Uvod v RF sistem preko optičnih vlaken

Uvod v RF sistem preko optičnih vlaken

RF preko optičnega vlaknaje ena od pomembnih aplikacij mikrovalovne fotonike in kaže neprimerljive prednosti na naprednih področjih, kot so mikrovalovni fotonski radar, astronomski radijski teleobjektiv in komunikacija z brezpilotnimi letalniki.

RF preko optičnih vlakenPovezava ROFje sestavljen predvsem iz optičnih oddajnikov, optičnih sprejemnikov in optičnih kablov. Kot je prikazano na sliki 1.

Optični oddajniki: laserji s porazdeljeno povratno zanko (DFB laser) se uporabljajo v aplikacijah z nizkim šumom in visokim dinamičnim razponom, medtem ko se FP laserji uporabljajo v aplikacijah z nižjimi zahtevami. Ti laserji imajo valovne dolžine 1310 nm ali 1550 nm.

Optični sprejemnik: Na drugem koncu optične povezave svetlobo zazna PIN fotodioda sprejemnika, ki jo pretvori nazaj v tok.

Optični kabli: Za razliko od večmodnih vlaken se enomodna vlakna uporabljajo v linearnih povezavah zaradi nizke disperzije in majhnih izgub. Pri valovni dolžini 1310 nm je slabljenje optičnega signala v optičnem vlaknu manjše od 0,4 dB/km. Pri 1550 nm je manjše od 0,25 dB/km.

Povezava ROF je linearni prenosni sistem. Glede na značilnosti linearnega in optičnega prenosa ima povezava ROF naslednje tehnične prednosti:

• Izjemno nizke izgube, z dušenjem vlaken manj kot 0,4 dB/km

• Ultrapasovni prenos optičnih vlaken, izguba optičnih vlaken je neodvisna od frekvence

Povezava ima večjo nosilnost/pasovno širino signala, do enosmernega toka do 40 GHz

• Zaščita pred elektromagnetnimi motnjami (EMI) (brez vpliva na signal v slabem vremenu)

• Nižji stroški na meter • Optična vlakna so bolj fleksibilna in lažja, saj tehtajo približno 1/25 valovodov in 1/10 koaksialnih kablov

• Priročna in prilagodljiva postavitev (za medicinske in mehanske slikovne sisteme)

Glede na sestavo optičnega oddajnika se sistem RF preko vlaken deli na dve vrsti: neposredno modulacijo in zunanjo modulacijo. Optični oddajnik sistema RF preko vlaken z direktno modulacijo uporablja direktno modulirani DFB laser, ki ima prednosti nizkih stroškov, majhnosti in enostavne integracije ter se pogosto uporablja. Vendar pa se lahko neposredno modulirani RF preko vlaken zaradi omejitev, ki jih povzroča čip DFB laserja, uporablja le v frekvenčnem pasu pod 20 GHz. V primerjavi z direktno modulacijo je oddajnik RF preko optičnih vlaken z zunanjo modulacijo sestavljen iz enofrekvenčnega DFB laserja in elektrooptičnega modulatorja. Zaradi zrelosti tehnologije elektrooptičnih modulatorjev se lahko sistem RF preko vlaken z zunanjo modulacijo uporablja v frekvenčnem pasu nad 40 GHz. Vendar pa se zaradi dodatka ...elektrooptični modulator, sistem je bolj zapleten in ni primeren za uporabo. Ojačanje povezave ROF, šumna številka in dinamični razpon so pomembni parametri povezav ROF, med katerimi obstaja tesna povezava. Na primer, nizka šumna številka pomeni velik dinamični razpon, medtem ko visok ojačanje ni potrebno le za vsak sistem, temveč ima tudi večji vpliv na druge vidike delovanja sistema.