مقدمة عن نظام الترددات اللاسلكية عبر الألياف

مقدمة عن نظام الترددات اللاسلكية عبر الألياف

الترددات اللاسلكية عبر الأليافيُعد أحد التطبيقات المهمة للفوتونيات الميكروية ويُظهر مزايا لا مثيل لها في المجالات المتقدمة مثل رادار الفوتونيات الميكروية، والتصوير الراديوي الفلكي عن بعد، واتصالات المركبات الجوية غير المأهولة.

الترددات اللاسلكية عبر الأليافرابط معدل إطلاق الناريتكون بشكل أساسي من أجهزة إرسال ضوئية، وأجهزة استقبال ضوئية، وكابلات ضوئية. كما هو موضح في الشكل 1.

أجهزة الإرسال الضوئية: ليزرات التغذية الراجعة الموزعة (ليزر DFBتُستخدم ليزرات FP في التطبيقات التي تتطلب ضوضاء منخفضة ونطاقًا ديناميكيًا عاليًا، بينما تُستخدم ليزرات FP في التطبيقات ذات المتطلبات الأقل. يبلغ طول موجات هذه الليزرات 1310 نانومتر أو 1550 نانومتر.

جهاز الاستقبال البصري: في الطرف الآخر من وصلة الألياف البصرية، يتم الكشف عن الضوء بواسطة الصمام الثنائي الضوئي PIN الخاص بجهاز الاستقبال، والذي يحول الضوء مرة أخرى إلى تيار كهربائي.

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

وصلة ROF هي نظام إرسال خطي. وبناءً على خصائص الإرسال الخطي والإرسال البصري، تتمتع وصلة ROF بالمزايا التقنية التالية:

• فقد منخفض للغاية، حيث يكون توهين الألياف أقل من 0.4 ديسيبل/كم

• نقل البيانات عبر الألياف الضوئية فائقة العرض النطاق، حيث يكون فقد الطاقة في الألياف الضوئية مستقلاً عن التردد

يتمتع هذا الرابط بقدرة/نطاق ترددي أعلى لنقل الإشارة، يصل إلى 40 جيجاهرتز من التيار المستمر

• مقاومة التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) (لا يوجد تأثير على الإشارة في الأحوال الجوية السيئة)

• تكلفة أقل للمتر الواحد • الألياف الضوئية أكثر مرونة وأخف وزناً، حيث يبلغ وزنها حوالي 1/25 من وزن الموجهات الضوئية و1/10 من وزن الكابلات المحورية

• تصميم مريح ومرن (لأنظمة التصوير الطبي والميكانيكي)

بحسب مكونات جهاز الإرسال الضوئي، ينقسم نظام نقل الترددات الراديوية عبر الألياف إلى نوعين: التضمين المباشر والتضمين الخارجي. يعتمد جهاز الإرسال الضوئي في نظام التضمين المباشر على ليزر DFB ذي التضمين المباشر، والذي يتميز بانخفاض تكلفته وصغر حجمه وسهولة دمجه، ما يجعله واسع الانتشار. مع ذلك، ونظرًا لمحدودية شريحة ليزر DFB، يقتصر استخدام نظام التضمين المباشر على نطاق ترددي أقل من 20 جيجاهرتز. أما جهاز الإرسال الضوئي في نظام التضمين الخارجي، فيتكون من ليزر DFB أحادي التردد ومعدِّل كهروضوئي. وبفضل تطور تقنية المعدِّل الكهروضوئي، يمكن لنظام التضمين الخارجي أن يعمل في نطاق ترددي أكبر من 40 جيجاهرتز. مع ذلك، ونظرًا لإضافة...مُعدِّل كهروضوئييُعدّ النظام أكثر تعقيدًا وغير ملائم للتطبيقات العملية. يُعتبر كسب وصلة ROF، ومعامل الضوضاء، والنطاق الديناميكي من أهمّ معايير وصلات ROF، وهناك ترابط وثيق بين هذه المعايير الثلاثة. فعلى سبيل المثال، يعني انخفاض معامل الضوضاء نطاقًا ديناميكيًا واسعًا، بينما لا يُعدّ الكسب العالي ضروريًا لكل نظام فحسب، بل له أيضًا تأثير كبير على جوانب الأداء الأخرى للنظام.