Вступ до радіочастотних систем через оптоволоконний зв'язок

Вступ до радіочастотних систем через оптоволоконний зв'язок

Радіочастотний сигнал через оптоволокноє одним із важливих застосувань мікрохвильової фотоніки та демонструє неперевершені переваги в таких передових галузях, як мікрохвильовий фотонний радар, астрономічний радіотелеоб'єктив та зв'язок безпілотних літальних апаратів.

Радіочастотний сигнал через оптоволоконний зв'язокПосилання ROFскладається переважно з оптичних передавачів, оптичних приймачів та оптичних кабелів. Як показано на рисунку 1.

Оптичні передавачі: лазери з розподіленим зворотним зв'язком (DFB-лазер) застосовуються в низькошумних та високодинамічних застосуваннях, тоді як FP-лазери використовуються в застосуваннях з нижчими вимогами. Ці лазери мають довжини хвиль 1310 нм або 1550 нм.

Оптичний приймач: На іншому кінці оптичного з'єднання світло виявляється PIN-фотодіодом приймача, який перетворює світло назад у струм.

Оптичні кабелі: На відміну від багатомодових волокон, одномодові волокна використовуються в лінійних з'єднаннях завдяки низькій дисперсії та низьким втратам. На довжині хвилі 1310 нм затухання оптичного сигналу в оптичному волокні становить менше 0,4 дБ/км. На довжині хвилі 1550 нм воно становить менше 0,25 дБ/км.

Зв'язок ROF – це лінійна система передачі. Завдяки характеристикам лінійної та оптичної передачі, з'єднання ROF має такі технічні переваги:

• Надзвичайно низькі втрати, з ослабленням у волокні менше 0,4 дБ/км

• Надширокосмугова передача оптичного волокна, втрати в оптичному волокні не залежать від частоти

З'єднання має вищу пропускну здатність/смугу пропускання сигналу, до 40 ГГц постійного струму

• Захист від електромагнітних перешкод (EMI) (відсутність впливу на сигнал за поганої погоди)

• Нижча вартість за метр • Оптичні волокна гнучкіші та легші, важать приблизно 1/25 хвилеводів та 1/10 коаксіальних кабелів

• Зручне та гнучке компонування (для медичних та механічних систем візуалізації)

За складом оптичного передавача, радіочастотні системи через оптоволоконні перетворювачі поділяються на два типи: з прямою модуляцією та зовнішньою модуляцією. Оптичний передавач радіочастотної системи через оптоволоконні перетворювачі з прямою модуляцією використовує лазер прямої модуляції DFB, який має переваги низької вартості, малого розміру та простої інтеграції, і широко використовується. Однак, через обмеження, пов'язані з лазерним чипом прямої модуляції DFB, радіочастотні системи прямої модуляції через оптоволоконні перетворювачі можуть застосовуватися лише в смузі частот нижче 20 ГГц. Порівняно з прямою модуляцією, радіочастотні системи зовнішньої модуляції через оптоволоконні перетворювачі складаються з одночастотного лазера DFB та електрооптичного модулятора. Завдяки зрілості технології електрооптичних модуляторів, радіочастотні системи зовнішньої модуляції через оптоволоконні перетворювачі можуть застосовуватися в смузі частот понад 40 ГГц. Однак, завдяки додаванню...електрооптичний модулятор, система є складнішою та незручною для застосування. Коефіцієнт підсилення каналу ROF, коефіцієнт шуму та динамічний діапазон є важливими параметрами каналів ROF, і між ними існує тісний зв'язок. Наприклад, низький коефіцієнт шуму означає широкий динамічний діапазон, тоді як високий коефіцієнт підсилення не тільки потрібен кожній системі, але й має більший вплив на інші аспекти продуктивності системи.