一種基于頻率同步的信號穩(wěn)相回傳系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于頻率同步的信號穩(wěn)相回傳系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包括：頻率綜合器，用于利用頻率傳輸系統(tǒng)復現(xiàn)的參考頻率信號生成本振信號；微波功率分配器，用于分出頻率傳輸系統(tǒng)傳輸至天線端的第一輔助補償信號；比相單元，用于利用所述本振信號、所述第一輔助補償信號將天線接收的微波信號的頻率轉(zhuǎn)換至傳輸頻率，同時將其相位預(yù)先扣除在光纖鏈路傳輸將會引入的相位噪聲，得到預(yù)補償信號；光調(diào)制模塊，用于對預(yù)補償信號進行調(diào)制；光耦合器，用于將所述調(diào)制光信號耦合至頻率傳輸系統(tǒng)的接收補償裝置，通過上述光纖鏈路傳輸至信息中心。由于傳輸過程引入的相位噪聲與預(yù)補償?shù)南辔幌嘞瑢崿F(xiàn)由天線端接收到的微波信號的相位信息向信息中心的穩(wěn)相回傳。
【專利說明】一種基于頻率同步的信號穩(wěn)相回傳系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信號的穩(wěn)相回傳【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于頻率同步的信號穩(wěn)相回傳系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著空間研究的不斷深入，深空站的設(shè)計和建設(shè)工作在世界各地不斷開展。深空站的主要任務(wù)是對執(zhí)行月球、行星和行星際探測任務(wù)的航天器進行跟蹤、遙測，導航與通信等。通常地面站天線接收到的射頻信號相位攜帶著重要的目標信息。為了準確地獲取信號相位信息，不同接收設(shè)備間要求具有頻率與時間的同源、同步性。因此，時間頻率分發(fā)和信號傳輸系統(tǒng)是整個深空站能夠正常運行的基礎(chǔ)和保障，并直接影響著航天器的遙測精度。
[0003]針對多天線聯(lián)合測控的方式，深空站系統(tǒng)的信息中心與天線端相分離，以信息中心的守時鐘組為時間參考，通過頻率傳輸系統(tǒng)將信息中心的參考頻率信號傳輸至各個天線端，實現(xiàn)各天線端的時鐘同步；同時，由多地天線同步接收目標信息，傳回信息中心進行整合。
[0004]本發(fā)明 申請人:的另一在審專利“一種補償系統(tǒng)后置的頻率傳輸系統(tǒng)及方法”(專利申請?zhí)?201410141670.5)介紹了一種通過光纖實現(xiàn)的在天線端進行相位噪聲補償?shù)念l率信號傳輸系統(tǒng)及方法，特別適用于由一點向多點的頻率傳遞，將其應(yīng)用于深空站系統(tǒng)，即可實現(xiàn)各天線端的頻率同步?！揪唧w實施方式】如圖1所示，參考頻率源及發(fā)射裝置位于深空站系統(tǒng)的信息中心，接收補償裝置位于天線端，信息中心的參考頻率源產(chǎn)生的參考頻率信號，由發(fā)射裝置經(jīng)光纖鏈路傳輸至各個天線端，由接收補償裝置對傳輸過程引入的相位噪聲進行補償，復現(xiàn)參考頻率信號，由此實現(xiàn)信息中心和天線端的頻率同步，進而實現(xiàn)各個天線端之間的頻率與時間的同源、同步性，以便對各個天線獲取的目標信息進行準確的整合與統(tǒng)
O
