In un mondo sempre più interconnesso, la domanda di trasmissione di segnali ad alta velocità e ad alta capacità sta sfidando i limiti dei tradizionali sistemi di cavi coassiali.L'interesse delle persone per la trasmissione in radiofrequenza in fibra ottica (RFoF) è aumentato di giorno in giornoQuesta tecnologia combina i vantaggi della fibra ottica in termini di basse perdite e larghezza di banda con la multifunzionalità della comunicazione a radiofrequenza (figura 1).Il sistema RFoF trasmette segnali RF attraverso fibre ottiche, che consente la trasmissione di segnali a lunga distanza e senza interferenze in una vasta gamma di applicazioni da stazioni terrestri satellitari, installazioni di antenne remote,alle infrastrutture e ai sistemi di difesa 3G-5GQuesto articolo esamina i principi di base della progettazione di sistemi RFoF.
Le funzioni principali della RFoF
Figura 1: Principali caratteristiche della RFoF (fonte immagine: NuPhotonics)
Trasmissione a lunga distanza - intensità del segnale
Le prestazioni dei cavi coassiali variano a seconda della configurazione del cavo. La perdita di inserimento di un tipico cavo SMA dielettrico è di circa 0,25 dB/m (a 2 GHz).Le prestazioni dei cavi gonfiabili sono leggermente miglioriLa tecnologia RFoF può essere applicata a distanze di trasmissione superiori a 50 metri, ma il costo è molto più alto.le lunghezze d'onda più comunemente utilizzate sono 1310 nm e 1550 nmLa perdita a una lunghezza d'onda di 1310 nm è di circa 0,35 dB/km, mentre la perdita a una lunghezza d'onda di 1550 nm è di soli 0,25 dB/km.Si può vedere che la perdita di questa tecnologia è significativamente inferiore a quella dei cavi coassiali.
DigiKey e NuPhotonics semplificano il processo di acquisto di componenti
DigiKey ha guidato il mondo nel semplificare il processo di acquisto di componenti critici.e le grandi aziende stanno comprando tutti i componenti attraverso DigiKeyIn qualità di produttore leader nel settore dei dispositivi RF e optoelettronici, NuPhotonics ha stretto una partnership con DigiKey per fornire prodotti di componenti facili da usare e facilmente accessibili per l'industria.che è una progressione naturale (cfr. figura 2).
NuPhotonics 10G PIN fotodiodo fibra di coda FC/APC
Figura 2: NuPhotonics10G PIN fotodiodi di fibra FC/APC. (Fonte immagine: NuPhotonics)
Anche se attualmente esistono alcune soluzioni commerciali disponibili, esse spesso mancano di benefici economici.consentire agli utenti di sviluppare soluzioni specializzate a basso costo utilizzando componenti NuPhotonicsI prodotti e le soluzioni discussi in questo articolo possono essere facilmente acquistati da DigiKey.
Progettazione del trasmettitore RFoF - laser DFB 10G
La prima parte della progettazione di un sistema RFoF è lo sviluppo del trasmettitore.e poi trasmetterlo attraverso un collegamento otticoI laser a feedback distribuito (DFB) possono essere direttamente modulati da segnali a radiofrequenza, il che li rende un dispositivo ideale per la conversione di segnali elettrici a radiofrequenza in segnali ottici.Il principio di base è illustrato nella figura 3A causa del metodo di bias lato anodo utilizzato nel laser, è anche un terminale di ingresso per la frequenza RF. Per garantire la sicurezza del sistema, il circuito include un condensatore di blocco CC (C2).Il valore di C2 sarà regolato in base al punto di taglio a bassa frequenza desideratoLa resistenza R1 nel circuito viene utilizzata per abbinare l'impedenza del laser DFB da 10 Ω al sistema da 50 Ω.ma lo svantaggio è che aumenterà la perdita di inserimento del collegamento otticoQuesto può ottenere un controllo di livello preciso per ottenere gli indicatori di corrispondenza di impedenza e perdita di inserimento richiesti.La resistenza R2 nel circuito è una resistenza di limitazione di corrente utilizzata per limitare la corrente del laser. L'induttore L è un percorso ad alta impedenza per i segnali RF e anche il percorso di corrente di impedenza minima per il bias laser DC.Il condensatore C1 è un dispositivo opzionale utilizzato come condensatore di filtraggio per filtrare il rumore dell'alimentazione su condensatori di tipo T biased.
Laser DFB 10G con circuito di abbinamento T-junction e impedenza
Figura 3: laser DFB 10G con giunzione T bias e circuito di abbinamento dell'impedenza. (Fonte immagine: NuPhotonics)
Disegno del ricevitore RFoF - Fotodiodo PIN 10G
La luce delle fibre ottiche deve essere convertita in segnali elettrici più utili.vengono generate coppie di fori elettroniciQuesto meccanismo è noto anche come effetto fotoelettrico interno. Questi fori si muovono verso l'anodo (+) e gli elettroni si muovono verso il catodo (-).A causa del coinvolgimento dell'operazione a banda larga nel circuito, i fotodiodi funzioneranno con bias inverso. Quando il bias inverso, la corrente passerà attraverso il fotodiodo solo a condizione che la luce incidente generi fotocorrente.Questo metodo di bias ha anche un altro vantaggioAumentando le dimensioni dello strato di esaurimento, il tempo di risposta del bias inverso può essere accorciato.L'aumento della larghezza dello strato di esaurimento ridurrà la capacità di giunzione e aumenterà la velocità di deriva dei portatori di carica nel fotodiodoIl tempo di transito dei vettori di carica è ridotto e il tempo di risposta sarà ridotto di conseguenza.
La figura 4 mostra il circuito di guida di base di un fotodiodo. Ci sono somiglianze tra i circuiti a fotodiodi e i circuiti laser.L'induttore L è un percorso di terra DC a bassa impedenza che consente al corrente di fluire dal pin di bias DC alla terraLa scelta corretta di R1 e C1 può aiutare a migliorare l'adeguamento dell'impedenza ad alta frequenza.