Introduktion till RF över fibersystem

Introduktion till RF över fibersystem

RF över fiberär en av de viktiga tillämpningarna av mikrovågsfotonik och visar oöverträffade fördelar inom avancerade områden som mikrovågsfotonisk radar, astronomisk radiotelefoto och kommunikation med obemannade flygfarkoster.

RF över fiberROF-länkbestår huvudsakligen av optiska sändare, optiska mottagare och optiska kablar. Som visas i figur 1.

Optiska sändare: Distribuerade återkopplingslasrar (DFB-laser) används i applikationer med lågt brus och högt dynamiskt omfång, medan FP-lasrar används i applikationer med lägre krav. Dessa lasrar har våglängder på 1310 nm eller 1550 nm.

Optisk mottagare: I den andra änden av den optiska fiberlänken detekteras ljuset av mottagarens PIN-fotodiod, som omvandlar ljuset tillbaka till ström.

Optiska kablar: Till skillnad från multimodfibrer används singlemodfibrer i linjära länkar på grund av deras låga dispersion och låga förlust. Vid en våglängd på 1310 nm är dämpningen av den optiska signalen i den optiska fibern mindre än 0,4 dB/km. Vid 1550 nm är den mindre än 0,25 dB/km.

ROF-länken är ett linjärt transmissionssystem. Baserat på egenskaperna hos linjär transmission och optisk transmission har ROF-länken följande tekniska fördelar:

• Extremt låg förlust, med fiberdämpning mindre än 0,4 dB/km

• Ultrabandbreddig överföring av optisk fiber, fiberförlusten är oberoende av frekvens

Länken har en högre signalkapacitet/bandbredd, upp till DC till 40 GHz

• Anti-elektromagnetisk störning (EMI) (Ingen signalpåverkan i dåligt väder)

• Lägre kostnad per meter • Optiska fibrer är mer flexibla och lättare och väger ungefär 1/25 av vågledare och 1/10 av koaxialkablar

• Bekväm och flexibel layout (för medicinska och mekaniska avbildningssystem)

Beroende på den optiska sändarens sammansättning är RF över fiber-systemet uppdelat i två typer: direktmodulering och extern modulering. Den optiska sändaren i det direktmodulerade RF över fiber-systemet använder direktmodulerad DFB-laser, som har fördelarna med låg kostnad, liten storlek och enkel integration, och har använts i stor utsträckning. Emellertid begränsad av det direktmodulerade DFB-laserchipet kan den direktmodulerade RF över fiber endast appliceras i frekvensbandet under 20 GHz. Jämfört med direktmodulering består den externa modulerings-RF över fiberoptiska sändaren av en enfrekvens-DFB-laser och en elektrooptisk modulator. På grund av den mogna elektrooptiska modulatortekniken kan det externa modulerings-RF över fiber-systemet uppnå tillämpningar i frekvensbandet större än 40 GHz. Men på grund av tillägget avelektrooptisk modulator, systemet är mer komplext och inte lämpligt för tillämpning. ROF-länkförstärkning, brustal och dynamiskt omfång är viktiga parametrar för ROF-länkar, och det finns ett nära samband mellan de tre. Till exempel innebär ett lågt brustal ett stort dynamiskt omfång, medan hög förstärkning inte bara krävs av varje system, utan också har en större inverkan på andra prestandaaspekter i systemet.