[0005]在頻率與時間同步的基礎(chǔ)上，需要將各個天線接收到的目標信號準確穩(wěn)定的傳回信息中心。由于不同天線到信息中心的距離不同，傳輸線路所處的環(huán)境不同且隨時間不斷變化，各目標信號在回傳過程中引入的相位噪聲難于測量，由信息中心接收到的各目標信號的相位相關(guān)性下降，大大影響了信息整合的準確性，降低了對航天器的遙測精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明提出了一種基于頻率同步的信號穩(wěn)相回傳系統(tǒng)及方法，將接收到的微波信號中包含的相位信息穩(wěn)定傳輸至信息中心。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于頻率同步的信號穩(wěn)相回傳系統(tǒng)，所述頻率同步由頻率傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)，該頻率傳輸系統(tǒng)包括頻率信號發(fā)射裝置和頻率信號接收補償裝置，其中所述發(fā)射裝置置于信息中心，所述接收補償裝置位于天線端，所述發(fā)射裝置將頻率信號發(fā)射給所述接收補償裝置，以實現(xiàn)所述信息中心和所述天線端的頻率同步。所述信號穩(wěn)相回傳系統(tǒng)包括:頻率綜合器，用于利用頻率傳輸系統(tǒng)在天線端復現(xiàn)信息中心的參考頻率信號生成本振信號，輸入至比相單元；微波功率分配器，用于將頻率傳輸系統(tǒng)在天線端接收的來自發(fā)射裝置的第一輔助補償信號按一定的功率配比(根據(jù)實際需要)分出一路，輸入至比相單元，該第一輔助補償信號包含在光纖鏈路傳輸過程引入的相位噪聲；比相單元，用于利用所述本振信號、所述第一輔助補償信號將天線下傳的微波信號的頻率轉(zhuǎn)換至與所述第一輔助補償信號相同的頻率，同時將其相位預(yù)先扣除在上述光纖鏈路傳輸將會引入的相位噪聲，得到預(yù)補償信號；光調(diào)制模塊，用于將預(yù)補償信號調(diào)制到光信號上；和光耦合器，用于將所述光信號耦合至天線端的接收補償裝置的環(huán)形器輸入端，以通過上述光纖鏈路傳輸至信息中心。
[0008]可選的，所述系統(tǒng)還包括在微波功率分配器和比相單元之間的微波功率放大器，用于將微波功率分配器分出的微波信號進行適當?shù)墓β史糯?；在比相單元和光調(diào)制模塊之間的微波功率放大器，用于將從比相單元輸出的微波信號進行適當?shù)墓β史糯?；在光調(diào)制模塊和光耦合器之間的光學放大器，用于將光調(diào)制模塊輸出的光信號進行適當?shù)墓β史糯蟆?br> [0009]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種基于頻率同步的信號穩(wěn)相回傳方法，該方法包括:將頻率傳輸系統(tǒng)的發(fā)射裝置置于信息中心，接收補償裝置置于天線端，由信息中心發(fā)射頻率信號給天線端，在天線端復現(xiàn)信息中心的參考頻率信號，實現(xiàn)信息中心和天線端的頻率同步；利用所述復現(xiàn)參考頻率信號，通過頻率綜合器生成本振信號，輸入至比相單元；天線端的接收補償裝置接收來自信息中心的發(fā)射裝置的第一輔助補償信號，包含在光纖鏈路傳輸時引入的與其頻率對應(yīng)的相位噪聲，由微波功率分配器將該第一輔助補償信號分出一路輸入至比相單元；天線端從外界接收包含相位信息的微波信號，輸入至比相單元；比相單元利用所述本振信號和所述第一輔助補償信號將接收到的微波信號的頻率轉(zhuǎn)換至與所述第一輔助補償信號相同的頻率，同時將其相位預(yù)先扣除在上述光纖鏈路傳輸將會引入的相位噪聲，得到預(yù)補償信號；通過光調(diào)制模塊將所述預(yù)補償信號加載至光信號上，經(jīng)光耦合器耦合至接收補償裝置的環(huán)形器輸入端，以通過上述光纖鏈路傳輸至信息中心。由于預(yù)補償信號與接收補償裝置接收的來自發(fā)射裝置的第一輔助補償信號頻率相同，其在同一光纖鏈路中傳輸時引入的相位噪聲也與所述第一輔助補償信號包含的相位噪聲(即預(yù)先扣除的相位噪聲)相同，在信息中心接收到的該信號中兩個相位噪聲相消，由此將天線端從外界接收的相位信息穩(wěn)定地傳輸至信息中心。
[0010]可選的，在所述微波功率分配器分出所述頻率信號的步驟后，還包括對所述頻率信號進行適當?shù)墓β史糯蟮牟襟E；在所述比相單元得到預(yù)補償信號的步驟后，還包括對預(yù)補償信號進行適當?shù)墓β史糯蟮牟襟E；在利用所述預(yù)補償信號調(diào)制光信號的步驟后，還包括對光調(diào)制模塊輸出的光信號進行適當?shù)墓β史糯蟮牟襟E。
