บทนำเกี่ยวกับระบบ RF บนไฟเบอร์

บทนำเกี่ยวกับระบบ RF บนไฟเบอร์

RF บนไฟเบอร์เป็นหนึ่งในการประยุกต์ใช้งานที่สำคัญของโฟโตนิกส์ไมโครเวฟ และแสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่ไม่มีใครเทียบได้ในสาขาขั้นสูง เช่น เรดาร์โฟโตนิกส์ไมโครเวฟ เทเลโฟโตวิทยุดาราศาสตร์ และการสื่อสารด้วยยานบินไร้คนขับ

RF บนไฟเบอร์ลิงค์ ROFประกอบด้วยตัวส่งสัญญาณแสง ตัวรับแสง และสายเคเบิลแสงเป็นหลัก ดังแสดงในรูปที่ 1

เครื่องส่งสัญญาณออปติคอล: เลเซอร์ป้อนกลับแบบกระจาย (ดีเอฟบี เลเซอร์) จะถูกนำไปใช้ในงานที่มีสัญญาณรบกวนต่ำและมีช่วงไดนามิกสูง ในขณะที่เลเซอร์ FP จะถูกใช้ในงานที่มีความต้องการต่ำกว่า เลเซอร์เหล่านี้มีความยาวคลื่น 1310 นาโนเมตร หรือ 1550 นาโนเมตร

ตัวรับแสง: ที่ปลายอีกด้านหนึ่งของลิงก์ใยแก้วนำแสง แสงจะถูกตรวจจับโดยโฟโตไดโอด PIN ของตัวรับ ซึ่งจะแปลงแสงกลับเป็นกระแสไฟฟ้า

สายเคเบิลออปติคัล: แตกต่างจากเส้นใยหลายโหมด เส้นใยโหมดเดียวถูกใช้ในการเชื่อมต่อแบบเชิงเส้นเนื่องจากมีการกระจายตัวต่ำและการสูญเสียสัญญาณต่ำ ที่ความยาวคลื่น 1310 นาโนเมตร การลดทอนสัญญาณออปติคัลในเส้นใยจะน้อยกว่า 0.4 เดซิเบล/กม. ที่ความยาวคลื่น 1550 นาโนเมตร การลดทอนสัญญาณออปติคัลจะน้อยกว่า 0.25 เดซิเบล/กม.

ลิงก์ ROF เป็นระบบส่งสัญญาณเชิงเส้น โดยพิจารณาจากคุณลักษณะของการส่งสัญญาณเชิงเส้นและการส่งสัญญาณด้วยแสง ลิงก์ ROF มีข้อได้เปรียบทางเทคนิคดังต่อไปนี้:

• การสูญเสียต่ำมาก โดยการลดทอนของไฟเบอร์น้อยกว่า 0.4 dB/km

• การส่งข้อมูลแบนด์วิดท์สูงด้วยใยแก้วนำแสง การสูญเสียใยแก้วนำแสงไม่ขึ้นอยู่กับความถี่

ลิงก์นี้มีความสามารถในการรับส่งสัญญาณ/แบนด์วิดท์ที่สูงขึ้น สูงสุดถึง DC ถึง 40GHz

• ป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) (ไม่มีผลกระทบต่อสัญญาณแม้ในสภาพอากาศเลวร้าย)

• ต้นทุนต่อเมตรต่ำกว่า • เส้นใยแก้วนำแสงมีความยืดหยุ่นและมีน้ำหนักเบากว่า โดยมีน้ำหนักประมาณ 1/25 ของท่อนำคลื่นและ 1/10 ของสายโคแอกเซียล

• รูปแบบที่สะดวกและยืดหยุ่น (สำหรับระบบถ่ายภาพทางการแพทย์และกลไก)

ระบบ RF over fiber แบ่งออกเป็นสองประเภทตามส่วนประกอบของตัวส่งสัญญาณแสง ได้แก่ การมอดูเลตโดยตรงและการมอดูเลตภายนอก ตัวส่งสัญญาณแสงของระบบ RF over fiber แบบมอดูเลตโดยตรงใช้เลเซอร์ DFB แบบมอดูเลตโดยตรง ซึ่งมีข้อดีคือต้นทุนต่ำ ขนาดเล็ก และติดตั้งง่าย และได้รับความนิยมอย่างแพร่หลาย อย่างไรก็ตาม ด้วยข้อจำกัดของชิปเลเซอร์ DFB แบบมอดูเลตโดยตรง RF over fiber แบบมอดูเลตโดยตรงจึงสามารถใช้งานได้เฉพาะในย่านความถี่ต่ำกว่า 20 GHz เท่านั้น เมื่อเปรียบเทียบกับการมอดูเลตโดยตรง เครื่องส่งสัญญาณ RF over fiber แบบมอดูเลตภายนอกประกอบด้วยเลเซอร์ DFB ความถี่เดียวและมอดูเลตแบบอิเล็กโทรออปติก เนื่องจากเทคโนโลยีมอดูเลตแบบอิเล็กโทรออปติกมีการพัฒนาอย่างก้าวกระโดด ระบบ RF over fiber แบบมอดูเลตภายนอกจึงสามารถใช้งานในย่านความถี่สูงกว่า 40 GHz ได้ อย่างไรก็ตาม ด้วยการเพิ่มตัวปรับแสงไฟฟ้าระบบมีความซับซ้อนมากกว่าและไม่เอื้อต่อการใช้งาน ค่าเกนลิงก์ ROF, ค่าสัญญาณรบกวน และช่วงไดนามิก เป็นพารามิเตอร์สำคัญของลิงก์ ROF และทั้งสามค่านี้มีความเชื่อมโยงกันอย่างใกล้ชิด ตัวอย่างเช่น ค่าสัญญาณรบกวนต่ำหมายถึงช่วงไดนามิกที่กว้าง ในขณะที่ค่าเกนสูงไม่เพียงแต่จำเป็นสำหรับทุกระบบเท่านั้น แต่ยังส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพด้านอื่นๆ ของระบบอีกด้วย