概述

T900-P 光(guang)纖高精度(du)時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)傳遞(di)設備(bei)，是(shi)基于波(bo)(bo)分(fen)復(fu)用(yong)鏈路的(de)高精度(du)授時(shi)(shi)(shi)(shi)系(xi)統，系(xi)統分(fen)為中心(xin)站(zhan)和(he)終端站(zhan)兩(liang)部分(fen)。授時(shi)(shi)(shi)(shi)中心(xin)站(zhan)主要由時(shi)(shi)(shi)(shi)頻(pin)接口單(dan)元、時(shi)(shi)(shi)(shi)頻(pin)測量單(dan)元、時(shi)(shi)(shi)(shi)頻(pin)信(xin)號封裝單(dan)元、光(guang)/電(dian)和(he)電(dian)/光(guang)轉(zhuan)換單(dan)元和(he)波(bo)(bo)長復(fu)用(yong)解(jie)復(fu)用(yong)單(dan)元構成。授時(shi)(shi)(shi)(shi)終端站(zhan)由波(bo)(bo)長復(fu)用(yong)解(jie)復(fu)用(yong)單(dan)元、光(guang)/電(dian)和(he)電(dian)/光(guang)轉(zhuan)換單(dan)元和(he)時(shi)(shi)(shi)(shi)頻(pin)測量伺(si)服(fu)單(dan)元構成。該(gai)授時(shi)(shi)(shi)(shi)系(xi)統利用(yong)經典(dian)的(de)雙向時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)比對(dui)方法，依托光(guang)纖信(xin)道（DWDM波(bo)(bo)長通道）實(shi)現高精度(du)的(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)頻(pin)同步(bu)。設備(bei)運(yun)行穩(wen)定抗(kang)、干擾(rao)能力強(qiang)，可(ke)實(shi)現100公里40ps同步(bu)精度(du)。可(ke)應用(yong)于深空探(tan)測、國防、科研等對(dui)同步(bu)精度(du)要求較高的(de)領域。

重要特點

>100km同步精度可達40ps；
>工作波長可選；
>可支持更長距離定制；
>工業級設計、結構緊湊；
>獨特的干擾監測和緩解技術；
>支持UTC信息傳輸；

技術指標

GPS北斗標準同步時鐘服務器

授(shou)時中心站

授時(shi)中心站(zhan)主要由光(guang)電(dian)模(mo)塊、高精(jing)度測(ce)量(liang)模(mo)塊、時(shi)頻接(jie)口以及(ji)光(guang)濾波處(chu)理(li)模(mo)塊組成以下分(fen)別介紹(shao)：

光電(dian)模塊

用于(yu)(yu)雙向時(shi)間比對(dui)(dui)的(de)(de)光(guang)(guang)電(dian)(dian)系統模(mo)塊主要完成(cheng)兩(liang)個(ge)功(gong)能：一是將(jiang)本地原子鐘的(de)(de)秒脈(mo)(mo)沖、10MHz/100MHz時(shi)鐘和(he)少(shao)量(liang)數(shu)據信(xin)(xin)息復合為連續(xu)的(de)(de)碼流(liu)，利用DWDM光(guang)(guang)模(mo)塊發送(song)到對(dui)(dui)端；二是將(jiang)對(dui)(dui)端發送(song)光(guang)(guang)信(xin)(xin)號碼流(liu)經光(guang)(guang)電(dian)(dian)轉換，提取出所需的(de)(de)秒脈(mo)(mo)沖，送(song)交時(shi)間間隔測(ce)量(liang)模(mo)塊與本地秒脈(mo)(mo)沖實施(shi)時(shi)間比對(dui)(dui)。系統中的(de)(de)單片機用于(yu)(yu)上報測(ce)量(liang)結(jie)果。設計中重點考(kao)慮(lv)的(de)(de)問題是光(guang)(guang)電(dian)(dian)時(shi)延控制(zhi)(zhi)和(he)電(dian)(dian)路信(xin)(xin)號噪(zao)聲抖動抑(yi)制(zhi)(zhi)。

測量模塊

時(shi)間(jian)(jian)測(ce)量模(mo)塊(kuai)完成時(shi)間(jian)(jian)間(jian)(jian)隔測(ce)量、溫度測(ce)量以及(ji)和(he)PC機(ji)通信的(de)功(gong)能，時(shi)間(jian)(jian)和(he)溫度的(de)測(ce)量由FPGA配(pei)合測(ce)量芯(xin)片(pian)完成，測(ce)量后的(de)數據由FPGA處理并通過串口發送(song)給PC機(ji)用于(yu)時(shi)間(jian)(jian)比(bi)對和(he)馴鐘(zhong)。

產品采(cai)用了基于時(shi)(shi)間(jian)(jian)內插技術用成熟測(ce)量(liang)(liang)(liang)芯片加后續濾(lv)波(bo)算法保證測(ce)量(liang)(liang)(liang)的(de)分辨率和準確度。經測(ce)試(shi)時(shi)(shi)間(jian)(jian)測(ce)量(liang)(liang)(liang)模塊帶來的(de)抖(dou)動峰峰值小(xiao)于200ps、均方差小(xiao)于30ps，對溫(wen)度不敏感。影(ying)響測(ce)量(liang)(liang)(liang)性(xing)能的(de)主要是快變隨(sui)機(ji)噪聲(sheng)，因此可(ke)以對測(ce)量(liang)(liang)(liang)結果進(jin)行濾(lv)波(bo)處理(li)(li)，經過處理(li)(li)后的(de)抖(dou)動將更小(xiao)，完全能夠滿(man)足設(she)備要求。

環形器(qi)(qi)和濾波(bo)器(qi)(qi)

