|
|
引言射频光纤（Radio-Over-Fiber, ROF）技术是电信领域的重要创新，显着提高了信号传输质量和效率。本文将探讨ROF系统的基本原理、优势及其性能测试方法，使用 PIC Studio當中的 pSim Plus 进行仿真[1]。, _9 d) K% _0 P6 `
+ F) ?3 F6 K4 F( P
qio0ykl403c6401279835.png
# T0 `$ Z! J" V M8 F1 ?* k; ^, _. M9 H* a9 @) @
射频光纤系统简介( `9 g0 g; A% L8 d, u
射频光纤技术结合了射频通信的优点和光纤传输的优势。ROF系统的核心是将高频射频信号转换为光信号，通过光纤传输到目的地，然后再转换回射频信号。
& s8 D4 B8 S i) d: @' \; Q. \+ o. q; p
fiqjnngqzks6401279935.png
* n" b d! f8 l* n图1：射频光纤系统基本原理示意图[2]。
( w- d! [& a: k- `ROF的原理可以分为三个主要步骤：射频到光信号的转换：通过将射频信号调制到光载波上实现。光信号传输：转换后的光信号通过光纤传输到远端接收器。光信号到射频的转换：在目的地，光信号通常通过光接收器转换回射频信号。[/ol]: A* e/ c' S6 ?7 v4 \
射频光纤系统的优势与传统射频传输方法相比，ROF系统具有几个显着优势：低信号衰减和损耗：与传统同轴电缆或无线传输相比，光纤传输大大减少了传输损耗和信号衰减。高带宽：光纤提供的带宽远高于铜缆。这使得ROF系统能够支持更高频率和更大容量的射频信号传输。抗干扰能力：光信号在传输过程中几乎不受外部电磁干扰的影响。这一特性提高了系统的整体稳定性和可靠性。[/ol]
+ W, a" f, G, d2 Y: k m这些优势使ROF系统特别适用于需要高质量、长距离传输射频信号的应用，如蜂窝网络、卫星通信和分布式天线系统。/ P. Y- _3 t8 a) ^4 `4 W
射频光纤系统的测试为确保ROF系统的最佳性能，采用了各种测试方法。测试的一个关键方面是误差矢量幅度（EVM）和非线性的测量。
; n& W9 l" s; }2 G9 N' p
imbqbd4rqkg6401280035.png
- e }7 F' ]" H! ?. J
图2：射频光纤系统中EVM和非线性测试的示意图。# C2 b* g) r# N# D! F
EVM是理想信号与实际测量信号之间差异的度量。提供了整体信号质量的洞察，特别适用于评估数字调制方案。
% O# A6 V* t* c; Q4 j& f非线性测试有助于识别ROF系统中各种组件（如放大器和调制器）可能导致的信号失真。
& ?% |# j, n4 M+ h: @3 N+ ^& L8 W& YROF系统中的线路原理为了理解ROF系统在实践中如何工作，让我们检视这些系统中使用的典型线路设置。
1 W! r5 }9 e/ k; ~! K% E
ctn4aeeqvkf6401280135.png
; M# d, l0 Y3 }3 `; t图3：展示射频光纤系统主要组件的线路图。
5 }$ |* c w3 @# q线路可以分为三个主要部分：1. 信号生成OFDM（正交频分复用）：将数字数据流转换为多个正交子载波信号，每个子载波频率精确选择。Sum（求和）：结合不同频率的子载波，以同时传输。- m3 `* N! W2 c9 A
2. 信号处理DRV（驱动器）：提供足够的功率驱动后续两个分支，确保稳定和高质量的信号传输。SUB（减法器）：从DRV的信号输出中减去特定部分，用于干扰消除或信号调整。 N# G. n( H. b' F8 }+ P
3. 信号分析OFDMBER：测量OFDM信号的误码率（BER）。ESA（电子频谱分析仪）：分析信号的频谱特性。TTA（双音分析仪）：分析双音信号，通常用于调制和非线性失真测试，可用于测量信号中的失真分量。OSC（示波器）：监测和分析时域信号。$ T. a G& ]+ y
ROF系统的性能指标评估ROF系统性能时，考虑几个关键指标：误差矢量幅度（EVM）：如前所述，EVM是评估信号质量的关键指标。EVM值越低，表示信号质量越好。无杂散动态范围（SFDR）：这个指标测量输出中基本信号与最强杂散信号之比。SFDR越高，表示系统性能越好。% r, ]* l. y0 y0 }# H
[/ol]6 k6 P' K+ w1 n+ R% b1 H
% W! J8 {/ w( E/ k/ l& t
3nqgsli00pt6401280235.png
+ G4 ` C, l* g
. [" s1 Q- I6 R/ u7 c; |$ H8 g
2 y, y D+ E \' p% ]
c0lse0udmnp6401280335.png
8 v. @( K1 r4 x. d3 b- Y7 J图4：射频光纤系统中EVM和SFDR测量的示例。
$ P* b! C+ A) `在图4所示的示例中，我们可以看到这些指标的典型值：2 w0 S( R2 q; h& Z0 `2 w5 K5 Q; t
EVM = 0.000758SFDR = 7.609e-067 N1 u0 H. _2 L8 m( R
这些值表明信号质量高，失真最小，这是设计良好的ROF系统的特征。/ f/ T/ ~ c% n. ^
