Johdatus soveltamiseenRF-optinen lähetysRF kuituyhteyden kautta
Viime vuosikymmeninä mikroaaltotiedonsiirto ja optinen tietoliikennetekniikka ovat kehittyneet nopeasti. Molemmat teknologiat ovat edistyneet huomattavasti omilla aloillaan ja johtaneet myös mobiiliviestinnän ja tiedonsiirtopalveluiden nopeaan kehitykseen, mikä on tuonut suurta helppoutta ihmisten elämään. Mikroaaltotiedonsiirrolla ja valosähköisellä tiedonsiirrolla on omat etunsa, mutta niillä on myös joitakin haittoja, joita ei voida voittaa. Valosähköinen tiedonsiirto vaatii fyysistä verkottumista, ja sen joustavuudessa, nopeassa verkottumisessa ja liikkuvuudessa on joitakin puutteita. Mikroaaltotiedonsiirrolla on joitakin puutteita pitkän matkan tiedonsiirrossa ja suuressa kapasiteetissa, ja mikroaalto vaatii usein toistuvaa relevahvistusta ja uudelleenlähetystä, ja kantoaaltotaajuus rajoittaa lähetyskaistanleveyttä. Tämä on johtanut mikroaalto- ja optisen kuitusiirtotekniikan integrointiin eli radiokuitutekniikkaan (ROF), jota usein kutsutaan nimelläRF kuituyhteyden kautta, tai radiotaajuinen etätekniikka. RF-kuituyhteyden laajimmin käytetty ala on optinen kuituviestintä, mukaan lukien mobiilit tukiasemat, hajautetut järjestelmät, langaton laajakaista, kaapelitelevisio, yksityisten verkkojen viestintä ja niin edelleen. Viime vuosina mikroaaltofotoniikan nousun myötä RF-kuituyhteyttä on käytetty laajalti mikroaaltofotonitutkassa, miehittämättömien ilma-alusten viestinnässä, tähtitieteen tutkimuksessa ja muilla aloilla. Erilaisten lasermodulaatiotyyppien mukaan laserviestintä voidaan jakaa sisäiseen modulaatioon ja ulkoiseen modulaatioon. Yleisimmin käytetty on ulkoinen modulaatio, ja tässä artikkelissa kuvataan ulkoiseen lasermodulaatioon perustuvaa RF-kuituyhteyttä. RF-kuituyhteydet koostuvat pääasiassa optisesta lähetin-vastaanottimesta, lähetyksestä jaROF-linkit, kuten seuraavassa kuvassa näkyy:
Lyhyt johdanto valo-osaan. LD:tä käytetään yleisestiDFB-laserit(hajautetun takaisinkytkennän tyyppi), joita käytetään vähäkohinaisissa ja laajan dynaamisen alueen sovelluksissa, ja FP-lasereita (Fabry-Perot-tyyppi) käytetään vähemmän vaativiin sovelluksiin. Yleisimmin käytetyt aallonpituudet ovat 1064 nm ja 1550 nm. PD onvaloilmaisin, ja kuituoptisen linkin toisessa päässä vastaanottimen PIN-fotodiodi havaitsee valon, joka muuntaa valon sähköiseksi signaaliksi ja sitten tuttuun sähköiseen käsittelyvaiheeseen. Väliyhteydessä käytetty optinen kuitu on yleisesti yksimuotoinen ja monimuotoinen optinen kuitu. Yksimuotoista kuitua käytetään yleisesti runkoverkossa sen alhaisen dispersion ja vähäisen häviön vuoksi. Monimuotokuidulla on tietty sovellus lähiverkoissa, koska se on halpaa valmistaa ja se voi mahdollistaa useita lähetyksiä samanaikaisesti. Optisen signaalin vaimennus kuidussa on hyvin pieni, vain ~0,25 dB/km 1550 nm:n aallonpituudella.
Lineaarisen ja optisen siirron ominaisuuksien perusteella ROF-linkeillä on seuraavat tekniset edut:
• Erittäin pieni häviö, kuidun vaimennus alle 0,4 dB/km
• Kuitujen erittäin laajakaistanleveys, kuituhäviö riippumaton taajuudesta
• Linkki, jolla on suurempi signaalin kantokyky/kaistanleveys jopa 110 GHz:iin asti • Sähkömagneettisten häiriöiden (EMI) sieto (ankarat sääolosuhteet eivät vaikuta signaaliin)
• Alhaisemmat metrikustannukset • Kuitu on joustavampi ja kevyempi, painaa noin 1/25 aaltojohteesta ja 1/10 koaksiaalikaapelista
• Sähköoptisten modulaattoreiden helppo ja joustava järjestely (lääketieteellisiin ja mekaanisiin kuvantamisjärjestelmiin)
Julkaisun aika: 11.3.2025