本方(fang)案(an)采(cai)用環形(xing)器和濾波器來隔離一根(gen)光纖(xian)中的雙向波長。高隔離度、低插損(sun)的環形(xing)器，隔離度可以達到30dB，插損(sun)小于0.8dB。濾波器3dB帶寬0.2nm，插損(sun)小于1dB。

時(shi)頻接口

中心站需引入一(yi)(yi)路秒(miao)脈(mo)沖信號和一(yi)(yi)路10MHz/100MHz頻(pin)率信號，另預(yu)留(liu)兩路SMA接(jie)口備用。

電源(yuan)及功耗

授(shou)時中心(xin)站供電為交流220V，峰峰值波動小于20%，功耗約為40W。

結(jie)構設計

設備(bei)中心站(zhan)機箱結(jie)構尺寸為(wei)標準19英寸，高度2U（440×89×350mm），進深為(wei)350mm。

授時中端(duan)站

授(shou)時(shi)中心(xin)站主要由光電模(mo)塊(kuai)、高精(jing)度測(ce)量模(mo)塊(kuai)、時(shi)頻伺服重生模(mo)塊(kuai)、時(shi)頻接口以及(ji)光濾波(bo)處(chu)理(li)模(mo)塊(kuai)組成以下分別介紹(shao)。

時頻伺(si)服重生模塊

高(gao)精度(du)時(shi)(shi)(shi)間(jian)伺(si)服模(mo)塊(kuai)基本(ben)原(yuan)理，首先利用高(gao)精度(du)時(shi)(shi)(shi)間(jian)測量技(ji)術測量光纖(xian)(xian)時(shi)(shi)(shi)間(jian)傳(chuan)遞系(xi)(xi)統(tong)中(zhong)(zhong)終端(duan)站(zhan)收到的(de)(de)(de)(de)秒脈(mo)沖(chong)與本(ben)地可控振蕩器(qi)產生的(de)(de)(de)(de)秒脈(mo)沖(chong)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)差(cha)(cha)，將該(gai)時(shi)(shi)(shi)差(cha)(cha)與對端(duan)送來的(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)(shi)差(cha)(cha)值進行相(xiang)應的(de)(de)(de)(de)算(suan)法(fa)處理，抑制噪聲(sheng)及擾動帶來的(de)(de)(de)(de)測量誤差(cha)(cha)，從而得到時(shi)(shi)(shi)頻(pin)中(zhong)(zhong)心(xin)與終端(duan)站(zhan)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)真實鐘(zhong)差(cha)(cha)。將該(gai)鐘(zhong)差(cha)(cha)利用相(xiang)應的(de)(de)(de)(de)算(suan)法(fa)控制伺(si)服終端(duan)站(zhan)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)高(gao)穩壓控振蕩器(qi)，產生與時(shi)(shi)(shi)間(jian)頻(pin)率中(zhong)(zhong)心(xin)高(gao)度(du)同步(bu)且穩定的(de)(de)(de)(de)秒脈(mo)沖(chong)和(he)頻(pin)率信(xin)號。時(shi)(shi)(shi)間(jian)伺(si)服系(xi)(xi)統(tong)可以(yi)克服秒脈(mo)沖(chong)在光纖(xian)(xian)信(xin)道(dao)傳(chuan)輸過程(cheng)中(zhong)(zhong)引入(ru)的(de)(de)(de)(de)隨機誤差(cha)(cha)，保證光纖(xian)(xian)授時(shi)(shi)(shi)系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)短期(qi)和(he)長期(qi)高(gao)精度(du)和(he)高(gao)穩定度(du)。并可以(yi)利用終端(duan)站(zhan)的(de)(de)(de)(de)高(gao)穩時(shi)(shi)(shi)鐘(zhong)使終端(duan)站(zhan)具備一定時(shi)(shi)(shi)間(jian)內(nei)的(de)(de)(de)(de)守時(shi)(shi)(shi)功能。

設(she)備(bei)(bei)使用中，利用PC機運行(xing)時間(jian)伺服軟(ruan)件(jian)對(dui)比對(dui)系統所測兩端站鐘(zhong)源鐘(zhong)差進(jin)行(xing)實時監測、分析，并根(gen)據相關原(yuan)理對(dui)伺服鐘(zhong)進(jin)行(xing)持續調整控制。設(she)備(bei)(bei)時間(jian)伺服軟(ruan)件(jian)界(jie)面如圖：

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時(shi)頻接口

終端(duan)站(zhan)有(you)一路(lu)1路(lu)秒脈沖(chong)信號(hao)(hao)和1路(lu)頻(pin)(pin)率信號(hao)(hao)作為終端(duan)比(bi)對(dui)時頻(pin)(pin)信號(hao)(hao)，SMA接口。終端(duan)站(zhan)輸出1路(lu)秒脈沖(chong)信號(hao)(hao)和1路(lu)頻(pin)(pin)率信號(hao)(hao)，SMA接

電源(yuan)及功耗

授時中心站供電為交流220V，峰峰值(zhi)波動(dong)小于20%，功耗(hao)約為50W。

結(jie)構設計(ji)

授時(shi)(shi)終端(duan)站后面(mian)板輸(shu)(shu)出接口為(wei)1路頻(pin)(pin)率(lv)(lv)信(xin)(xin)號和1路秒信(xin)(xin)號，SMA接口。還有(you)，1路頻(pin)(pin)率(lv)(lv)信(xin)(xin)號和1路秒信(xin)(xin)號作為(wei)時(shi)(shi)頻(pin)(pin)比對(dui)輸(shu)(shu)入(ru)信(xin)(xin)號，SMA接口。其余結構設(she)計與授時(shi)(shi)中心站相同。

性能測試

測試連(lian)接框圖

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