מבוא למערכת RF מעל סיבים

מבוא למערכת RF מעל סיבים

RF מעל סיביםהוא אחד היישומים החשובים של פוטוניקה במיקרוגל ומציג יתרונות חסרי תקדים בתחומים מתקדמים כמו מכ"ם פוטוני במיקרוגל, רדיו-טלפוטו אסטרונומי ותקשורת כלי טיס בלתי מאוישים.

RF מעל סיביםקישור ROFמורכב בעיקר ממשדרים אופטיים, מקלטים אופטיים וכבלים אופטיים. כפי שמוצג באיור 1.

משדרים אופטיים: לייזרי משוב מבוזרים (לייזר DFB) מיושמים ביישומים בעלי רעש נמוך וטווח דינמי גבוה, בעוד שליזרי FP משמשים ביישומים עם דרישות נמוכות יותר. ללייזרים אלה אורכי גל של 1310 ננומטר או 1550 ננומטר.

מקלט אופטי: בקצה השני של קישור הסיב האופטי, האור מזוהה על ידי פוטודיודה PIN של המקלט, אשר ממירה את האור בחזרה לזרם.

כבלים אופטיים: בניגוד לסיבים מרובי-מודים, סיבים חד-מודיים משמשים בקישורים ליניאריים בשל פיזורם הנמוך והפסדם הנמוך. באורך גל של 1310 ננומטר, הדעיכה של האות האופטי בסיב האופטי היא פחות מ-0.4dB/km. באורך גל של 1550 ננומטר, היא פחות מ-0.25dB/km.

מערכת הולכה ליניארית היא מערכת הולכה ליניארית. בהתבסס על מאפייני ההולכה הליניארית וההולכה האופטית, למערכת הולכה ROF יש את היתרונות הטכניים הבאים:

• אובדן נמוך במיוחד, עם הנחתה של סיבים של פחות מ-0.4 dB/km

• שידור אולטרה-פס סיב אופטי, אובדן סיב אופטי אינו תלוי בתדר

לקישור קיבולת נשיאת אות/רוחב פס גבוהים יותר, עד DC עד 40GHz

• מניעת הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) (אין השפעה על האות במזג אוויר גרוע)

• עלות נמוכה יותר למטר • סיבים אופטיים גמישים וקלים יותר, ומשקלם כ-1/25 ממשקל מוליכי הגל ו-1/10 ממשקל כבלי הקואקסיאליים

• פריסה נוחה וגמישה (למערכות הדמיה רפואיות ומכניות)

בהתאם להרכב המשדר האופטי, מערכת RF מעל סיבים מחולקת לשני סוגים: אפנון ישיר ואפנון חיצוני. המשדר האופטי של מערכת RF מעל סיבים מאופננת ישירה מאמץ את לייזר DFB מאופנן ישיר, אשר לו יתרונות של עלות נמוכה, גודל קטן ושילוב קל, והוא נמצא בשימוש נרחב. עם זאת, מוגבל על ידי שבב לייזר DFB מאופנן ישיר, RF מאופנן ישיר מעל סיבים יכול להיות מיושם רק בתחום התדרים מתחת ל-20GHz. בהשוואה לאפנון ישיר, משדר RF מעל סיבים אופטיים מאופנן חיצוני מורכב מלייזר DFB בתדר יחיד ומאפנן אלקטרו-אופטי. בשל בגרות טכנולוגיית האפנון האלקטרו-אופטי, מערכת RF מעל סיבים מאופננת חיצונית יכולה להשיג יישומים בתחום התדרים הגדול מ-40GHz. עם זאת, בשל התוספת של...מודולטור אלקטרו-אופטי, המערכת מורכבת יותר ואינה מתאימה ליישום. הגבר קישור ROF, נתון רעש וטווח דינמי הם פרמטרים חשובים של קישורי ROF, וקיים קשר הדוק בין השלושה. לדוגמה, נתון רעש נמוך פירושו טווח דינמי גדול, בעוד שהגבר גבוה לא רק נדרש על ידי כל מערכת, אלא גם משפיע יותר על היבטי ביצועים אחרים של המערכת.