近日，中國航天科工二院203所（以下簡稱203所）實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)首臺高精度時(shí)間比對調(diào)制解調(diào)器（BIRMM MODEM）關(guān)鍵技術(shù)突破和樣機(jī)研制，其最終實(shí)測技術(shù)指標(biāo)，達(dá)到甚至部分超過國外先進(jìn)設(shè)備水平。據(jù)悉，在完全相同的衛(wèi)星鏈路測試環(huán)境下，該設(shè)備時(shí)間比對測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差，與德國處于同一水平。  

      時(shí)間比對調(diào)制解調(diào)器是衛(wèi)星雙向時(shí)間頻率傳遞系統(tǒng)的核心設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)納秒（注：納秒，1秒的10億分之一）級時(shí)間同步的關(guān)鍵，目前國際上只有德國某公司具有類似的商業(yè)化產(chǎn)品。

      作為時(shí)間頻率領(lǐng)域極具附加值的高科技拳頭產(chǎn)品，時(shí)間比對調(diào)制解調(diào)器的研發(fā)背后，有哪些不為人知的管理細(xì)節(jié)？其精度、速度如何？有哪些技術(shù)優(yōu)勢？近日，記者走近203所這支研發(fā)團(tuán)隊(duì)，感受他們不一樣的航天品質(zhì)。

    馬拉松式的仿真測試

      “在時(shí)間比對調(diào)制解調(diào)器研發(fā)過程中，接收模塊采樣頻率的選取，是決定偽碼相位和時(shí)差測量精度的核心問題，要在如此寬泛的范圍內(nèi)，選擇一個(gè)最優(yōu)的采用頻率，絕非易事?！边@是讓203所研發(fā)團(tuán)隊(duì)最為糾結(jié)的事。

      為了選擇最合適的頻率，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)需要進(jìn)行大量的仿真。這是一個(gè)相對復(fù)雜的硬件系統(tǒng)，仿真第一步，需要把硬件翻譯成軟件，在軟件系統(tǒng)上修改參數(shù)，再根據(jù)計(jì)算結(jié)果評價(jià)參數(shù)選取的優(yōu)劣，反過來指導(dǎo)硬件設(shè)計(jì)。一次又一次，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)通過理論仿真發(fā)現(xiàn)，在這個(gè)范圍內(nèi)，存在幾十個(gè)采樣頻率，都基本滿足要求。到底哪個(gè)才是最優(yōu)的？

      剩下的便是逐一測試和驗(yàn)證。針對每一個(gè)可能的采樣頻率，隊(duì)員們修改信號處理程序，然后編譯下載測試，再進(jìn)行測試數(shù)據(jù)分析處理和評估，每一個(gè)頻率的驗(yàn)證測試，少則兩小時(shí)，多則大半天。參數(shù)分選測試是一個(gè)體力和腦力都消耗極大的過程，屏幕數(shù)據(jù)的變化，頻率曲線的起伏，任何細(xì)小的節(jié)點(diǎn)，都逃不過他們的“火眼金睛”。一天數(shù)百次這樣的實(shí)驗(yàn)，半個(gè)多月下來，每個(gè)人都是頭暈眼花，體力透支。盡管整天面對枯燥的數(shù)字，但設(shè)計(jì)師王學(xué)運(yùn)、王海峰非常謹(jǐn)慎。在他們的眼里，“幾十個(gè)采樣頻率來不得半點(diǎn)馬虎，哪怕是一點(diǎn)點(diǎn)細(xì)微的變化，都要做到清楚明白，準(zhǔn)確無誤”。因?yàn)?，?xì)節(jié)決定成敗。

    迅速敏銳捕捉異常

      集成上星測試是技術(shù)攻關(guān)的最后一環(huán)。利用衛(wèi)星測試試驗(yàn)非常繁瑣，得把天線架到高高的樓頂。50公斤重的設(shè)備，由于頂層沒有電梯，隊(duì)員們只好齊心協(xié)力，小心翼翼地把“寶貝”抬到樓頂，進(jìn)行調(diào)試。冬天室外很冷，凜冽的寒風(fēng)刮在臉上，像刀割一樣，然而，他們一試就是一整天。每次都要根據(jù)上一次的測試結(jié)果，改變不同的連接方式，第一輪測試完成后，設(shè)備技術(shù)指標(biāo)基本滿足任務(wù)書的要求，但是和理論計(jì)算值相比，還存在一定的差距，到底是哪些因素導(dǎo)致結(jié)果沒有達(dá)到理論指標(biāo)？是算法設(shè)計(jì)缺陷、硬件設(shè)計(jì)缺陷，還是電磁兼容性缺陷？抑或是其他因素？他們一起分析，逐一排查。

