مقدمة لتطبيقنقل بصري RFالترددات اللاسلكية عبر الألياف
في العقود الأخيرة، تطورت تكنولوجيا الاتصالات بالموجات الدقيقة والاتصالات الضوئية تطوراً سريعاً. وقد حققت كلتا التقنيتين تقدماً كبيراً في مجالاتهما، وأدتا أيضاً إلى التطور السريع في خدمات الاتصالات المتنقلة ونقل البيانات، مما وفر راحة كبيرة لحياة الناس. لكل من تقنيتي الاتصالات بالموجات الدقيقة والاتصالات الكهروضوئية مزاياها الخاصة، ولكن لهما أيضاً بعض العيوب التي لا يمكن التغلب عليها. يتطلب النقل الكهروضوئي شبكات مادية، وهناك بعض أوجه القصور في مرونة وسرعة الشبكات وسهولة التنقل في الإنشاءات. تعاني اتصالات الموجات الدقيقة من بعض أوجه القصور في النقل لمسافات طويلة والسعة الكبيرة، وتحتاج إلى تضخيم وإعادة إرسال متكرر للمرحلات، كما أن عرض نطاق الإرسال محدود بتردد الموجة الحاملة. أدى ذلك إلى دمج تكنولوجيا نقل الموجات الدقيقة والألياف الضوئية، أي تقنية الراديو عبر الألياف (ROF)، والتي يشار إليها غالباً باسمالترددات اللاسلكية عبر الأليافأو تقنية الترددات الراديوية عن بُعد. يُعد مجال اتصالات الألياف الضوئية المجال الأكثر استخدامًا لتقنية الترددات الراديوية عبر الألياف الضوئية، بما في ذلك محطات القاعدة المتنقلة، والأنظمة الموزعة، والنطاق العريض اللاسلكي، وتلفزيون الكابل، واتصالات الشبكات الخاصة، وغيرها. في السنوات الأخيرة، ومع ازدياد استخدام فوتونيات الموجات الدقيقة، استُخدمت تقنية الترددات الراديوية عبر الألياف الضوئية على نطاق واسع في رادار فوتون الموجات الدقيقة، واتصالات الطائرات بدون طيار، وأبحاث علم الفلك، وغيرها من المجالات. وفقًا لأنواع تعديل الليزر المختلفة، يمكن تقسيم اتصالات الليزر إلى تعديل داخلي وتعديل خارجي، والتعديل الخارجي هو الأكثر استخدامًا، ويصف هذا البحث تقنية الترددات الراديوية عبر الألياف الضوئية القائمة على تعديل الليزر الخارجي. تتكون وصلات الترددات الراديوية عبر الألياف الضوئية بشكل أساسي من جهاز إرسال واستقبال بصري، وجهاز إرسال، و...روابط ROFكما هو موضح في الشكل التالي:
مقدمة موجزة عن قسم الإضاءة. يُستخدم LD عادةًليزر DFB(نوع التغذية الراجعة الموزعة)، والتي تُستخدم في التطبيقات منخفضة الضوضاء وعالية النطاق الديناميكي، بينما تُستخدم ليزرات FP (نوع فابري-بيرو) في التطبيقات الأقل تطلبًا. أكثر الأطوال الموجية شيوعًا هي 1064 نانومتر و1550 نانومتر. PD هوكاشف ضوئيوفي الطرف الآخر من وصلة الألياف الضوئية، يلتقط الصمام الثنائي الضوئي PIN الخاص بالمستقبل الضوء، والذي يحوله إلى إشارة كهربائية، ثم إلى مرحلة المعالجة الكهربائية المعتادة. عادةً ما يكون الألياف الضوئية المستخدمة للتوصيل الوسيط هي ألياف ضوئية أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع. تُستخدم الألياف أحادية الوضع بشكل شائع في الشبكة الأساسية نظرًا لانخفاض تشتتها وخسارتها. أما الألياف متعددة الأوضاع، فلها استخدامات خاصة في الشبكات المحلية نظرًا لانخفاض تكلفة تصنيعها وقدرتها على استيعاب عمليات إرسال متعددة في الوقت نفسه. يكون توهين الإشارة الضوئية في الألياف ضئيلًا جدًا، حيث يبلغ حوالي 0.25 ديسيبل/كم فقط عند 1550 نانومتر.
بناءً على خصائص النقل الخطي والنقل البصري، تتمتع روابط ROF بالمزايا التقنية التالية:
• خسارة منخفضة للغاية، وتوهين الألياف أقل من 0.4 ديسيبل/كم
• نقل الألياف بنطاق ترددي فائق، وفقدان الألياف بغض النظر عن التردد
• ربط بسعة نقل إشارة أعلى/نطاق ترددي يصل إلى 110 جيجاهرتز • مقاومة للتداخل الكهرومغناطيسي (EMI) (لا يؤثر الطقس العاصف على الإشارة)
• تكلفة أقل لكل متر • الألياف أكثر مرونة وأخف وزنًا، حيث يبلغ وزنها حوالي 1/25 من الموجة الموجهة و1/10 من الكابل المحوري
• ترتيب سهل ومرن للمعدِّلات الكهروضوئية (لأنظمة التصوير الطبية والميكانيكية)
وقت النشر: ١١ مارس ٢٠٢٥