Высокоточное сравнение шкал времени по волоконно-оптическим линиям с использованием спутниковых модемов с дополнительной тоновой модуляцией

Рассмотрено применение нового типа модемов с псевдошумовым кодированием и дополнительной тоновой модуляцией, разработанных для сравнения эталонных шкал времени по спутниковым каналам связи. Проведены экспериментальные исследования сравнения шкал времени водородных хранителей из состава Государственного первичного эталона единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1-2022 по оптическому каналу связи с использованием рассматриваемых модемов. В качестве канала связи применяли волоконно-оптические линии разной длины, по которым осуществлялась двухсторонняя передача сигналов. Выходные радиочастотные сигналы модемов с помощью оптических трансмиттеров, подключённых к концам волоконных линий, встречно передавались на оптической несущей частоте с длиной волны 1,55 мкм. Демодуляция оптических сигналов в радиочастотный диапазон происходила на концах волоконных линий оптическими ресиверами. Приведены результаты экспериментальной оценки неопределённости типа А при сравнении шкал времени по волоконно-оптическим линиям длиной 50; 100; 200 км. На линии длиной 200 км неопределённость измерений по типу А при сравнении шкал времени не превышает 3 пс в суточном интервале измерений. Экспериментально показано, что реализация метода сравнений шкал времени с модемами с псевдошумовым кодированием и дополнительной тоновой модуляцией возможна по волоконно-оптической линии длиной 200 км без промежуточных оптических усилителей. Это открывает перспективу создания каскадированных систем сравнений шкал времени удалённых эталонов по волоконно-оптическим линиям связи с меньшим количеством промежуточных оптических усилителей.

1. Сутырин Д. В., Грибов А. Ю., Балаев Р. И., Горохина А. А., Пальчиков В. Г., Малимон А. Н., Слюсарев С. Н. На пути к формированию оптической шкалы времени во ВНИИФТРИ // Квантовая электроника. 2022. Т. 52. № 6. С. 498–504. https://doi.org/10.1070/QEL18058

2. Рекомендация МСЭ-R TF.1153-4 (08/2015). Оперативное использование двухсторонней передачи сигналов времени и частоты через спутники с применением псевдослучайных шумовых кодов. URL: https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/tf/R-REC-TF.1153-4-201508-I!!PDF-R.pdf (дата обращения: 11.01.2023).

3. Schafer W. Two-Way Time and Frequency Transfer via Satellite TWSTFT. 2013 Asia-Pacific Radio Science Conference Taipei, Taiwan, September 3–7, 2013.

4. Schaefer W., Pawlitzki A., Kuhn T. New trends in two-way time and frequency transfer via satellite. 31st Annual Precise Time and Time Interval Systems and Applications Meeting, Dana Point, California December 7–9, 1999, available at: https://www.timetech.de/fileadmin/Documents/new-trends-in-two-way-timeand-frequency.pdf (accessed: 11.01.2023).

5. Fujieda M., Gotoh T., Nakagawa F., Tabuchi R., Aida M., Amagai J. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, Dec. 2012, vol. 59, no. 12, pp. 2625–2630. https://doi.org/10.1109/TUFFC.2012.2503

6. Fujieda M., Piester D., Gotoh T., Becker J., Aida M., Bauch A. Metrologia, 2014, vol. 51, no. 3, 253. https://doi.org/10.1088/0026-1394/51/3/253

7. Gotoh T., Amagai J., Hobiger T., Fujieda M., Aida M. CPEM 2010, Daejeon, Korea (South), 2010, pp. 460–461. https://doi.org/10.1109/CPEM.2010.5545320

8. Кобяков Р. С., Медведев С. Ю., Мишагин К. Г., Наумов А. В., Блинов И. Ю. Разработка DPN модема с конфигурируемыми поднесущими частотами, первые результаты измерений // Альманах современной метрологии. 2020. № 2(22). С. 73–82.

9. Варакин Л. Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985. 384 с.

10. SATRE 10139 Datasheet, available at: https://www.yumpu.com/en/document/view/6665851/satre-satellite-time-andranging-equipment-timetech-gmbh (accessed: 11.01.2023).

11. Gotoh T., Fujieda M., Amagai J., Aida M., Tabuchi R., Maeno M., Hanado Y. TWSTFT Experiments using Carrier Phase and DPN Signals. 2013 Asia-Pacific Radio Science Conference, 2013.

12. Наумов А. В., Балаев Р. И., Малимон А. Н., Федорова Д. М. Двухсторонняя передача сигналов времени и частоты по оптическим линиям связи с использованием модемов SATRE // Измерительная техника. 2018. № 10. С. 41–46. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2018-10-41-46

13. Lopez O., Kanj A., Pottie P., Rovera D., Achkar J., Chardonnet C., Amy-Klein A., Santarelli G. Applied Physics B, 2013, vol. 110, pp. 3–6. https://doi.org/10.1007/s00340-012-5241-0

14. Piester D., Fujieda M., Rost M., Bauch A. Proc. 41st Precise Time and Time Interval (PTTI) Systems and Applications Meeting, 16–19 Nov. 2009, Santa Ana Pueblo, New Mexico, USA. https://doi.org/10.48550/arXiv.1001.5406

15. Rost M., Piester D., Yang W., Feldmann T., Wübbena T., Bauch A. Metrologia, 2012, vol. 49, no. 6, 772. https://doi.org/10.1088/0026-1394/49/6/772

16. Wen-Hung Tseng, Shinn-Yan Lin. NCSLI Measure: J. Meas. Sci. 2013, vol. 8, no. 2, pp. 70–77. https://doi.org/10.1080/19315775.2013.11721643