14. Systemy radiowo-światłowodowe

TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA 14. Systemy radiowo-światłowodowe Spis treści: 1. Wprowadzenie 2. Transmisja sygnałów mikrofalowych 3. Optyczna generacja sygnałów mikrofalowych 4. Systemy radiowo-światłowodowe przykłady 5. Fotonika w technice radarowej 6. Podsumowanie 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 1

1. WPROWADZENIE IDEA SIECI RADIOWO-OPTYCZNEJ Stałe dążenie do coraz większych prędkości transmisji informacji w telekomunikacji radiowej tworzy nacisk na wykorzystanie pasm fal milimetrowych. Pasma fal milimetrowych (25 GHz, 34 GHz, 43 GHz, 60 GHz) nie zapewniają dużych zasięgów - tłumienie w atmosferze. Jednakże problemem jest połączenie Stacji-Bazy z Centrum, gdyż ani linia współosiowa, ani falowody nie mogą być ze względu na tłumienie wykorzystane. Powstała idea wykorzystania do tego celu łącza światłowodowego. Łącze takie winno służyć do: transmisji informacji, transmisji fali nośnej (informacji o jej częstotliwości). INNE SIECI TELEKOM. SATELITARNA TV CENTRUM FALOWE & OPTYCZNE OPTYCZNA I FALOWA STACJA - - BAZA RUCHOMY TERMINAL FALOWY RUCHOMY TERMINAL FALOWY Rys.14.1. Struktura ideowa telekomunikacyjnego systemu radiowo-optycznego 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 2

1. WPROWADZENIE STRUKTURA SIECI RADIOWO-ŚWIATŁOWODOWEJ Złożone struktury zawierają mikrokomórki połączone światłowodami ze stacją centralną. Ze względu na mały zasięg łączy na fale milimetrowe komórki dzieli się na pikokomórki. W każdej pikokomórce znajduje się jedna antena nadawczo odbiorcza transmitująca do i odbierająca od terminali informacje drogą radiową. Rys.14.2. Sieć radiowoświatłowodowa z mikrokomórkami podzielonymi na elementarne pikokomórki. Częstotliwości nośne w pikokomórkach są różne. INNE SIECI TELEKOM. SATELITARNA TV CENTRUM FALOWE & OPTYCZNE MIKROKOMÓRKA Z PIKOKOMÓRKAMI MIKROKOMÓRKA Z PIKOKOMÓRKAMI 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 3

1. WPROWADZENIE PASMA MODULACJI I DETEKCJI Wykorzystanie łączy światłowodowych do transmisji fali nośnej pasm milimetrowych wymaga dużych prędkości modulacji i detekcji, tworzy to określone trudności. Najlepiej dają sobie radę fotodetektory diodowe PIN i MSM, fototranzystory ciągle są rozwijane i niedorozwinięte. Bardo pomocnym stał się proces mieszania optycznego dwóch sygnałów optycznych o różnej częstotliwości, umożliwiający generację sygnałów w pasmach fal submilimetrowych do 3000 GHz. Ostateczne rozwiązania nie zostały jeszcze uzyskane. PASMO MOD. MQW Laser Push-Pull Laser ZEWNETRZNE MODULATORY FOTO- DETEKTORY Elektro-Absorb. modulatory Elektro-Optyczne modulatory Tranzystor-HBT fotodekt. fotodioda PIN i MSM f [GHz] 3 10 30 100 300 1000 3000 Rys.14.3. Porównanie szerokości pasm modulacji i detekcji. 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 4

2. OPTYCZNA TRANSMISJA SYGNAŁÓW MIKROFALOWYCH ROZWIĄZANIA A & B Struktury łącz optycznych do transmisji sygnałów mikrofalowych wykorzystują albo bezpośrednią modulację laserów, albo zewnętrzną modulację nośnej. Rys.14.4A. Konwencjonalne rozwiązanie; modulacja sygnału mikrofalowego ma miejsce przed nadajnikiem optycznym. A) DATA SIGNAL DIODE FIBER PHOTO- -DIODE OUTPUT CARRIER REFERENCE Rys.14.4B. Sygnał i informacja transmitowane są oddzielnie różnymi światłowodami, modulacja ma miejsce po stronie odbiorczej. B) DATA SIGNAL CARRIER REFERENCE DIODE DIODE FIBER FIBER PHOTO- -DIODE PHOTO- -DIODE GAIN OUTPUT 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 5

