Einführung in das RF-über-Glasfaser-System

Einführung in das RF-über-Glasfaser-System

HF über Glasfaserist eine der wichtigsten Anwendungen der Mikrowellenphotonik und zeigt unvergleichliche Vorteile in fortgeschrittenen Bereichen wie mikrowellenphotonischem Radar, astronomischer Radiotelefotografie und der Kommunikation unbemannter Luftfahrzeuge.

HF über GlasfaserROF-LinkSie besteht hauptsächlich aus optischen Sendern, optischen Empfängern und optischen Kabeln. Siehe Abbildung 1.

Optische Sender: DFB-Laser (DFB-Laser) werden in Anwendungen mit geringem Rauschen und hohem Dynamikbereich eingesetzt, während FP-Laser in Anwendungen mit geringeren Anforderungen verwendet werden. Diese Laser haben Wellenlängen von 1310 nm oder 1550 nm.

Optischer Empfänger: Am anderen Ende der Glasfaserverbindung wird das Licht von der PIN-Fotodiode des Empfängers erfasst, die das Licht wieder in Strom umwandelt.

Optische Kabel: Im Gegensatz zu Multimodefasern werden Singlemodefasern aufgrund ihrer geringen Dispersion und geringen Verluste in linearen Verbindungen eingesetzt. Bei einer Wellenlänge von 1310 nm beträgt die Dämpfung des optischen Signals in der optischen Faser weniger als 0,4 dB/km. Bei 1550 nm liegt sie unter 0,25 dB/km.

Die ROF-Verbindung ist ein lineares Übertragungssystem. Aufgrund der Eigenschaften linearer und optischer Übertragung bietet die ROF-Verbindung folgende technische Vorteile:

• Extrem geringe Verluste mit einer Faserdämpfung von weniger als 0,4 dB/km

• Ultrabreitbandige optische Faserübertragung, die Dämpfung der optischen Faser ist frequenzunabhängig

Die Verbindung verfügt über eine höhere Signalübertragungskapazität/Bandbreite, bis zu DC bis 40 GHz.

• Schutz vor elektromagnetischen Störungen (EMI) (Keine Signalbeeinträchtigung bei schlechtem Wetter)

• Geringere Kosten pro Meter • Optische Fasern sind flexibler und leichter; sie wiegen etwa 1/25 von Wellenleitern und 1/10 von Koaxialkabeln.

• Praktisches und flexibles Layout (für medizinische und mechanische Bildgebungssysteme)

Je nach Zusammensetzung des optischen Senders lassen sich HF-über-Faser-Systeme in zwei Typen unterteilen: direkte und externe Modulation. Der optische Sender des direktmodulierten HF-über-Faser-Systems verwendet einen direktmodulierten DFB-Laser, der sich durch geringe Kosten, kleine Abmessungen und einfache Integration auszeichnet und daher weit verbreitet ist. Aufgrund der Beschränkungen des direktmodulierten DFB-Laserchips ist die Anwendung des direktmodulierten HF-über-Faser-Systems jedoch auf Frequenzbänder unter 20 GHz beschränkt. Im Vergleich dazu besteht der optische Sender mit externer Modulation aus einem Einzelfrequenz-DFB-Laser und einem elektrooptischen Modulator. Dank der ausgereiften Technologie elektrooptischer Modulatoren ermöglicht das extern modulierte HF-über-Faser-System Anwendungen in Frequenzbändern über 40 GHz.elektrooptischer ModulatorDas System ist komplexer und weniger anwendungsfreundlich. Verstärkung, Rauschzahl und Dynamikbereich der ROF-Verbindung sind wichtige Parameter, die eng miteinander verknüpft sind. Beispielsweise bedeutet eine niedrige Rauschzahl einen großen Dynamikbereich, während eine hohe Verstärkung nicht nur für jedes System erforderlich ist, sondern auch einen größeren Einfluss auf andere Leistungsmerkmale des Systems hat.