Wprowadzenie do zastosowań transmisji optycznej RF przez światłowód

Wprowadzenie do aplikacjiTransmisja optyczna RFRF przez światłowód

W ostatnich dekadach technologia komunikacji mikrofalowej i telekomunikacji optycznej dynamicznie się rozwinęła. Obie technologie poczyniły ogromne postępy w swoich dziedzinach, a także doprowadziły do ​​szybkiego rozwoju usług komunikacji mobilnej i transmisji danych, zapewniając ludziom ogromną wygodę życia. Obie technologie – komunikacja mikrofalowa i fotoelektryczna – mają swoje zalety, ale również pewne wady, których nie da się przezwyciężyć. Transmisja fotoelektryczna wymaga fizycznej sieci, a ponadto występują pewne braki w elastyczności, szybkości sieciowania i mobilności konstrukcji. Komunikacja mikrofalowa ma pewne wady w zakresie transmisji na duże odległości i dużej pojemności, a ponadto wymaga częstego wzmacniania i retransmisji przekaźnikowej, a pasmo transmisji jest ograniczone przez częstotliwość nośną. Doprowadziło to do integracji technologii transmisji mikrofalowej i światłowodowej, czyli technologii Radio over Fiber (ROF), często nazywanejRF przez światłowódlub zdalna technologia częstotliwości radiowej. Najpowszechniej stosowanym obszarem technologii RF over Fiber jest komunikacja światłowodowa, w tym mobilne stacje bazowe, systemy rozproszone, bezprzewodowy szerokopasmowy internet, telewizja kablowa, komunikacja w sieciach prywatnych itd. W ostatnich latach, wraz z rozwojem fotoniki mikrofalowej, technologia RF over Fiber znalazła szerokie zastosowanie w radarach fotonowych mikrofalowych, komunikacji bezzałogowych statków powietrznych (UAV), badaniach astronomicznych i innych dziedzinach. Ze względu na różne rodzaje modulacji laserowej, komunikację laserową można podzielić na modulację wewnętrzną i zewnętrzną. Najczęściej stosowana jest modulacja zewnętrzna, a RF over Fiber oparta na zewnętrznej modulacji laserowej jest opisana w tym artykule. Łącza RF over Fiber składają się głównie z optycznego nadajnika-odbiornika, nadajnika iLinki ROF, jak pokazano na poniższym rysunku:

Krótkie wprowadzenie do części świetlnej. LD jest powszechnie używanyLasery DFB(typ rozproszonego sprzężenia zwrotnego), które są używane w aplikacjach o niskim poziomie szumów i szerokim zakresie dynamiki, a lasery FP (typu Fabry'ego-Perota) są używane w mniej wymagających zastosowaniach. Najczęściej używane długości fal to 1064 nm i 1550 nm. PD tofotodetektor, a na drugim końcu łącza światłowodowego światło jest wykrywane przez fotodiodę PIN odbiornika, która przetwarza je na sygnał elektryczny, a następnie przechodzi do znanego etapu przetwarzania elektrycznego. Światłowód używany do połączeń pośrednich jest zazwyczaj światłowodem jednomodowym i wielomodowym. Światłowód jednomodowy jest powszechnie stosowany w sieciach szkieletowych ze względu na niską dyspersję i niskie straty. Światłowód wielomodowy ma pewne zastosowanie w sieciach lokalnych, ponieważ jest tani w produkcji i może obsługiwać wiele transmisji jednocześnie. Tłumienie sygnału optycznego w światłowodzie jest bardzo małe i wynosi zaledwie ~0,25 dB/km przy 1550 nm.

Łącza ROF, bazując na cechach transmisji liniowej i transmisji optycznej, charakteryzują się następującymi zaletami technicznymi:

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

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

• Łącze o wyższej przepustowości sygnału/szerokości pasma do 110 GHz • Odporność na zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) (niekorzystne warunki pogodowe nie wpływają na sygnał)

• Niższy koszt na metr • Włókno jest bardziej elastyczne i lżejsze, waży około 1/25 tego, co światłowód i 1/10 tego, co kabel koncentryczny

• Łatwe i elastyczne rozmieszczenie modulatorów elektrooptycznych (do systemów obrazowania medycznego i mechanicznego)