2. OPTYCZNA TRANSMISJA SYGNAŁÓW MIKROFALOWYCH ROZWIĄZANIA C & D Rys.14.4C. Fotodioda użyta jest jako mieszacz mikrofalowy, redukuje to liczbę elementów odbiornika. C) DATA SIGNAL DIODE FIBER PHOTO- -DIODE OUTPUT GAIN CARRIER REFERENCE DIODE FIBER PHOTO- -DIODE Rys.14.4D. Informacja i nośna transmitowane są razem bez modulacji. Po odfiltrowaniu i wzmocnieniu proces modulacji ma miejsce po stronie odbiorczej. D) DATA SIGNAL PHOTO- + DIODE FILTER FIBER -DIODE CARRIER REFERENCE GAIN OUTPUT 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 6

2. OPTYCZNA TRANSMISJA SYGNAŁÓW MIKROFALOWYCH ROZWIĄZANIA E & F E) DIODE FIBER ELECTRO- OPTIC MODULATOR PHOTO- -DIODE OUTPUT Rys.14.4E. Łącze o strukturze konwencjonalnej, ale z modulatorem zewnętrznym. DATA SIGNAL CARRIER REFERENCE F) DIODE ELECTRO- OPT. MODULAT. FIBER PHOTO- -DIODE OUTPUT Rys.14.4F. Struktura już pokazywana, tyle, że z modulatorami zewnętrznymi. DIODE ELECTRO- OPT. MODULAT. DATA SIGNAL FIBER PHOTO- -DIODE GAIN CARRIER REFERENCE 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 7

2. OPTYCZNA TRANSMISJA SYGNAŁÓW MIKROFALOWYCH PRZYKŁAD G W wielu przypadkach konieczna jest transmisja sygnałów mikrofalowych na z pasm powyżej osiągalnego pasma modulacji laserów. Mieszacze mikrofalowe dolnowstęgowe wykorzystywane są do obniżenia pasma sygnałów do wartości umożliwiających modulację mocy laserów, a górnowstęgowe do powrotu do pasma. Oddzielnie transmitowana jest nośna, 8 x mniejsza, potrzebne są więc powielacze częstotliwości. LD - 1 =1,3 m 40-58 GHz FD - 0-18 GHz 1 =1,3 m 0-18 GHz 40-58 GHz WZM. x 8 MUX DEMUX x 8 DM WZM. 5 GHz 5 GHz LD - 1 =1,5 m FD - 1 =1,5 m 5 GHz Rys.14.4G. Schemat blokowy układu do optycznej transmisji sygnałów mikrofalowych z pasma 40 58 GHz. 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 8

2. OPTYCZNA TRANSMISJA SYGNAŁÓW... MULTIPLEKSACJA NA PODNOŚNYCH Modulacja z wykorzystaniem podnośnych (subcarrier multiplexing) jest chętnie stosowana w transmisji kanałów telewizyjnych w sieciach CATV. W tej technice wszystko, co możliwe jest realizowane z wykorzystaniem układów elektronicznych, łącze optyczne służy jedynie do transmisji. DATA 1 DATA 2 DATA N f 2 M U X f 1 f 1 TRANSMIT. FIBER PHOTO- RECEIVER D E M U X f N Rys.14.5A. Przypomnienie idei transmisji sygnałów mikrofalowych z wykorzystaniem podnośnych. 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 9

2. OPTYCZNA TRANSMISJA SYGNAŁÓW... WDM I MULTIPLEKSACJA NA PODNOŚNYCH Każdy laser emituje inną długość fali, sygnały po połączeniu transmitowane są światłowodem. Każdy z laserów modulowany jest oddzielnie. Po stronie odbiorczej sygnały są kierowane do fotodetektorów. Przed detekcją sygnały są filtrowane przez optyczne filtry. Sieć optyczna WDM może zawierać wzmacniacze optyczne, wzmacniające wszystkie lub tylko niektóre długości fali. 1 2... N 1 2 DEMULTI- MULTI- PLEXER LUB SUMATOR MOCY PLEXER OPTYCZNY LUB DZIELNIKK MOCY FILTR OPT. 1 1 FOTODET. FILTR OPT. 1 2 FOTODET. FOTODET. 1 FOTODET. 2...... N... 1, 2,... N FILTR OPT. 1 N FOTODET. 1 2 N FOTODET. N Rys.14.5B. Podstawowa struktura układu z multipleksacją WDM, z transmisją z punktu do punktu, point-to-point. 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 10

