基于光学频率辅助的亚皮秒级星地微波时频比对技术研究

《Electronics》：An Optical Frequency-Assisted Microwave Two-Way Time-Difference Measurement Link

　　高精度星地微波时频比对链路对于时空同步和时钟性能评估至关重要。然而，传统硬件设备存在射频电缆中因温度引起的传输时延漂移以及在电子倍频过程中严重的相位噪声恶化问题。为解决这些设备级瓶颈，本文提出了一种用于皮秒级时差测量的先进硬件级光学频率辅助方案。为补偿热时延漂移，采用反射式干涉仪条纹计数技术进行高速相位解调，开发了基于反射式干涉仪的光纤相位稳定技术，实现了1550 nm波段下1.29飞秒的测量分辨率，24小时内的典型补偿精度在12飞秒以内。为抑制相位噪声积累，建立了基于马赫-曾德尔干涉仪（MZI）重复频率倍增的微波光子学频率综合技术；所生成的30 GHz本振（LO）信号实现了?120 dBc/Hz@1 kHz和?136 dBc/Hz@1 MHz的绝对相位噪声。实验室台式测试和在轨验证表明，微波双程时差测量系统实现了亚皮秒级设备随机测量噪声（1 σ）。本研究为星地时频比对链路和空间时空基准构建提供了关键的硬件级技术支持。