近日，中國航天科工二院203所（以下簡稱203所）實現(xiàn)了國內(nèi)首臺高精度時間比對調(diào)制解調(diào)器（BIRMM MODEM）關(guān)鍵技術(shù)突破和樣機研制，其最終實測技術(shù)指標(biāo)，達(dá)到甚至部分超過國外先進設(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)備時間比對測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差，與德國處于同一水平。  

      時間比對調(diào)制解調(diào)器是衛(wèi)星雙向時間頻率傳遞系統(tǒng)的核心設(shè)備，是實現(xiàn)遠(yuǎn)程實時納秒（注：納秒，1秒的10億分之一）級時間同步的關(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。

      作為時間頻率領(lǐng)域極具附加值的高科技拳頭產(chǎn)品，時間比對調(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)團隊，感受他們不一樣的航天品質(zhì)。

    馬拉松式的仿真測試

      “在時間比對調(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)，選擇一個最優(yōu)的采用頻率，絕非易事?！边@是讓203所研發(fā)團隊最為糾結(jié)的事。

      為了選擇最合適的頻率，設(shè)計團隊需要進行大量的仿真。這是一個相對復(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)計算結(jié)果評價參數(shù)選取的優(yōu)劣，反過來指導(dǎo)硬件設(shè)計。一次又一次，設(shè)計團隊通過理論仿真發(fā)現(xiàn)，在這個范圍內(nèi)，存在幾十個采樣頻率，都基本滿足要求。到底哪個才是最優(yōu)的？

      剩下的便是逐一測試和驗證。針對每一個可能的采樣頻率，隊員們修改信號處理程序，然后編譯下載測試，再進行測試數(shù)據(jù)分析處理和評估，每一個頻率的驗證測試，少則兩小時，多則大半天。參數(shù)分選測試是一個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，都逃不過他們的“火眼金睛”。一天數(shù)百次這樣的實驗，半個多月下來，每個人都是頭暈眼花，體力透支。盡管整天面對枯燥的數(shù)字，但設(shè)計師王學(xué)運、王海峰非常謹(jǐn)慎。在他們的眼里，“幾十個采樣頻率來不得半點馬虎，哪怕是一點點細(xì)微的變化，都要做到清楚明白，準(zhǔn)確無誤”。因為，細(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，隊員們只好齊心協(xié)力，小心翼翼地把“寶貝”抬到樓頂，進行調(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)計缺陷、硬件設(shè)計缺陷，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、極具針對性的實驗設(shè)計與實施能力，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，大量的試驗無果后，在一次看似偶然的試驗中，王學(xué)運發(fā)現(xiàn)了一個模塊設(shè)計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。在一次長時間的連續(xù)測試過程中，時間比對數(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，整個團隊這次駕輕就熟：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)團隊就基本找準(zhǔn)了跳變根源，迅速進行改進和完善，前后僅3天時間就從根本上解決了問題。

    建立時間同步鏈路僅需一兩秒

      當(dāng)今，高精度遠(yuǎn)距離時間比對技術(shù)已成為時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)的時間一致，要求各個站（設(shè)備）之間有一個統(tǒng)一的時間標(biāo)準(zhǔn)。世界各國共同參考的標(biāo)準(zhǔn)時間UTC的形成，就需要分布在世界各地的時間實驗室中的高精度原子鐘之間進行時間比對。衛(wèi)星雙向時間頻率傳遞（TWSTFT）是用通信衛(wèi)星進行雙向時間、頻率信號傳遞的技術(shù)，是目前國際上精確度最高的時間頻率傳遞方法，目前精度可達(dá)0.3～0.5納秒，準(zhǔn)確度可達(dá)1納秒。

      時間是人類生活的四維時空中的重要一維，它與我們的生活息息相關(guān)，守時和原子鐘技術(shù)發(fā)展，使人們對于時間的測量精度達(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差測量技術(shù)，實測時間比對精度具有明顯優(yōu)勢；其次是測量通道擴展性強，該設(shè)備采用先進的資源優(yōu)化技術(shù)，可在單個接收板卡上同時實現(xiàn)八通道時間比對；三是建立時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)，建立時間同步鏈路僅需一兩秒鐘。

      專家指出，時間比對MODEM通過與衛(wèi)星通信鏈路組合，不僅可用于時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)的精確時間同步，具有廣泛的應(yīng)用前景和經(jīng)濟價值。