一种时频信号锁相传输系统

技术领域

本发明涉及分布式雷达技术领域，尤其涉及一种时频信号锁相传输系统。

背景技术

分布式雷达组阵需要将各个子阵中的时频参考进行相位同步，因此需要在控制中心向各个子阵中传输同源的时频信号，由于长距离时频传输通常使用光纤作为传输介质，而单模光纤的传输时延温漂约为40ps﹒km﹒℃，如果在传输距离较远且光纤所处环境温度变化较为剧烈的情况下，光链路传输时延是不稳定的，时延的不稳定会导致传输时频信号的相位波动，从而导致各子阵时序混乱，分布式雷达系统探测能力下降。

因此远距离时频信号光传输稳相机制的引入是必要的，目前工程应用最常规稳相方案采用了在传输光链内复用数字脉冲粗时延测量光与微波标频精细测相光两个光波长来测量链路时延变化，然后通过调节可变延时线来抵消因传输光纤温漂而带来的传输信号相位漂移，但是鉴于分布式雷达组阵所需传输的时频信号相对频率固定的特点，原稳相方案显得比较复杂，实施成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种时频信号锁相传输系统，不需要在传输光纤通道中复用时延测量光波长和测相光，解决分布式雷达组阵时频信号稳相传输的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种时频信号锁相传输系统，包括锁相传输前端单元、传输长光纤和锁相传输后端单元；

所述传输长光纤和所述锁相传输前端单元连接，所述锁相传输后端单元和所述传输长光纤连接。

其中，所述锁相传输前端单元包括第一时频带通滤波器、合路器、电光变换模块、第一光环行器、可调光延时线、测控处理模块、可变标频源、功分器、第一光电变换模块、时频带阻滤波器和鉴相模块；

所述合路器和所述第一时频带通滤波器连接，所述电光变换模块和所述合路器连接，所述第一光环行器和所述电光变换模块连接，所述可调光延时线和所述第一光环行器、所述传输长光纤连接，所述测控处理模块和所述可调光延时线连接，所述可变标频源和所述测控处理模块连接，所述功分器和所述可变标频源、所述合路器连接，所述第一光电变换模块和所述第一光环行器连接，所述时频带阻滤波器和所述第一光电变换模块连接，所述鉴相模块和所述功分器、所述时频带阻滤波器、所述测控处理模块连接。

其中，所述锁相传输后端单元包括第二光环行器、分光器、第二光电变换模块和第二时频带通滤波器；

所述第二光环行器和所述传输长光纤连接，所述分光器和所述第二光环行器连接，所述第二光电变换模块和所述分光器连接，所述第二时频带通滤波器和所述第二光电变换模块连接。

本发明的一种时频信号锁相传输系统，时频信号进入所述锁相传输前端单元中，通过所述传输长光纤和所述锁相传输后端单元完成时频传输、链路锁相控制两部分功能，在本发明所述系统运行时，两个功能同时运行，时频传输功能保障传输时频信号的纯净，链路锁相控制保障时频传输相位的回溯与稳定，不需要在传输光纤通道中复用时延测量光波长和测相光，高效解决分布式雷达组阵时频信号稳相传输的问题，而且在系统重启后链路的时延、相位可以锁定在系统重启前的稳定状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种时频信号锁相传输系统的结构示意图。

图2是相位标定流程示意图。

图3是链路锁相控制流程示意图。

图4是鉴相详细流程示意图。

图5是鉴相线性相位区间示意图。

1-锁相传输前端单元、2-传输长光纤、3-锁相传输后端单元、4-第一时频带通滤波器、5-合路器、6-电光变换模块、7-第一光环行器、8-可调光延时线、9-测控处理模块、10-可变标频源、11-功分器、12-第一光电变换模块、13-时频带阻滤波器、14-鉴相模块、15-第二光环行器、16-分光器、17-第二光电变换模块、18-第二时频带通滤波器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1～图5，本发明提供一种时频信号锁相传输系统：包括锁相传输前端单元1、传输长光纤2和锁相传输后端单元3；

所述传输长光纤2和所述锁相传输前端单元1连接，所述锁相传输后端单元3和所述传输长光纤2连接。

在本实施方式中，时频信号进入所述锁相传输前端单元1中，通过所述传输长光纤2和所述锁相传输后端单元3完成时频传输、链路锁相控制两部分功能，在本发明所述系统运行时，两个功能同时运行，时频传输功能保障传输时频信号的纯净，链路锁相控制保障时频传输相位的回溯与稳定，不需要在传输光纤通道中复用时延测量光波长和测相光，高效解决分布式雷达组阵时频信号稳相传输的问题，而且在系统重启后链路的时延、相位可以锁定在系统重启前的稳定状态。

进一步的，所述锁相传输前端单元1包括第一时频带通滤波器4、合路器5、电光变换模块6、第一光环行器7、可调光延时线8、测控处理模块9、可变标频源10、功分器11、第一光电变换模块12、时频带阻滤波器13和鉴相模块14；

所述合路器5和所述第一时频带通滤波器4连接，所述电光变换模块6和所述合路器5连接，所述第一光环行器7和所述电光变换模块6连接，所述可调光延时线8和所述第一光环行器7、所述传输长光纤2连接，所述测控处理模块9和所述可调光延时线8连接，所述可变标频源10和所述测控处理模块9连接，所述功分器11和所述可变标频源10、所述合路器5连接，所述第一光电变换模块12和所述第一光环行器7连接，所述时频带阻滤波器13和所述第一光电变换模块12连接，所述鉴相模块14和所述功分器11、所述时频带阻滤波器13、所述测控处理模块9连接。

