光纤频率传输中频率合成模块的设计与实现

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1、申请上海交通大学硕士学位论文光纤频率传输中频率合成模块的设计与实现硕士姓名：王灵东专业：电子科学与技术班级：B1203491学号：1120349020研究方向：光纤时频传递导师：李新碗上海交通大学电子信息与电气工程学院2015年1月万方数据DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFFREQUENEYSYNTHESISMODULEFORFREQUENCYTRANSFEROVEROPTICALFIBERByWang,LingdongADVISOR:Prof.Li,XinwanATHESISSUBMITTEDTOSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITYINPAR

2、TIALFULFILLMENTOFTHEREQUIREMENTSFORTHEDEGREEOFMASTEROFSCIENCEDepartmentofElectronicEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityJanuary2015II万方数据上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密

3、□，在_____年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日III万方数据上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日IV万方数据光纤频率传输中频率合成模块的设计与实现摘要近年来原子钟技术发展迅速，目前商用

4、化的铯原子钟天稳定度已经-16达到了10的量级，现有的基于卫星的长距离频率传递技术，其频率-15稳定度只能达到10/天的水平，无法满足高稳定度频率对比的需求。光纤传输具有带宽大、损耗小、抗干扰性强等优点，具备实现高稳定度频率传递的巨大潜力，并引起了国内外的广泛关注。当前高质量的频率源输出信号的频率一般在10MHz~100MHz之间，相噪指标要优于光纤链路的本底噪声，为了克服这个问题同时为了提高在频率补偿时相位差信号的检测灵敏度，需要对原子钟输出的频率信号倍频到较高的频率进行光纤传递，同时在远端需要用下变频的方法将信号还原成初始的频率传递给用户。本文采用锁相环电路倍频的方法实现

5、了将频标信号从10MHz到1GHz的100倍频，同时设计了FPGA控制电路以实现对锁相环芯片上电后自动写入控制字程序的过程。而在下变频端，通过两级分频实现了100分频，得到用户需要的10MHz的频率信号。实验结果表明，在经过先倍频再分频后，输出信号与原始频标信号相比在近端1Hz处的相噪仅恶化了3dBc/Hz,而远端100KHz处的相噪提高了2dBc/Hz；与R&S公司的频率综合器SMF100A的频率变换效果相比在1Hz处的相噪提高将近20dBc/Hz。将设计的上下变频模块加入到20km光纤链路的频率传输系统中，并利用本课题组已有的光学相位补偿方案对其进行补偿，最-13-15后

6、实现了4×10的秒稳定度和1.6×10的1000秒稳定度。I万方数据本文首先简单介绍了微波光纤的基本组成以及传输链路引入的各类噪声，并分析了激光器的相位噪声和外界温度变化对光纤频率传输稳定度所造成的影响。其次对上变频模块进行了仿真和设计，并且为克服每次掉电后寄存器不能保存数据的影响而制作了相应的FPGA控制电路，同时利用两级分频的方式设计了100分频模块。最后测试了上下变频模块的输出频率和相位噪声，然后将其接入到光纤频率传输系统中与微波源的变频效果进行了对比，并测试了补偿前后系统的频率稳定度；进行了时间和频率信号在100km光纤链路上的同时传输并分析了相关的实验结果。关键词：

7、上变频，下变频，相位补偿,光纤频率传递II万方数据DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFFREQUENEYSYNTHESISMODULEFORFREQUENCYTRANSFEROVEROPTICALFIBERABSTRACTInrecentyears,thetechnologyofatomicclockdevelopsrapidly,now-16thecommercialcesiumatomicclockachievethestabilityof10perday.Thetraditional