      這是一個(gè)將指標(biāo)提升的過程。需要縝密的邏輯思維能力、極具針對性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施能力，以及敏銳的問題捕捉分析能力。新一輪馬拉松式的測試分析又開始了，大量的試驗(yàn)無果后，在一次看似偶然的試驗(yàn)中，王學(xué)運(yùn)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)模塊設(shè)計(jì)中的工藝焊接可能存在問題，重新焊接后，指標(biāo)一下子飛到理論值的水平，而且多次測試都很穩(wěn)定，這讓他們大喜過望。

      指標(biāo)問題解決了，可是新的問題又接踵而至。在一次長時(shí)間的連續(xù)測試過程中，時(shí)間比對數(shù)據(jù)出現(xiàn)周期性的數(shù)據(jù)跳變。有了之前的問題查找分析經(jīng)驗(yàn)，整個(gè)團(tuán)隊(duì)這次駕輕就熟：提取原始測量數(shù)據(jù)，做可視化處理，觀察數(shù)據(jù)跳變時(shí)刻、跳變周期，發(fā)散思維分析跳變產(chǎn)生的原因。只一天的工夫，研發(fā)團(tuán)隊(duì)就基本找準(zhǔn)了跳變根源，迅速進(jìn)行改進(jìn)和完善，前后僅3天時(shí)間就從根本上解決了問題。

    建立時(shí)間同步鏈路僅需一兩秒

      當(dāng)今，高精度遠(yuǎn)距離時(shí)間比對技術(shù)已成為時(shí)間工作的重要組成部分。越來越多的系統(tǒng)，如各種雷達(dá)系統(tǒng)、測控系統(tǒng)等，由多個(gè)分布在不同位置的站（設(shè)備）組成，各站為了確保測量數(shù)據(jù)的時(shí)間一致，要求各個(gè)站（設(shè)備）之間有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。世界各國共同參考的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間UTC的形成，就需要分布在世界各地的時(shí)間實(shí)驗(yàn)室中的高精度原子鐘之間進(jìn)行時(shí)間比對。衛(wèi)星雙向時(shí)間頻率傳遞（TWSTFT）是用通信衛(wèi)星進(jìn)行雙向時(shí)間、頻率信號傳遞的技術(shù)，是目前國際上精確度最高的時(shí)間頻率傳遞方法，目前精度可達(dá)0.3～0.5納秒，準(zhǔn)確度可達(dá)1納秒。

      時(shí)間是人類生活的四維時(shí)空中的重要一維，它與我們的生活息息相關(guān)，守時(shí)和原子鐘技術(shù)發(fā)展，使人們對于時(shí)間的測量精度達(dá)到納秒級。據(jù)介紹，與國際同類設(shè)備相比，203所自主研發(fā)的時(shí)間比對調(diào)制解調(diào)器主要優(yōu)勢體現(xiàn)在：首先是技術(shù)指標(biāo)的優(yōu)勢。該設(shè)備采用精密偽碼相位和時(shí)差測量技術(shù)，實(shí)測時(shí)間比對精度具有明顯優(yōu)勢；其次是測量通道擴(kuò)展性強(qiáng)，該設(shè)備采用先進(jìn)的資源優(yōu)化技術(shù)，可在單個(gè)接收板卡上同時(shí)實(shí)現(xiàn)八通道時(shí)間比對；三是建立時(shí)間比對鏈路的速度快，該設(shè)備采用高速并行偽碼捕捉技術(shù)，建立時(shí)間同步鏈路僅需一兩秒鐘。

      專家指出，時(shí)間比對MODEM通過與衛(wèi)星通信鏈路組合，不僅可用于時(shí)間頻率精確量傳溯源，還可用于北斗、長河等天基、陸基導(dǎo)航系統(tǒng)站間同步。通過與微波通信或光纖鏈路，可以使陸基雷達(dá)站、戰(zhàn)車、艦船等系統(tǒng)的精確時(shí)間同步，具有廣泛的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。