在本实施方式中，所述第一时频带通滤波器4主要是滤除输入时频信号的带外干扰信号、谐波分量信号；

所述合路器5将输入时频信号与可所述测控处理模块9输出的标频信号合成一路输出给所述电光变换模块6；

所述电光变换模块6将时频、标频混合的射频信号进行电光变换，并输出光功率。

所述第一光环行器7将所述电光变换模块6输出的正向光发送至所述可调光延时线8，将链路上的环回光送至可所述测控处理模块9；

所述可调光延时线8根据可所述测控处理模块9的控制信息调节其延时量，系统初始化时所述可调光延时线8回归到其时延可调范围的中点，其调节精度设计为优于系统稳相精度，所述可调光延时线8可由温控光纤、电机驱动的空间光延时线组合而成，可调范围设计为所处光纤链路因环境温度变化引起的时延变化范围的2倍。

所述测控处理模块9用于存储读取已锁定的链路时延相位信息、控制输出可变标频源10的频率、分析所述鉴相模块14的鉴相信息、根据鉴相信息控制所述可调光延时线8的延时量，是整个系统的智能控制中枢。

所述可变标频源10用于接受所述测控处理模块9的控制，根据需要发出不同频率的标频信号以取得不同精度的时延相位信息，标频信号的选取要尽量规避其与传输时频信号的至少三阶内的交调信号不落在传输信号带宽内。可变标频的输出频率范围为10MHz至f

所述功分器11将输入的可变标频信号一分为二，一路输出给所述锁相传输前端单元1的合路器5、一路输出给鉴相模块14；

所述第一光电变换模块12将输入的环回光进行光电变换，并将变换后的射频信号进行适当的放大处理，后输出给所述时频带阻滤波器13；

所述时频带阻滤波器13的作用是将输入的射频信号中传输的时频信号滤除，只剩下环回标频信号频率分量；

所述鉴相模块14将由功分器11输入的原始标频信号同环回标频信号分量进行鉴相，得出两者间矢量相位差的鉴相信息，并将矢量相位差信息发往所述测控处理模块9。

进一步的，所述锁相传输后端单元3包括第二光环行器15、分光器16、第二光电变换模块17和第二时频带通滤波器18；

所述第二光环行器15和所述传输长光纤2连接，所述分光器16和所述第二光环行器15连接，所述第二光电变换模块17和所述分光器16连接，所述第二时频带通滤波器18和所述第二光电变换模块17连接。

在本实施方式中，所述第二光环行器15将经过所述传输长光纤2输送到所述锁相传输后端单元3的光信号传送到所述分光器16，并将所述分光器16的耦合光通过原光路返向传送至所述锁相传输前端单元1；所述分光器16将所述第二光环行器15输出的光信号耦合出10％光送至第二光环行器15，90％光功率送至所述第二光电变换模块17；所述第二光电变换模块17将输入的光信号进行光电变换后再进行放大处理后给所述第二时频带通滤波器18；所述第二时频带通滤波器18滤除时频信号带外的信号，将干净的时频信号输出。

本发明的一种时频信号锁相传输系统，包含时频传输、链路锁相控制两部分功能，在本发明所述系统运行时，两个功能同时运行，时频传输功能保障时频信号的纯净，链路锁相控制保障链路相位的标定、回溯与稳定。

下面从时频传输功能实现方面来进行描述，举例传输时频信号频率为f

链路锁相控制功能包含在两个工作场景的实现，分别是系统初始化时的实现和系统重启时的实现。系统初始化时的链路锁相控制功能的实现包含链路相位信息的标定、链路相位的回溯与实时锁定；系统重启时进行链路相位的回溯与实时锁定。系统初始化有两个触发条件，一是通过所述测控处理模块9触发系统初始化、二是当可调光延时线8到达调整极限范围。

所述相位标定流程是指在清除原清除存储标频/相位信息、光延时线回归中点的基础上，通过所述测控处理模块9控制调整标频(f

所述链路相位的回溯与实时锁定流程是指读取存储在测控处理模块9中的高、中、低精度标频信息f

所述鉴相是指参考标频与环回标频的矢量相位差测量。其详细流程为测控处理模块9控制可标频源输出标频信号，标频信号经功分器11一分为二，一路输入鉴相模块14的参考端一路输入合路器5，经电光变换模块6变成光信号后经第一光环行器7的一端口输入、三端口输出至可调光延时线8，之后光信号分别经过可调光延时线8、传输长光纤2接入第二光环行器15的三端口，第二光环行器15的二端口输出光给分光器16后，分光器16分出10％光通过第二光环行器15的一端口输入、由三端口由传输长光纤2、可调光延时线8原路径返回至第一光环行器7的三端口，由第一光环行器7的二端口输入给第一光电变换模块12进行光电变换和射频信号放大后输出给时频带阻滤波器13，将传输的时频信号滤除并保留环回的标频信号后输入给鉴相模块14的环回端，鉴相模块14将输入的两路同频信号进行鉴相，并将相位差信息反馈给测控处理模块9。鉴相详细流程如图4所示，由1～17的步骤完成流程执行。

所述鉴相线性相位区间是指输入给鉴相模块14的两路同频信号在一定的相位差范围内鉴相结果比较准确，如图5所示，比如以AD8302为核心的鉴相模块14为例，AD8302鉴相器有一个鉴相线性相位上升区(-150°～-30°)和一个鉴相线性相位下降区(+150°～+30°)，在这两个相位差区间内鉴相误差小于1°，在其它相位差区间鉴相误差较大。

本发明不需要在传输光纤通道中复用时延测量光波长和测相光，高效解决分布式雷达组阵时频信号稳相传输的问题，而且在系统重启后链路的时延、相位可以锁定在系统重启前的稳定状态。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。