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引用本文:

杨文哲,王海峰,王学运,等:基于FBOC调制的高精度光纤双向时频比对方法[J]. 光通信技术,2019,43(5):58-62.

基于FBOC调制的高精度光纤双向时频比对方法

杨文哲1,2,3,王海峰1,2,3,王学运1,2,3,张升康1,2,3,冯克明2,3
(1. 北京无线电计量测试研究所, 北京 100854;
2. 计量与校准技术国家重点实验室, 北京 100854;3. 中国航天科工集团 第二研究院, 北京 100854)

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摘要:为了提高光纤双向时频传递系统的传递精度,解决系统码相位测量不确定度过大的问题,提出了一种基于灵活二进制偏移载波(FBOC)调制方式的光纤双向时频比对方法,利用FBOC调制信号的良好自相关特性,降低码相位测量不确定度,在100km室内光纤中完成了实验验证,时间传递稳定度达到3.37ps/s,频率传递稳定度达到4.74×10-16/40000s;仿真了FBOC调制信号的码相位测量不确定度,其值约为3.5ps,远小于传统二进制相移键控调制信号的码相位测量不确定度。
关键词:光纤;时频比对;FBOC调制;不确定度
中图分类号:TN929.11 文献标识码:A 文章编号:1002-5561(2019)05-0058-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.05.015

0 引言
       由于光纤信道传输稳定、带宽大和不易受干扰,光纤时间频率传递技术有望成为新一代的时间同步主力军,现已出现多种时间频率传递方法,如:光纤网络时间同步方法[1,2]、微波时间频率信号调制类传递方 法[3,4]、超稳光学频率直接传递类方法[5]和飞秒光学频率梳类同步方法[6]等。其中,微波时间频率信号调制类传递方法的发展时间长,技术成熟度高,系统相对简单,是工程实践中应用最广泛的方法。但是很少有科研人员对光纤时频传递系统的不确定度进行评定。北京无线电计量测试研究所广泛开展了基于伪码调制的光纤双纤时频比对研究,并深入分析了系统不确定度来源。其中,系统合成不确定度的主要成分是锁相环路、时间间隔计数器等设备的测量不确定度,在上海交通大学吴龟灵等人对光纤双向时分复用传递系统的不确定度评估[7]中,端机和时间间隔测量引入了几十皮秒的不确定度。因此,为降低系统测量不确定度,本文提出一种基于灵活二进制偏移载波(FBOC)调制方式的光纤双向时间频率传递方法。

3 结束语
       光纤微波时间频率信号调制类传递方法是一种高精度的时间频率传递方法,是目前技术发展最成熟、工程实践中应用最广泛的光纤时频传递方法。然而,该类方法中的相位测量不确定度普遍较大,是系统测量不确定度的主要成分。因此,为减低系统测量不确定度,提升时频传递精度,针对光纤双向时频传递系统,本文提出了一种基于FBOC调制的光纤双向时频比对方法,并在100km室内光纤中完成了实验验证,时间传递稳定度达到3.37ps/s,频率传递稳定度达到4.74×10-16/40000s。此外,通过软件仿真,比较了FBOC调制方式和传统BPSK调制方式的码相位测量不确定度。仿真结果表明:FBOC调制方式大幅降低了系统码相位测量不确定度,例如,对于伪码速率为125kChip/s、子载波频率为10MHz的FBOC信号,其码相位测量不确定度仅为3.5ps,这不仅降低了时频比对系统的合成标准不确定度,对原有基于BPSK调制的时频比对系统也有着显著的改进,增强了光纤双向时频比对系统的实用性。