传输高稳定原子钟信号的光纤模拟通信系统
由于微波通信极易受天气影响(如大雾、风沙)，某微波通信站提出利用光纤通信技术来微波通信系统，把最重要的系统时钟信号一高稳定的原子钟5 MHz正弦信号，通过光纤通信系统传输。一般有两种实现方式：数字传输方式和模拟传输方式。采用数字传输方式，高速D／A和A／D转换器价格高，PCM调制占用的带宽较宽，因此系统成本较高；而采用模拟传输方式，要求系统的载噪比高，非线性失真小，但系统成本较低。所以模拟传输方式比较可取。
采用光纤模拟通信系统传输高稳定的原子钟5 MHz正弦信号需满足具体的技术指标要求如表1所示。频率稳定度有时域和频域两种表征方式。表1中的10 ms短期频率稳定度是时域频率稳定度，它用信号频率f的相对频偏在一定采样时间r内的平均值的方差表示。一般采用无间隙双采样方差σr(τ)，即 Allan方差的方根值作为时域频率稳定度的统一表征量。实际测量只能是有限的测量次数m，它的估值表达式为：
一般按采样时间τ的长短区分长期稳定度和短期稳定度。10 ms短期频率稳定度的采样时间τ为10 ms。
根据实际测试情况，采用普通光纤模拟通信设备传输原子钟5 MHz正弦信号，由于设备载噪比一般小于60 dB，非线性失真较大，光纤传输后原子钟的10 ms短期频率稳定度达不到技术指标要求，因此需研制专用光纤模拟通信设备。
光纤模拟通信系统通常由光发送机、光接收机以及光纤信道3部分组成。光发送机主要实现模拟电信号的输入，模拟调制激光器，电光转换后送人光纤。光接收机实现从光纤接收光信号，经光电转换，放大滤波后恢复模拟为电信号输出。光纤信道是光信号传输的介质载体，可远程传输光信号。
专用光纤模拟通信设备包括专用光发送机和专用光接收机。其原理框图分别如图1，图2所示。此外，专用光发送机和专用光接收机中所用到的供电电源均采用专门设计的低噪线性稳压电源。
实现模拟光纤系统，主要考虑参数有：载噪比、带宽和传输系统中的非线性引起的信号失真。因此，这也是影响原子钟5 MHz正弦信号10 ms短期频率稳定度的主要原因。原子钟5 MHz正弦信号是高稳定信号，10 ms短期频率稳定度达2x10-10，经模拟线性传输其基频频率不变，但受系统各种噪声干扰，光器件的非线性失真及光纤线上的反射、色散等因素影响，时钟频率信号相位改变，且产生谐波分量，最终导致时钟信号频率稳定度降低。因此，在光纤模拟通信系统中，影响原子钟5 MHz正弦信号lO ms短期频率稳定度的主要因素有：激光发射模块中光源的稳定性、激光调制的非线性及电噪声；PIN光探测模块中的非线性和噪声；光纤连接星期二左眼跳器接头的光反射；光纤的色散；电子电的非线性、噪声及电磁干扰；输入输出的电信号由于不匹配而引起的反射。
当然，光纤的折射率会随温度变化而改变，但这是一个缓慢的过程，其对原子钟5 MHz正弦信号的10 ms短期频率稳定度的影响可忽略不计。
为尽量减少光纤模拟通信系统在传输高稳定原子钟5 MHz正弦信号过程中对其产生的劣化，应选用稳定可靠，非线性失真小，低噪声的光器件和集成电，并在专用光纤模拟通信设备的电设计中注意电子电的非线性、噪声及电磁干扰，从而尽量提高系统的载噪比和线性度。专用光发送机电设计的重点是激光发射模块电。图3为激光发射模块电原理框图。
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