射频光纤系统的应用ROF系统的优势使得适用于广泛的应用：蜂窝网络：ROF可用于连接基站和远程天线单元，提高城市地区或大型建筑内部的覆盖范围。卫星通信：光纤的低信号损耗使ROF成为卫星地面站和控制中心之间传输信号的理想选择。有线电视：ROF系统可用于长距离分配高质量视频信号，信号质量几乎不会降低。无线局域网：在大型设施中，ROF可用于扩展无线网络的覆盖范围，无需多个接入点。雷达系统：ROF系统的低延迟和高带宽使得适用于先进的雷达应用，特别是在军事和航空航天领域。[/ol]1 g5 l {8 Y$ J4 A
结论射频光纤系统通过结合光传输和射频信号的优势，与传统射频传输方法相比，提供了更好的性能、更高的带宽和更大的灵活性。8 M$ ^5 @3 d0 }8 {5 [8 }
正如我们所见，ROF的原理相对简单，但实现需要仔细的设计和测试以确保最佳性能。使用如EVM和非线性测量技术，对于保持ROF系统能够提供的高信号质量非常重要。, _3 E! w. ]3 Q, G: o* Q: x) @9 E
随着电信网络不断发展，对带宽和信号质量的需求不断增加，ROF技术发挥越来越重要的作用。无论是在5G和未来的蜂窝网络、先进的雷达系统，还是高速互联网分配中，ROF系统的优势使得值得在未来几年密切关注这项技术。0 j9 g; Y+ A( H; F; P' o* T
参考文献[1]Latitude Design Automation. [Online]. Available: https://latitudeda.com/. [Accessed: Sep. 2, 2024].
! c5 y5 Y* j7 a, A4 q" p1 ~% t+ m[2]He, Jiayuan & Lee, Jeonghun & Kandeepan, Sithamparanathan & Wang, Ke. (2020). Machine Learning Techniques in Radio-over-Fiber Systems and Networks. Photonics. 7. 105. 10.3390/photonics7040105.$ b6 \+ ~# l5 B2 c/ s4 l, u
- END -
- P# b+ ~# _* u/ L% b
' h3 N$ ?8 x1 m9 V软件申请我们欢迎化合物/硅基光电子芯片的研究人员和工程师申请体验免费版PIC Studio软件。无论是研究还是商业应用，PIC Studio都可提升您的工作效能。2 m: d! n6 K% [7 p
点击左下角"阅读原文"马上申请5 I& ]( P" I* c {+ m( [! g$ d
: V! q; J) P$ y/ [* U
欢迎转载3 \0 [2 b N1 s2 f) Q+ K9 s
6 Z& y- J7 W6 x2 t0 r# ^
转载请注明出处，请勿修改内容和删除作者信息！8 S1 h( H0 i. T) j, s: z6 }, E
- P+ e/ o* R$ A; A2 k
" E& T- g4 X. p+ D4 d; \6 m9 Y! ^/ i/ x5 V I8 G& H* e% p
54thmq4uo3m6401280435.gif
! P7 ?, b6 S+ [0 I# ], u D8 t* r& z3 D
关注我们! s8 B& B2 G* k! X6 J# v
& e& ^) E4 k6 P+ v
/ O6 ~3 N8 |$ I7 a* f' K5 a8 y
svri5lvhxte6401280535.png
5 k$ V( ]8 E' X, g4 g) Y | 2 x; w4 }" K8 w: T" n: z2 k/ L
qkahyqphiaf6401280636.png
9 j9 y2 M( W" k8 P7 M! C' I
|
2 R8 c% u* Q* t5 O
ocrf3wcvgeq6401280736.png
0 T$ f+ B/ u) Q: f
|
G2 [- |6 w* o/ b2 Z
# E( t: z5 A* V/ }8 Q' Z6 C" x
0 z- m- _5 P4 ?, M6 L8 R; ^( w$ M; C3 R& R/ L
关于我们：& \5 N4 a+ |& L3 _
深圳逍遥科技有限公司（Latitude Design Automation Inc.）是一家专注于半导体芯片设计自动化（EDA）的高科技软件公司。我们自主开发特色工艺芯片设计和仿真软件，提供成熟的设计解决方案如PIC Studio、MEMS Studio和Meta Studio，分别针对光电芯片、微机电系统、超透镜的设计与仿真。我们提供特色工艺的半导体芯片集成电路版图、IP和PDK工程服务，广泛服务于光通讯、光计算、光量子通信和微纳光子器件领域的头部客户。逍遥科技与国内外晶圆代工厂及硅光/MEMS中试线合作，推动特色工艺半导体产业链发展，致力于为客户提供前沿技术与服务。
# P' Y- E U) v0 Q0 i O4 W; x
( s1 C4 C0 b e3 khttp://www.latitudeda.com/
, \9 I# W& H5 L1 X4 w8 t, L8 i: s（点击上方名片关注我们，发现更多精彩内容） |
|
电子产业一站式赋能平台
窥视卡
置顶卡
变色卡
