[发明专利]一种光载射频载波频率测量系统

说明书

本发明涉及一种光载射频载波频率测量系统，包括频率基准单元、卫星中心处理器和接收通道。频率基准单元提供系统的频率基准；接收通道将光信号转化为卫星中心处理器可以处理的电信号；卫星中心处理器用于控制系统外围各器件的正常工作与数据处理，计算信号光的载波频率。本发明能够实现实时的信号光载波频率测量，降低了系统对单个AD带宽的要求，且不需要将接收激光器锁定在光梳上，没有增加系统的复杂度。

技术领域

本发明属于频率测量领域，涉及一种光载射频载波频率测量系统。

背景技术

未来卫星系统的一个发展方向是利用光载射频时频传递技术来实现更精确的定轨服务和授时服务，当前光载射频时频传递技术已经在星间激光链路实现了工程验证，它通过在光载波上加载测距码实现距离测量，并通过对称收发的体制实现远距离的时间比对，它可以与当前的通信系统相融合，在现有的激光通信终端上实现新的增量，具有重大的工程意义。但当前的光载射频时频传递技术不具备信号光载波频率测量功能，因此系统不能进行光学频率比对来提高系统的频率传递精度。

目前光学载波频率测量常采用的方法是利用一个稳定的已知频率的激光信号与待测的光学信号混频，通过测量混频信号实现光学载波频率测量。现有的光载射频时频传递系统利用模拟锁相环伺服接收激光器，系统不能实时地测量接收激光器的载波频率，因此不能进行信号光载波频率测量。Kepler提出利用数字锁相环伺服接收激光器，可以实时获知调整量的大小，从而估计接收激光器的输出频率。但数字锁相环的步进精度受DA量化精度影响、激光器的频率调整具有滞后性，因此难以准确估计接收激光器的频率。使用一个固定本振的高稳激光器作为光载射频时频传递系统的接收激光器，可以实现信号光的载波频率测量，但这要求系统的AD带宽大于多普勒频移带宽和系统通信带宽之和，这会在测量通信系统中引入额外的链路噪声，降低系统的测量精度。

因此需要一种可以实时监测接收激光器频率、降低系统的AD带宽且与当前的光载射频时频传递方法相兼容的光载射频载波频率测量系统。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种光载射频载波频率测量系统。

本发明解决技术的方案是：

一种光载射频载波频率测量系统，包括频率基准单元、卫星中心处理器和接收通道；

频率基准单元包含基准频率源和光学频率梳；光学频率梳锁定于基准频率源上；光学频率梳生成微波频段信号作为卫星中心处理器的工作钟，同时生成用于实时监测接收激光器载波频率变化的参考光信号；

接收通道包含第一混频器、第二混频器、分束器、接收激光器和光学天线；光学天线将接收的信号光E_S耦合到光纤中，接收激光器输出的激光信号E_R经过分束器分为两束，其中一束和光纤中的信号光E_S经过第一混频器下变频为射频信号E_sR，E_sR进过光电转换输入到卫星中心处理器；另一束和参考光信号E_o经过第二混频器下变频为射频信号E_oR，E_oR经过光电转换输入到卫星中心处理器；

卫星中心处理器测量射频信号E_sR的载波频率和E_oR的载波频率，据此计算信号光的载波频率；卫星中心处理器根据信号光和接收激光器的频偏f_oR或者多普勒频移的预测值伺服控制接收激光器的频率。

信号光E_S满足：

E_s＝A_sexp{[2πf_s(t)t+θ_s(t)+θ_sn(t)]}