फाइबर ऑप्टिक आरएफ ट्रांसमिशन - आरएफ सिग्नल की ट्रांसमिशन दूरी को कुछ मीटर से कई किलोमीटर तक बढ़ाने के लिए ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग करना

एक तेजी से परस्पर जुड़ी दुनिया में, उच्च गति और उच्च क्षमता वाले संकेत संचरण की मांग पारंपरिक समाक्षीय केबल प्रणालियों की सीमाओं को चुनौती दे रही है। हाल ही में,फाइबर ऑप्टिक रेडियो फ्रीक्वेंसी ट्रांसमिशन (आरएफओएफ) में लोगों की रुचि दिन प्रतिदिन बढ़ रही हैयह तकनीक फाइबर ऑप्टिक के कम हानि और उच्च बैंडविड्थ लाभों को रेडियो फ्रीक्वेंसी संचार की बहुक्रियाशीलता के साथ जोड़ती है (चित्र 1) ।आरएफओएफ प्रणाली ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से आरएफ सिग्नल प्रसारित करती है, उपग्रह ग्राउंड स्टेशनों, दूरस्थ एंटीना तैनाती से व्यापक अनुप्रयोगों में लंबी दूरी की, हस्तक्षेप मुक्त सिग्नल संचरण प्राप्त करना,3जी-5जी बुनियादी ढांचे और रक्षा प्रणालियों के लिएइस लेख में आरएफओएफ प्रणाली डिजाइन के बुनियादी सिद्धांतों की पड़ताल की गई है।

आरएफओएफ के मुख्य कार्य
चित्र 1: आरएफओएफ की मुख्य विशेषताएं (छवि स्रोत: NuPhotonics)

लंबी दूरी के संचरण - संकेत की ताकत
समाक्षीय केबलों का प्रदर्शन केबल के विन्यास के आधार पर भिन्न होता है। एक विशिष्ट डायलेक्ट्रिक एसएमए केबल का सम्मिलन हानि लगभग 0.25 डीबी/एम (2 गीगाहर्ट्ज पर) है।फुलाए जाने वाले केबलों का प्रदर्शन थोड़ा बेहतर है, लेकिन लागत बहुत अधिक है। यह ठीक इस उच्च हानि विशेषता है कि आरएफओएफ प्रौद्योगिकी 50 मीटर से अधिक के संचरण दूरी के लिए लागू करता है। आरएफओएफ प्रौद्योगिकी में, आरएफओएफ प्रौद्योगिकी के लिए, आरएफओएफ प्रौद्योगिकी के लिए, आरएफओएफ प्रौद्योगिकी के लिए, आरएफओएफ प्रौद्योगिकी के लिए, आरएफओएफ प्रौद्योगिकी के लिए, आरएफओएफ प्रौद्योगिकी के लिए, आरएफओएफ प्रौद्योगिकी के लिए, आरएफओएफ प्रौद्योगिकी के लिए, आरएफओएफ प्रौद्योगिकी के लिए, आरएफओएफ प्रौद्योगिकी के लिए, आरएफओएफ प्रौद्योगिकी के लिए, आरएफओएफ प्रौद्योगिकी के लिए, आरएफओएफ प्रौद्योगिकी के लिए, आरएफओएफ प्रौद्योगिकी के लिए, आरएफओएफ प्रौद्योगिकी के लिए, आरएफओएफ प्रौद्योगिकी के लिए, आरएफओएफ प्रौद्योगिकी के लिए, आरएफओएफ प्रौद्योगिकी के लिए, आरएफओएफ प्रौद्योगिकी के लिए, आरएफओएफ प्रौद्योगिकी के लिए, आरएफओएफ प्रौद्योगिकी के लिए, आरएफओएफ प्रौद्योगिकी के लिए, आरएफओएफ तकनीक के लिए, आरएफओएफ के लिए, आरएफओएफओएफ के लिए, आरएफओएफओएफ के लिए, आरएफओएफओसबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली तरंग दैर्ध्य 1310 एनएम और 1550 एनएम हैं1310 एनएम तरंग दैर्ध्य पर हानि लगभग 0.35 डीबी/किमी है, जबकि 1550 एनएम तरंग दैर्ध्य पर हानि केवल 0.25 डीबी/किमी है।यह देखा जा सकता है कि इस तकनीक का नुकसान समाक्षीय केबल की तुलना में काफी कम है.

