מבוא ליישום שידור אופטי RF RF מעל סיבים

מבוא ליישום שלשידור אופטי RFRF מעל סיבים

בעשורים האחרונים, תקשורת מיקרוגל וטכנולוגיית טלקומוניקציה אופטית התפתחו במהירות. שתי הטכנולוגיות עשו התקדמות רבה בתחומן, והובילו גם להתפתחות מהירה של שירותי תקשורת ניידת והעברת נתונים, מה שהביא נוחות רבה לחייהם של אנשים. לשתי הטכנולוגיות של תקשורת מיקרוגל ותקשורת פוטואלקטרית יש יתרונות משלהן, אך יש להן גם כמה חסרונות שלא ניתן להתגבר עליהם. שידור פוטואלקטרי דורש רשת פיזית, וישנם כמה חסרונות בגמישות, ברשת המהירה ובניידות של הבנייה. לתקשורת מיקרוגל יש כמה חסרונות בשידור למרחקים ארוכים ובקיבולת גדולה, ומיקרוגל זקוק להגברה ושידור חוזר תכופים, ורוחב הפס של השידור מוגבל על ידי תדר הנושא. זה הוביל לשילוב של טכנולוגיית שידור מיקרוגל וסיבים אופטיים, כלומר, טכנולוגיית רדיו על גבי סיבים אופטיים (ROF), המכונה לעתים קרובות...RF מעל סיבים, או טכנולוגיית מרחוק בתדרי רדיו. התחום הנפוץ ביותר בטכנולוגיית RF over Fiber הוא תחום התקשורת בסיבים אופטיים, כולל תחנות בסיס ניידות, מערכות מבוזרות, פס רחב אלחוטי, טלוויזיה בכבלים, תקשורת רשת פרטית וכן הלאה. בשנים האחרונות, עם עליית הפוטוניקה של מיקרוגל, טכנולוגיית RF over Fiber נמצאת בשימוש נרחב במכ"ם פוטונים של מיקרוגל, תקשורת כטב"מים, מחקר אסטרונומיה ותחומים אחרים. בהתאם לסוגים השונים של אפנון לייזר, ניתן לחלק את תקשורת הלייזר לאפנון פנימי ואפנון חיצוני, הנפוץ ביותר הוא אפנון חיצוני, ובמאמר זה מתוארת RF over Fiber המבוסס על אפנון לייזר חיצוני. קישורי RF over Fiber מורכבים בעיקר ממשדר-מקלט אופטי, שידור ו...קישורי ROF, כפי שמוצג באיור הבא:

מבוא קצר לחלק האור. LD נפוץ בשימוש.לייזרים DFBלייזרים מסוג משוב מבוזר (distributed feedback), המשמשים ליישומים בעלי רעש נמוך וטווח דינמי גבוה, ולייזרים מסוג FP (Fabry-Perot) משמשים ליישומים פחות תובעניים. אורכי הגל הנפוצים ביותר הם 1064 ננומטר ו-1550 ננומטר. ה-PD הואגלאי אור, ובקצה השני של קישור הסיב האופטי, האור מזוהה על ידי פוטודיודה PIN של המקלט, אשר ממירה את האור לאות חשמלי ולאחר מכן עוברת לשלב העיבוד החשמלי המוכר. הסיב האופטי המשמש לחיבור ביניים הוא בדרך כלל סיב אופטי חד-מצבי ורב-מצבי. סיב חד-מצבי משמש בדרך כלל ברשת השדרה בגלל הפיזור הנמוך שלו והפסדו הנמוך. לסיב רב-מצבי יש יישום מסוים ברשת מקומית מכיוון שהוא זול לייצור ויכול להכיל שידורים מרובים בו זמנית. הדעיכה של האות האופטי בסיב קטנה מאוד, רק ~0.25dB/km ב-1550nm.

בהתבסס על מאפייני ההעברה הליניארית וההעברה האופטית, לחיבורי ROF יש את היתרונות הטכניים הבאים:

• הפסדים נמוכים מאוד, הנחתת סיבים פחות מ-0.4 dB/km

• שידור אולטרה-פס סיבים, אובדן סיבים ללא תלות בתדר

• קישור עם קיבולת נשיאת אות/רוחב פס גבוהים יותר עד 110GHz • עמידות בפני הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) (מזג אוויר סוער אינו משפיע על האות)

• עלות נמוכה יותר למטר • סיב גמיש וקל משקל יותר, ושוקל כ-1/25 ממשקל מוליך הגל ו-1/10 ממשקל כבל הקואקסיאלי

• סידור קל וגמיש של מודולטורים אלקטרו-אופטיים (עבור מערכות הדמיה רפואיות ומכניות)