高精度光纤时间频率一体化传递

为满足各工程应用领域对于高精度时间频率同步的需求,降低系统复杂度,保障大规模光纤时频传递网络的顺利建设,该文提出基于伪码调制技术的光纤时间频率一体化传递方法,设计并搭建了光纤时间频率一体化传递系统,完成了光纤单向和双向时频一体化传递。在单向时频传递试验中,分析了温度变化对于系统传输时延的影响;在双向时频传递试验中,实现了时间频率的高精度传递,系统附加时间传递抖动为0.28 ps/s, 0.82 ps/1000 s,附加频率传递不稳定度为4.94×10–13/s, 6.39×10–17/40000 s。试验结果表明,该方法实现了时间、频率一体化高精度同步,且系统附加时间传递抖动优于目前各光纤时间同步方案。     

275km京沪光纤干线高精度时频传递研究

为实现准国土范围内高精度授时和守时,利用光纤传递铯钟、氢钟等高精度原子钟的时频信号,在实际光纤链路上验证其长距离传递性能。采用波分复用和双向双波长的传输方法,介绍了在275km京沪干线上实现高精度时频传递的相关工作。针对长距离光纤链路的特点,探讨了链路损耗与散射、色散与频率噪声、补偿系统动态范围和反馈带宽等对时频传递性能的影响。实验获得了频率信号的秒稳定度达5×10-14和天稳定度达7×10-18的传递性能,同时,千秒尺度下的时间方差可达2.4ps。     

光纤时频传递系统的中继技术分析

为开展长距离高精度时间频率传输系统研究,对多级光纤时间频率传递级联系统的时延抖动进行理论分析,得出级联系统总时延抖动的一般公式。在实验上实现了两级级联50km光纤时频传递系统的闭环锁定,分别通过测试单级系统和级联系统的鉴相误差电压得到其时延抖动。通过实验结果和理论计算比较,分析了主要实验误差来源;通过分析掺铒光纤放大器(EDFA)放大自发辐射(ASE)产生的噪声对信噪比(SNR)的影响,系统频率稳定度由于信噪比的下降而产生劣化。     

空间站高精度时频微波链路系统体制设计及关键技术

在空间站上建立较地面高一个量级的时间频率系统,通过高精度时频链路为全球民用系统提供更为精准的空间时频基准,具有非常重要的科学和军事意义.首先,探讨了国外在空间站高精度时频传递技术方面的现状和应用;其次,在空间站双向时频传递原理的基础上,对比欧空局(ESA)的方案提出了适合我国空间站时频系统微波链路的设计思路;最后,重点分析和研究了高精度时频传递的两项关键技术,对于开展详细系统设计以及实现皮秒量级测量精度具有重要作用.     

光网络时频传递技术在试验网应用可行性探讨

时间统一系统的关键是高精度、高可靠性的时间传递网络,以及时间信号传递技术。本文从光网络高精度时频传递技术原理出发,比较了三种光网络时频传输方案,提出了一种适应试验网的时频传递技术,并对应用前景和优势做了分析。     

一种增强型PTP光纤级联精细时频同步方法

该文提出了一种增强型PTP光纤级联精细时频同步方法,该方法以PTP同步技术为基础,结合同步以太网时钟传递技术和基于数字双混频时差法的多级级联精细时钟同步技术,对PTP技术进行改进和增强,然后基于该方法,通过多级时频设备光纤级联的形式实现多节点、大跨度、网络化的时频信号传递与同步输出,并解决多级级联情况下同步精度会逐级恶化的问题,实现ns量级的系统时间同步精度,保证系统各环节在高度统一的时间尺度下进行高效同步与联动工作。通过设计、试验,验证了该方法的可行性和有效性。     

一种增强型PTP光纤级联精细时频同步方法

该文提出了一种增强型PTP光纤级联精细时频同步方法,该方法以PTP同步技术为基础,结合同步以太网时钟传递技术和基于数字双混频时差法的多级级联精细时钟同步技术,对PTP技术进行改进和增强,然后基于该方法,通过多级时频设备光纤级联的形式实现多节点、大跨度、网络化的时频信号传递与同步输出,并解决多级级联情况下同步精度会逐级恶化的问题,实现ns量级的系统时间同步精度,保证系统各环节在高度统一的时间尺度下进行高效同步与联动工作。通过设计、试验,验证了该方法的可行性和有效性。     

