随着原子钟技术的飞速发展,高精度时频基准信号被广泛应用于各行各业,这也对时频基准信号的传递精度提出了更高的要求。光纤时频传递凭借其信号损耗低、抗干扰能力强等特点成为高精度时频传递领域新的发展方向。本文针对航天测控中心和测控站之间的时频传递这一应用场景,提出一种时频传递精度达到50ps的光纤时频传递系统设计方案。论文主要内容分为三部分:第一,完成对光纤时频传递技术研究现状的归纳和传递性能需求的分析。通过对典型光纤时频传递系统适用场景进行分析,为本文设计方案的选型提供依据;选定航天测控中心和测控站之间的时频传递为本文研究的应用场景,分析其对系统时频传递性能的需求,确定基于单纤双向同波长传递模式设计数字补偿方案,并选用FPGA作为电子补偿的实现平台。第二,完成光纤时频传递系统的方案设计。分析本文应用场景中主、从两端信号时延偏差的来源,针对信号传输时延随光纤温度变化而变化这一问题,提出相差测量与补偿方案和时延测量与补偿方案,通过对往返环路信号传输时延的测量与补偿实现主、从两端时频基准信号的同步;根据时频基准信号时域波形的特点,提出实现时频同传的脉冲嵌入与检测方案;通过锁相环实现频率基准信号恢复并利用数字D触发器实现时频基准信号对齐。第三,完成光纤时频传递系统的实现和验证。基于软件无线电平台完成了本文设计方案核心功能模块的开发;搭建实验验证平台进行系统调试,并使用10km光纤专线分别完成系统的短期和长期传递性能测试。在短期传递性能测试中,频率基准信号传递精度可达17ps,时间基准信号传递精度为48ps,系统时频传递精度可以满足传递性能需求;在长期传递性能测试中,当光纤处于变温条件下时,频率基准信号波动范围不超过±25ps,系统具有较强的温度稳定性。本文提出一种50ps精度的光纤时频传递系统设计方案,并完成实现和验证工作,对卫星导航系统地面端的时间基准同步、分布式雷达时频基准统一等应用场景下的光纤时频传递系统方案设计和工程实现具有一定的参考意义。