Fiber Üzerinden RF Sistemine Giriş

Fiber Üzerinden RF Sistemine Giriş

Fiber üzerinden RFMikrodalga fotonik biliminin önemli uygulamalarından biri olup, mikrodalga fotonik radar, astronomik radyo telefoto ve insansız hava aracı iletişimi gibi ileri alanlarda benzersiz avantajlar göstermektedir.

Fiber üzerinden RFROF bağlantısıŞekil 1'de görüldüğü gibi, esas olarak optik vericiler, optik alıcılar ve optik kablolardan oluşur.

Optik vericiler: Dağıtılmış geri beslemeli lazerler (DFB lazer) düşük gürültülü ve yüksek dinamik aralıklı uygulamalarda kullanılırken, FP lazerler daha düşük gereksinimlere sahip uygulamalarda kullanılır. Bu lazerlerin dalga boyları 1310 nm veya 1550 nm'dir.

Optik alıcı: Optik fiber bağlantısının diğer ucunda, ışık alıcının PIN fotodiyotu tarafından algılanır ve ışığı tekrar akıma dönüştürür.

Optik kablolar: Çok modlu fiberlerin aksine, tek modlu fiberler düşük dağılım ve düşük kayıp oranları nedeniyle doğrusal bağlantılarda kullanılır. 1310 nm dalga boyunda, optik fiberdeki optik sinyalin zayıflaması 0,4 dB/km'den azdır. 1550 nm'de ise 0,25 dB/km'den azdır.

ROF bağlantısı, doğrusal bir iletim sistemidir. Doğrusal iletim ve optik iletim özelliklerine dayanarak, ROF bağlantısı aşağıdaki teknik avantajlara sahiptir:

• Son derece düşük kayıp, fiber zayıflaması 0,4 dB/km'den az

• Optik fiber ultra bant genişliği iletimi, optik fiber kaybı frekanstan bağımsızdır

Bağlantının daha yüksek sinyal taşıma kapasitesi/bant genişliği vardır, DC'ye kadar 40 GHz

• Anti-elektromanyetik girişim (EMI) (Kötü hava koşullarında sinyal etkisi olmaz)

• Metre başına daha düşük maliyet • Optik fiberler daha esnek ve hafiftir, dalga kılavuzlarının yaklaşık 1/25'i ve koaksiyel kabloların 1/10'u ağırlığındadır

• Kullanışlı ve esnek düzen (tıbbi ve mekanik görüntüleme sistemleri için)

Optik vericinin yapısına göre, fiber üzerinden RF sistemi iki türe ayrılır: doğrudan modülasyon ve harici modülasyon. Doğrudan modülasyonlu fiber üzerinden RF sisteminin optik vericisi, düşük maliyet, küçük boyut ve kolay entegrasyon avantajlarına sahip olan ve yaygın olarak kullanılan doğrudan modülasyonlu DFB lazeri kullanır. Ancak, doğrudan modülasyonlu DFB lazer çipiyle sınırlı olarak, doğrudan modülasyonlu fiber üzerinden RF yalnızca 20 GHz'in altındaki frekans bandında uygulanabilir. Doğrudan modülasyonla karşılaştırıldığında, harici modülasyonlu fiber üzerinden RF optik vericisi, tek frekanslı bir DFB lazer ve bir elektro-optik modülatörden oluşur. Elektro-optik modülatör teknolojisinin gelişmişliği sayesinde, harici modülasyonlu fiber üzerinden RF sistemi 40 GHz'den daha yüksek frekans bandında uygulamalara ulaşabilir. Ancak,elektro-optik modülatörSistem daha karmaşıktır ve uygulamaya elverişli değildir. ROF bağlantı kazancı, gürültü değeri ve dinamik aralık, ROF bağlantılarının önemli parametreleridir ve bu üçü arasında yakın bir bağlantı vardır. Örneğin, düşük bir gürültü değeri geniş bir dinamik aralık anlamına gelirken, yüksek kazanç her sistem için gerekli olmakla kalmaz, aynı zamanda sistemin diğer performans yönleri üzerinde de daha büyük bir etkiye sahiptir.