近日，中國航天科工二院203所（以下簡稱203所）實現了國內首臺高精度時間比對調制解調器（BIRMM MODEM）關鍵技術突破和樣機研制，其最終實測技術指標，達到甚至部分超過國外先進設備水平。據悉，在完全相同的衛星鏈路測試環境下，該設備時間比對測量結果的標準差，與德國處于同一水平。  

      時間比對調制解調器是衛星雙向時間頻率傳遞系統的核心設備，是實現遠程實時納秒（注：納秒，1秒的10億分之一）級時間同步的關鍵，目前國際上只有德國某公司具有類似的商業化產品。

      作為時間頻率領域極具附加值的高科技拳頭產品，時間比對調制解調器的研發背后，有哪些不為人知的管理細節？其精度、速度如何？有哪些技術優勢？近日，記者走近203所這支研發團隊，感受他們不一樣的航天品質。

    馬拉松式的仿真測試

      “在時間比對調制解調器研發過程中，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，選擇一個最優的采用頻率，絕非易事。”這是讓203所研發團隊最為糾結的事。

      為了選擇最合適的頻率，設計團隊需要進行大量的仿真。這是一個相對復雜的硬件系統，仿真第一步，需要把硬件翻譯成軟件，在軟件系統上修改參數，再根據計算結果評價參數選取的優劣，反過來指導硬件設計。一次又一次，設計團隊通過理論仿真發現，在這個范圍內，存在幾十個采樣頻率，都基本滿足要求。到底哪個才是最優的？

      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，再進行測試數據分析處理和評估，每一個頻率的驗證測試，少則兩小時，多則大半天。參數分選測試是一個體力和腦力都消耗極大的過程，屏幕數據的變化，頻率曲線的起伏，任何細小的節點，都逃不過他們的“火眼金睛”。一天數百次這樣的實驗，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字，但設計師王學運、王海峰非常謹慎。在他們的眼里，“幾十個采樣頻率來不得半點馬虎，哪怕是一點點細微的變化，都要做到清楚明白，準確無誤”。因為，細節決定成敗。

    迅速敏銳捕捉異常

      集成上星測試是技術攻關的最后一環。利用衛星測試試驗非常繁瑣，得把天線架到高高的樓頂。50公斤重的設備，由于頂層沒有電梯，隊員們只好齊心協力，小心翼翼地把“寶貝”抬到樓頂，進行調試。冬天室外很冷，凜冽的寒風刮在臉上，像刀割一樣，然而，他們一試就是一整天。每次都要根據上一次的測試結果，改變不同的連接方式，第一輪測試完成后，設備技術指標基本滿足任務書的要求，但是和理論計算值相比，還存在一定的差距，到底是哪些因素導致結果沒有達到理論指標？是算法設計缺陷、硬件設計缺陷，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，王學運發現了一個模塊設計中的工藝焊接可能存在問題，重新焊接后，指標一下子飛到理論值的水平，而且多次測試都很穩定，這讓他們大喜過望。

      指標問題解決了，可是新的問題又接踵而至。在一次長時間的連續測試過程中，時間比對數據出現周期性的數據跳變。有了之前的問題查找分析經驗，整個團隊這次駕輕就熟：提取原始測量數據，做可視化處理，觀察數據跳變時刻、跳變周期，發散思維分析跳變產生的原因。只一天的工夫，研發團隊就基本找準了跳變根源，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

      當今，高精度遠距離時間比對技術已成為時間工作的重要組成部分。越來越多的系統，如各種雷達系統、測控系統等，由多個分布在不同位置的站（設備）組成，各站為了確保測量數據的時間一致，要求各個站（設備）之間有一個統一的時間標準。世界各國共同參考的標準時間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。衛星雙向時間頻率傳遞（TWSTFT）是用通信衛星進行雙向時間、頻率信號傳遞的技術，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0.3～0.5納秒，準確度可達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，守時和原子鐘技術發展，使人們對于時間的測量精度達到納秒級。據介紹，與國際同類設備相比，203所自主研發的時間比對調制解調器主要優勢體現在：首先是技術指標的優勢。該設備采用精密偽碼相位和時差測量技術，實測時間比對精度具有明顯優勢；其次是測量通道擴展性強，該設備采用先進的資源優化技術，可在單個接收板卡上同時實現八通道時間比對；三是建立時間比對鏈路的速度快，該設備采用高速并行偽碼捕捉技術，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、陸基導航系統站間同步。通過與微波通信或光纖鏈路，可以使陸基雷達站、戰車、艦船等系統的精確時間同步，具有廣泛的應用前景和經濟價值。