Ievads RF pāri optiskajai šķiedrai

Ievads RF pāri optiskajai šķiedrai

RF pāri šķiedraiir viens no svarīgākajiem mikroviļņu fotonikas pielietojumiem un demonstrē nepārspējamas priekšrocības tādās progresīvās jomās kā mikroviļņu fotoniskais radars, astronomiskais radio telefoto un bezpilota lidaparātu sakaros.

RF pār šķiedruROF saitegalvenokārt sastāv no optiskajiem raidītājiem, optiskajiem uztvērējiem un optiskajiem kabeļiem. Kā parādīts 1. attēlā.

Optiskie raidītāji: izkliedētie atgriezeniskās saites lāzeri (DFB lāzers) tiek izmantoti lietojumos ar zemu trokšņa līmeni un augstu dinamisko diapazonu, savukārt FP lāzeri tiek izmantoti lietojumos ar zemākām prasībām. Šo lāzeru viļņu garums ir 1310 nm vai 1550 nm.

Optiskais uztvērējs: Optiskās šķiedras savienojuma otrā galā gaismu uztver uztvērēja PIN fotodiode, kas to pārveido atpakaļ strāvā.

Optiskie kabeļi: Atšķirībā no daudzmodu šķiedrām, vienmodu šķiedras tiek izmantotas lineārajos savienojumos to zemās dispersijas un zudumu dēļ. Pie 1310 nm viļņa garuma optiskā signāla vājināšanās optiskajā šķiedrā ir mazāka par 0,4 dB/km. Pie 1550 nm viļņa garuma tā ir mazāka par 0,25 dB/km.

ROF savienojums ir lineāra pārraides sistēma. Pamatojoties uz lineārās pārraides un optiskās pārraides īpašībām, ROF savienojumam ir šādas tehniskās priekšrocības:

• Ārkārtīgi zemi zudumi, šķiedras vājināšanās ir mazāka par 0,4 dB/km

• Optiskās šķiedras īpaši platas joslas pārraide, optiskās šķiedras zudumi nav atkarīgi no frekvences

Saitei ir lielāka signāla pārneses jauda/joslas platums, līdz pat 40 GHz līdzstrāvas.

• Pretelektromagnētiskiem traucējumiem (EMI) (signālam nav ietekmes sliktos laika apstākļos)

• Zemākas izmaksas par metru • Optiskās šķiedras ir elastīgākas un vieglākas, sverot aptuveni 1/25 viļņvadu un 1/10 koaksiālo kabeļu

• Ērts un elastīgs izkārtojums (medicīniskajām un mehāniskajām attēlveidošanas sistēmām)

Atkarībā no optiskā raidītāja sastāva RF virs šķiedras sistēma tiek iedalīta divos veidos: tiešā modulācija un ārējā modulācija. Tiešās modulācijas RF virs šķiedras sistēmas optiskais raidītājs izmanto tiešās modulācijas DFB lāzeru, kam ir zemas izmaksas, mazs izmērs un vienkārša integrācija, un tas ir plaši izmantots. Tomēr tiešās modulācijas DFB lāzera mikroshēmas ierobežojumu dēļ tiešās modulācijas RF virs šķiedras var izmantot tikai frekvenču joslā zem 20 GHz. Salīdzinot ar tiešo modulāciju, ārējās modulācijas RF virs šķiedras optiskais raidītājs sastāv no vienas frekvences DFB lāzera un elektrooptiskā modulatora. Pateicoties elektrooptiskā modulatora tehnoloģijas briedumam, ārējās modulācijas RF virs šķiedras sistēma var sasniegt pielietojumu frekvenču joslā, kas pārsniedz 40 GHz. Tomēr, pateicoties pievienošanai...elektrooptiskais modulators, sistēma ir sarežģītāka un neveicina pielietojumu. ROF saites pastiprinājums, trokšņa koeficients un dinamiskais diapazons ir svarīgi ROF saites parametri, un starp šiem trim pastāv cieša saistība. Piemēram, zems trokšņa koeficients nozīmē lielu dinamisko diapazonu, savukārt augsts pastiprinājums ir nepieciešams ne tikai katrai sistēmai, bet tam ir arī lielāka ietekme uz citiem sistēmas veiktspējas aspektiem.