[0011]利用本發(fā)明的方案，通過比相單元，利用本振信號和接收補償裝置接收的包含光纖鏈路相位噪聲的第一輔助補償信號，將天線端從外界接收到的微波信號的頻率轉(zhuǎn)變?yōu)榕c所述第一輔助補償信號相同的頻率，同時將其相位預(yù)先扣除在上述光纖鏈路中傳輸將會引入的相位噪聲，得到預(yù)補償信號，再將其加載至光信號上，通過上述光纖傳輸至信號中心的發(fā)射裝置。由此實現(xiàn)由天線端從外界接收到的微波信號向信息中心的穩(wěn)相回傳。
[0012]另外，由于可以根據(jù)天線接收信號的頻率，改變本振信號的頻率，由比相單元產(chǎn)生出確定頻率的預(yù)補償信號(該頻率與來自信息中心的發(fā)射裝置的第一輔助補償信號的頻率相同)，本發(fā)明的信號穩(wěn)相回傳系統(tǒng)可以實現(xiàn)所有頻段信號的穩(wěn)相回傳，所述系統(tǒng)具有非常高的通用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1顯示了用于頻率同步的頻率傳輸系統(tǒng)及信號回傳系統(tǒng)應(yīng)用于深空站系統(tǒng)的示意圖。
[0014]圖2顯示了已有的用于頻率同步的頻率傳輸系統(tǒng)(專利申請?zhí)?201410141670.5)的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0015]圖3顯示了本發(fā)明的信號穩(wěn)相回傳系統(tǒng)的典型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4顯示了本發(fā)明的信號穩(wěn)相回傳系統(tǒng)的典型實施例中的比相單元的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5顯示了本發(fā)明的信號穩(wěn)相回傳系統(tǒng)的典型實施例中的比相單元的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明了，下面結(jié)合【具體實施方式】并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0019]圖2顯示了已有的用于頻率同步的頻率傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]如圖2所示，所述已有的頻率傳輸系統(tǒng)包括:發(fā)射裝置，用于產(chǎn)生相位鎖定于參考頻率源的頻率信號，并將該頻率信號調(diào)制到光信號上以通過光纖向接收補償裝置傳輸；和接收補償裝置，用于接收來自發(fā)射裝置的光信號，解調(diào)得到帶有光纖鏈路相位噪聲的頻率信號，將該頻率信號作為第一輔助補償信號，并利用頻率振蕩器生成微波信號，加載至光信號上經(jīng)上述光纖鏈路傳輸至發(fā)射裝置，再經(jīng)發(fā)射裝置傳送回接收補償裝置并解調(diào)，得到與第一輔助補償信號含有相同相位噪聲的第二輔助補償信號，基于第一輔助補償信號和第二輔助補償信號生成相位補償信號，利用該相位補償信號反饋控制上述頻率振蕩器輸出信號的相位，復現(xiàn)相位鎖定于頻率發(fā)射源的頻率信號。
[0021]所述接收補償裝置進一步包括輔助補償部和補償部，所述輔助補償部進一步包括光纖環(huán)形器、光調(diào)制模塊、波分復用器、第一探測器和第二探測器。
[0022]假定參考頻率源產(chǎn)生的參考信號為
[0023]V0 = A0Cos ( ω 0t+ φ ref)
[0024]這里，A0為參考信號的振幅；為參考信號的相位；Otl為參考信號的頻率。
[0025]發(fā)射裝置產(chǎn)生相位鎖定于參考信號的頻率信號為
[0026]V1 = A1Cos (a ω 0t+a Φ ref)
[0027]其中A1表示該頻率波信號的振幅；a為任意數(shù)，由所要傳輸?shù)念l率信號的頻率除以參考信號的頻率得到。
