Введение в систему передачи радиочастот по оптоволокну.

Введение в систему передачи радиочастот по оптоволокну.

Радиочастотная связь по оптоволокнуЭто одно из важных применений микроволновой фотоники, демонстрирующее беспрецедентные преимущества в таких передовых областях, как микроволновая фотонная радиолокация, астрономическая радиотелефотосъемка и связь для беспилотных летательных аппаратов.

Радиочастотная связь по оптоволокнуROF linkВ основном состоит из оптических передатчиков, оптических приемников и оптических кабелей. Как показано на рисунке 1.

Оптические передатчики: лазеры с распределенной обратной связью (DFB-лазерЛазеры Фабри-Перо применяются в системах с низким уровнем шума и высоким динамическим диапазоном, тогда как лазеры Фабри-Перо используются в системах с более низкими требованиями. Длина волны этих лазеров составляет 1310 нм или 1550 нм.

Оптический приемник: На другом конце оптоволоконного канала связи свет регистрируется PIN-фотодиодом приемника, который преобразует свет обратно в электрический ток.

Оптические кабели: В отличие от многомодовых волокон, одномодовые волокна используются в линейных линиях связи благодаря низкой дисперсии и низким потерям. На длине волны 1310 нм затухание оптического сигнала в волокне составляет менее 0,4 дБ/км. На длине волны 1550 нм оно составляет менее 0,25 дБ/км.

Система ROF-связи представляет собой линейную систему передачи. Благодаря сочетанию характеристик линейной и оптической передачи, система ROF-связи обладает следующими техническими преимуществами:

• Чрезвычайно низкие потери, затухание в волокне менее 0,4 дБ/км

• Сверхширокополосная передача по оптическому волокну, потери в оптическом волокне не зависят от частоты.

Данный канал связи обладает более высокой пропускной способностью/полосой пропускания сигнала, от постоянного тока до 40 ГГц.

• Защита от электромагнитных помех (ЭМП) (отсутствие влияния на сигнал в плохую погоду)

• Более низкая стоимость за метр • Оптические волокна более гибкие и легкие, весят примерно в 25 раз меньше, чем волноводы, и в 10 раз меньше, чем коаксиальные кабели

• Удобная и гибкая компоновка (для медицинских и механических систем визуализации)

В зависимости от состава оптического передатчика, системы радиочастотной связи по оптоволокну делятся на два типа: прямая модуляция и внешняя модуляция. Оптический передатчик системы радиочастотной связи по оптоволокну с прямой модуляцией использует лазер с распределенной обратной связью (DFB) с прямой модуляцией, который обладает преимуществами низкой стоимости, малых размеров и простоты интеграции, и широко используется. Однако, из-за ограничений, накладываемых чипом лазера DFB с прямой модуляцией, радиочастотная связь по оптоволокну с прямой модуляцией может применяться только в частотном диапазоне ниже 20 ГГц. По сравнению с прямой модуляцией, оптический передатчик радиочастотной связи по оптоволокну с внешней модуляцией состоит из одночастотного лазера DFB и электрооптического модулятора. Благодаря зрелости технологии электрооптических модуляторов, система радиочастотной связи по оптоволокну с внешней модуляцией может применяться в частотном диапазоне более 40 ГГц. Однако из-за добавленияэлектрооптический модуляторВ этом случае система становится более сложной и менее удобной для практического применения. Коэффициент усиления, коэффициент шума и динамический диапазон канала связи ROF являются важными параметрами таких каналов, и между ними существует тесная взаимосвязь. Например, низкий коэффициент шума означает большой динамический диапазон, в то время как высокий коэффициент усиления не только необходим для любой системы, но и оказывает большее влияние на другие аспекты ее работы.