3. OPTYCZNA GENERACJA SYGNAŁÓW MIKROFALOWYCH SYNCHRONIZACJA Można wykorzystać proces synchronizacji do generacji sygnałów mikrofalowych. A) fref, P IN A 1 A 2 C) f REF, P IN A PHASE DETECTOR m PD P OUT >> P IN VCO PD f OUT = m f REF B) f REF, P IN A D) f REF, P IN f AO = f OUT /n A PHASE DETECTOR m P OUT >> P IN VCO PD a) f OUT = f REF PD b) f OUT = n f REF f OUT = n m f REF Rys.14.6. Stopnie odbiorcze przy transmisji sygnałów mikrofalowych: ze wzmacniaczami (A), z oscylatorem VCO synchronizowanym bezpośrednio (B), z oscylatorami synchronizowanymi przez detektory fazy (C) i (D). 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 11

3. OPTYCZNA GENERACJA SYGNAŁÓW MIKROFALOWYCH MIESZANIE OPTYCZNE (A) Do fotodetektora kierowane są 2 sygnały optyczne o różnych częstotliwościach. Detektor nie jest czuły na fazę sygnału optycznego a rejestruje docierającym do niego strumieniem fotonów. Proces taki nazywany jest: koherentną detekcją optyczną, mieszaniem optycznym, optyczną detekcją heterodynową. LOKALNY OSCYLATOR f LO SYGNAŁ f S SPRZĘGACZ 3dB, 180 0 FOTODETEKTOR CZĘSTOTLIW. POŚREDNIA f IF Rys.14.7. Układ mieszacza optycznego ze sprzęgaczem i dwiema fotodiodami. Pierwszy sygnał o mocy P S natężeniu pola EM, przy czym amplituda A S i faza S mogą być modulowane i nieść informację: E S Re j2fst j2fst S A e ReA e S Drugi sygnał optyczny o parametrach: P LO, E LO, A LO, f LO i LO. Jeżeli oba sygnały są falami płaskimi o identycznych polaryzacjach to E E E ; Moce sygnałów optycznych P S i P LO są proporcjonalne do kwadratów amplitud natężeń pól: P P S P LO 2 P S P LO 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 12 S cos 2f IF t S ; LO ; S LO

3. OPTYCZNA GENERACJA SYGNAŁÓW MIKROFALOWYCH MIESZANIE OPTYCZNE (B) Prąd wyjściowy fotodetektora jest sumą 3 składników (R czułość detektora): I I S I LO 2R P S P LO cos 2f IF t S Interesującym nas składnikiem jest drugi z nich, o częstotliwości pośredniej 2R Informacja przy transmisji heterodynowej może być zawarta w amplitudzie, fazie i częstotliwości sygnału. Detekcja heterodynowa może być wykorzystana do otrzymania sygnału o częstotliwości w paśmie fal milimetrowych i submilimetrowych. I IF P a) S P I LO 0 LO cos 2f I(t) IF t S LO ; 1/f IF t Rys.14.8. Przebiegi prądu uzyskane w procesie mieszania optycznego. LO ; I IF = Asin[2f IF t+( S - LO )] 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 13

3. OPTYCZNA GENERACJA SYGNAŁÓW MIKROFALOWYCH MIESZANIE OPTYCZNE (C) Rys.14.9. Mieszacz sygnałów optycznych doprowadzonych oddzielnymi światłowodami. 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 14

3. OPTYCZNA GENERACJA SYGNAŁÓW SYSTEM Z DWIEMA NOŚNYMI OPTYCZNYMI (A) Proces mieszania optycznego może być użyty do generacji sygnału mikrofalowego. Rozróżniane są dwie techniki: z dwiema optycznymi częstotliwościami nośnymi, z jedną optyczną częstotliwością nośną. Najprostszy sposób by wykorzystać mieszanie optyczne jako źródła sygnału mikrofalowego to: Wykorzystać 2 lasery o częstotliwościach f 1 i f 2, Za pomocą sprzęgacza zsumować oba sygnały, Przesłać sygnały światłowodem do fotodetektora, Po zmieszaniu wybrać częstotliwość różnicową. SYGNAŁ f 2 SPRZĘGACZ WZM. MIKROFALOWY DANE f 1 0 f 1, f 2, f opt 0 f 1 - f 2 f IF Rys.14.10. Mieszanie optyczne użyte jako źródło sygnału mikrofalowego. 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 15

