Inleiding tot RF over glasvezelsystemen

Inleiding tot RF over glasvezelsystemen

RF via glasvezelDit is een van de belangrijke toepassingen van microgolffotonica en biedt ongeëvenaarde voordelen in geavanceerde gebieden zoals microgolffotonische radar, astronomische radiotelefoto's en communicatie met onbemande luchtvaartuigen.

RF via glasvezelROF-linkHet bestaat hoofdzakelijk uit optische zenders, optische ontvangers en optische kabels. Zoals weergegeven in Figuur 1.

Optische zenders: Lasers met gedistribueerde terugkoppeling (DFB-laser) worden toegepast in toepassingen met weinig ruis en een hoog dynamisch bereik, terwijl FP-lasers worden gebruikt in toepassingen met lagere eisen. Deze lasers hebben golflengten van 1310 nm of 1550 nm.

Optische ontvanger: Aan het andere uiteinde van de optische vezelverbinding wordt het licht gedetecteerd door de PIN-fotodiode van de ontvanger, die het licht weer omzet in stroom.

Optische kabels: In tegenstelling tot multimodevezels worden singlemodevezels gebruikt in lineaire verbindingen vanwege hun lage dispersie en lage verliezen. Bij een golflengte van 1310 nm is de verzwakking van het optische signaal in de optische vezel minder dan 0,4 dB/km. Bij 1550 nm is deze minder dan 0,25 dB/km.

De ROF-verbinding is een lineair transmissiesysteem. Gebaseerd op de kenmerken van lineaire transmissie en optische transmissie, heeft de ROF-verbinding de volgende technische voordelen:

• Extreem laag verlies, met een vezeldemping van minder dan 0,4 dB/km

• Transmissie met ultrahoge bandbreedte via optische vezels; het verlies in de optische vezel is onafhankelijk van de frequentie.

De verbinding heeft een hogere signaaloverdrachtscapaciteit/bandbreedte, tot DC tot 40 GHz.

• Bescherming tegen elektromagnetische interferentie (EMI) (Geen signaalverlies bij slecht weer)

• Lagere kosten per meter • Glasvezels zijn flexibeler en lichter, ze wegen ongeveer 1/25 van golfgeleiders en 1/10 van coaxkabels

• Handige en flexibele lay-out (voor medische en mechanische beeldvormingssystemen)

Afhankelijk van de samenstelling van de optische zender wordt het RF-over-fiber-systeem onderverdeeld in twee typen: directe modulatie en externe modulatie. De optische zender van het direct gemoduleerde RF-over-fiber-systeem maakt gebruik van een direct gemoduleerde DFB-laser, die de voordelen heeft van lage kosten, klein formaat en eenvoudige integratie, en die al veelvuldig wordt gebruikt. Echter, door de beperkingen van de direct gemoduleerde DFB-laserchip, kan direct gemoduleerde RF-over-fiber alleen worden toegepast in de frequentieband onder de 20 GHz. In vergelijking met directe modulatie bestaat de extern gemoduleerde RF-over-fiber-zender uit een enkelfrequentie DFB-laser en een elektro-optische modulator. Dankzij de volwassenheid van de elektro-optische modulatortechnologie kan het extern gemoduleerde RF-over-fiber-systeem worden toegepast in de frequentieband boven de 40 GHz. Echter, door de toevoeging van deelektro-optische modulatorHet systeem is complexer en minder geschikt voor toepassing. De versterking, ruisfactor en het dynamisch bereik van een ROF-verbinding zijn belangrijke parameters, en er bestaat een nauw verband tussen deze drie. Een lage ruisfactor betekent bijvoorbeeld een groot dynamisch bereik, terwijl een hoge versterking niet alleen vereist is voor elk systeem, maar ook een grote invloed heeft op andere prestatieaspecten van het systeem.