Úvod do RF přes optické vlákno

Úvod do RF přes optické vlákno

RF přes optické vláknoje jednou z důležitých aplikací mikrovlnné fotoniky a vykazuje bezkonkurenční výhody v pokročilých oblastech, jako je mikrovlnný fotonický radar, astronomické radioteleobjektivy a komunikace s bezpilotními letouny.

Rádiová energie přes optické vláknoOdkaz ROFse skládá hlavně z optických vysílačů, optických přijímačů a optických kabelů. Jak je znázorněno na obrázku 1.

Optické vysílače: Distribuované lasery s zpětnou vazbou (DFB laser) se používají v aplikacích s nízkým šumem a vysokým dynamickým rozsahem, zatímco FP lasery se používají v aplikacích s nižšími požadavky. Tyto lasery mají vlnové délky 1310 nm nebo 1550 nm.

Optický přijímač: Na druhém konci optického vláknového spojení je světlo detekováno PIN fotodiodou přijímače, která jej převádí zpět na proud.

Optické kabely: Na rozdíl od multimodových vláken se jednomodová vlákna používají v lineárních spojích kvůli jejich nízké disperzi a nízkým ztrátám. Při vlnové délce 1310 nm je útlum optického signálu v optickém vlákně menší než 0,4 dB/km. Při 1550 nm je to menší než 0,25 dB/km.

Spojení ROF je lineární přenosový systém. Na základě charakteristik lineárního a optického přenosu má spojení ROF následující technické výhody:

• Extrémně nízké ztráty, s útlumem vlákna menším než 0,4 dB/km

• Ultraširokopásmový přenos optickými vlákny, ztráty optických vláken nezávislé na frekvenci

Spoj má vyšší přenosovou kapacitu/šířku pásma signálu, až do 40 GHz DC

• Ochrana proti elektromagnetickému rušení (EMI) (žádný vliv signálu za špatného počasí)

• Nižší náklady na metr • Optická vlákna jsou flexibilnější a lehčí, váží přibližně 1/25 vlnovodů a 1/10 koaxiálních kabelů

• Pohodlné a flexibilní uspořádání (pro lékařské a mechanické zobrazovací systémy)

Podle složení optického vysílače se systém RF přes optické vlákno dělí na dva typy: přímou modulaci a externí modulaci. Optický vysílač systému přímo modulované RF přes optické vlákno využívá přímo modulovaný DFB laser, který má výhody nízké ceny, malých rozměrů a snadné integrace a je široce používán. Nicméně, vzhledem k omezením přímo modulovaného DFB laserového čipu, lze přímo modulovanou RF přes optické vlákno použít pouze ve frekvenčním pásmu pod 20 GHz. Ve srovnání s přímou modulací se externí modulační RF vysílač přes optické vlákno skládá z jednofrekvenčního DFB laseru a elektrooptického modulátoru. Díky vyspělosti technologie elektrooptických modulátorů může systém externí modulované RF přes optické vlákno dosáhnout aplikací ve frekvenčním pásmu větším než 40 GHz. Nicméně díky přidání...elektrooptický modulátor, systém je složitější a není vhodný pro aplikaci. Zisk spoje ROF, šumové číslo a dynamický rozsah jsou důležitými parametry spojů ROF a mezi těmito třemi existuje úzká souvislost. Například nízké šumové číslo znamená velký dynamický rozsah, zatímco vysoké zesílení je nejen vyžadováno každým systémem, ale má také větší vliv na další aspekty výkonu systému.