En un mundo cada vez más interconectado, la demanda de transmisión de señales de alta velocidad y alta capacidad está desafiando los límites de los sistemas tradicionales de cable coaxial.El interés de la gente en la transmisión de radiofrecuencia de fibra óptica (RFoF) ha ido aumentando día a díaEsta tecnología combina las ventajas de baja pérdida y de alto ancho de banda de la fibra óptica con la multifuncionalidad de la comunicación por radiofrecuencia (Figura 1).El sistema RFoF transmite señales de RF a través de fibras ópticas, logrando la transmisión de señales de larga distancia sin interferencias en una amplia gama de aplicaciones desde estaciones terrestres por satélite, despliegues de antenas remotas,a las infraestructuras y sistemas de defensa 3G-5GEste artículo explora los principios básicos del diseño de sistemas RFoF.
Las principales funciones de la RFoF
Figura 1: Principales características de la RFoF (fuente de imagen: NuPhotonics)
Transmisión a larga distancia - intensidad de la señal
La pérdida de inserción de un cable SMA dieléctrico típico es de aproximadamente 0,25 dB/m (a 2 GHz).El rendimiento de los cables inflables es ligeramente mejorEn la tecnología RFoF, la tecnología de RFoF es una tecnología de alta pérdida que se aplica a distancias de transmisión superiores a 50 metros.las longitudes de onda más utilizadas son 1310 nm y 1550 nmLa pérdida a una longitud de onda de 1310 nm es de aproximadamente 0,35 dB/km, mientras que la pérdida a una longitud de onda de 1550 nm es de sólo 0,25 dB/km.Se puede ver que la pérdida de esta tecnología es significativamente menor que la de los cables coaxiles.
DigiKey y NuPhotonics simplifican el proceso de adquisición de componentes
DigiKey ha estado liderando el mundo en la simplificación del proceso de adquisición de componentes críticos.y las grandes corporaciones están comprando componentes a través de DigiKeyComo fabricante líder en las industrias de dispositivos RF y optoelectrónicos, NuPhotonics se ha asociado con DigiKey para proporcionar productos de componentes fáciles de usar y de fácil acceso para la industria,que es una progresión natural (véase la Figura 2).
NuPhotonics 10G PIN fotodiodo de fibra de cola FC/APC
Figura 2: NuPhotonics10G PIN fotodiodo de fibra de cola FC / APC. (Fuente de imagen: NuPhotonics)
Aunque actualmente existen algunas soluciones comerciales disponibles, a menudo carecen de beneficios económicos.permitir a los usuarios desarrollar soluciones especializadas de bajo coste utilizando componentes NuPhotonicsLos productos y soluciones discutidos en este artículo se pueden comprar fácilmente en DigiKey.
Diseño del transmisor RFoF - láser DFB 10G
La primera parte del diseño de un sistema RFoF es el desarrollo del transmisor.y luego transmitirlo a través de un enlace ópticoLos láseres de retroalimentación distribuidos (DFB) pueden ser modulados directamente por señales de radiofrecuencia, lo que los convierte en un dispositivo ideal para convertir señales eléctricas de radiofrecuencia en señales ópticas.El principio básico se muestra en la Figura 3Debido al método de sesgo del lado del ánodo utilizado en el láser, también es un terminal de entrada para la frecuencia RF. Para garantizar la seguridad del sistema, el circuito incluye un condensador de bloqueo de CC (C2).El valor de C2 se ajustará de acuerdo con el punto de corte de baja frecuencia deseadoLa resistencia R1 en el circuito se utiliza para hacer coincidir la impedancia del láser DFB de 10 Ω con el sistema de 50 Ω. Cuanto mayor sea el valor de R1, mejor será la coincidencia con el enlace,pero la desventaja es que aumentará la pérdida de inserción del enlace ópticoEsto puede lograr un control de nivel preciso para lograr los indicadores de correspondencia de impedancia y pérdida de inserción requeridos.La resistencia R2 en el circuito es una resistencia de limitación de corriente utilizada para limitar la corriente del láser. El inductor L es un camino de alta impedancia para las señales de RF y también el camino de impedancia mínima de corriente para el sesgo de láser DC.El condensador C1 es un dispositivo opcional utilizado como condensador de filtro para filtrar el ruido de la fuente de alimentación en condensadores de tipo T sesgados.
10G láser DFB con circuito de coincidencia de impedancia y unión en T de sesgo
Figura 3: láser DFB 10G con desviación en T-junción y circuito de coincidencia de impedancia. (Fuente de imagen: NuPhotonics)
Diseño del receptor RFoF - fotodiodo PIN 10G
La luz de las fibras ópticas necesita ser convertida en señales eléctricas más útiles. Para esto, se pueden utilizar fotodiodos.Se generan pares de agujeros electrónicosEste mecanismo también se conoce como el efecto fotoeléctrico interno. Estos agujeros se mueven hacia el ánodo (+) y los electrones se mueven hacia el cátodo (-).Debido a la implicación de la operación de banda ancha en el circuitoCuando el diodo está sesgado, la corriente solo pasará a través del diodo bajo la condición de que la luz incidente genere fotocorriente.Este método también tiene otra ventajaAl aumentar el tamaño de la capa de agotamiento, se puede acortar el tiempo de respuesta de sesgo inverso.El aumento de la anchura de la capa de agotamiento reducirá la capacidad de unión y aumentará la velocidad de deriva de los portadores de carga en el fotodiodoEl tiempo de tránsito de los portadores de carga se acorta, y el tiempo de respuesta también se acortará en consecuencia.
La Figura 4 muestra el circuito de conducción básico de un fotodiodo. Hay similitudes entre los circuitos de fotodiodo y los circuitos láser.El inductor L es una vía de tierra de baja impedancia de corriente continua que permite que la corriente fluya desde el alfiler de sesgo de corriente continua hasta la tierraLa elección correcta de R1 y C1 puede ayudar a mejorar la compatibilidad de impedancia de alta frecuencia.