Dans un monde de plus en plus interconnecté, la demande de transmission de signaux à grande vitesse et de grande capacité défie les limites des systèmes de câbles coaxial traditionnels.L'intérêt des gens pour la transmission radiofréquence par fibre optique (RFoF) a augmenté de jour en jour.Cette technologie combine les avantages de faible perte et de large bande passante de la fibre optique avec la multifonctionnalité de la communication par radiofréquence (figure 1).Le système RFoF transmet des signaux RF à travers des fibres optiques, permettant la transmission de signaux à longue distance et sans interférences dans un large éventail d'applications depuis les stations terrestres par satellite, les déploiements d'antennes à distance,à l'infrastructure 3G-5G et aux systèmes de défenseCet article examine les principes de base de la conception de systèmes RFoF.
Les principales fonctions de la RFoF
Figure 1: Principales caractéristiques du RFoF (source d'image: NuPhotonics)
Transmission à longue distance - intensité du signal
La perte d'insertion d'un câble SMA diélectrique typique est d'environ 0,25 dB/m (2 GHz).Les performances des câbles gonflables sont légèrement meilleuresLa technologie RFoF est particulièrement adaptée à des distances de transmission supérieures à 50 mètres, mais son coût est beaucoup plus élevé.les longueurs d'onde les plus couramment utilisées sont 1310 nm et 1550 nmLa perte à une longueur d'onde de 1310 nm est d'environ 0,35 dB/km, tandis que la perte à une longueur d'onde de 1550 nm n'est que de 0,25 dB/km.On peut voir que la perte de cette technologie est nettement inférieure à celle des câbles coaxials.
DigiKey et NuPhotonics simplifient le processus d'approvisionnement en composants
DigiKey a été le leader mondial dans la simplification du processus d'approvisionnement de composants critiques.et les grandes entreprises achètent tous des composants via DigiKeyEn tant que fabricant leader dans les industries des appareils RF et optoélectroniques, NuPhotonics s'est associé à DigiKey pour fournir des produits composants faciles à utiliser et facilement accessibles à l'industrie,qui est une progression naturelle (voir figure 2).
NuPhotonics 10G PIN photodiode fibre de queue FC/APC
Figure 2: NuPhotonics10G PIN photodiode fibre de queue FC/APC. (Source d'image: NuPhotonics)
Bien qu'il existe actuellement des solutions commerciales disponibles, elles manquent souvent d'avantages économiques.permettre aux utilisateurs de développer des solutions spécialisées à faible coût utilisant des composants NuPhotonicsLes produits et solutions discutés dans cet article peuvent être facilement achetés auprès de DigiKey.
Conception de l'émetteur RFoF - laser DFB 10G
La première partie de la conception d'un système RFoF consiste à développer l'émetteur.et ensuite transmettre par une liaison optiqueLes lasers à rétroaction distribuée (DFB) peuvent être directement modulés par des signaux de radiofréquence, ce qui en fait un dispositif idéal pour convertir les signaux électriques de radiofréquence en signaux optiques.Le principe de base est illustré à la figure 3En raison de la méthode de biais côté anode utilisée dans le laser, il s'agit également d'un terminal d'entrée pour la fréquence RF. Pour assurer la sécurité du système, le circuit comprend un condensateur de blocage CC (C2).La valeur de C2 sera réglée en fonction du point de coupure de basse fréquence souhaitéLa résistance R1 dans le circuit est utilisée pour faire correspondre l'impédance du laser DFB de 10 Ω avec le système de 50 Ω. Plus la valeur R1 est grande, meilleure est la correspondance avec la liaison,mais l'inconvénient est qu'il augmentera la perte d'insertion de la liaison optiqueIl permet d'obtenir un contrôle de niveau précis afin d'obtenir les indicateurs de correspondance d'impédance et de perte d'insertion requis.La résistance R2 dans le circuit est une résistance limitant le courant utilisé pour limiter le courant du laser. L'inducteur L est un chemin d'impédance élevée pour les signaux RF et aussi le chemin de courant d'impédance minimum pour le biais laser CC.Le condensateur C1 est un dispositif optionnel utilisé comme condensateur de filtration pour filtrer le bruit de l'alimentation sur les condensateurs de type T biaisés.
Laser DFB 10G avec circuit de correspondance de liaison T et d'impédance
Figure 3: Laser DFB 10G avec un circuit de correspondance de T-junction et d'impédance de biais.
Conception du récepteur RFoF - photodiode PIN 10G
La lumière dans les fibres optiques doit être convertie en signaux électriques plus utiles. Pour cela, on peut utiliser des photodiodes.des paires de trous électroniques sont généréesCe mécanisme est également connu sous le nom d'effet photoélectrique interne. Ces trous se déplacent vers l'anode (+) et les électrons se déplacent vers la cathode (-).En raison de l'implication de l'exploitation du haut débit dans le circuitLes photodiodes fonctionneront sous biais inverse.Cette méthode de biais présente également un autre avantageEn augmentant la taille de la couche d'épuisement, le temps de réponse de biais inverse peut être raccourci.L'augmentation de la largeur de la couche d'épuisement réduira la capacité de jonction et augmentera la vitesse de dérive des porteurs de charge dans la photodiodeLe temps de transit des transporteurs de charge est raccourci, et le temps de réponse sera également raccourci en conséquence.
La figure 4 montre le circuit de conduite de base d'une photodiode. Il existe des similitudes entre les circuits de photodiodes et les circuits laser.L'inducteur L est un chemin de terre en courant continu à faible impédance qui permet au courant de circuler de la broche de biais en courant continu à la terre, car le condensateur de blocage en courant continu C n'a pas de trajectoire de mise à la terre directe.