传统的双向卫星时间传输（TWSTT）和卫星共视法已经无法满足精密时间同步需求,基于光纤的时间同步系统由于成本低,且具有较强的抗干扰性和高稳定性,已 经成为构建地面时钟基准网的研究热点。但光纤通信系统中激光器、脉冲发生器、电光调制器和光接收器等器件以及光纤链路的噪声和非线性等都成为制约系统性能提升的首要因素。其中,光纤时间同步系统中的光接收和中继模块用于光信号正常接收和转发,无疑对系统性能指标具有显著影响。保证接收端适应输入信号动态范围的变化,实现时间同步信号的“无失真”放大并引入较小的噪声,同时保持较高的稳定性,将是设计光接收和中继的关键技术难题。由于单频正弦信号存在周期性相位模糊的问题且基于高精度锁频求频差的定时技术尚在研究论证阶段,光纤时间同步系统通常以脉冲作为承载,以强度调制或相位调制等方式,将电同步信号转换为光信号送入光纤链路中。之后通常采用环回法（Round-Trip）或双向比对法,依托脉冲上升沿,在系统发送端将环回的接收信号和原始发送信号进行时间比对,从而完成验证和反馈以实时调整时间同步特性,实现时间粗同步。可见脉冲边沿的优化和接收放大很大程度上影响着系统同步水准,是关注的焦点。基于上述背景,本文主要研究内容如下:（1）低噪宽带平衡光电探测器时间同步信号常选用2～5 V纳秒级上升沿的秒脉冲,涵盖DC至射频等宽带频率成分,宽带探测下低噪设计保证接收脉冲时引入较小干扰是一大挑战。而长距离传输后光信号大幅衰减要求探测器提供较高灵敏度。此外接收后中继回传时要匹配中继模块的触发电平。最后为兼容相干解调系统,需要设计平衡探测。为此本文探讨并自研了多种结构光电探测器,其中基于跨阻放大（TIA）的高增益、宽动态和高速特性,选用低噪声电流的光电探测专用芯片并使用低噪设计以限制宽带高频噪声;选用大压摆率芯片产生大幅度快速上升沿响应;引入Bias-Tee低高频分离规避直流耦合对运放线性工作的影响并单独进行低频精密放大;最终设计并实现了双路放大低噪（平衡）光电探测器。该探测器高频通频带为10 kHz～360 MHz,跨阻增益10.8 kΩ,本底噪声13 mVpp;低频通路为电光调制器提供了底噪小于6 mVpp的DC～4 kHz低噪反馈控制信号。达到和商用探测器同等水平。平衡探测器两臂共模抑制比（CMRR）在高频段达11 dB以上。经实验测试验证,在使用该探测器的实验室1400 km光纤时间同步时间双向比对系统中测得时间同步抖动标准差即STD等于29.77 ps@27 hour。背靠背情况下STD=13.18 ps@45 hour。满足实验室系统基本要求。（2）宽带功分器进行时间比对时,需要使用宽带功分器以保证两路比对信号的高度一致性（同源性）,从而提高时间同步的精确性和稳定性。因而设计一分二甚至一分N等分功分器是必要的,其中二、三端口间要具备尽可能高的隔离度以削弱端口间信号的相互影响。以威尔金森功分器为理论基础,基于多节λ/4阶梯阻抗变换和阻抗变换低通原型滤波器,设计完成了 DC～400 MHz微带线和集总LC型宽带二等分功分器。两种功分器分配损耗小于3.7 dB,二、三端口隔离度13 dB以上。测得系统方波发生器同一端口功分出的两路信号时间比对稳定性STD<1.4 ps,明显优于方波发生器两不同端口测得的约7 ps的STD指标。（3）亚纳秒级脉冲发生器同时为改善光纤链路中的脉冲特性,可在发送端或接收中继处引入脉冲发生器,通过原脉冲信号触发,重新产生更高质量的脉冲信号。基于射频晶体管（RF BJT）的雪崩效应,设计实现了亚纳秒级脉冲发生器。测得输出脉冲下降沿达600ps以内,接入系统后显著缩短了同步脉冲的边沿上升时间。下降沿时间抖动STD<8ps,没有明显降低源脉冲的稳定性。