)發(fā)展迅速，目前商用化的銫原子鐘天穩(wěn)定度已經(jīng)達(dá)到了10-16的量級(jí)，現(xiàn)有的基于衛(wèi)星的長(zhǎng)距離頻率傳遞技術(shù)，其頻率穩(wěn)定度只能達(dá)到10-15/天的水平，無(wú)法滿足高穩(wěn)定度頻率對(duì)比的需求。光纖傳輸具有帶寬大、損耗小、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，具備實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定度頻率傳遞的巨大潛力，并引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。
　　當(dāng)前高質(zhì)量的頻率源輸出信號(hào)的頻率一般在10MHz~100MHz之間，相噪指標(biāo)要優(yōu)于光纖鏈路的本底噪聲，為了克服這個(gè)問(wèn)題同時(shí)為了提

2、高
　　在頻率補(bǔ)償時(shí)相位差信號(hào)的檢測(cè)靈敏度，需要對(duì)原子鐘輸出的頻率信號(hào)倍頻到較高的頻率進(jìn)行光纖傳遞，同時(shí)在遠(yuǎn)端需要用下變頻的方法將信號(hào)還原成初始的頻率傳遞給用戶。
　　本文采用鎖相環(huán)電路倍頻的方法實(shí)現(xiàn)了將頻標(biāo)信號(hào)從10MHz到1GHz的100倍頻，同時(shí)設(shè)計(jì)了FPGA控制電路以實(shí)現(xiàn)對(duì)鎖相環(huán)芯片上電后自動(dòng)寫(xiě)入控制字程序的過(guò)程。而在下變頻端，通過(guò)兩級(jí)分頻實(shí)現(xiàn)了100分頻，得到用戶需要的10MHz的頻率信號(hào)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在經(jīng)過(guò)先倍

3、頻再分頻后，輸出信號(hào)與原始頻標(biāo)信號(hào)相比在近端1Hz處的相噪僅惡化了3dBc/Hz,而遠(yuǎn)端100KHz處的相噪提高了2dBc/Hz；與R&S公司的頻率綜合器SMF100A的頻率變換效果相比在1Hz處的相噪提高將近20dBc/Hz。將設(shè)計(jì)的上下變頻模塊加入到20km光纖鏈路的頻率傳輸系統(tǒng)中，并利用本課題組已有的光學(xué)相位補(bǔ)償方案對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，最后實(shí)現(xiàn)了4×10-13的秒穩(wěn)定度和1.6×10-15的1000秒穩(wěn)定度。
　　本文首先簡(jiǎn)單介紹

4、了微波光纖的基本組成以及傳輸鏈路引入的各類噪聲，并分析了激光器的相位噪聲和外界溫度變化對(duì)光纖頻率傳輸穩(wěn)定度所造成的影響。
　　其次對(duì)上變頻模塊進(jìn)行了仿真和設(shè)計(jì)，并且為克服每次掉電后寄存器不能保存數(shù)據(jù)的影響而制作了相應(yīng)的FPGA控制電路，同時(shí)利用兩級(jí)分頻的方式設(shè)計(jì)了100分頻模塊。
　　最后測(cè)試了上下變頻模塊的輸出頻率和相位噪聲，然后將其接入到光纖頻率傳輸系統(tǒng)中與微波源的變頻效果進(jìn)行了對(duì)比，并測(cè)試了補(bǔ)償前后系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定度；進(jìn)