激光时频传递中高精度事件计时器性能分析方法

自由空间激光时频传递是未来空间高精度时频传递的重要技术发展方向。高精度的事件计时器是实现自由空间激光时频传递的关键核心设备,提出了组合确定性因素和随机因素的性能评估模型,通过测量精密频率源的时序数据得到不同事件计时器基于最小二乘的频率准确度、频率漂移率,表征频率稳定度的时域方差包括Allan方差、Modified Allan方差、Time方差和Hadamard方差,依据幂律谱模型分离出事件计时器测量数据的随机游走噪声、调频白噪声、调频闪烁噪声、调相白噪声和调相闪烁噪声五种随机噪声。对比分析了性能处于同一量级的两种典型高精度事件计时器A033和GT668的性能差异,在频率测量准确度上,A033事件计时器优于7×10^(-12),而GT668事件计时器优于3.1×10^(-12),频率漂移率A033为2.096×10^(-15),而GT668则是-1.071×10^(-15),短期(1 d)稳定性Allan标准差由7×10^(-12)变化到4×10^(-12);GT668在随机游走噪声曲线走势上更为稳定,调频闪烁噪声和调频白噪声没有明显差异。实验表明,通过文中性能分析方法可以对高精度事件计时器性能进行评估分析,对其准确性和可靠性进行判定,为高精度事件计时器的使用提供分析依据。

星间激光时频传递系统中的多普勒频移补偿技术

为了减少星间激光时频传输过程中的多普勒频移并提高星间通信的可靠性,提出了一种多普勒频移补偿技术。首先,对多普勒频移进行了理论分析和仿真,得到了两卫星在24 h通信中断前传输激光光学频率所产生的多普勒频移;然后,设计了一个多普勒频移补偿系统用于星间激光多普勒频移补偿。仿真结果表明:该系统能在约15个控制周期内完成多普勒频移补偿,使得补偿后的多普勒频移小于8 kHz,比未补偿的情况改善了6个数量级。

空间激光时频传递技术研究现状及趋势

基于激光的空间时频传递主要有基于激光脉冲幅度调制的双向时频传递、空间相干光相位时频传递和基于光梳的光学双向时频传递三种技术体制。对近年来空间和大气中激光时频传递的探索和实验进行了简要介绍,对三种空间激光时频传递技术体制的发展现状和趋势进行了总结和分析,并对比了三种技术体制的特点,为未来相关工作提供借鉴和帮助。

精密时频传递技术综述

精密时间频率传递技术在当今众多领域中发挥基础支撑作用,同时也是UTC(coordinated universal time)、TAI(international atomic time)等国际时间标准建立和维持的关键技术之一。本文对3类主流的精密时频传递技术进行了研究。结果表明,卫星时频传递发展最为成熟,应用最为广泛,但同时也面临性能提升瓶颈及安全性、环境适应性等隐患;光纤时频传递利用先进的光纤传输技术,在传递性能方面具有一定的优越性,但易受环境温度等因素的影响,且在铺设范围、成本及灵活性方面存在局限性;激光时频传递利用卫星激光测距技术实现星地时钟的高精度比对,但该技术实施需要专用系统及设备,应用领域有限,目前主要应用于卫星导航系统性能增强。本文研究可为建设满足精度、稳定性、可靠性及安全性要求的国家时频体系提供参考。