授時中心站

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

光電模塊

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

測量模塊

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

產(chǎn)品采用了基于時間內(nèi)插技術(shù)用成熟測量芯片加后續(xù)濾波算法保證測量的分辨率和準(zhǔn)確度。經(jīng)測試時間測量模塊帶來的抖動峰峰值小于200ps、均方差小于30ps，對溫度不敏感。影響測量性能的主要是快變隨機(jī)噪聲，因此可以對測量結(jié)果進(jìn)行濾波處理，經(jīng)過處理后的抖動將更小，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)形器和濾波器來隔離一根光纖中的雙向波長。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。

時頻接口

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

電源及功耗

授時中心站供電為交流220V，峰峰值波動小于20%，功耗約為40W。

結(jié)構(gòu)設(shè)計

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。

授時中端站

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

時頻伺服重生模塊

高精度時間伺服模塊基本原理，首先利用高精度時間測量技術(shù)測量光纖時間傳遞系統(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差，將該時差與對端送來的時差值進(jìn)行相應(yīng)的算法處理，抑制噪聲及擾動帶來的測量誤差，從而得到時頻中心與終端站之間的真實鐘差。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)生與時間頻率中心高度同步且穩(wěn)定的秒脈沖和頻率信號。時間伺服系統(tǒng)可以克服秒脈沖在光纖信道傳輸過程中引入的隨機(jī)誤差，保證光纖授時系統(tǒng)的短期和長期高精度和高穩(wěn)定度。并可以利用終端站的高穩(wěn)時鐘使終端站具備一定時間內(nèi)的守時功能。

設(shè)備使用中，利用PC機(jī)運行時間伺服軟件對比對系統(tǒng)所測兩端站鐘源鐘差進(jìn)行實時監(jiān)測、分析，并根據(jù)相關(guān)原理對伺服鐘進(jìn)行持續(xù)調(diào)整控制。設(shè)備時間伺服軟件界面如圖：

時頻接口

 終端站有一路1路秒脈沖信號和1路頻率信號作為終端比對時頻信號，SMA接口。終端站輸出1路秒脈沖信號和1路頻率信號，SMA接

電源及功耗

授時中心站供電為交流220V，峰峰值波動小于20%，功耗約為50W。

結(jié)構(gòu)設(shè)計

授時終端站后面板輸出接口為1路頻率信號和1路秒信號，SMA接口。還有，1路頻率信號和1路秒信號作為時頻比對輸入信號，SMA接口。其余結(jié)構(gòu)設(shè)計與授時中心站相同。

性能測試

測試連接框圖

SR620與比對設(shè)備在100km光纖上的測量結(jié)果

SR620測量結(jié)果圖

比對系統(tǒng)測量結(jié)果圖