时间和频率信号的光纤稳定传输技术研究

发布时间：2025-06-26 04:49

　　随着原子钟和光纤通信技术的快速发展,同时依托光纤的低损耗、宽带宽和抗电磁干扰等优势,通过光纤进行时间和频率信号高稳定的传输,成为了当前的研究热点,并逐渐在科学研究、天文观测和国防建设等领域发挥着越来越重要的作用。光纤时频传输面临的关键问题是光纤的传输延时易受外界温度和压力等环境因素影响而发生变化,导致传输后信号的延时和相位不稳定。本论文针对这一问题开展研究,首先围绕频率信号的相位检测和相位控制等关键问题提出了创新方法,完成了微波和毫米波信号的光纤稳相传输,然后提出了时间信号的延时测量的创新方法,最后实现了时频信号的光纤稳时稳相传输。本文的主要工作内容和创新性体现在以下三个方面:（1）提出基于光频调谐的毫米波信号光纤稳相传输方法。面向深空探测中毫米波干涉天线阵列对毫米波本振信号稳相分配的需求,本文采用提取光频梳梳齿的方式生成光载毫米波信号。首先针对毫米波信号的相位检测受限于电子“瓶颈”的问题,通过分析光载毫米波信号中光波与毫米波的相频映射关系,提出了双外差混频的相位检测方法,将毫米波信号因光纤延时变化导致的相位抖动信息映射到中频信号,该方法在毫米波信号的相位误差检测的频率、精度和灵敏度上取...

【文章页数】：129 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
        1.1.1 分布式干涉天线阵列
        1.1.2 分布式相参雷达
    1.2 时间和频率信号同步技术的发展
        1.2.1 基于搬运钟的时间频率同步技术
        1.2.2 基于长短波的时间频率同步技术
        1.2.3 基于卫星链路的时间频率同步技术
        1.2.4 基于光纤链路的时间频率同步技术
    1.3 时间和频率信号光纤稳定传输的研究现状
        1.3.1 频率信号的光纤稳相传输
        1.3.2 时间和频率信号的光纤稳定传输
    1.4 论文的主要工作和创新点
        1.4.1 论文的结构安排
        1.4.2 论文的创新点
第二章 时频信号的光纤传输理论及其性能评估
    2.1 光纤传输系统对时频信号的影响
        2.1.1 外界温度和压力对光纤链路的影响
        2.1.2 光纤色散和系统噪声对时频信号的影响
    2.2 时频信号稳定传输的基本原理
        2.2.1 往返延时/相位校准机制
        2.2.2 双向对传延时/相位校准机制
    2.3 时频信号稳定性的频域表征
    2.4 时频信号稳定性的时域表征
        2.4.1 阿伦方差
        2.4.2 时间方差
        2.4.3 稳定性和准确性
    2.5 本章小结
第三章 基于光频调谐的毫米波信号稳相传输
    3.1 毫米波信号的相位检测和相位校正
        3.1.1 相位检测
        3.1.2 基于声光调频的毫米波相位控制
    3.2 基于光频调谐的毫米波稳相传输系统
        3.2.1 系统结构与原理
        3.2.2 毫米波信号稳相传输系统性能测试与分析
    3.3 本章小结
第四章 基于单边带调制的微波信号稳相传输
    4.1 基于单边带调制的微波信号稳相传输
        4.1.1 微波信号稳相传输系统结构与原理
        4.1.2 实验设计与结果分析
    4.2 基于同频相位检测的微波稳相传输
        4.2.1 锁相环相位噪声分析
        4.2.2 微波信号稳相传输系统优化设计
        4.2.3 实验结果及分析
    4.3 本章小结
第五章 时间和频率信号的光纤稳定传输
    5.1 基于分频测相的高精度光纤延时测量
        5.1.1 分频测相法的光纤延时测量原理
        5.1.2 基于分频测相的40 km光纤延时测量系统
        5.1.3 实验结果与分析
    5.2 时间和频率信号的光纤稳定传输
        5.2.1 时间和频率信号的光纤稳定传输系统
        5.2.2 实验结果与分析
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文工作总结
    6.2 工作展望
附录一 缩略语
附录二 符号表
参考文献
攻读博士学位期间已发表或录用的论文
攻读博士学位期间参与的科研项目
致谢



本文编号：4053185