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科研動態

國家授時中心光纖微波頻率傳遞研究取得進展

發表日期:2021-07-02來源:國家授時中心放大 縮小

  高精度頻率傳遞在時間頻率計量、基礎物理研究、衛星導航定位和射電天文觀測等領域有著重要且廣泛的應用,而傳統的基于衛星鏈路的頻率傳遞(包括衛星雙向時間頻率傳遞和GPS載波相位觀測)穩定度只能達到10-15@ 1d,無法滿足現代原子鐘的傳遞比對需求,而且也無法為有頻率同步需求的應用提供短期穩定度。以光纖為媒介的頻率傳遞具有損耗低、可靠性高和噪聲可主動補償等優點,是目前精度最高的頻率傳遞手段。

  近年來,國家授時中心科研人員對光纖微波頻率傳遞進行了全面深入的研究,改進了典型的電相位補償方案,克服光纖寄生反射的影響,簡化系統結構,設計了光纖微波頻率傳遞方案授權發明專利《變頻補償微波頻率傳遞系統及方法》(ZL201711216363.9)。其中,在112 km實地光纖上的傳遞穩定度為4.2×10-15@1s和1.6×10-18 @ 1d,利用三套傳遞系統,在300 km光纖上實現了頻率級聯傳遞,傳遞穩定度為1.1×10-14 @ 1s和6.8×10-18@ 105s。該成果表明國家授時中心已完全掌握光纖微波頻率傳遞的關鍵技術,為國家重大科技基礎設施“高精度地基授時系統/光纖微波分系統”的建設奠定了必要技術基礎。

  該研究獲得“高精度地基授時系統國家重大科技基礎設施關鍵技術研究”和中科院西部青年學者項目“超高精度微波頻率傳遞技術”支持,部分研究成果以《Microwave frequency transfer over a 112 km urban fiber link based on electronic phase compensation》論文形式發表在Chinese Physics B期刊上(Chin. Phys. B, 2020, 29, 6. https://doi.org/10.1088/1674-1056/ab84d6),以及以《Cascaded Microwave Frequency Transfer over 300-km Fiber Link with Instability at the10-18 Level》論文形式發表在Remote Sensing期刊上(Remote Sensing, 2021, 13, 2182. https://doi.org/10.3390/rs13112182)。

 

圖1:光纖微波頻率傳遞方案

 

圖2:112 km實地光纖傳遞結果

 

圖3:300 km光纖級聯傳遞結果

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