Uvod u RF preko optičkih sustava

Uvod u RF preko optičkih sustava

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

RF preko optičkog vlaknaROF vezauglavnom se sastoji od optičkih odašiljača, optičkih prijemnika i optičkih kabela. Kao što je prikazano na slici 1.

Optički odašiljači: Distribuirani laseri s povratnom vezom (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 optičke veze, svjetlost detektira PIN fotodioda prijemnika, koja je pretvara natrag u struju.

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

ROF veza je linearni prijenosni sustav. Na temelju karakteristika linearnog i optičkog prijenosa, ROF veza ima sljedeće tehničke prednosti:

• Iznimno niski gubici, s prigušenjem vlakana manjim od 0,4 dB/km

• Prijenos optičkim vlaknima s ultra-propusnim opsegom, gubitak optičkog vlakna neovisan je o frekvenciji

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

• Otpornost na elektromagnetske smetnje (EMI) (Nema utjecaja na signal u lošem vremenu)

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

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

Prema sastavu optičkog odašiljača, RF sustav preko vlakna dijeli se na dvije vrste: izravnu modulaciju i vanjsku modulaciju. Optički odašiljač izravno moduliranog RF sustava preko vlakna koristi izravno modulirani DFB laser, koji ima prednosti niske cijene, male veličine i jednostavne integracije, te se široko koristi. Međutim, zbog ograničenja izravno moduliranog DFB laserskog čipa, izravno modulirani RF preko vlakna može se primijeniti samo u frekvencijskom pojasu ispod 20 GHz. U usporedbi s izravnom modulacijom, vanjski modulirani RF odašiljač preko optičkog vlakna sastoji se od jednofrekventnog DFB lasera i elektrooptičkog modulatora. Zbog zrelosti tehnologije elektrooptičkog modulatora, vanjski modulirani RF sustav preko vlakna može postići primjenu u frekvencijskom pojasu većem od 40 GHz. Međutim, zbog dodavanja...elektrooptički modulator, sustav je složeniji i nije pogodan za primjenu. Pojačanje ROF veze, brojka šuma i dinamički raspon važni su parametri ROF veza, a među njima postoji uska veza. Na primjer, niska brojka šuma znači veliki dinamički raspon, dok visoko pojačanje nije samo potrebno svakom sustavu, već ima i veći utjecaj na druge aspekte performansi sustava.