مقدمة لنظام RF عبر الألياف

مقدمة لنظام RF عبر الألياف

الترددات اللاسلكية عبر الأليافيعد الفوتون الميكروي أحد التطبيقات المهمة للفوتونيات الميكروية ويظهر مزايا لا مثيل لها في المجالات المتقدمة مثل رادار الفوتونيات الميكروية، والتصوير الراديوي الفلكي، واتصالات المركبات الجوية غير المأهولة.

الترددات اللاسلكية عبر الأليافرابط ROFيتكون بشكل أساسي من أجهزة إرسال واستقبال بصرية وكابلات بصرية. كما هو موضح في الشكل 1.

المرسلات البصرية: ليزر التغذية الراجعة الموزعة (ليزر DFBتُستخدم ليزرات FP في التطبيقات منخفضة الضوضاء وعالية النطاق الديناميكي، بينما تُستخدم ليزرات FP في التطبيقات ذات المتطلبات الأقل. تتميز هذه الليزرات بأطوال موجية تتراوح بين 1310 و1550 نانومتر.

المستقبل البصري: في الطرف الآخر من وصلة الألياف البصرية، يتم اكتشاف الضوء بواسطة الصمام الضوئي PIN الخاص بالمستقبل، والذي يحول الضوء مرة أخرى إلى تيار.

الكابلات الضوئية: على عكس الألياف متعددة الأوضاع، تُستخدم الألياف أحادية الوضع في الوصلات الخطية نظرًا لانخفاض تشتتها وفقدها. عند طول موجي 1310 نانومتر، يكون توهين الإشارة الضوئية في الألياف الضوئية أقل من 0.4 ديسيبل/كم. وعند طول موجي 1550 نانومتر، يكون التوهين أقل من 0.25 ديسيبل/كم.

وصلة ROF هي نظام نقل خطي. بناءً على خصائص النقل الخطي والنقل البصري، تتميز وصلة ROF بالمزايا التقنية التالية:

• خسارة منخفضة للغاية، مع توهين للألياف أقل من 0.4 ديسيبل/كم

• نقل النطاق الترددي الفائق للألياف الضوئية، وفقدان الألياف الضوئية لا يعتمد على التردد

يتمتع الرابط بسعة نقل إشارة/نطاق ترددي أعلى، تصل إلى DC حتى 40 جيجاهرتز

• مضاد للتداخل الكهرومغناطيسي (EMI) (لا يؤثر على الإشارة في الطقس السيئ)

• تكلفة أقل لكل متر • الألياف الضوئية أكثر مرونة وخفة وزن، حيث يبلغ وزنها حوالي 1/25 من الموجهات الموجية و1/10 من الكابلات المحورية

• تصميم مريح ومرن (لأنظمة التصوير الطبي والميكانيكي)

وفقًا لتركيبة جهاز الإرسال البصري، يُقسم نظام الترددات الراديوية عبر الألياف إلى نوعين: التعديل المباشر والتعديل الخارجي. يعتمد جهاز الإرسال البصري لنظام الترددات الراديوية عبر الألياف المُعدّل مباشرةً على ليزر DFB المُعدّل مباشرةً، والذي يتميز بانخفاض تكلفته وصغر حجمه وسهولة دمجه، وقد استُخدم على نطاق واسع. ومع ذلك، نظرًا لمحدودية شريحة ليزر DFB المُعدّل مباشرةً، لا يمكن تطبيق الترددات الراديوية عبر الألياف المُعدّل مباشرةً إلا في نطاق الترددات الأقل من 20 جيجاهرتز. بالمقارنة مع التعديل المباشر، يتكون جهاز إرسال الترددات الراديوية عبر الألياف الضوئية المُعدّل خارجيًا من ليزر DFB أحادي التردد ومُعدِّل كهروضوئي. ونظرًا لتطور تقنية المُعدِّل الكهروضوئي، يمكن لنظام الترددات الراديوية عبر الألياف المُعدّل خارجيًا تحقيق تطبيقات في نطاق الترددات الأعلى من 40 جيجاهرتز. ومع ذلك، نظرًا لإضافة...معدِّل كهروضوئيالنظام أكثر تعقيدًا وغير ملائم للتطبيق. يُعدّ كسب رابط معدل العائد (ROF)، ومعامل الضوضاء، والنطاق الديناميكي، من المعايير المهمة لروابط معدل العائد، وهناك ارتباط وثيق بينها. على سبيل المثال، يعني انخفاض معدل الضوضاء نطاقًا ديناميكيًا واسعًا، بينما لا يقتصر الكسب العالي على جميع الأنظمة فحسب، بل يؤثر أيضًا بشكل أكبر على جوانب الأداء الأخرى للنظام.