[0028]發(fā)射裝置將該頻率信號調(diào)制到光信號上通過光纖傳輸，由接收補償裝置的輔助補償部接收，經(jīng)環(huán)形器輸入至波分復用器。該過程中引入的相位噪聲假定為Φρ，該相位噪聲受到光纖鏈路所處環(huán)境溫度變化，光纖所受機械應(yīng)力的變化等因素影響。
[0029]接收補償裝置的補償部產(chǎn)生微波信號[0030]V3=A3 cos(|co^t + 為)
[0031]其中,A3表不該微波信號的振幅；Φ(!表不該微波信號的相位。該微波信號經(jīng)輔助補償部的光調(diào)制模塊進行調(diào)制后，經(jīng)環(huán)形器輸入上述光纖鏈路傳輸至發(fā)射裝置，再經(jīng)發(fā)射裝置沿原路傳回接收補償裝置，經(jīng)環(huán)形器輸入至波分復用器。由于該微波信號的頻率為由發(fā)射端傳來的頻率信號的頻率的一半，沿同一光纖鏈路往返傳輸?shù)倪^程中引入的相位噪聲也應(yīng)為φρ。
[0032]上述兩路輸入波分復用器的光信號按波長分離后分別經(jīng)第一探測器和第二探測器進行解調(diào)，得到第一輔助補償信號和第二輔助補償信號，輸入補償部。該第一輔助補償信號和第二輔助補償信號的形式為:
[0033]V2 = A2Cos (a ω 0t+a Φ ref+ Φ ρ)
[0034]V4=A4 cos(f <y0t+φ0+ Φν)
[0035]其中，A2為第一輔助補償信號的振幅；Φρ為光纖鏈路引入的相位噪聲(見上文)。A4表示第二輔助補償信號的振幅，由光纖鏈路引入的相位噪聲也為Φρ(見上文)。
[0036]應(yīng)說明的是，為了便于分離上述兩路輸入波分復用器的光信號，其對應(yīng)的光調(diào)制模塊所調(diào)制的光信號需具有不同的波長，且盡量接近。
[0037]補償部利用第一輔助補償信號和第二輔助補償信號生成相位補償信號，利用該相位補償信號反饋控制輸出給輔助補償部的微波信號V3的相位，從而得到相位鎖定于頻率發(fā)射源的復現(xiàn)參考頻率信號，該信號的形式為:
[0038]V5 = A5Cos ( ω 0t+ φ ref+C)
[0039]其中，A5為復現(xiàn)參考頻率信號的振幅；為參考信號的頻率；(J)raf為參考信號的相位；C為一固定常數(shù)。復現(xiàn)的參考頻率信號與原參考信號具有相同的頻率，且相位差C固定，即復現(xiàn)的參考頻率信號相位鎖定于參考信號。由于C對相位的變化沒有影響，為了表述方便，可以將其略去。復現(xiàn)的參考頻率信號可簡化表示為:
[0040]V5 = A5Cos ( ω 0t+ φ ref)
[0041]如上所述，在接收補償裝置得到了相位鎖定于發(fā)射裝置端參考頻率源的復現(xiàn)參考頻率信號。將發(fā)射裝置和參考頻率源置于信息中心，將接收補償裝置置于天線端，就可在天線端得到相位鎖定于信息中心參考頻率源的復現(xiàn)參考頻率信號V5,實現(xiàn)信息中心和天線端的頻率同步。(以上內(nèi)容的詳細說明參見在審專利:201410141670.5。)
[0042]圖3顯示了本發(fā)明提出的基于上述頻率傳輸系統(tǒng)的信號穩(wěn)相回傳系統(tǒng)的典型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]如圖3所示，上述頻率傳輸系統(tǒng)的發(fā)射裝置和參考頻率源置于信息中心，接收補償裝置和信號穩(wěn)相回傳系統(tǒng)置于天線端。
[0044]參照圖3，本發(fā)明的基于上述頻率傳輸系統(tǒng)的信號穩(wěn)相回傳系統(tǒng)包括:頻率綜合器101，用于利用頻率傳輸系統(tǒng)在天線端生成的復現(xiàn)參考頻率信號V5生成本振信號V6，輸入至比相單元103 ;微波功率分配器102，用于將頻率傳輸系統(tǒng)在天線端生成的第一輔助補償信號V2按一定的功率配比(根據(jù)實際需要)分出一路，輸入至比相單元103，第一輔助補償信號V2包含在光纖鏈路傳輸引入的相位噪聲；比相單元103，用于利用所述本振信號V6、第一輔助補償信號V2將天線端從外界接收到的微波信號Vra的頻率轉(zhuǎn)換至與第一輔助補償信號V2相同的頻率，同時將其相位預(yù)先扣除在上述光纖鏈路傳輸將會引入的相位噪聲，得到預(yù)補償信號；光調(diào)制模塊104，用于將預(yù)補償信號調(diào)制到光信號上；和光耦合器105，用于將所述調(diào)制光信號耦合至天線端的接收補償裝置的光纖環(huán)形器輸入端，以通過上述光纖鏈路傳輸至信息中心。
