基于被動相位噪聲補償?shù)墓饫w頻率傳遞技術(shù)研究.pdf

1、近年來隨著科技的不斷發(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。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，已無法滿足現(xiàn)有應(yīng)用的需求。光纖頻率傳遞因其低損耗、大帶寬、抗干擾能力強等優(yōu)勢，有著很強的應(yīng)用前景，已經(jīng)得到廣泛研究。
　　使用光纖傳遞頻率信號時，光纖鏈路的本底噪聲和外界環(huán)境的波動會

2、對被傳遞的頻率信號引入相應(yīng)的相位噪聲并惡化其頻率穩(wěn)定度。因此對相位噪聲進(jìn)行補償是必要的。主動式相位噪聲補償方案較早地得到了研究與應(yīng)用。該方案實時地跟蹤鏈路抖動，并通過相應(yīng)的算法將測得的鏈路抖動信號轉(zhuǎn)化成控制信號以驅(qū)動補償模塊對噪聲進(jìn)行補償。此類方案需要精確的相位誤差測量以及快速、大動態(tài)范圍的噪聲補償模塊，這極大增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度。近年來出現(xiàn)了基于相位共軛混頻的被動相位噪聲補償方案。此類方案通過被傳遞信號與探測信號的混頻，完成對相位噪聲的

3、補償，可以簡化系統(tǒng)，并且提供無限的補償范圍。現(xiàn)有的被動補償方案存在著無法同時解決后向散射噪聲干擾以及傳遞波長不一致引入的鏈路對稱性的問題。針對現(xiàn)有被動補償方案存在的問題，本文提出了一種改進(jìn)的基于被動相位噪聲補償技術(shù)的光纖頻率傳遞方案。改進(jìn)方案使用同波長傳遞方法以及對探測信號遠(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：
　　（1）介紹了現(xiàn)有的光

4、纖頻率傳遞方案，同時闡述了現(xiàn)有的被動相位噪聲補償方案的優(yōu)缺點。分析了光纖頻率傳遞鏈路中存在的噪聲及其對系統(tǒng)頻率穩(wěn)定度的影響。
　?。?）提出了一種改進(jìn)的基于被動相位噪聲補償技術(shù)的光纖頻率傳遞系統(tǒng)。從理論上分析了新方案對于后向散射噪聲的抑制原理及對鏈路對稱性的改善。根據(jù)實驗需求完成了系統(tǒng)變頻模塊的選擇與測試。
　?。?）設(shè)計了系統(tǒng)的測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)實驗及其比對實驗。改