Εισαγωγή στο σύστημα RF μέσω οπτικών ινών

Εισαγωγή στο σύστημα RF μέσω οπτικών ινών

RF μέσω οπτικής ίναςΕίναι μία από τις σημαντικές εφαρμογές της μικροκυματικής φωτονικής και παρουσιάζει απαράμιλλα πλεονεκτήματα σε προηγμένους τομείς όπως το μικροκυματικό φωτονικό ραντάρ, ο αστρονομικός ραδιοτηλεφακός και η επικοινωνία με μη επανδρωμένα αεροσκάφη.

Το RF μέσω οπτικής ίναςΣύνδεσμος ROFαποτελείται κυρίως από οπτικούς πομπούς, οπτικούς δέκτες και οπτικά καλώδια. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1.

Οπτικοί πομποί: Κατανεμημένα λέιζερ ανάδρασης (Λέιζερ DFB) εφαρμόζονται σε εφαρμογές χαμηλού θορύβου και υψηλού δυναμικού εύρους, ενώ τα λέιζερ FP χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές με χαμηλότερες απαιτήσεις. Αυτά τα λέιζερ έχουν μήκη κύματος 1310nm ή 1550nm.

Οπτικός δέκτης: Στο άλλο άκρο της οπτικής ίνας, το φως ανιχνεύεται από τη φωτοδίοδο PIN του δέκτη, η οποία μετατρέπει το φως πίσω σε ρεύμα.

Οπτικά καλώδια: Σε αντίθεση με τις πολύτροπες ίνες, οι μονότροπες ίνες χρησιμοποιούνται σε γραμμικές συνδέσεις λόγω της χαμηλής διασποράς και των χαμηλών απωλειών τους. Σε μήκος κύματος 1310nm, η εξασθένηση του οπτικού σήματος στην οπτική ίνα είναι μικρότερη από 0,4dB/km. Στα 1550nm, είναι μικρότερη από 0,25dB/km.

Η σύνδεση ROF είναι ένα γραμμικό σύστημα μετάδοσης. Με βάση τα χαρακτηριστικά της γραμμικής μετάδοσης και της οπτικής μετάδοσης, η σύνδεση ROF έχει τα ακόλουθα τεχνικά πλεονεκτήματα:

• Εξαιρετικά χαμηλή απώλεια, με εξασθένηση οπτικών ινών μικρότερη από 0,4 dB/km

• Μετάδοση οπτικών ινών σε υπερ-εύρος ζώνης, η απώλεια οπτικών ινών είναι ανεξάρτητη από τη συχνότητα

Η σύνδεση έχει υψηλότερη χωρητικότητα/εύρος ζώνης μεταφοράς σήματος, έως και 40GHz από DC

• Αντιηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές (EMI) (Καμία επίδραση στο σήμα σε κακές καιρικές συνθήκες)

• Χαμηλότερο κόστος ανά μέτρο • Οι οπτικές ίνες είναι πιο εύκαμπτες και ελαφριές, ζυγίζοντας περίπου το 1/25 των κυματοδηγών και το 1/10 των ομοαξονικών καλωδίων

• Βολική και ευέλικτη διάταξη (για ιατρικά και μηχανικά συστήματα απεικόνισης)

Σύμφωνα με τη σύνθεση του οπτικού πομπού, το σύστημα RF μέσω οπτικών ινών χωρίζεται σε δύο τύπους: άμεση διαμόρφωση και εξωτερική διαμόρφωση. Ο οπτικός πομπός του συστήματος RF μέσω οπτικών ινών άμεσης διαμόρφωσης υιοθετεί το λέιζερ DFB άμεσης διαμόρφωσης, το οποίο έχει τα πλεονεκτήματα του χαμηλού κόστους, του μικρού μεγέθους και της εύκολης ενσωμάτωσης, και έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως. Ωστόσο, περιορισμένος από το τσιπ λέιζερ DFB άμεσης διαμόρφωσης, το RF μέσω οπτικών ινών άμεσης διαμόρφωσης μπορεί να εφαρμοστεί μόνο στη ζώνη συχνοτήτων κάτω των 20 GHz. Σε σύγκριση με την άμεση διαμόρφωση, ο οπτικός πομπός RF εξωτερικής διαμόρφωσης μέσω οπτικών ινών αποτελείται από ένα λέιζερ DFB μίας συχνότητας και έναν ηλεκτροοπτικό διαμορφωτή. Λόγω της ωριμότητας της τεχνολογίας ηλεκτροοπτικών διαμορφωτών, το σύστημα εξωτερικής διαμόρφωσης RF μέσω οπτικών ινών μπορεί να επιτύχει εφαρμογές στη ζώνη συχνοτήτων μεγαλύτερη των 40 GHz. Ωστόσο, λόγω της προσθήκης του...ηλεκτροοπτικός διαμορφωτής, το σύστημα είναι πιο πολύπλοκο και δεν ευνοεί την εφαρμογή. Το κέρδος σύνδεσης ROF, η τιμή θορύβου και το δυναμικό εύρος είναι σημαντικές παράμετροι των συνδέσμων ROF και υπάρχει στενή σύνδεση μεταξύ των τριών. Για παράδειγμα, μια τιμή χαμηλού θορύβου σημαίνει ένα μεγάλο δυναμικό εύρος, ενώ το υψηλό κέρδος δεν απαιτείται μόνο από κάθε σύστημα, αλλά έχει και μεγαλύτερο αντίκτυπο σε άλλες πτυχές της απόδοσης του συστήματος.