บทนำเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้การส่งสัญญาณ RF แบบออปติคัล RF ผ่านไฟเบอร์

บทนำสู่การประยุกต์ใช้การส่งสัญญาณออปติคอล RFRF ผ่านไฟเบอร์

ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา เทคโนโลยีการสื่อสารไมโครเวฟและเทคโนโลยีโทรคมนาคมแบบออปติกได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว เทคโนโลยีทั้งสองมีความก้าวหน้าอย่างมากในสาขาของตน และยังนำไปสู่การพัฒนาอย่างรวดเร็วของการสื่อสารเคลื่อนที่และบริการส่งข้อมูล ซึ่งนำมาซึ่งความสะดวกสบายอย่างมากต่อชีวิตของผู้คน เทคโนโลยีทั้งสองอย่าง ได้แก่ การสื่อสารไมโครเวฟและการสื่อสารแบบโฟโตอิเล็กทริกต่างก็มีข้อดีของตัวเอง แต่ก็มีข้อเสียบางประการที่ไม่สามารถเอาชนะได้ การส่งสัญญาณแบบโฟโตอิเล็กทริกจำเป็นต้องมีเครือข่ายทางกายภาพ และมีข้อบกพร่องบางประการในด้านความยืดหยุ่น การเชื่อมต่อเครือข่ายที่รวดเร็ว และความคล่องตัวในการก่อสร้าง การสื่อสารไมโครเวฟมีข้อบกพร่องบางประการในการส่งสัญญาณระยะไกลและความจุขนาดใหญ่ ไมโครเวฟต้องการการขยายสัญญาณรีเลย์และการส่งสัญญาณซ้ำบ่อยครั้ง และแบนด์วิดท์ในการส่งสัญญาณถูกจำกัดด้วยความถี่ของคลื่นพาหะ สิ่งนี้นำไปสู่การผสานรวมเทคโนโลยีการส่งสัญญาณไมโครเวฟและใยแก้วนำแสง นั่นคือ เทคโนโลยีวิทยุผ่านไฟเบอร์ (ROF) ซึ่งมักเรียกกันว่าRF ผ่านไฟเบอร์หรือเทคโนโลยีการสื่อสารระยะไกลด้วยคลื่นความถี่วิทยุ เทคโนโลยี RF over Fiber ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือการสื่อสารผ่านใยแก้วนำแสง ซึ่งรวมถึงสถานีฐานเคลื่อนที่ ระบบกระจายสัญญาณ บรอดแบนด์ไร้สาย เคเบิลทีวี การสื่อสารผ่านเครือข่ายส่วนตัว และอื่นๆ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการเติบโตของเทคโนโลยีโฟโตนิกส์ไมโครเวฟ เทคโนโลยี RF over Fiber จึงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในเรดาร์โฟตอนไมโครเวฟ การสื่อสารด้วยโดรน การวิจัยทางดาราศาสตร์ และสาขาอื่นๆ ตามประเภทของการมอดูเลตด้วยเลเซอร์ การสื่อสารด้วยเลเซอร์สามารถแบ่งออกได้เป็น การมอดูเลตภายใน และการมอดูเลตภายนอก ซึ่งที่นิยมใช้กันคือการมอดูเลตภายนอก และบทความนี้จะอธิบายการมอดูเลต RF over Fiber ที่ใช้การมอดูเลตเลเซอร์ภายนอกเป็นหลัก การเชื่อมต่อ RF over Fiber ประกอบด้วยตัวรับส่งสัญญาณแสง การส่งสัญญาณ และลิงค์ ROFดังแสดงในรูปต่อไปนี้:

บทนำสั้นๆ เกี่ยวกับส่วนแสง LD มักใช้กันทั่วไปเลเซอร์ DFB(แบบป้อนกลับแบบกระจาย) ซึ่งใช้สำหรับการใช้งานที่มีสัญญาณรบกวนต่ำและมีช่วงไดนามิกสูง และเลเซอร์ FP (แบบ Fabry-Perot) ใช้สำหรับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูง ความยาวคลื่นที่ใช้กันมากที่สุดคือ 1064 นาโนเมตรและ 1550 นาโนเมตร PD คือเครื่องตรวจจับภาพและที่ปลายอีกด้านหนึ่งของลิงก์ใยแก้วนำแสง แสงจะถูกตรวจจับโดย PIN photodiode ของตัวรับสัญญาณ ซึ่งจะแปลงแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้าและเข้าสู่ขั้นตอนการประมวลผลทางไฟฟ้าที่คุ้นเคย ใยแก้วนำแสงที่ใช้ในการเชื่อมต่อระดับกลางมักเป็นใยแก้วนำแสงแบบโหมดเดียวและหลายโหมด ใยแก้วนำแสงแบบโหมดเดียวมักใช้ในเครือข่ายหลักเนื่องจากการกระจายตัวต่ำและการสูญเสียต่ำ ใยแก้วนำแสงแบบหลายโหมดมีการใช้งานบางอย่างในเครือข่ายท้องถิ่นเนื่องจากมีต้นทุนการผลิตต่ำและสามารถรองรับการส่งสัญญาณหลายรายการพร้อมกัน การลดทอนของสัญญาณแสงในใยแก้วนำแสงมีค่าน้อยมาก เพียง ~0.25dB/km ที่ 1550nm

จากคุณลักษณะของการส่งผ่านแบบเส้นตรงและการส่งข้อมูลแบบออปติก ลิงก์ ROF จึงมีข้อได้เปรียบทางเทคนิคดังต่อไปนี้:

• การสูญเสียต่ำมาก การลดทอนของไฟเบอร์น้อยกว่า 0.4 dB/km

• การส่งผ่านแบนด์วิดท์ไฟเบอร์แบบอัลตร้า การสูญเสียไฟเบอร์ไม่ขึ้นอยู่กับความถี่

• เชื่อมโยงด้วยความสามารถในการรับส่งสัญญาณ/แบนด์วิดท์ที่สูงขึ้นถึง 110GHz • ทนทานต่อสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) (สภาพอากาศเลวร้ายไม่ส่งผลต่อสัญญาณ)

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

• การจัดเรียงโมดูเลเตอร์ไฟฟ้าออปติกที่ง่ายและยืดหยุ่น (สำหรับระบบถ่ายภาพทางการแพทย์และกลไก)