3. OPTYCZNA GENERACJA SYGNAŁÓW SYSTEM Z DWIEMA NOŚNYMI OPTYCZNYMI (B) Oba sygnały optyczne powinny być możliwie czyste widmowo, aby widmo częstotliwości różnicowej było odpowiednio czyste. Istnieje możliwość takiego zaprojektowania lasera typu DFB, aby generował jednocześnie na dwu częstotliwościach. Jest to rozwiązanie bardzo wygodne w wielu zastosowaniach. W rozwiązaniu z rys.14.10 jeden z laserów mógł być modulowany i na wyjściu fotodetektora uzyskiwaliśmy nośną mikrofalową ze wstęgami modulacji. W rozwiązaniu z rys.14.11 modulacja nie jest możliwa. Najważniejszym problemem rozwiązania jest stabilizacja różnicy częstotliwości między modami. DWUMODOWY f 1 i f 2 A SYGNAŁ MIKROFALOWY 0 f 1, f 2, f opt 0 f 1 - f 2 f IF Rys.14.11. Nowoczesne rozwiązanie z laserem dwumodowym. 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 16

3. OPTYCZNA GENERACJA SYGNAŁÓW SYSTEM Z JEDNĄ NOŚNĄ OPTYCZNĄ A) GENERATOR FALOWY Rys.14.12. Generacja sygnału w paśmie fal milimetrowych. A) Układ z laserem przestrajalnym wytwarza wielką liczbę wstęg bocznych. Dwie z nich są filtrowane przez filtry optyczne. B) Widmo sygnału optycznego z wieloma wstęgami. C) Wyfiltrowane wstęgi synchronizują 2 lasery, aby wzmocnić moce wyjściowe sygnałów optycznych i podnieść moc wyjściową sygnału mikrofalowego. f MOD PRZESTRAJALNY B) P C) IZOLATOR 2nf MOD f OPT f 1 = f OPT + nf MOD f OPT + nf MOD f OPT - nf MOD f MOD f 1 f PD PD 2nf MOD f 2 2nf MOD f 1 = f OPT - nf MOD 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 17

4. SYSTEMY RADIOWO-ŚWIATŁOWODOWE IDEA STRUKTURY Transmisja danych między stacją-bazą a ruchomymi terminalami odbywa się na drodze radiowej. Zasięgi są zależne od mocy wyjściowej nadajników i czułości odbiorników. Z reguły w paśmie fal milimetrowych nie są one duże. Stacja centralne połączona jest z wieloma stacjami-bazami. Wszystkie połączenia są zwykle dwukierunkowe. Można w tych systemach z powodzeniem stosować multipleksację typu WDM. INNE SIECI TELEKOM. SATELITARNA TV STACJA CENTRALNA FALOWA & OPTYCZNA OPTYCZNA I FALOWA STACJA - - BAZA RUCHOMY TERMINAL FALOWY RUCHOMY TERMINAL FALOWY Rys.10.13. Jeszcze raz podstawowa struktura układu. 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 18

4. SYSTEMY RADIOWO-ŚWIATŁOWODOWE PRZYKŁAD 1 W szczególnych przypadkach łącze może być jednokierunkowe, np. do odległej anteny transmitowany jest zestaw kanałów telewizyjnych. Poziom sygnału mikrofalowego po detekcji optycznej jest mały i konieczne jest wzmocnienie przed skierowaniem sygnału do anteny.... f DANE ANTENA f 1, f 2,... f N WZM M-Z MODULATOR NADAJNIK NA STACJI BAZOWEJ ODBIORNIK PRZY ODLEGŁEJ ANTENIE DANE Rys.10.14. Łącze optyczne między siecią telekomunikacyjną a odległą anteną. 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 19

