Uvod u RF preko optičkih sistema

Uvod u RF preko optičkih sistema

RF preko optičkog vlaknaje jedna od važnih primjena mikrovalne fotonike i pokazuje neusporedive prednosti u naprednim poljima kao što su mikrovalni fotonski radar, astronomski radio telefoto i komunikacija bespilotnim letjelicama.

RF preko optičkog vlaknaROF linkuglavnom se sastoji od optičkih predajnika, optičkih prijemnika i optičkih kablova. Kao što je prikazano na Slici 1.

Optički predajnici: Distribuirani laseri s povratnom spregom (DFB laser) primjenjuju se u primjenama s niskim šumom i visokim dinamičkim rasponom, dok se FP laseri koriste u primjenama s nižim zahtjevima. Ovi laseri imaju valne duljine od 1310 nm ili 1550 nm.

Optički prijemnik: Na drugom kraju optičkog vlakna, svjetlost detektuje PIN fotodioda prijemnika, koja je pretvara nazad u struju.

Optički kablovi: Za razliku od multimodnih vlakana, jednomodna vlakna se koriste u linearnim vezama zbog niske disperzije i malih gubitaka. Na talasnoj dužini od 1310 nm, slabljenje optičkog signala u optičkom vlaknu je manje od 0,4 dB/km. Na 1550 nm, slabljenje je manje od 0,25 dB/km.

ROF veza je linearni prenosni sistem. Na osnovu karakteristika linearnog i optičkog prenosa, ROF veza ima sljedeće tehničke prednosti:

• Izuzetno niski gubici, sa slabljenjem vlakana manjim od 0,4 dB/km

• Ultra-propusni prijenos optičkim vlaknima, gubitak optičkog vlakna neovisan je o frekvenciji

Veza ima veći kapacitet/propusnost signala, do DC do 40GHz

• Otpornost na elektromagnetne smetnje (EMI) (Nema uticaja na signal u lošim vremenskim uslovima)

• Niža cijena po metru • Optička vlakna su fleksibilnija i lakša, teže otprilike 1/25 valovoda i 1/10 koaksijalnih kablova

• Praktičan i fleksibilan raspored (za medicinske i mehaničke sisteme snimanja)

Prema sastavu optičkog predajnika, RF sistem preko optičkog vlakna dijeli se na dva tipa: direktnu modulaciju i eksternu modulaciju. Optički predajnik direktno moduliranog RF sistema preko optičkog vlakna koristi direktno modulirani DFB laser, koji ima prednosti niske cijene, male veličine i jednostavne integracije, te se široko koristi. Međutim, zbog ograničenja direktno moduliranog DFB laserskog čipa, direktno modulirani RF preko optičkog vlakna može se primijeniti samo u frekvencijskom opsegu ispod 20 GHz. U poređenju s direktnom modulacijom, eksterni modulirani RF predajnik preko optičkog vlakna sastoji se od jednofrekventnog DFB lasera i elektrooptičkog modulatora. Zbog zrelosti tehnologije elektrooptičkog modulatora, eksterni modulirani RF sistem preko optičkog vlakna može postići primjenu u frekvencijskom opsegu većem od 40 GHz. Međutim, zbog dodavanja...elektrooptički modulator, sistem je složeniji i nije pogodan za primjenu. Pojačanje ROF veze, faktor šuma i dinamički raspon su važni parametri ROF veze, i postoji bliska veza između ta tri parametra. Na primjer, niski faktor šuma znači veliki dinamički raspon, dok visoko pojačanje nije samo potrebno svakom sistemu, već ima i veći utjecaj na druge aspekte performansi sistema.