[0045]在圖3中，信號穩(wěn)相回傳系統(tǒng)從外界接收到的微波信號表示為
[0046]Vrec = ArecCos ( ω rect+ Φ rec)
[0047]其中，Ara為接收信號的振幅；ΦΜ。為接收信號的相位；ωΜ。為接收信號的頻率。
[0048]應(yīng)說明的是，由天線端從外界接收到的微波信號一般為高頻信號，相比由光纖鏈路傳輸?shù)念l率信號的頻率較高，所以這里以。大于的情況進行說明，但不限于此。
[0049]接收補償裝置的補償部生成的復現(xiàn)參考頻率信號V5輸入至信號穩(wěn)相回傳系統(tǒng)，經(jīng)頻率綜合器101生成的本振信號為
[0050]V6 = A6Cos (b ω 0t+b Φ ref)
[0051]其中，A6為本振信號的振幅；為本振信號的頻率，且固定不變，并由比相單元103的具體結(jié)構(gòu)、接收信號VM。的頻率和第一輔助補償信號V2的頻率唯一確定(對其賦值的具體方法見下文)。
[0052]應(yīng)說明的是，頻率綜合器101可以產(chǎn)生相位鎖定于復現(xiàn)參考頻率信號的任意頻率微波信號。
[0053]微波功率分配器102將頻率傳輸系統(tǒng)在天線端生成的第一輔助補償信號V2按一定的功率配比(根據(jù)實際需要)分出一路，輸入至比相單元103。
[0054]可選的，根據(jù)實際需要，可利用微波功率放大器，對微波功率分配器102分出的第一輔助補償信號V2進行一定程度的功率放大。
[0055]本發(fā)明的信號穩(wěn)相回傳系統(tǒng)中的比相單元103，用于利用由頻率綜合器101生成的本振信號V6對天線下傳的微波信號進行變頻處理，再利用由微波功率分配器102輸出的部分第一輔助信號V2，對變頻后的信號進行相位噪聲的預(yù)扣除，得到預(yù)補償?shù)闹蓄l回傳信號V8，其頻率與第一輔助補償信號V2的頻率相同，其相位包含天線下傳信號的相位信息，并預(yù)先扣除其在光纖鏈路傳輸將會引入的相位噪聲。
[0056]圖4為本發(fā)明的信號穩(wěn)相回傳系統(tǒng)中的比相單元103的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0057]圖4中的?代表混頻器，它使得兩個輸入信號做乘法運算，并濾掉高頻分量，即使得兩個號的頻率和相位做減法運算。
[0058]如圖4所示方案，所述比相單元103包括混頻器201和混頻器202?；祛l器201用于利用本振信號\，將天線下傳信號Vra變頻至第一輔助補償信號V2頻率的兩倍，得到微波信號v7?；祛l器202用于利用第一輔助補償信號V2,將變頻后的微波信號V7,預(yù)先扣除在光纖鏈路傳輸將會弓I入的相位噪聲。
[0059]利用天線下傳信號和本振信號V6經(jīng)混頻器201混頻，實現(xiàn)對接收信號的變頻處理，得到的微波信號為:
[0060]V7 = A7Cos [ ( ω rec_h ω 0) t+ Φ rec_b Φ ref]
[0061]其中，A7為該微波信號的振幅。
[0062]利用微波信號V7和第一輔助補償信號V2經(jīng)混頻器202混頻，實現(xiàn)相位噪聲的預(yù)補償，得到的預(yù)補償信號為:[0063]V8 = A8COS [ ( ω rec_b ω 0_a ω 0) t+ Φ rec_b Φ ref_a Φ ref_ Φ ρ]
[0064]其中，A8為該微波信號的振幅，預(yù)扣除的相位為Φρ。
[0065]為了使預(yù)補償信號V8經(jīng)過光纖鏈路傳輸引入的相位噪聲與預(yù)扣除的相位相同(均為Φρ)，而第一輔助補償信號V2包含的經(jīng)同一光纖鏈路傳輸引入的相位噪聲也為Φρ，預(yù)補償信號V8的頻率應(yīng)與第一輔助補償信號V2的頻率相同，即
