مقدمه‌ای بر کاربرد انتقال نوری RF از طریق فیبر نوری

مقدمه‌ای بر کاربردانتقال نوری RFRF روی فیبر

در دهه‌های اخیر، فناوری ارتباطات مایکروویو و مخابرات نوری به سرعت توسعه یافته‌اند. هر دو فناوری در زمینه‌های مربوط به خود پیشرفت‌های چشمگیری داشته‌اند و همچنین منجر به توسعه سریع خدمات ارتباطات سیار و انتقال داده شده‌اند و راحتی زیادی را برای زندگی مردم به ارمغان آورده‌اند. دو فناوری ارتباطات مایکروویو و ارتباطات فوتوالکتریک مزایای خاص خود را دارند، اما معایبی نیز دارند که قابل رفع نیستند. انتقال فوتوالکتریک نیاز به شبکه فیزیکی دارد و کاستی‌هایی در انعطاف‌پذیری، شبکه سریع و تحرک ساخت و ساز وجود دارد. ارتباطات مایکروویو در انتقال از راه دور و ظرفیت زیاد دارای کاستی‌هایی است و مایکروویو نیاز به تقویت رله و انتقال مجدد مکرر دارد و پهنای باند انتقال توسط فرکانس حامل محدود می‌شود. این امر منجر به ادغام فناوری انتقال مایکروویو و فیبر نوری، یعنی فناوری رادیو روی فیبر (ROF) شد که اغلب به عنوان ...RF روی فیبریا فناوری کنترل از راه دور فرکانس رادیویی. پرکاربردترین زمینه فناوری RF روی فیبر، حوزه ارتباطات فیبر نوری، از جمله ایستگاه‌های پایه موبایل، سیستم‌های توزیع‌شده، پهنای باند بی‌سیم، تلویزیون کابلی، ارتباطات شبکه خصوصی و غیره است. در سال‌های اخیر، با ظهور فوتونیک مایکروویو، فناوری RF روی فیبر به طور گسترده در رادار فوتون مایکروویو، ارتباطات پهپاد، تحقیقات نجوم و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار گرفته است. با توجه به انواع مختلف مدولاسیون لیزر، ارتباطات لیزری را می‌توان به مدولاسیون داخلی و مدولاسیون خارجی تقسیم کرد، مدولاسیون خارجی که معمولاً استفاده می‌شود، مدولاسیون خارجی است و RF روی فیبر مبتنی بر مدولاسیون لیزر خارجی در این مقاله شرح داده شده است. پیوندهای RF روی فیبر عمدتاً از فرستنده-گیرنده نوری، انتقال ولینک‌های ROF، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است:

مقدمه‌ای کوتاه بر بخش نور. معمولاً از LD استفاده می‌شودلیزرهای DFB(نوع بازخورد توزیع‌شده) که برای کاربردهای کم‌نویز و محدوده دینامیکی بالا استفاده می‌شوند و لیزرهای FP (نوع فابری-پرو) برای کاربردهای کم‌نیازتر استفاده می‌شوند. رایج‌ترین طول موج‌های مورد استفاده ۱۰۶۴ نانومتر و ۱۵۵۰ نانومتر هستند. PD یکآشکارساز نوریو در انتهای دیگر لینک فیبر نوری، نور توسط فوتودیود PIN گیرنده شناسایی می‌شود که نور را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند و سپس به مرحله پردازش الکتریکی آشنا می‌رود. فیبر نوری مورد استفاده برای اتصال میانی معمولاً فیبر نوری تک حالته و چند حالته است. فیبر تک حالته به دلیل پراکندگی و تلفات کم، معمولاً در شبکه ستون فقرات استفاده می‌شود. فیبر چند حالته کاربرد خاصی در شبکه محلی دارد زیرا ساخت آن ارزان است و می‌تواند چندین انتقال را همزمان انجام دهد. تضعیف سیگنال نوری در فیبر بسیار کم است، فقط حدود 0.25 دسی‌بل در کیلومتر در 1550 نانومتر.

بر اساس ویژگی‌های انتقال خطی و انتقال نوری، لینک‌های ROF مزایای فنی زیر را دارند:

• افت بسیار کم، تضعیف فیبر کمتر از 0.4 دسی‌بل در کیلومتر

• انتقال با پهنای باند فوق العاده فیبر، افت فیبر مستقل از فرکانس

• ارتباط با ظرفیت/پهنای باند بالاتر برای انتقال سیگنال تا 110 گیگاهرتز • مقاومت در برابر تداخل الکترومغناطیسی (آب و هوای نامساعد بر سیگنال تأثیری نمی‌گذارد)

• هزینه کمتر به ازای هر متر • فیبر نوری انعطاف‌پذیرتر و سبک‌تر است و وزنی حدود ۱/۲۵ موجبر و ۱/۱۰ کابل کواکسیال دارد.

• چیدمان آسان و انعطاف‌پذیر مدولاتورهای الکترواپتیکی (برای سیستم‌های تصویربرداری پزشکی و مکانیکی)