随着导航技术的需求及时间频率基准的发展,卫星需要更高精度的时间基准和更高的频率稳定性来进行导航工作。这对时间频率传递的稳定性提出了更高的要求,现代技术中常用的微波频率同步方式很难进行提升。光纤中的时频传递稳定性通常要比微波高几个数量级,这代表以光作为载体的时频传递方式具有很大的潜力,将光载的激光时频传递技术应用在空间光路中,是本课题的研究重点。本文使用的激光时频传递釆用IEEE1588时间同步协议进行时间同步,而后采用数字双混频时差测量技术对通信接收后时钟恢复信号侦测相位差,进行频率同步的同时将相位差融入到精密时间同步协议的算法中,计算出双端的时钟钟差。这种架构优点明显,通过混频的方式提取出了双端时钟的相位信息,解决了简单的时间同步协议中单时钟内模糊的情况。本文研究内容主要包括两部分,一是对空间激光时频传递相关的需求进行了分析,并且阐述了在激光链路中实现时频传递技术需要哪些硬件组成及指标考虑。二是对激光时频传递中时间频率同步的关键技术的研究,高精度的时间频率传递需要有高精度的相位细分能力,本文中对时间同步方式与相位测量进行结合,设计了高精度的时频传递方式。本文结构安排如下:首先介绍实验的背景、物理目标及其结构。接着对激光时频传递的需求及链路架构进行了分析,指出了当前需要进行激光时频传递的目标;然后针对激光时频传递系统设计了链路能量裕量计算,设计了激光时频传递系统光端机构成;最后从理论上介绍了解决远距离异步通信中出现时钟不同步问题的方法。下一部分从激光时频传递的需求出发,引出时频传递中使用的两项关键技术:IEEE1588时间同步协议以及DDMTD数字双混频时差测量技术。接着分别对两种关键技术如何实现进行详细的描述,并将两种关键技术加以结合,设计了时间同步与相位鉴别联合测量的时间频率传递方案。再通过对系统中各位置可能出现的噪声进行了分析,列举了正常使用时系统中的噪声来源。最后进行了时频传递系统的性能测试。首先介绍了实验系统的构成及测试设备,给出了光纤-空间测试系统的构成示意图。对空间激光时频传递系统的性能进行了测试,在对数据分析后得到系统中主从机时间同步稳定精度90ps(3?)。