[0066]ω rec-b ω 0~a ω0 = a ω 0
[0067]得到
[0068]b = ω rec/ ω 0_2a
[0069]從而得到頻率綜合器101生成的本振信號V6的頻率b GJci的唯一確定值。
[0070]預(yù)補償信號V8可表示為
[0071 ] V8 = A8Cos [a ω 0t+ Φ rec—b Φ ref— Φ ρ]
[0072]由此，由比相單元103得到了預(yù)補償信號V8，其頻率與第一輔助補償信號V2的頻率相同(均為a ω》，其相位包含天線下傳信號V6的相位。，并預(yù)先扣除在光纖鏈路傳輸將會引入的相位噪聲Φρ。
[0073]圖5為本發(fā)明的信號穩(wěn)相回傳系統(tǒng)中的比相單元103的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0074]由于圖4所示方案，混頻器202所混頻的信號中，微波信號V7的頻率Qacotl)是第一輔助補償信號V2的頻率(aω)的兩倍，混頻后輸出的預(yù)補償信號V8中將會包含該一倍頻率(ac^)的諧波成分。為了克服這一非線性效應(yīng)的影響，比相單元可采用如圖5所示方案，包括頻率綜合器301、混頻器302、混頻器303和混頻器304。
[0075]參照圖5，頻率綜合器301利用接收補償裝置的補償部生成的復現(xiàn)參考頻率信號生成低頻本振信號
[0076]V9 = A9Cos (c ω 0t+c Φ ref)
[0077]其中，A9為低頻本振信號的振幅；c為任意常數(shù)，且c〈a，c古a/2。(詳細說明見下文。)
[0078]應(yīng)說明的是，頻率綜合器301可以產(chǎn)生相位鎖定于復現(xiàn)參考頻率信號的任意頻率微波信號。
[0079]將低頻本振信號V9與第一輔助補償信號V2經(jīng)混頻器302混頻，得到第十微波信號
[0080]
^iO = A10 cos\{a- c)%t + (α~ c)4f + Φρ
[0081]其中，Altl為第十微波信號的振幅。
[0082]應(yīng)說明的是，當頻率綜合器301輸出的低頻本振信號V9的頻率為c ω ^ = a ω W時(即c = a/2)，混頻器302的輸出信號Vltl的頻率為(a_c) ω0 = a ω。/2，二者的頻率一致，混頻濾波后的輸出信號Vltl中將會包含與其同頻的輸入信號V9的成分，因此要求低頻本振信號V9的頻率C。關(guān)acoQ/2，即c關(guān)a/2。
[0083]利用本振信號V6和從外界接收的信號Vra經(jīng)混頻器303混頻，實現(xiàn)天線下傳信號的下變頻，得到第十一微波信號
[0084]V11 = A11Cos [ ( ω rec_h ω 0) t+ Φ rec_b Φ ref]
[0085] 其中，A11為第十一微波信號的振幅。[0086]利用第十微波信號Vltl與第十一微波信號V11經(jīng)混頻器304混頻，實現(xiàn)相位噪聲的預(yù)扣除，得到預(yù)補償信號
【權(quán)利要求】
1.一種基于頻率同步的信號穩(wěn)相回傳系統(tǒng)，所述頻率同步由頻率傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)，該頻率傳輸系統(tǒng)包括頻率信號發(fā)射裝置和頻率信號接收補償裝置，其中所述發(fā)射裝置位于信息中心，所述接收補償裝置位于天線端，所述發(fā)射裝置將頻率信號發(fā)射給所述接收補償裝置，以實現(xiàn)所述信息中心和所述天線端的頻率同步，所述信號穩(wěn)相回傳系統(tǒng)包括: 頻率綜合器(101)，用于利用頻率傳輸系統(tǒng)在天線端復現(xiàn)信息中心的參考頻率信號生成本振信號，輸入至比相單元(103)； 微波功率分配器(102)，用于將頻率傳輸系統(tǒng)在天線端接收的來自信息中心的發(fā)射裝置的第一輔助補償信號分出一路，輸入至比相單元(103)，該第一輔助補償信號包含在光纖鏈路傳輸引入的與其頻率對應(yīng)的相位噪聲； 