DigiKey और NuPhotonics घटक खरीद प्रक्रिया को सरल बनाते हैं
DigiKey महत्वपूर्ण घटकों की खरीद प्रक्रिया को सरल बनाने में दुनिया का नेता रहा है। शौकिया उत्साही, छात्र, पेशेवर,और बड़े निगमों सभी DigiKey के माध्यम से घटक खरीद रहे हैंआरएफ और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरण उद्योगों में अग्रणी निर्माता के रूप में, NuPhotonics ने उद्योग के लिए उपयोग में आसान और आसानी से सुलभ घटक उत्पाद प्रदान करने के लिए DigiKey के साथ साझेदारी की है।जो एक प्राकृतिक प्रगति है (चित्र 2 देखें).

NuPhotonics 10G पिन फोटोड टेल फाइबर FC/APC
चित्र 2: NuPhotonics10G पिन फोटोड टेल फाइबर एफसी/एपीसी। (छवि स्रोतः NuPhotonics)

यद्यपि वर्तमान में कुछ वाणिज्यिक समाधान उपलब्ध हैं, लेकिन उनके पास अक्सर आर्थिक लाभ नहीं होते हैं।उपयोगकर्ताओं को NuPhotonics घटकों का उपयोग करके कम लागत वाले विशेष समाधान विकसित करने में सक्षम बनानाइस लेख में चर्चा किए गए उत्पादों और समाधानों को DigiKey से आसानी से खरीदा जा सकता है।

आरएफओएफ ट्रांसमीटर डिजाइन -10G डीएफबी लेजर
आरएफओएफ प्रणाली के डिजाइन का पहला भाग ट्रांसमीटर विकसित कर रहा है। आरएफओएफ वास्तुकला के लिए, डेटा आरएफ सिग्नल को ऑप्टिकल कैरियर सिग्नल पर मॉड्यूल करना आवश्यक है,और फिर इसे एक ऑप्टिकल लिंक के माध्यम से प्रसारितवितरित फीडबैक लेजर (डीएफबी) को रेडियो आवृत्ति संकेतों द्वारा सीधे मॉड्यूल किया जा सकता है, जिससे उन्हें रेडियो आवृत्ति विद्युत संकेतों को ऑप्टिकल संकेतों में परिवर्तित करने के लिए एक आदर्श उपकरण बनाया जा सकता है।मूल सिद्धांत चित्र 3 में दिखाया गया है।. लेजर में उपयोग की जाने वाली एनोड साइड बायस विधि के कारण, यह आरएफ आवृत्ति के लिए एक इनपुट टर्मिनल भी है। सिस्टम सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए, सर्किट में एक डीसी ब्लॉक कैपेसिटर (सी 2) शामिल है।C2 का मूल्य वांछित कम आवृत्ति कटऑफ बिंदु के अनुसार ठीक समायोजित किया जाएगा. सर्किट में प्रतिरोध R1 का उपयोग 10 Ω DFB लेजर को 50 Ω प्रणाली के साथ प्रतिबाधा मिलान करने के लिए किया जाता है। R1 मान जितना बड़ा होगा, लिंक के साथ मिलान उतना ही बेहतर होगा,लेकिन नुकसान यह है कि यह ऑप्टिकल लिंक के सम्मिलन हानि को बढ़ा देगायह आवश्यक प्रतिबाधा मिलान और सम्मिलन हानि संकेतकों को प्राप्त करने के लिए सटीक स्तर नियंत्रण प्राप्त कर सकता है।सर्किट में प्रतिरोध R2 लेजर के वर्तमान को सीमित करने के लिए इस्तेमाल किया एक वर्तमान सीमित प्रतिरोध हैइंडक्टर एल आरएफ संकेतों के लिए एक उच्च प्रतिबाधा पथ है और लेजर डीसी पूर्वाग्रह के लिए न्यूनतम प्रतिबाधा वर्तमान पथ भी है।कैपेसिटर सी 1 एक वैकल्पिक उपकरण है जिसका उपयोग पूर्वाग्रह वाले टी-प्रकार के कैपेसिटर पर बिजली आपूर्ति शोर को फ़िल्टर करने के लिए फ़िल्टरिंग कैपेसिटर के रूप में किया जाता है.

