Dalam dunia yang semakin saling terhubung, permintaan untuk transmisi sinyal berkecepatan tinggi dan kapasitas tinggi menantang batas-batas sistem kabel koaksial tradisional.Kepentingan masyarakat dalam transmisi frekuensi radio serat optik (RFoF) telah meningkat dari hari ke hariTeknologi ini menggabungkan kerugian rendah dan kelebihan bandwidth tinggi dari serat optik dengan multifungsi komunikasi frekuensi radio (Gambar 1).Sistem RFoF mengirimkan sinyal RF melalui serat optik, mencapai transmisi sinyal jarak jauh, bebas gangguan dalam berbagai aplikasi dari stasiun darat satelit, penyebaran antena jarak jauh,untuk infrastruktur 3G-5G dan sistem pertahananArtikel ini mengeksplorasi prinsip dasar desain sistem RFoF.
Fungsi utama RFoF
Gambar 1: Karakteristik utama RFoF. (Sumber gambar: NuPhotonics)
Transmisi jarak jauh - kekuatan sinyal
Kinerja kabel koaksial bervariasi tergantung pada konfigurasi kabel.Kinerja kabel kembung sedikit lebih baik, tetapi biayanya jauh lebih tinggi. Hal ini justru karakteristik kerugian tinggi yang membuat teknologi RFoF berlaku untuk jarak transmisi melebihi 50 meter.panjang gelombang yang paling umum digunakan adalah 1310 nm dan 1550 nmKerugian pada panjang gelombang 1310 nm adalah sekitar 0,35 dB/km, sedangkan kerugian pada panjang gelombang 1550 nm hanya 0,25 dB/km.Hal ini dapat dilihat bahwa kehilangan teknologi ini secara signifikan lebih rendah daripada kabel koaksial.
DigiKey dan NuPhotonics menyederhanakan proses pengadaan komponen
DigiKey telah memimpin dunia dalam menyederhanakan proses pengadaan komponen penting.dan perusahaan besar semua membeli komponen melalui DigiKeySebagai produsen terkemuka di industri perangkat RF dan optoelektronik, NuPhotonics telah bermitra dengan DigiKey untuk menyediakan produk komponen yang mudah digunakan dan mudah diakses untuk industri,yang merupakan perkembangan alami (lihat Gambar 2).
NuPhotonics 10G PIN fotodiode buntut serat FC/APC
Gambar 2: NuPhotonics10G PIN fotodiode buntut serat FC/APC. (Sumber gambar: NuPhotonics)
Meskipun saat ini ada beberapa solusi komersial yang tersedia, mereka sering tidak memiliki manfaat ekonomi.memungkinkan pengguna untuk mengembangkan solusi khusus dengan biaya rendah menggunakan komponen NuPhotonicsProduk dan solusi yang dibahas dalam artikel ini dapat dengan mudah dibeli dari DigiKey.
Desain pemancar RFoF - 10G DFB laser
Bagian pertama dari merancang sistem RFoF adalah mengembangkan pemancar. Untuk arsitektur RFoF, perlu untuk memodulasi sinyal RF data ke sinyal pembawa optik,dan kemudian mengirimkannya melalui link optikLaser umpan balik terdistribusi (DFB) dapat dimodulasi secara langsung oleh sinyal frekuensi radio, menjadikannya perangkat yang ideal untuk mengubah sinyal listrik frekuensi radio menjadi sinyal optik.Prinsip dasar ditunjukkan pada Gambar 3. Karena metode bias sisi anode yang digunakan dalam laser, ini juga merupakan terminal input untuk frekuensi RF. Untuk memastikan keamanan sistem, sirkuit ini mencakup kapasitor pemblokiran DC (C2).Nilai C2 akan disetel sesuai dengan titik pemotongan frekuensi rendah yang diinginkan. resistor R1 dalam sirkuit digunakan untuk impedan mencocokkan laser 10 Ω DFB dengan sistem 50 Ω. Semakin besar nilai R1, semakin baik pencocokan dengan link,tapi kelemahan adalah bahwa hal itu akan meningkatkan kehilangan sisipan dari link optikHal ini dapat mencapai kontrol tingkat yang tepat untuk mencapai yang diperlukan impedansi pencocokan dan penyisipan indikator kerugian.Resistor R2 dalam sirkuit adalah resistor pembatas arus yang digunakan untuk membatasi arus laserInduktor L adalah jalur impedansi tinggi untuk sinyal RF dan juga jalur arus impedansi minimum untuk bias laser DC.Kondensator C1 adalah perangkat opsional yang digunakan sebagai kondensator penyaring untuk menyaring kebisingan catu daya pada kondensator tipe T bias.
10G DFB laser dengan bias T-junction dan impedansi yang cocok sirkuit
Gambar 3: 10G DFB laser dengan bias T-junction dan impedansi yang cocok sirkuit. (sumber gambar: NuPhotonics)
Desain RFoF Receiver - 10G PIN Photodiode
Cahaya dalam serat optik perlu dikonversi menjadi sinyal listrik yang lebih berguna. Untuk ini, fotodioda dapat digunakan.pasangan lubang elektron dihasilkanMekanisme ini juga dikenal sebagai efek fotoelektrik internal. lubang ini bergerak ke arah anoda (+) dan elektron bergerak ke arah katoda (-). efek ini akan menghasilkan foto arus.Karena keterlibatan operasi broadband di sirkuit, fotodioda akan beroperasi di bawah bias terbalik. Ketika bias terbalik, arus hanya akan melewati fotodioda di bawah kondisi bahwa cahaya yang jatuh menghasilkan fotocurrent.Metode bias ini juga memiliki keuntungan lainDengan meningkatkan ukuran lapisan depletion, waktu respons bias terbalik dapat diperpendek.Peningkatan lebar lapisan depletion akan mengurangi kapasitas junction dan meningkatkan kecepatan drift pembawa muatan di photodiode. Waktu transit dari carrier muatan dipersingkat, dan waktu respons juga akan dipersingkat sesuai.
Gambar 4 menunjukkan sirkuit penggerak dasar dari fotodioda. Ada kesamaan antara sirkuit fotodioda dan sirkuit laser. Kondensator C adalah kondensator blok DC yang digunakan untuk melindungi port RF.Induktor L adalah jalur tanah DC impedansi rendah yang memungkinkan arus mengalir dari pin bias DC ke tanah, karena DC menghalangi kapasitor C tidak memiliki jalur langsung tanah. Memilih R1 dan C1 dengan benar dapat membantu meningkatkan pencocokan impedansi frekuensi tinggi.