比相單元(103)，用于利用所述本振信號、所述第一輔助補償信號將天線端從外界接收到的微波信號的頻率轉(zhuǎn)換至與所述第一輔助補償信號相同的頻率，同時將其相位預(yù)先扣除在上述光纖鏈路傳輸將會引入的相位噪聲，得到預(yù)補償信號； 光調(diào)制模塊(104)，用于將預(yù)補償信號調(diào)制到光信號上；以及 光耦合器(105)，用于將所述調(diào)制光信號耦合至所述頻率傳輸系統(tǒng)的接收補償裝置的環(huán)形器輸入端，以通過上述光纖傳輸至信息中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號穩(wěn)相回傳系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括: 連接到微波功率分配器(102)和比相單元(103)之間的微波功率放大器，用于將微波功率分配器(102)分出的所述第一輔助補償信號進行功率放大； 連接到比相單元(103)和光調(diào)制模塊(104)之間的微波功率放大器，用于將比相單元(103)輸出的微波信號進行功率放大； 連接到光調(diào)制模塊(104)和光耦合器(105)之間的光學放大器，用于將光調(diào)制模塊(104)輸出的光信號進行功率放大。
3.一種基于頻率同步的信號穩(wěn)相回傳方法，其特征在于，所述方法包括: 3.1將頻率傳輸系統(tǒng)的發(fā)射裝置置于信息中心，接收補償裝置置于天線端，由信息中心發(fā)射頻率信號給天線端，在天線端復現(xiàn)信息中心的參考頻率信號，實現(xiàn)信息中心和天線端的頻率同步； 3.2在天線端通過頻率綜合器(101)利用所述復現(xiàn)的參考頻率信號生成本振信號； 3.3在天線端的接收補償裝置接收來自信息中心的發(fā)射裝置的第一輔助補償信號，其包含在光纖鏈路傳輸時引入的與其頻率對應(yīng)的相位噪聲，由微波功率分配器(102)將該第一輔助補償信號分出一路輸入至比相單元(103)； 3.4天線端從外界接收包含相位信息的微波信號，輸入至比相單元(103)； 3.5比相單元(103)利用所述本振信號和所述第一輔助補償信號將該微波信號的頻率轉(zhuǎn)換至與所述第一輔助補償信號相同的頻率，同時將其相位預(yù)先扣除在上述光纖鏈路傳輸將會引入的相位噪聲，得到預(yù)補償信號； 3.6通過光調(diào)制模塊(104)將所述預(yù)補償信號加載至光信號上； 3.7光耦合器(105)將所述調(diào)制光信號耦合至頻率傳輸系統(tǒng)在天線端的接收補償裝置的環(huán)形器輸入端，以通過上述光纖鏈路傳輸至信息中心； 3.8在信息中心接收所述光信號和所述頻率傳輸系統(tǒng)中由接收補償裝置傳來的其它光信號，利用波分復用器根據(jù)其光波長的不同分辨各路光信號，對穩(wěn)相回傳系統(tǒng)傳來的光信號進行解調(diào)，由于在傳輸之前已預(yù)先扣除由光纖鏈路傳輸引入的相位噪聲，得到的解調(diào)信號的相位中不包含所述噪聲，從而實現(xiàn)天線端接收信號的相位信息向信息中心的穩(wěn)相回傳。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的信號穩(wěn)相回傳方法，其特征在于，所述方法還包括: 在所述微波功率分配器(102)分出所述第一輔助補償信號的步驟后，對所述第一輔助補償信號進行適當?shù)墓β史糯蟮牟襟E； 在所述比相單元(103)得到預(yù)補償信號的步驟后，對預(yù)補償信號進行適當?shù)墓β史糯蟮牟襟E； 在利用所述預(yù)補償信號調(diào)制光信號的步驟后，對光調(diào)制模塊(104)輸出的光信號進行適當?shù)墓β史糯?的步驟。
【文檔編號】H04L7/00GK103957093SQ201410190927
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】王波, 董婧雯, 高超, 白鈺, 王力軍 申請人:清華大學