高精度頻率傳遞在時(shí)間頻率計量、基礎物理研究、衛星導航定位和射電天文觀(guān)測等領(lǐng)域有著(zhù)重要且廣泛的應用，而傳統的基于衛星鏈路的頻率傳遞（包括衛星雙向時(shí)間頻率傳遞和GPS載波相位觀(guān)測）穩定度只能達到10-15@ 1d，無(wú)法滿(mǎn)足現代原子鐘的傳遞比對需求，而且也無(wú)法為有頻率同步需求的應用提供短期穩定度。以光纖為媒介的頻率傳遞具有損耗低、可靠性高和噪聲可主動(dòng)補償等優(yōu)點(diǎn)，是目前精度最高的頻率傳遞手段。
近年來(lái)，國家授時(shí)中心科研人員對光纖微波頻率傳遞進(jìn)行了全面深入的研究，改進(jìn)了典型的電相位補償方案，克服光纖寄生反射的影響，簡(jiǎn)化系統結構，設計了光纖微波頻率傳遞方案授權發(fā)明專(zhuān)利《變頻補償微波頻率傳遞系統及方法》（ZL201711216363.9）。其中，在112 km實(shí)地光纖上的傳遞穩定度為4.2×10-15@1s和1.6×10-18 @ 1d，利用三套傳遞系統，在300 km光纖上實(shí)現了頻率級聯(lián)傳遞，傳遞穩定度為1.1×10-14 @ 1s和6.8×10-18@ 105s。該成果表明國家授時(shí)中心已完全掌握光纖微波頻率傳遞的關(guān)鍵技術(shù)，為國家重大科技基礎設施“高精度地基授時(shí)系統/光纖微波分系統”的建設奠定了必要技術(shù)基礎。
該研究獲得“高精度地基授時(shí)系統國家重大科技基礎設施關(guān)鍵技術(shù)研究”和中科院西部青年學(xué)者項目“超高精度微波頻率傳遞技術(shù)”支持，部分研究成果以《Microwave frequency transfer over a 112 km urban fiber link based on electronic phase compensation》論文形式發(fā)表在Chinese Physics B期刊上(Chin. Phys. B, 2020, 29, 6. https://doi.org/10.1088/1674-1056/ab84d6)，以及以《Cascaded Microwave Frequency Transfer over 300-km Fiber Link with Instability at the10-18 Level》論文形式發(fā)表在Remote Sensing期刊上(Remote Sensing, 2021, 13, 2182. https://doi.org/10.3390/rs13112182)。
圖1：光纖微波頻率傳遞方案
圖2：112 km實(shí)地光纖傳遞結果
圖3：300 km光纖級聯(lián)傳遞結果
