Úvod do RF cez optické vlákno

Úvod do RF cez optické vlákno

Rádiová frekvencia cez optické vláknoje jednou z dôležitých aplikácií mikrovlnnej fotoniky a vykazuje bezkonkurenčné výhody v pokročilých oblastiach, ako je mikrovlnný fotonický radar, astronomický rádioteleobjektív a komunikácia s bezpilotnými lietadlami.

Rádiofrekvenčné vysielanie cez optické vláknoOdkaz ROFpozostáva hlavne z optických vysielačov, optických prijímačov a optických káblov. Ako je znázornené na obrázku 1.

Optické vysielače: Distribuované spätnoväzobné lasery (DFB laser) sa používajú v aplikáciách s nízkym šumom a vysokým dynamickým rozsahom, zatiaľ čo FP lasery sa používajú v aplikáciách s nižšími požiadavkami. Tieto lasery majú vlnové dĺžky 1310 nm alebo 1550 nm.

Optický prijímač: Na druhom konci optického vláknového spojenia je svetlo detekované PIN fotodiódou prijímača, ktorá ho premieňa späť na prúd.

Optické káble: Na rozdiel od multimódových vlákien sa jednomódové vlákna používajú v lineárnych spojoch kvôli ich nízkej disperzii a nízkym stratám. Pri vlnovej dĺžke 1310 nm je útlm optického signálu v optickom vlákne menší ako 0,4 dB/km. Pri 1550 nm je menší ako 0,25 dB/km.

Spojenie ROF je lineárny prenosový systém. Na základe charakteristík lineárneho a optického prenosu má spojenie ROF nasledujúce technické výhody:

• Extrémne nízke straty s útlmom vlákna menším ako 0,4 dB/km

• Ultraširokopásmový prenos optických vlákien, strata optických vlákien je nezávislá od frekvencie

Spojenie má vyššiu prenosovú kapacitu/šírku pásma signálu, až do 40 GHz DC

• Ochrana pred elektromagnetickým rušením (EMI) (žiadny vplyv na signál za nepriaznivého počasia)

• Nižšie náklady na meter • Optické vlákna sú flexibilnejšie a ľahšie, vážia približne 1/25 vlnovodov a 1/10 koaxiálnych káblov

• Pohodlné a flexibilné rozloženie (pre lekárske a mechanické zobrazovacie systémy)

Podľa zloženia optického vysielača sa systém RF cez optické vlákno delí na dva typy: priama modulácia a externá modulácia. Optický vysielač systému s priamou moduláciou RF cez optické vlákno využíva priamo modulovaný DFB laser, ktorý má výhody nízkej ceny, malých rozmerov a jednoduchej integrácie a je široko používaný. Avšak kvôli obmedzeniam priamo modulovaného DFB laserového čipu je možné priamo modulované RF cez optické vlákno použiť iba vo frekvenčnom pásme pod 20 GHz. V porovnaní s priamou moduláciou sa externý modulovaný RF vysielač cez optické vlákno skladá z jednofrekvenčného DFB laseru a elektrooptického modulátora. Vďaka vyspelej technológii elektrooptického modulátora môže externý modulovaný RF systém cez optické vlákno dosiahnuť aplikácie vo frekvenčnom pásme väčšom ako 40 GHz. Avšak vďaka pridaniu...elektrooptický modulátor, systém je zložitejší a nie je vhodný na použitie. Zisk ROF spoja, šumové číslo a dynamický rozsah sú dôležitými parametrami ROF spojov a medzi týmito tromi existuje úzka súvislosť. Napríklad nízke šumové číslo znamená veľký dynamický rozsah, zatiaľ čo vysoké zosilnenie nie je len potrebné pre každý systém, ale má aj väčší vplyv na ďalšie výkonnostné aspekty systému.