RF over Fiberシステムの概要

RF over Fiberシステムの概要

光ファイバー経由のRFはマイクロ波フォトニクスの重要な応用の一つであり、マイクロ波フォトニックレーダー、天文電波望遠鏡、無人航空機通信などの先端分野で比類のない利点を発揮します。

光ファイバー経由のRFROFリンク主に光送信機、光受信機、光ケーブルで構成されています。図1に示します。

光送信機：分布帰還型レーザー（DFBレーザー）は低ノイズおよび高ダイナミックレンジが求められる用途に使用され、FPレーザーはそれほど要求条件が高くない用途に使用されます。これらのレーザーの波長は1310nmまたは1550nmです。

光受信機: 光ファイバーリンクのもう一方の端では、受信機の PIN フォトダイオードによって光が検出され、光が電流に変換されます。

光ケーブル：マルチモード光ファイバーとは対照的に、シングルモード光ファイバーは低分散性と低損失性のため、線形リンクに使用されます。波長1310nmでは、光ファイバー内の光信号の減衰は0.4dB/km未満です。波長1550nmでは、0.25dB/km未満です。

ROFリンクは線形伝送システムです。線形伝送と光伝送の特性に基づき、ROFリンクには以下の技術的利点があります。

• 極めて低い損失、ファイバー減衰は0.4 dB/km未満

• 光ファイバー超広帯域伝送、光ファイバー損失は周波数に依存しない

このリンクはDCから40GHzまでのより高い信号伝送容量/帯域幅を持っています。

• 耐電磁干渉（EMI）（悪天候でも信号に影響なし）

• メートル当たりのコストが低い • 光ファイバーはより柔軟で軽量であり、重さは導波管の約1/25、同軸ケーブルの約1/10です。

• 便利で柔軟なレイアウト（医療および機械画像システム向け）

光送信機の構成により、RF over Fiberシステムは、直接変調方式と外部変調方式の2種類に分けられます。直接変調型RF over Fiberシステムの光送信機は、低コスト、小型、集積化が容易などの利点を持つ直接変調DFBレーザーを採用しており、広く使用されています。しかし、直接変調DFBレーザーチップの制限により、直接変調型RF over Fiberは20GHz以下の周波数帯域にしか適用できません。直接変調型と比較して、外部変調型RF over Fiber光送信機は、単一周波数DFBレーザーと電気光学変調器で構成されています。電気光学変調器技術の成熟により、外部変調型RF over Fiberシステムは40GHzを超える周波数帯域での応用が可能です。しかし、電気光学変調器システムはより複雑になり、応用に適さなくなります。ROFリンクのゲイン、雑音指数、ダイナミックレンジはROFリンクの重要なパラメータであり、これら3つは密接に関連しています。例えば、雑音指数が低いほどダイナミックレンジが広くなりますが、ゲインが高いことはすべてのシステムに求められるだけでなく、システムの他の性能面にも大きな影響を与えます。