Introduzione al sistema RF su fibra

Introduzione al sistema RF su fibra

RF su fibraè una delle applicazioni più importanti della fotonica a microonde e mostra vantaggi senza pari in campi avanzati come il radar fotonico a microonde, il radioteleobiettivo astronomico e le comunicazioni tramite veicoli aerei senza pilota.

La RF su fibraCollegamento ROFè composto principalmente da trasmettitori ottici, ricevitori ottici e cavi ottici. Come mostrato nella Figura 1.

Trasmettitori ottici: laser a feedback distribuito (Laser DFB) sono utilizzati in applicazioni a basso rumore e ad alta gamma dinamica, mentre i laser FP sono utilizzati in applicazioni con requisiti inferiori. Questi laser hanno lunghezze d'onda di 1310 nm o 1550 nm.

Ricevitore ottico: all'altra estremità del collegamento in fibra ottica, la luce viene rilevata dal fotodiodo PIN del ricevitore, che la converte nuovamente in corrente.

Cavi ottici: a differenza delle fibre multimodali, le fibre monomodali vengono utilizzate nei collegamenti lineari grazie alla loro bassa dispersione e bassa perdita. A una lunghezza d'onda di 1310 nm, l'attenuazione del segnale ottico nella fibra ottica è inferiore a 0,4 dB/km. A 1550 nm, è inferiore a 0,25 dB/km.

Il collegamento ROF è un sistema di trasmissione lineare. Basato sulle caratteristiche della trasmissione lineare e della trasmissione ottica, il collegamento ROF presenta i seguenti vantaggi tecnici:

• Perdita estremamente bassa, con attenuazione della fibra inferiore a 0,4 dB/km

• Trasmissione in fibra ottica a banda ultralarga, la perdita della fibra ottica è indipendente dalla frequenza

Il collegamento ha una maggiore capacità di trasporto del segnale/larghezza di banda, fino a DC a 40 GHz

• Anti-interferenza elettromagnetica (EMI) (Nessun impatto sul segnale in caso di maltempo)

• Costo al metro inferiore • Le fibre ottiche sono più flessibili e leggere, pesano circa 1/25 delle guide d'onda e 1/10 dei cavi coassiali

• Layout comodo e flessibile (per sistemi di imaging medico e meccanico)

In base alla composizione del trasmettitore ottico, il sistema RF su fibra si divide in due tipologie: modulazione diretta e modulazione esterna. Il trasmettitore ottico del sistema RF su fibra a modulazione diretta adotta il laser DFB a modulazione diretta, che presenta i vantaggi di basso costo, dimensioni ridotte e facile integrazione, ed è ampiamente utilizzato. Tuttavia, limitata dal chip laser DFB a modulazione diretta, la RF su fibra a modulazione diretta può essere applicata solo nella banda di frequenza inferiore a 20 GHz. Rispetto alla modulazione diretta, il trasmettitore ottico RF su fibra a modulazione esterna è composto da un laser DFB a frequenza singola e da un modulatore elettro-ottico. Grazie alla maturità della tecnologia dei modulatori elettro-ottici, il sistema RF su fibra a modulazione esterna può raggiungere applicazioni nella banda di frequenza superiore a 40 GHz. Tuttavia, grazie all'aggiunta dimodulatore elettro-ottico, il sistema è più complesso e non adatto all'applicazione. Il guadagno del collegamento ROF, la cifra di rumore e la gamma dinamica sono parametri importanti dei collegamenti ROF, e c'è una stretta correlazione tra i tre. Ad esempio, una bassa cifra di rumore implica un'ampia gamma dinamica, mentre un guadagno elevato non solo è richiesto da ogni sistema, ma ha anche un impatto maggiore su altri aspetti prestazionali del sistema.