Технічні науки / 6. Електротехніка і радіоелектроніка

Мірошниченко О.Ю.

Національний університет біоресурсів та природокористування України

Постановка задачі вимірювання нестабільності частоти еталонного сигналу

На сьогодні звірення просторово віддалених один від одного стандартів частоти можливо за допомогою стандартів рухомого зв’язку і супутників глобальної навігаційної системи. Але точність проведення таких звірень обмежена характеристиками вищевказаних стандартів і приймально-передавальною частиною глобальної навігаційної системи. Перспективним альтернативним методом для передачі еталонних частот є використання наземних каналів ВОЛЗ.

Для передачі еталонної частоти по каналу ВОЛЗ можна використовувати в якості переносника інформації про частоту безпосередньо оптичне випромінювання, еталонна частота якого визначається оптичним стандартом.

Можлива також передача інформації про частоту по каналу ВОЛЗ шляхом модуляції оптичного сигналу радіочастотним сигналом. У цьому випадку частота радіосигналу, що модулює, синтезується на основі мікрохвильового еталона або стандарту, а оптичне випромінювання служить несучої для еталонного радіочастотного сигналу.

Перший метод прямої передачі еталонної оптичної частоти більше підходить для звірень оптичних стандартів. А другий метод, коли передається еталонна радіочастота за допомогою модуляції оптичної несучої, більш адекватний звіренням мікрохвильових стандартів.

Перший метод вимагає використання частотної модуляції переданого по каналу оптичного сигналу й висуває високі вимоги до спектральних характеристик оптичної несучої. Другий метод використовує амплітудну модуляцію оптичного сигналу еталонним радіочастотним сигналом і не пред'являє таких вимог до спектральних характеристик оптичної несучої.

Таким чином, передача еталонних частот по каналах ВОЛЗ опирається на звичайні принципи передачі інформації електромагнітним випромінюванням – використання амплітудної й частотної модуляції.

Принципи передачі еталонних частот по каналу аналогічні тим, які використовуються при трансляції інформації в телекомунікаційних мережах. Відзначимо, що основний напрямок телекомунікаційних досліджень по швидкій передачі великих обсягів інформації глибоко пророблене. Але мети, яких намагаються досягтися при передачі сигналів еталонних частот, і мети телекомунікацій − різні, і розглядатися ці відмінності в даній роботі не будуть.

Основна мета при передачі еталонного сигналу – точно, без збурювань, з постійною затримкою на часовій шкалі відтворити наприкінці каналу регулярну періодичну послідовність імпульсів, яка являє собою часовий базис еталона, установленого на початку каналу. У цьому випадку для сторони, що приймає, важливі точні частота й час передавальної сторони без якого-небудь іншого інформаційного наповнення. Для цього необхідно виділити паразитну інформацію про шуми каналу й розв'язати завдання усунення впливу паразитної шумової інформації, яка генерується каналом, на точність відтворення фази еталонного сигналу на виході каналу, тобто на точність передачі часового базису еталонного сигналу.

Розглянемо, як практично реалізується передача й поширення радіочастотного еталонного сигналу в каналі ВОЛЗ (рис. 1).

Рис. 1. Спрощена схема передачі по каналу ВОЛЗ частоти еталонного сигналу радіодіапазону

Як відзначалося вище, метод передачі радіочастотного еталонного сигналу в оптичному волокні реалізується шляхом амплітудної модуляції оптичної несучої еталонним радіочастотним сигналом. Переданий еталонний сигнал частотою вище 100 МГц синтезується на основі вихідного сигналу мікрохвильового стандарту частоти. Цей еталонний сигнал, наприклад, частотою 100 МГц, модулює струм напівпровідникового лазера з довжиною хвилі 1,55 мкм. Модульоване по амплітуді випромінювання лазера поширюється по каналу ВОЛЗ до користувача. На далекому кінці каналу фотоприймач детектує амплітудно-модульоване випромінювання лазера й перетворює модульоване оптичне випромінювання в радіочастотний сигнал із частотою 100 МГц, який є синхронізованим по фазі з мікрохвильовим стандартом. Але канал ВОЛЗ впливає на частоту переданого еталонного сигналу, він вносить збурювання в його фазу, і після детектування у еталонного сигналу на виході каналу підвищується рівень його фазових шумів. Це приводить до погіршення точності відтворення еталонної частоти й підвищенню нестабільності частоти еталонного сигналу на приймальному кінці каналу.

Зазначені особливості визначають вибір технічних розв'язків, які застосовуються при розробці систем передачі сигналів еталонної частоти й часу по каналах ВОЛЗ.

Одним з основних завдань майбутніх досліджень - визначити оптимальні методи, які дозволяють мінімізувати вплив каналу ВОЛЗ на точність передачі еталонних частот і забезпечити поширення частоти на більші відстані.

Наступним етапом досліджень планується вимірювання нестабільності частоти еталонного сигналу на виході каналу ВОЛЗ у випадку відсутності компенсації внесених каналом збурювань фази переданого еталонного сигналу.

Література

1. Фриман Г. Волоконно-оптические системы связи - М.: Техносфера, 2009.

2. Пальчиков В.Г., Слюсарев С.Н. Исследования по передаче эталонных сигналов времени и частоты по оптоволокну - Санкт-Петеребург, 2009 г.