4. SYSTEMY RADIOWO-ŚWIATŁOWODOWE PRZYKŁAD 2 Na rys.10.15 pokazano odwrotny problem: z odległej anteny mikrofalowej trzeba dostarczyć łączem optycznym złożony sygnał mikrofalowy do stacji-bazy. Zewnętrzny modulator elektrooptyczny zapewnia dobrą liniowość i niski poziom zniekształceń intermodulacyjnych. Stacja-baza może po detekcji optycznej sygnał transmitować do wielu odbiorców drogą radiową. WZM. DANE... f 1, f 2,... f N f WZM. M-Z MODULATOR ODLEGŁA ANTENA DANE ODBIORNIK PRZY STACJI-BAZIE Rys.10.15. Optyczne połączenie odległej anteny z siecią telekomunikacyjną. 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 20

4. SYSTEMY RADIOWO-ŚWIATŁOWODOWE PRZYKŁAD 3 OPTICAL CARRIER F 0 F 0 + f m F 0 F 0 - f m STACJA-CENTRUM F 0 + f m DFB NOŚNA f m M-Z MODULAT. FILTR OPTYCZNY F 0 - f m DANE M-Z MODULAT. QAM MODUL. SPRZĘ- GACZ f STACJA-BAZA 2f m f W FOTO- -DIODA Rys.10.16. Schemat blokowy systemu radiowo-optycznego, w którym dzięki zastosowaniu oddzielnej filtracji optycznej uzyskano podwojenie częstotliwości nośnej i możliwość transmisji danych. 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 21

4. SYSTEMY RADIOWO-ŚWIATŁOWODOWE PRZYKŁAD 4 Schemat ideowy stacji-bazy z możliwością dwukierunkowej transmisji sygnału do terminalu ruchomego i z informacją odebraną od niego. Transmisje odbywają się na różnych długościach fali. STACJA BAZA WZM. f D, D WZM. FOTODIODA 1 WDM x N WZM. f C TERMINAL RUCHOMY 2 WZM. f D WZM. DFB Rys.10.17. Schemat blokowy stacji bazowej z powielaniem mikrofalowej częstotliwości nośnej. 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 22

4. SYSTEMY RADIOWO-ŚWIATŁOWODOWE PRZYKŁAD 5A Schemat ideowy nadajnika optycznego wykorzystującego modulację lasera wykonanego z materiału elektrooptycznego we wnęce mikrofalowej (modulacja współczynnika załamania Nd:LiNbO 3 ) pobudzanej częstotliwością f m. Modulacja złożonym sygnałem mikrofalowym z wieloma podnośnymi (f Si B i ) wykonywana jest w zewnętrznym modulatorze elektrooptycznym. Rys.10.18. Nadajnik łącza światłowodowego z laserem w rezonatorze mikrofalowym. Częstotliwości podnośne z informacjami modulują sygnał optyczny w modulatorze zewnętrznym Mach-Zehndera. GENERATOR MIKROFALOWY Nd:LiNbO 3 WE WNĘCE MIKROFALOWEJ f m f 0 f m M-Z MODULATOR f OPT f Pi f DANE (f Si B i ) m f Si f 0 (f Pi B i ) ; f OPT 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 23

4. SYSTEMY RADIOWO-ŚWIATŁOWODOWE PRZYKŁAD 5B Sygnały optyczne nadajnika po transmisji światłowodem kierowane są do różnych pikokomórek z odbiornikami optycznymi. W odbiornikach sygnały mikrofalowe są filtrowane i tylko odpowiednia podnośna jest po wzmocnieniu kierowana do anteny i wysyłana drogą radiową. STACJE-BAZY f W f P1 f P1 B 1 W f P2 B 2 W f P3 B 3 Rys.10.19. Stacje bazy z pikokomórkami wykorzystują kolejne częstotliwości f f f ; Pi m Si 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 24

5. FOTONIKA W TECHNICE RADAROWEJ ANTENY FAZOWANE Anteny fazowane mają n kolumn, m rzędów i n x m elementów promieniujących. Dla wszystkich tych elementów jest tylko jedno źródło sygnału mikrofalowego. Jeśli przesunięcie fazy między elementami promieniującymi równe jest, to wiązka propagowana jest pod kątem : d sin frfd sin 2 2 ; c Anteny fazowane umożliwiają ruch z wiązki przy nieruchomej antenie. Problem: w jaki sposób zmieniać przesunięcie fazy między elementami? KIERUNEK PROPAGACJI Rys.10.20. Podstawowa struktura elementów promieniujących anteny fazowanej. Moc wejściowa kierowana jest do elementów promieniujących przez układ dzielników mocy. Sygnał odebrany jest sumowany przez ten sam układ i kierowany do odbiornika. MOC WEJŚCIOWA 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 25 d UKŁAD DZIELNIKÓW I SUMATORÓW MOCY