基于载波双向频率传递的时钟同步系统

随着无线传感网络和技术的快速发展,高精度无线时频同步技术在分布式系统协同工作中的需求愈加迫切.针对卫星拒止条件下,视距范围分布式网络内高精度无线时频同步需求,本文提出了一种基于载波双向频率传递的时钟同步系统方案,该方案创新地通过部署全双工双向时频同步协议的方式,经由毫米波信道实现时频信息互传,并引入Xilinx MMCM IP动态移相功能核心对时频信号进行相位控制,实现频差测控以及动态调相,有效地提高了时频同步架构的调相性能,最终实现一套完整的亚纳秒级超高精度无线时频同步方案.文中对整个系统的技术架构、射频前端、无线信道传输以及抗干扰能力进行了建模与仿真,验证了整个技术方案的有效性以及最优的调相精度;同时本文还使用60 GHz射频前端及Xilinx 7系列FPGA完成了原理样机设计,实验结果表明,该时频同步系统能够为节点间提供高至322.2 ps同步精度的无线时频互校准服务,从而实现频率同步与相位对齐,支持各项分布式协同工作的开展.与传统的无线同步方法相比,本方案精度高,受无线信道的影响小,抗干扰能力强,易于扩展到高动态等复杂环境,更适合无线分布式网络.     

基于正交化的时频组合调制系统的性能分析

本文基于泛函分析中内积空间理论建立了信号空间，将时频信号表示成相互正交的矢量，然后对时频组合调制系统进行了性能分析。给出了在ＡＷＧＮ信道匹配子空间解调器的条件下，对四时四频系统进行性能分析的过程，分析的结果得到了计算机模拟试验的验证。文中最后也推广给出Ｍ进制ｎ时ｎ频时频组合调制的误码率公式。     

基于多频相干光时域反射计的光纤温度分布测量

提出了一种基于瑞利散射的多频相干光时域反射温度测量方法,采用相位调制产生多频探测光,可有效地提高传感光纤的受激布里渊散射阚值,降低系统中的相干瑞利噪声,提高系统信噪比;当按光源频率和相位调制器调制频率的变化量之比等于二频率之比对二者进行同时调节时,可实现光纤温度的高精度分布式测量.理论研究了多频相干光时城反射计的传感机理,利用MATLAB仿真比较了采用单频和多频光源时传感系统的性能.结果表明,在系统信噪比为5 dB和扫频范围为3 GHz时,系统可达到空间分辨率为1m、最大测量误差为0.005℃的性能指标.     

块稀疏贝叶斯模型下的跳频信号时频分析

针对传统时频分析方法存在的时频聚集性差以及交叉项干扰的问题,本文将接收到的跳频信号进行分割,构建时频稀疏模型,利用模型中的统计特性和结构特性采用块稀疏贝叶斯学习算法对跳频信号的时频图进行重构,在不需知道稀疏度和噪声强度的情况下,得到了高精度的时频图。但是由于算法在高维参数空间进行参数估计时复杂度较高,本文采用近似替换的方法对该算法进行改进,将高维参数空间转换到原始参数空间计算,大大减少了算法的复杂度,仿真结果表明改进算法在低信噪比的情况下能有效的得到跳频信号的高精度时频图且复杂度大大降低。      

分布式探测系统的时频同步方法研究北大核心CSCD

时频同步是分布式探测系统中的关键技术之一。文中首先分析了分布式探测系统两种典型的处理方式对时频误差的要求,提出了一种利用卫星电视信号传递时间和时频同步的方法,介绍了其基本原理、系统构成等;随后提出了基于卫星信号传递时频信息的分布式探测系统,阐述了利用时频同步信息进行收发节点控制的原理;最后通过构建一发三收的仿真场景,利用工程上可实现的时频精度,给出不同误差条件下的相参、非相参处理结果。结果表明,利用卫星电视信号传递时频信息可以应用在分布式探测系统中,能够获得非相参处理的效益。     

一种三维无人机SISO宽带信道模型

针对无人机下行单全向天线系统,依据无人机环境特点,建立并分析了基于圆筒散射三维几何传播信道模型。根据方位角非全向散射特性和俯仰角非对称分布特点,结合无人机实际飞行参数特点,推导出简化的闭环时频相关函数,结果表明简化后的时频相关特性与地面控制站俯仰角分布无关。而方位角分布对时频相关特性影响较大,通过仿真进行了验证和时频相关特性影响因素分析。     

