Sissejuhatus raadiosagedusliku optilise ülekande RF-i kiudoptika rakendusse

Sissejuhatus rakendusseRF optiline ülekanneRF üle kiudoptika

Viimastel aastakümnetel on mikrolaine- ja optilise telekommunikatsiooni tehnoloogia kiiresti arenenud. Mõlemad tehnoloogiad on oma vastavates valdkondades teinud suuri edusamme ning viinud ka mobiilside ja andmeedastusteenuste kiire arenguni, muutes inimeste elu väga mugavaks. Mikrolaine- ja fotoelektrilise side tehnoloogial on oma eelised, kuid neil on ka mõningaid puudusi, mida ei saa ületada. Fotoelektriline edastus nõuab füüsilist võrgustamist ning paindlikkuse, kiire võrgustamise ja konstruktsiooni mobiilsuse osas on mõningaid puudusi. Mikrolaine-sidel on mõningaid puudusi pikamaaülekande ja suure mahutavuse osas ning mikrolaineahjud vajavad sagedast releevõimendust ja taasedastust ning edastusribalaiust piirab kandesagedus. See viis mikrolaine- ja kiudoptilise edastustehnoloogia integreerimiseni, st raadiokiudtehnoloogiani (ROF), mida sageli nimetatakse ka ...RF üle kiudoptikaehk raadiosagedusliku kaugtehnoloogia. RF-kiudoptika tehnoloogia kõige laialdasemalt kasutatav valdkond on optilise kiudside valdkond, sealhulgas mobiilsed tugijaamad, hajutatud süsteemid, traadita lairibaühendus, kaabeltelevisioon, privaatvõrgu side jne. Viimastel aastatel, mikrolainefotoonika levikuga, on RF-kiudoptika tehnoloogiat laialdaselt kasutatud mikrolainefotoonradarites, mehitamata õhusõidukite kommunikatsioonis, astronoomiauuringutes ja muudes valdkondades. Vastavalt erinevatele lasermodulatsiooni tüüpidele saab laserside jagada sisemiseks modulatsiooniks ja väliseks modulatsiooniks, kõige sagedamini kasutatav on väline modulatsioon ja selles artiklis kirjeldatakse välise lasermodulatsiooni põhjal RF-kiudoptikat. RF-kiudoptika lingid koosnevad peamiselt optilisest saatja-vastuvõtjast, edastusest jaROF-lingid, nagu on näidatud järgmisel joonisel:

Lühike sissejuhatus valguse ossa. LD-d kasutatakse tavaliseltDFB-laserid(hajutatud tagasisidega tüüpi), mida kasutatakse madala mürataseme ja suure dünaamilise ulatusega rakenduste jaoks, ning FP (Fabry-Peroti tüüpi) lasereid kasutatakse vähemnõudlike rakenduste jaoks. Kõige sagedamini kasutatavad lainepikkused on 1064 nm ja 1550 nm. PD onfotodetektor, ja fiiberoptilise lingi teises otsas tuvastab valgust vastuvõtja PIN-fotodiood, mis muundab valguse elektrisignaaliks ja seejärel tuttavaks elektriliseks töötlemisetapiks. Vaheühenduseks kasutatav optiline kiud on tavaliselt ühemoodiline ja mitmemoodiline optiline kiud. Ühemoodilist kiudu kasutatakse tavaliselt magistraalvõrgus selle madala dispersiooni ja väikeste kadude tõttu. Mitmemoodilisel kiul on teatud rakendusala kohtvõrgus, kuna seda on odav toota ja see suudab samaaegselt mahutada mitut edastust. Optilise signaali sumbumine kius on väga väike, ainult ~0,25 dB/km lainepikkusel 1550 nm.

Lineaarse ja optilise edastuse omaduste põhjal on ROF-linkidel järgmised tehnilised eelised:

• Väga väike kadu, kiu sumbumine alla 0,4 dB/km

• Kiudoptiline ülikiire ribalaiusega edastus, kiu kadu ei sõltu sagedusest

• Ühendus suurema signaali kandevõime/ribalaiusega kuni 110 GHz • Elektromagnetiliste häirete (EMI) vastupidavus (halb ilm ei mõjuta signaali)

• Madalam meetri hind • Kiud on paindlikum ja kergem, kaaludes umbes 1/25 lainejuhi ja 1/10 koaksiaalkaabli massist

• Elektrooptiliste modulaatorite lihtne ja paindlik paigutus (meditsiiniliste ja mehaaniliste pildisüsteemide jaoks)