Einführung in die Anwendung der optischen HF-Übertragung RF over Fiber

Einführung in die Anwendung vonOptische HF-ÜbertragungHF über Glasfaser

In den letzten Jahrzehnten haben sich die Mikrowellenkommunikation und die optische Telekommunikationstechnologie rasant entwickelt. Beide Technologien haben in ihren jeweiligen Bereichen große Fortschritte erzielt und auch die Entwicklung mobiler Kommunikations- und Datenübertragungsdienste beschleunigt, was den Alltag der Menschen deutlich erleichtert. Mikrowellenkommunikation und optische Kommunikation bieten zwar ihre Vorteile, weisen aber auch unüberwindbare Nachteile auf. Optische Übertragung erfordert eine physische Vernetzung, die jedoch hinsichtlich Flexibilität, schneller Vernetzung und Mobilität der Konstruktion Defizite aufweist. Mikrowellenkommunikation weist Nachteile bei der Fernübertragung und der hohen Kapazität auf. Mikrowellen erfordern häufige Relaisverstärkung und -weiterleitung, und die Übertragungsbandbreite ist durch die Trägerfrequenz begrenzt. Dies führte zur Integration von Mikrowellen- und Glasfaserübertragungstechnologie, der Radio-over-Fiber-Technologie (ROF), die oft alsHF über Glasfaser, oder Hochfrequenz-Ferntechnologie. Der am weitesten verbreitete Bereich der RF-over-Fiber-Technologie ist die Glasfaserkommunikation, einschließlich mobiler Basisstationen, verteilter Systeme, drahtloser Breitbandverbindungen, Kabelfernsehen, privater Netzwerkkommunikation usw. In den letzten Jahren, mit dem Aufkommen der Mikrowellenphotonik, hat die RF-over-Fiber-Technologie breite Anwendung in Mikrowellenphotonenradar, UAV-Kommunikation, Astronomieforschung und anderen Bereichen gefunden. Je nach Art der Lasermodulation kann die Laserkommunikation in interne und externe Modulation unterteilt werden. Die häufigste ist die externe Modulation. In diesem Artikel wird RF-over-Fiber basierend auf externer Lasermodulation beschrieben. RF-over-Fiber-Verbindungen bestehen hauptsächlich aus optischen Transceivern, Übertragungs- undROF-Links, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:

Eine kurze Einführung in den Lichtteil. LD wird häufig verwendetDFB-Laser(Distributed-Feedback-Typ), die für rauscharme Anwendungen mit hohem Dynamikbereich verwendet werden, und FP-Laser (Fabry-Perot-Typ) werden für weniger anspruchsvolle Anwendungen eingesetzt. Die am häufigsten verwendeten Wellenlängen sind 1064 nm und 1550 nm. Der PD ist einFotodetektorAm anderen Ende der Glasfaserverbindung wird das Licht von der PIN-Fotodiode des Empfängers erfasst, der es in ein elektrisches Signal umwandelt und anschließend den bekannten elektrischen Verarbeitungsschritt durchführt. Die für die Zwischenverbindung verwendeten Glasfasern sind üblicherweise Singlemode- und Multimode-Glasfasern. Singlemode-Glasfasern werden aufgrund ihrer geringen Dispersion und Verluste häufig im Backbone-Netzwerk eingesetzt. Multimode-Glasfasern finden aufgrund ihrer kostengünstigen Herstellung und der Möglichkeit, mehrere Übertragungen gleichzeitig zu ermöglichen, Anwendung in lokalen Netzwerken. Die Dämpfung des optischen Signals in der Glasfaser ist sehr gering und beträgt bei 1550 nm nur ca. 0,25 dB/km.

Basierend auf den Eigenschaften der linearen und optischen Übertragung bieten ROF-Verbindungen folgende technische Vorteile:

• Sehr geringer Verlust, Glasfaserdämpfung weniger als 0,4 dB/km

• Glasfaser-Ultrabandbreitenübertragung, Glasfaserverlust unabhängig von der Frequenz

• Verbindung mit höherer Signalübertragungskapazität/Bandbreite von bis zu 110 GHz• Widerstandsfähigkeit gegen elektromagnetische Störungen (EMI) (schlechtes Wetter beeinträchtigt das Signal nicht)

• Geringere Kosten pro Meter • Glasfaser ist flexibler und leichter und wiegt etwa 1/25 des Wellenleiters und 1/10 des Koaxialkabels

• Einfache und flexible Anordnung elektrooptischer Modulatoren (für medizinische und mechanische Bildgebungssysteme)