闭环光纤陀螺方波调制失真的影响与消除

数字闭环光纤陀螺仪测量角速度时,采用方波调制引起的各种失真会对输出结果产生影响。基于傅里叶级数建立包含失真噪声的闭环光纤陀螺方波调制、解调信号模型,对各种调制失真引起的输出误差进行了仿真分析,并提出一种双极型归零脉冲方波解调方法,用于消除方波调制闭环光纤陀螺仪的输出信号误差。仿真结果表明:采用常规方波解调时,调制信号的相位失真、方波脉宽失真、谐波失真以及梳状噪声脉冲对光纤陀螺仪输出有很大影响,测量角速度相对误差可达1%量级。采用双极型归零脉冲方波解调时,上述调制失真的影响都得到有效的减小,陀螺仪测量角速度相对误差只有0.1%量级,降低了一个数量级,说明文中提出的双极型归零脉冲方波解调方法对提高闭环陀螺的测量精度和稳定性有重要意义。     

直流光纤电流互感器谐波测量误差机理及改善

研究了直流光纤电流互感器(DC FOCT)谐波测量误差的产生机理及性能改善方法,建立了互感器闭环信号检测系统和滑动平均输出滤波器的离散域数学模型,对互感器的频率响应特性进行了仿真分析。研究表明,闭环信号检测系统的前向增益和输出滤波器的阶数是影响谐波电流测量准确度的主要因素;在闭环稳定的前提下增大前向增益,同时降低输出滤波器的阶数,可有效减小谐波电流的测量误差。搭建了DC FOCT谐波电流测量误差测试平台,实验结果表明,在50~1200Hz范围内,样机测量误差不超过0.5%,带宽大于10kHz。     

全光纤结构的光纤环被动锁相相干合成研究

提出了全光纤结构的光纤环被动锁相相干合成方案,在自制的光纤放大器基础上,实现了四路光纤激光的全光纤被动锁相相干合成。对合成的开环闭环功率、光谱、远场光斑图样、系统锁相带宽等特性进行了研究。系统开环时,输出功率在71~271mW之间起伏,系统闭环后,输出功率稳定在412mW左右,较开环平均功率提高了2.1倍,说明该方案能够实现有效的相位锁定。系统锁相带宽大于50kHz,具有较好的稳定锁相能力。通过提高各路光纤放大器的功率和采用承受功率更高的合束器,有望获得更高功率的相干合成输出。     

基于北斗授时信息的B码转换设计

高精度时频设备要求输出精准的时间信息,B码是时频设备中一种被广泛采用的时间码。论文以FPGA为核心,设计了一种基于北斗授时信息的B码电路转换方法,授时信息来自中国自主的北斗卫星导航系统,保障了中国用户的信息安全,并采用FPGA技术来完成B码编码,保证了系统在时序上的可靠性。     

改善高精度数字闭环光纤陀螺阈值方法研究

研究了改善高精度光纤陀螺阈值的方法,提出导致阈值增大的原因是陀螺存在死区,而死区主要由调制解调电路中的电子交叉耦合干扰引起。对光纤陀螺仪的数字闭环传递模型进行了修正,增加了反馈通道对前向通道中探测器输出信号的电子交叉耦合干扰项,并利用此模型对死区进行了实时动态仿真,仿真分析结果基本和实验现象吻合。与采取随机调制的方法不同,本文主要采取优化电子电路设计、改善电路电磁兼容性等方法抑制死区,同样取得了较好的效果。提出了一种新的测试光纤陀螺仪的阈值方法,测试结果表明,优化设计后,陀螺仪的阈值与陀螺的噪声水平相当。     

高精度光纤陀螺振动误差抑制技术

随着光纤陀螺的实用化,载体振动会使高精度光纤陀螺产生测量误差并使噪声增大,对光纤陀螺的性能指标造成不可忽视的影响.为了抑制光纤陀螺的振动误差,提高光纤陀螺的稳定性,对干涉式数字闭环光纤陀螺,从振动对光源和光纤环的影响机理出发,分析了振动影响下光纤陀螺干涉信号的表现形式,并针对此提出了抑制光纤陀螺输出信号噪声和消除陀螺漂...     

三轴光纤陀螺的分时复用闭环控制技术

轻小型化研究是近年来光纤陀螺的一大发展趋势.介绍了一种三轴一体化光纤陀螺的分时复用闭环控制方案及其系统结构,分析了分时复用闭环反馈控制的信号特征变化和分时调制对三轴陀螺系统精度的影响,建立了三轴光纤陀螺分时复用闭环控制系统的动态模型和简化离散模型,推导出了闭环传递函数及误差传递函数,进行了静态性能分析,为进一步优化系统...