[发明专利]一种基于光程补偿器的自由空间频率传递系统及方法

说明书

一种基于光程补偿器的自由空间频率传递系统，包括发射端和接收端，所述发射端中设置有频率源，将射频信号通过幅度调制的方式加载到连续激光上的光载射频模块，实现光载波的传递的光路传播模块，接收接收端反馈的光信号获取相位差然后输出信号控制光程补偿器运行的数字PI控制模块，由数字PI控制模块控制从而实现光程改变的光程补偿器；所述接收端中设置有检测光路的第一光电探测器；所述频率源依次通过光载射频模块、光路传播模块连接到光程补偿器，所述数字PI控制模块分别和光载射频模块、光程补偿器连接。本方案实现频率同步的方法和发射端与接收端的距离无关，在发射端和接收端的距离较远时，也能很好的实现频率同步。

技术领域

本发明涉及频率同步领域，特别涉及一种基于光程补偿器的自由空间频率传递系统。

背景技术

频率同步技术在现代科学与工程领域中有着十分重要的作用，其目的是使一定距离的两个点或者多个点的基准信号源达到一致，进而实现两点或多点之间的高精度相位同步。频率同步技术在天文观测、通信、遥测、雷达等领域都有着广泛的应用。目前常用的频率同步方式主要是卫星导航系统(GPS、北斗等)和光纤频率同步技术，但是卫星导航系统同步技术使用的是空间微波信道，微波信道由于很容易被大气湍流和温度变化影响，所以该方法的频率传输精度被严重限制。同时，尽管光纤频率传递拥有很好的精度且得到了较广泛的应用，但由于光纤频率传递过于依赖光纤链路，想要普遍的应用仍存在障碍，鉴于此，不依赖光纤链路的自由空间激光频率同步技术成为实现高精度频率同步的另一种有效且高效的方法。自由空间激光频率同步方式具有信道结构简单和移动性高的优秀特点，自由空间同步链路通常只要求在视距内的直线通信传输，比起光纤频率传递，少了构建专门的物理信道，因此近十年来该技术取得了突飞猛进的发展。

但是，现有自由空间激光频率同步技术精度较低，传输距离也比较短。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种基于光程补偿器的自由空间频率传递系统，并基于该系统提出一种基于光程补偿器的自由空间频率传递方法，实现了发射端和接收端频率信号的同步，并且在发射端和接收端的距离较远时，也能很好的实现了频率同步，解决了上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于光程补偿器的自由空间频率传递系统，包括发射端和接收端，所述发射端中设置有频率源，将射频信号通过幅度调制的方式加载到连续激光上的光载射频模块，实现光载波的传递的光路传播模块，接收接收端反馈的光信号获取相位差然后输出信号控制光程补偿器运行的数字PI控制模块，由数字PI控制模块控制从而实现光程改变的光程补偿器；所述接收端中设置有检测光路的第一光电探测器；

所述频率源依次通过光载射频模块、光路传播模块连接到光程补偿器，所述数字PI控制模块分别和光载射频模块、光程补偿器连接。

为了更好地实现本方案，进一步地，所述光路传播模块包括依次设置的半波片、分束镜、四分之一波片和两块反射镜。

为了更好地实现本方案，进一步地，所述光程补偿器包括压电陶瓷和移动平台，所述压电陶瓷设置在移动平台上，压电陶瓷连接两块反射镜以控制两块反射镜之间的距离和两块反射镜的角度。

为了更好地实现本方案，进一步地，所述数字PI控制模块包括接收接收端反馈的光信号的第二光电探测器，获得相位差信号的鉴相器和以鉴相器获取的相位差信号作为输入同时输出控制光程补偿器的控制信号的数字PI控制器。

一种基于光程补偿器的自由空间频率传递方法，基于上述任一项所述的自由空间频率传递系统，所述频率源产生的射频信号通过光载射频模块加载到连续激光上形成光载波，然后通过光路传播模块后发射给接收端，接收端的第一光电探测器在接收到光载波后将光载波反馈回发射端，发射端的数字PI控制模块在接收到到接收端反馈的光载波后，数字PI控制模块根据获取的反馈回来的光载波的相位差通过光程补偿器控制光路传播模块进而控制光载波的相位。