5. FOTONIKA W TECHNICE RADAROWEJ STEROWANIE WIĄZKĄ 1. Sterowanie za pomocą przesuwników fazy: Typowe systemy mikrofalowe sterują wiązką wykorzystując przesuwniki fazy umieszczone w modułach T/R. Wada: zmienia się z częstotliwością, powstaje efekt zezowania, squinting effect. 2. Sterowanie z wykorzystaniem linii opóxniających: Różnica fazy uzyskiwana jest przez d sin wydłużenie drogi transmisji fali do elementu promieniującego: t ; c Wykorzystanie techniki światłowodowej ułatwia: transmisję mocy do elementu T/R i wprowadzenie opóźnienia czasowego przez wydłużenie drogi transmisji Rys.14.21. Rys.10.21. Przełączany optyczny układ linii opóźniających. Moc lasera modulowana jest z częstotliwością sygnału mikrofalowego, a różnica fazy między kolejnymi T/R zmieniana jest przez wydłużenie drogi transmisji l f światłowodem: 2nflf ; c - gdzie n jest współczynnikiem załamania a c jest prędkością światła. 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 26

5. FOTONIKA W TECHNICE RADAROWEJ STRUKTURA SYSTEMU System optycznego formowania wiązki ma dwie istotne korzyści: System światłowodowy jest lekki, wnosi małe straty, jest odporny na zakłócenia. Układy przełączanych linii opóźniających skutecznie sterują wiązką przy zmianie częstotliwości mikrofalowej w szerokich granicach, gdyż f ma stałą wartość. RF GENERATOR FALOWY VPS T/R f NADAJNIK OWY f O P D HPS HPS O P D HPS O P D O P D VPS VPS T/R T/R RE Rys.10.22. Podział sygnału mikrofalowego i transmisja drogą optyczną do elementów T/R. 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 27

5. FOTONIKA W TECHNICE RADAROWEJ NOWOCZESNY SYSTEM CYFROWY W nowoczesnych radarach sygnał mikrofalowy wytwarzany jest przy antenie przez syntezer z przetwornikiem D/A, do którego informacja transmitowana jest cyfrowo światłowodem. Fala nośna o częstotliwości f C transmitowana jest łączem analogowym. Sygnał ten wykorzystywany jest w mieszaczach górno- i dolnowstęgowych. Sygnał odebrany transmitowany jest cyfrowo (przetwornik A/D) do analizatora. DIRECT DIGITAL SYNTHESIZER f D, D AMP. f D +f C DIGITAL FIBER LINK A CONTROL & PROCES. UNIT f C DIGITAL FIBER LINK AMP. f C T/R A/D f D AMP. DIGITAL FIBER LINK Rys.10.23. Wykorzystanie współczesnej techniki cyfrowej z przetwornikami D/A i A/D. 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 28

6. PODSUMOWANIE Poszukiwane są coraz to nowe pasma mikrofalowe do transmisji coraz to większej liczby informacji. W pasmach fal milimetrowych wykluczona jest transmisja sygnałów mikrofalowych na dłuższe odległości ze względu na tłumienie falowodów. W grę wchodzi albo radiolinia, albo transmisja światłowodem. Ograniczone pasmo modulacji sygnału optycznego zmusza do stosowania pomysłowych technik powielania mikrofalowej częstotliwości nośnej. Wykorzystanie pasm fal milimetrowych wymaga opanowania technologii wytwarzania półprzewodnikowych elementów aktywnych, aby możliwa była realizacja procesów generacji, wzmacniania i obróbki sygnałów elektronicznych. Fotonika znajduje zastosowanie w wielu rozmaitych działach elektroniki, radiolokacja jest tu bardzo dobrym przykładem. 14. TELEKOMUNIKACJA OPTOFALOWA: Systemy radiowo-światłowodowe Strona 29