مقدمة لتطبيقات الإرسال الضوئي بترددات الراديو عبر الألياف

مقدمة لتطبيقالإرسال البصري بترددات الراديوالترددات اللاسلكية عبر الألياف

شهدت تقنيات الاتصالات الميكروية والاتصالات الضوئية تطورًا سريعًا في العقود الأخيرة. وقد حققت كلتا التقنيتين تقدمًا كبيرًا في مجالها، وأدت أيضًا إلى التطور السريع لخدمات الاتصالات المتنقلة ونقل البيانات، مما وفر راحة كبيرة لحياة الناس. تتميز كلتا التقنيتين، الاتصالات الميكروية والاتصالات الكهروضوئية، بمزاياها الخاصة، ولكنهما تعانيان أيضًا من بعض العيوب التي لا يمكن التغلب عليها. يتطلب النقل الكهروضوئي شبكة مادية، ويعاني من بعض أوجه القصور في المرونة وسرعة الشبكة وسهولة النقل. أما الاتصالات الميكروية، فتعاني من بعض أوجه القصور في النقل لمسافات طويلة والسعة الكبيرة، وتحتاج إلى تضخيم وإعادة إرسال متكررين، كما أن عرض نطاق الإرسال محدود بتردد الموجة الحاملة. وقد أدى ذلك إلى دمج تقنية نقل الموجات الميكروية مع تقنية نقل الألياف الضوئية، أي تقنية نقل الراديو عبر الألياف (ROF)، والتي يُشار إليها غالبًا باسمالترددات اللاسلكية عبر الأليافأو تقنية الترددات الراديوية عن بُعد. يُعد مجال اتصالات الألياف الضوئية، بما في ذلك محطات البث المتنقلة، والأنظمة الموزعة، والنطاق العريض اللاسلكي، وتلفزيون الكابل، واتصالات الشبكات الخاصة، من أكثر المجالات استخدامًا لتقنية الترددات الراديوية عبر الألياف. في السنوات الأخيرة، ومع ظهور تقنية الفوتونات الميكروية، شاع استخدام تقنية الترددات الراديوية عبر الألياف في رادارات الفوتونات الميكروية، 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 شيوعًا، وتتناول هذه الورقة تقنية الترددات الراديوية عبر الألياف القائمة على التعديل الليزري الخارجي. تتكون وصلات الترددات الراديوية عبر الألياف بشكل أساسي من جهاز إرسال واستقبال ضوئي، وجهاز إرسال، و...روابط معدل إطلاق الناركما هو موضح في الشكل التالي:

مقدمة موجزة عن الجزء المتعلق بالضوء. يُستخدم الليزر الثنائي بشكل شائعليزر DFBتُستخدم ليزرات التغذية الراجعة الموزعة (PD) في التطبيقات التي تتطلب ضوضاء منخفضة ونطاقًا ديناميكيًا عاليًا، بينما تُستخدم ليزرات فابري-بيرو (FP) في التطبيقات الأقل تطلبًا. أكثر الأطوال الموجية شيوعًا هي 1064 نانومتر و1550 نانومتر. يُعدّ كاشف الضوء (PD)كاشف ضوئيوفي الطرف الآخر من وصلة الألياف الضوئية، يستقبل جهاز الاستقبال الضوء بواسطة الصمام الثنائي الضوئي PIN، الذي يحوله إلى إشارة كهربائية، ثم يخضعه لعملية المعالجة الكهربائية المعتادة. تُستخدم عادةً ألياف ضوئية أحادية النمط أو متعددة الأنماط للوصلات الوسيطة. تُستخدم الألياف أحادية النمط بكثرة في الشبكات الأساسية نظرًا لانخفاض تشتتها وفقدانها. أما الألياف متعددة الأنماط، فلها استخدامات محددة في الشبكات المحلية نظرًا لانخفاض تكلفة تصنيعها وقدرتها على استيعاب عمليات إرسال متعددة في الوقت نفسه. يكون توهين الإشارة الضوئية في الألياف ضئيلاً للغاية، حيث يبلغ حوالي 0.25 ديسيبل/كم عند طول موجي 1550 نانومتر.

استناداً إلى خصائص الإرسال الخطي والإرسال البصري، تتمتع وصلات ROF بالمزايا التقنية التالية:

• فقد منخفض للغاية، وتوهين الألياف أقل من 0.4 ديسيبل/كم

• نقل البيانات عبر الألياف الضوئية بنطاق ترددي فائق، وفقدان الألياف مستقل عن التردد

• اتصال بسعة نقل إشارة/نطاق ترددي أعلى يصل إلى 110 جيجاهرتز • مقاومة للتداخل الكهرومغناطيسي (EMI) (لا يؤثر سوء الأحوال الجوية على الإشارة)

• تكلفة أقل للمتر الواحد • الألياف أكثر مرونة وأخف وزنًا، حيث يبلغ وزنها حوالي 1/25 من وزن الموجه الموجي و1/10 من وزن الكابل المحوري

• ترتيب سهل ومرن للمعدلات الكهروضوئية (لأنظمة التصوير الطبي والميكانيكي)