पूर्वाग्रह टी-जंक्शन और प्रतिबाधा मिलान सर्किट के साथ 10G डीएफबी लेजर
चित्र 3: पूर्वाग्रह टी-जंक्शन और प्रतिबाधा मिलान सर्किट के साथ 10G डीएफबी लेजर (छवि स्रोतः नुफोटोनिक्स)

आरएफओएफ रिसीवर डिजाइन -10जी पिन फोटोड
ऑप्टिकल फाइबर में प्रकाश को अधिक उपयोगी विद्युत संकेतों में परिवर्तित करने की आवश्यकता होती है। इसके लिए, फोटोडायोड का उपयोग किया जा सकता है। जब पर्याप्त ऊर्जा वाले फोटॉन डायोड के साथ टकराते हैं, तो प्रकाश का उपयोग किया जाता है।इलेक्ट्रॉन छेद जोड़े उत्पन्न होते हैंइस तंत्र को आंतरिक फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के रूप में भी जाना जाता है। ये छेद एनोड (+) की ओर बढ़ते हैं और इलेक्ट्रॉन कैथोड (-) की ओर बढ़ते हैं। यह प्रभाव फोटो करंट उत्पन्न करेगा।सर्किट में ब्रॉडबैंड ऑपरेशन के शामिल होने के कारण, फोटोडायोड रिवर्स पूर्वाग्रह के तहत काम करेंगे। जब रिवर्स पूर्वाग्रह, वर्तमान केवल इस शर्त के तहत फोटोडायोड के माध्यम से पारित होगा कि आने वाली रोशनी फोटो करंट उत्पन्न करती है।इस पूर्वाग्रह पद्धति का एक और लाभ भी है, जो कि फोटोडायोड की रैखिकता में सुधार करना है। समाप्ति परत के आकार को बढ़ाकर, रिवर्स पूर्वाग्रह प्रतिक्रिया समय को छोटा किया जा सकता है।समाप्ति परत की चौड़ाई में वृद्धि से जंक्शन क्षमता कम हो जाएगी और फोटोड में चार्ज वाहक की बहाव गति बढ़ेगीचार्ज वाहक के पारगमन का समय कम हो जाएगा और इसके अनुरूप प्रतिक्रिया का समय भी कम हो जाएगा।

चित्र 4 में एक फोटोड के मूल ड्राइविंग सर्किट को दिखाया गया है। फोटोड सर्किट और लेजर सर्किट के बीच समानताएं हैं। कैपेसिटर सी एक डीसी ब्लॉक कैपेसिटर है जिसका उपयोग आरएफ पोर्ट की सुरक्षा के लिए किया जाता है।प्रेरक एल एक कम प्रतिबाधा डीसी ग्राउंड पथ है जो वर्तमान को डीसी पूर्वाग्रह पिन से ग्राउंड तक बहने की अनुमति देता है, चूंकि डीसी ब्लॉक करने वाले कैपेसिटर सी का कोई सीधा ग्राउंड पथ नहीं है। आर 1 और सी 1 को सही ढंग से चुनने से उच्च आवृत्ति प्रतिबाधा मिलान में सुधार करने में मदद मिल सकती है।