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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

  高精度频率传递在时间频率计量、基础物理研究、卫星导航定位和射电天文观测等领域有着重要且广泛的应用,而传统的基于卫星链路的频率传递(包括卫星双向时间频率传递和GPS载波相位观测)稳定度只能达到10-15@ 1d,无法满足现代原子钟的传递比对需求,而且也无法为有频率同步需求的应用提供短期稳定度。以光纤为媒介的频率传递具有损耗低、可靠性高和噪声可主动补偿等优点,是目前精度最高的频率传递手段。

  近年来,国家授时中心科研人员对光纤微波频率传递进行了全面深入的研究,改进了典型的电相位补偿方案,克服光纤寄生反射的影响,简化系统结构,设计了光纤微波频率传递方案授权发明专利《变频补偿微波频率传递系统及方法》(ZL201711216363.9)。其中,在112 km实地光纤上的传递稳定度为4.2×10-15@1s和1.6×10-18 @ 1d,利用三套传递系统,在300 km光纤上实现了频率级联传递,传递稳定度为1.1×10-14 @ 1s和6.8×10-18@ 105s。该成果表明国家授时中心已完全掌握光纤微波频率传递的关键技术,为国家重大科技基础设施“高精度地基授时系统/光纤微波分系统”的建设奠定了必要技术基础。

  该研究获得“高精度地基授时系统国家重大科技基础设施关键技术研究”和中科院西部青年学者项目“超高精度微波频率传递技术”支持,部分研究成果以《Microwave frequency transfer over a 112 km urban fiber link based on electronic phase compensation》论文形式发表在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》论文形式发表在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

 

图2:112 km实地光纤传递结果

 

图3:300 km光纤级联传递结果

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