Introduzione ai sistemi RF su fibra

Introduzione ai sistemi RF su fibra

RF su fibraÈ una delle applicazioni più importanti della fotonica a microonde e mostra vantaggi ineguagliabili in campi avanzati come il radar fotonico a microonde, il radiotelescopio astronomico e le comunicazioni con veicoli aerei senza pilota.

La fibra RFovercollegamento ROFè composto principalmente da trasmettitori ottici, ricevitori ottici e cavi ottici. Come mostrato nella Figura 1.

Trasmettitori ottici: laser a feedback distribuito (Laser DFBI laser a semiconduttore (FP) sono impiegati in applicazioni a basso rumore e con elevata 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 riconverte in corrente.

Cavi ottici: a differenza delle fibre multimodali, le fibre monomodali sono utilizzate nei collegamenti lineari grazie alla loro bassa dispersione e alle basse perdite. Alla 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. Grazie alle 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 a banda ultralarga in fibra ottica, la perdita della fibra ottica è indipendente dalla frequenza

Il collegamento ha una maggiore capacità di trasmissione del segnale/larghezza di banda, fino a 40 GHz da CC.

• Protezione dalle interferenze elettromagnetiche (EMI) (Nessun impatto sul segnale in caso di maltempo)

• Costo inferiore per metro • Le fibre ottiche sono più flessibili e leggere, con un peso pari a circa 1/25 di quello delle guide d'onda e 1/10 di quello dei cavi coassiali.

• Configurazione comoda e flessibile (per sistemi di imaging medicali e meccanici)

In base alla composizione del trasmettitore ottico, il sistema RF su fibra è suddiviso in due tipi: 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 stato ampiamente utilizzato. Tuttavia, a causa delle limitazioni del chip laser DFB a modulazione diretta, il sistema RF su fibra a modulazione diretta può essere applicato 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, a causa dell'aggiunta delmodulatore elettro-otticoIl sistema è più complesso e non si presta all'applicazione. Il guadagno del collegamento ROF, il fattore di rumore e la gamma dinamica sono parametri importanti dei collegamenti ROF e esiste una stretta connessione tra i tre. Ad esempio, un basso fattore di rumore significa 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.