陆军工程大学通信工程学院，江苏 南京 210007
针对星地激光单向授时受大气色散影响而产生授时偏差的问题，利用气象实测数据建立大气折射率对星地激光单向授时偏差的影响模型。以该模型为基础，分别研究了单星对地授时和四星对地授时模式下，不同地区、不同月份、不同天顶角和激光波长对大气色散引入的单向授时偏差的量值范围和变化规律。结果表明：大气温度越高，大气压强越低，接收天顶角越小，大气色散引入的单向授时偏差越小；星地单向授时偏差在10 ns量级，通常大气色散导致授时偏差的全年波动峰峰值小于1 ns。
大气光学 星地激光单向授时 大气色散 单向授时偏差 光学学报
2023, 43(24): 2401005
Author Affiliations
Abstract
1 College of Communications Engineering, Army Engineering University of PLA, Nanjing 210007, China
2 School of Optoelectronic Engineering, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China
3 Microwave-Photonics Technology Laboratory, National Laboratory of Microstructures & College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China
Weak RF signal detection with high resolution and no blind zone based on directly modulated multi-mode optoelectronic oscillation has been proposed. The high-sensitivity optical modulators and optical filters are avoided because multi-mode oscillation is obtained based on directly modulating the semiconductor laser at the relaxation oscillation frequency. For the directly modulated optoelectronic oscillator, the detection characteristics such as gain for the RF signal, resolution, noise floor, and sensitivity are firstly analyzed. The experimental results are consistent with the simulated results. For the RF signal of unknown frequency, it can be detected out and amplified by tuning the bias current and delay time of the loop. There is no blind zone within 1–4.5 GHz. The system provides a maximum gain of 17.88 dB for the low-power RF signal. The sensitivity of the system can reach as high as . The properties such as gain dynamic range and power stability are also investigated. The system has potential for weak RF signal detection, especially for the RF signal with unknown frequency.
radio frequency detection optoelectronic oscillator distributed feedback semiconductor laser Chinese Optics Letters
2022, 20(11): 113901
红外与激光工程
2020, 49(8): 2020018
1 陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
2 31103部队, 江苏 南京 210016
依据光纤折射率温变效应,得出了单向链路和往返双纤链路中单波长信号时延波动与双波长信号时延差波动的比值相等的理论模型,进而提出了与现有光纤通信网络兼容的双纤单向传输授时方法,仿真研究了双波长信号时延差波动和比值随波长和温度的变化规律。搭建了75 km双纤单向链路的延时测量平台,对比值相等模型进行了实验研究。实验结果表明:传输50 km后在终端站得到的比值为-266.9,时间信号经75 km双纤往返传输回本地站后得到的比值为-256.4,推算得出单向传输时延波动的理论与实际值相差520 ps。仿真和实验结果验证了基于双纤单向传输的授时方法的可行性。
光纤光学 授时 双纤单向链路 时延波动 时延差波动 比值相等
陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
针对光载无线通信(ROF)链路大量程、高精度时延测量需求,提出了基于时、频、信共传模式下的ROF链路时延测量方案。将秒脉冲信号进行副载波调制,使ROF信号和时延测量信号同波长传输,解决了秒脉冲测量信号对于ROF信号的干扰问题,同时实现了ROF传输和高精度时延测量功能。搭建了实验测量系统,验证了ROF系统和时延测量系统的兼容共生特性,测量了温度剧烈变化下的25 km光纤链路绝对时延及其时延变化。实验结果表明该方法在保证ROF链路信号传输质量的情况下能够实现高精度、大量程的链路时延测量。
光通信 光载无线通信 传输 时延 副载波调制 光学学报
2019, 39(12): 1206005
陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
针对光纤链路大量程、高精度时延的测量要求,提出了秒脉冲信号与频率信号同波长共传方案。该方案将秒脉冲计数法粗测与频率信号比相法细测的结果拼接组合,以实现对光纤链路真时延的高精度测量。搭建了实验测量系统,验证了粗、细测量结果的一致性,测量了剧烈温变条件下25 km光纤链路的绝对时延及其时延变化。实验结果表明,该方法能够将脉冲计数法的大量程优势和相位测量法高分辨率优势有效融合。
光纤光学 时延测量 大量程 分辨率
陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
研究了基于光纤环形网的多点高精度时频传递的方法,提出了终端站对钟差自感知的方案,将对钟差的感知测量以及补偿转移到终端站执行,实现网络中各个终端站与中心站的时频同步。搭建了长度为100 km的光纤环形网多点时频传递系统,实验研究了链路中色散带来的不对称性偏差的校消方法,验证了链路温度变化下的多点时频传递性能,测量的时频传递同步误差的峰峰值低于400 ps,均方根误差小于60 ps,表明终端站可以在光纤环形网的任意位置灵活接入。
光纤光学 光纤时频传递 环形网 自感知
陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
基于多相位屏原理并利用功率谱反演法,建立了光强闪烁对脉冲到达时刻抖动的影响模型,仿真研究了不同接收孔径和不同传输距离条件下脉冲到达时刻抖动的变化规律。仿真结果表明:在孔径接收条件下,脉冲到达时刻抖动呈正偏态分布;采用大孔径接收天线可有效抑制脉冲到达时刻的抖动;与近地端相比,传输距离的变化对远地端脉冲到达时刻抖动的影响较小。搭建了大气湍流引起的脉冲到达时刻抖动的实验平台,采集了经过湍流信道传播的秒脉冲波形,利用门限检测法确定了脉冲到达时刻。实验结果表明,脉冲到达时刻抖动分布与理论分析结果相符。
大气光学 空间激光授时 大气湍流 光强闪烁 脉冲到达时刻抖动
1 陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
2 陆军工程大学野战工程学院, 江苏 南京 210007
微波光子变频与移相技术是微波光子雷达的两个关键技术, 若在实现微波光子变频的同时完成移相, 可以大幅降低微波光子雷达系统的复杂度和体积。本研究基于光电振荡环路提出一种可同时完成微波光子变频与移相的方法, 利用光电振荡环路对基频微波信号进行上变频, 通过改变光电振荡器的输出频率, 实现1.6～21.16 GHz可调谐上变频; 调节可调谐激光器的输出波长, 利用色散补偿光纤的延迟效应等效改变上变频信号的相位, 调谐范围可达50.4°。该方案将微波光子变频与移相技术结合, 在拓展光电振荡器应用范围的同时, 对微波光子雷达的实用化也有一定借鉴意义。
激光光学 微波光子变频 微波光子移相技术 频率可调谐 色散补偿光纤
陆军工程大学通信工程学院, 江苏 南京 210007
针对双波长空间激光授时系统受大气折射率分布的影响而产生授时偏差的问题,利用实测气象数据建立了大气折射率分布对授时偏差的影响模型。以该模型为基础分别仿真研究了在地面终端捕获模式和星上终端捕获模式下双向链路不对称时延差和收发终端位置偏差随不同地区、不同月份和不同天顶角的变化规律。结果表明:大气压强越低,大气温度越高,不对称时延差和收发终端位置偏差越小;星上终端捕获模式下的授时偏差达到百皮秒量级;地面终端捕获模式下的授时偏差达到纳秒量级,通过进一步双向精密对准可将其减少到十皮秒量级。在卫星过顶时间内,不对称时延差和收发终端位置偏差随天顶角的变化而变化,并且存在地面终端地理位置的差异,需实时校正并消除不对称时延差和收发终端位置偏差。
大气光学 空间激光授时 大气折射率 不对称时延差 位置偏差
