Wprowadzenie do systemu RF over fiber

Wprowadzenie do systemu RF over fiber

RF przez światłowódjest jednym z ważniejszych zastosowań fotoniki mikrofalowej i wykazuje niezrównane zalety w zaawansowanych dziedzinach, takich jak mikrofalowy radar fotoniczny, astronomiczne radioteleobiektywy i komunikacja bezzałogowych statków powietrznych.

RF przez światłowódŁącze ROFSkłada się głównie z nadajników optycznych, odbiorników optycznych i kabli optycznych. Jak pokazano na rysunku 1.

Nadajniki optyczne: Lasery ze sprzężeniem zwrotnym rozproszonym (Laser DFB) są stosowane w aplikacjach o niskim poziomie szumów i szerokim zakresie dynamiki, natomiast lasery FP są wykorzystywane w aplikacjach o niższych wymaganiach. Lasery te mają długość fali 1310 nm lub 1550 nm.

Odbiornik optyczny: Na drugim końcu łącza światłowodowego światło jest wykrywane przez fotodiodę PIN odbiornika, która zamienia światło z powrotem na prąd.

Kable optyczne: W przeciwieństwie do włókien wielomodowych, włókna jednomodowe są stosowane w łączach liniowych ze względu na niską dyspersję i niskie straty. Przy długości fali 1310 nm tłumienie sygnału optycznego w włóknie wynosi mniej niż 0,4 dB/km. Przy długości fali 1550 nm tłumienie wynosi mniej niż 0,25 dB/km.

Łącze ROF to liniowy system transmisyjny. Bazując na charakterystyce transmisji liniowej i optycznej, łącze ROF charakteryzuje się następującymi zaletami technicznymi:

• Niezwykle niskie straty, tłumienie światłowodu mniejsze niż 0,4 dB/km

• Transmisja światłowodowa o ultrawysokiej przepustowości, straty światłowodowe są niezależne od częstotliwości

Łącze ma większą przepustowość/szerokość pasma sygnału, aż do DC do 40 GHz

• Antyzakłócenia elektromagnetyczne (EMI) (brak wpływu na sygnał przy złej pogodzie)

• Niższy koszt na metr • Włókna optyczne są bardziej elastyczne i lekkie, ważą około 1/25 tego, co światłowody i 1/10 tego, co kable koncentryczne

• Wygodny i elastyczny układ (dla systemów obrazowania medycznego i mechanicznego)

Ze względu na skład nadajnika optycznego, system RF over fiber dzieli się na dwa typy: z modulacją bezpośrednią i modulacją zewnętrzną. Nadajnik optyczny systemu RF over fiber z modulacją bezpośrednią wykorzystuje laser DFB z modulacją bezpośrednią, który charakteryzuje się niskim kosztem, niewielkimi rozmiarami i łatwą integracją i jest szeroko stosowany. Jednakże, ograniczony przez układ lasera DFB z modulacją bezpośrednią, system RF over fiber z modulacją bezpośrednią może być stosowany tylko w paśmie częstotliwości poniżej 20 GHz. W porównaniu z modulacją bezpośrednią, nadajnik optyczny RF over fiber z modulacją zewnętrzną składa się z lasera DFB o pojedynczej częstotliwości i modulatora elektrooptycznego. Ze względu na dojrzałość technologii modulatorów elektrooptycznych, system RF over fiber z modulacją zewnętrzną może osiągnąć zastosowania w paśmie częstotliwości powyżej 40 GHz. Jednakże, ze względu na dodaniemodulator elektrooptycznySystem jest bardziej złożony i nie sprzyja aplikacjom. Wzmocnienie łącza ROF, współczynnik szumów i zakres dynamiki to ważne parametry łączy ROF, a między nimi istnieje ścisły związek. Na przykład, niski współczynnik szumów oznacza duży zakres dynamiki, podczas gdy wysokie wzmocnienie jest nie tylko wymagane przez każdy system, ale ma również większy wpływ na inne aspekty jego wydajności.