授時(shí)中心站

授時(shí)中心站主要由光電模塊、高精度測(cè)量模塊、時(shí)頻接口以及光濾波處理模塊組成以下分別介紹：

光電模塊

用于雙向時(shí)間比對(duì)的光電系統(tǒng)模塊主要完成兩個(gè)功能：一是將本地原子鐘的秒脈沖、10MHz/100MHz時(shí)鐘和少量數(shù)據(jù)信息復(fù)合為連續(xù)的碼流，利用DWDM光模塊發(fā)送到對(duì)端；二是將對(duì)端發(fā)送光信號(hào)碼流經(jīng)光電轉(zhuǎn)換，提取出所需的秒脈沖，送交時(shí)間間隔測(cè)量模塊與本地秒脈沖實(shí)施時(shí)間比對(duì)。系統(tǒng)中的單片機(jī)用于上報(bào)測(cè)量結(jié)果。設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮的問(wèn)題是光電時(shí)延控制和電路信號(hào)噪聲抖動(dòng)抑制。

測(cè)量模塊

時(shí)間測(cè)量模塊完成時(shí)間間隔測(cè)量、溫度測(cè)量以及和PC機(jī)通信的功能，時(shí)間和溫度的測(cè)量由FPGA配合測(cè)量芯片完成，測(cè)量后的數(shù)據(jù)由FPGA處理并通過(guò)串口發(fā)送給PC機(jī)用于時(shí)間比對(duì)和馴鐘。

產(chǎn)品采用了基于時(shí)間內(nèi)插技術(shù)用成熟測(cè)量芯片加后續(xù)濾波算法保證測(cè)量的分辨率和準(zhǔn)確度。經(jīng)測(cè)試時(shí)間測(cè)量模塊帶來(lái)的抖動(dòng)峰峰值小于200ps、均方差小于30ps，對(duì)溫度不敏感。影響測(cè)量性能的主要是快變隨機(jī)噪聲，因此可以對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行濾波處理，經(jīng)過(guò)處理后的抖動(dòng)將更小，完全能夠滿足設(shè)備要求。

環(huán)形器和濾波器

本方案采用環(huán)形器和濾波器來(lái)隔離一根光纖中的雙向波長(zhǎng)。高隔離度、低插損的環(huán)形器，隔離度可以達(dá)到30dB，插損小于0.8dB。濾波器3dB帶寬0.2nm，插損小于1dB。

時(shí)頻接口

中心站需引入一路秒脈沖信號(hào)和一路10MHz/100MHz頻率信號(hào)，另預(yù)留兩路SMA接口備用。

電源及功耗

授時(shí)中心站供電為交流220V，峰峰值波動(dòng)小于20%，功耗約為40W。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)備中心站機(jī)箱結(jié)構(gòu)尺寸為標(biāo)準(zhǔn)19英寸，高度2U（440×89×350mm），進(jìn)深為350mm。

授時(shí)中端站

授時(shí)中心站主要由光電模塊、高精度測(cè)量模塊、時(shí)頻伺服重生模塊、時(shí)頻接口以及光濾波處理模塊組成以下分別介紹。

時(shí)頻伺服重生模塊

高精度時(shí)間伺服模塊基本原理，首先利用高精度時(shí)間測(cè)量技術(shù)測(cè)量光纖時(shí)間傳遞系統(tǒng)中終端站收到的秒脈沖與本地可控振蕩器產(chǎn)生的秒脈沖之間的時(shí)差，將該時(shí)差與對(duì)端送來(lái)的時(shí)差值進(jìn)行相應(yīng)的算法處理，抑制噪聲及擾動(dòng)帶來(lái)的測(cè)量誤差，從而得到時(shí)頻中心與終端站之間的真實(shí)鐘差。將該鐘差利用相應(yīng)的算法控制伺服終端站中的高穩(wěn)壓控振蕩器，產(chǎn)生與時(shí)間頻率中心高度同步且穩(wěn)定的秒脈沖和頻率信號(hào)。時(shí)間伺服系統(tǒng)可以克服秒脈沖在光纖信道傳輸過(guò)程中引入的隨機(jī)誤差，保證光纖授時(shí)系統(tǒng)的短期和長(zhǎng)期高精度和高穩(wěn)定度。并可以利用終端站的高穩(wěn)時(shí)鐘使終端站具備一定時(shí)間內(nèi)的守時(shí)功能。

設(shè)備使用中，利用PC機(jī)運(yùn)行時(shí)間伺服軟件對(duì)比對(duì)系統(tǒng)所測(cè)兩端站鐘源鐘差進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分析，并根據(jù)相關(guān)原理對(duì)伺服鐘進(jìn)行持續(xù)調(diào)整控制。設(shè)備時(shí)間伺服軟件界面如圖：

時(shí)頻接口

 終端站有一路1路秒脈沖信號(hào)和1路頻率信號(hào)作為終端比對(duì)時(shí)頻信號(hào)，SMA接口。終端站輸出1路秒脈沖信號(hào)和1路頻率信號(hào)，SMA接

電源及功耗

授時(shí)中心站供電為交流220V，峰峰值波動(dòng)小于20%，功耗約為50W。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

授時(shí)終端站后面板輸出接口為1路頻率信號(hào)和1路秒信號(hào)，SMA接口。還有，1路頻率信號(hào)和1路秒信號(hào)作為時(shí)頻比對(duì)輸入信號(hào)，SMA接口。其余結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與授時(shí)中心站相同。

性能測(cè)試

測(cè)試連接框圖

SR620與比對(duì)設(shè)備在100km光纖上的測(cè)量結(jié)果

SR620測(cè)量結(jié)果圖

比對(duì)系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果圖