電子產(chǎn)業(yè)一站式賦能平臺

PCB聯(lián)盟網(wǎng)

搜索
查看: 30|回復(fù): 0
收起左側(cè)

pSim Plus光電聯(lián)合仿真示例:射頻光纖(ROF)系統(tǒng)的原理、優(yōu)勢和測試方法

[復(fù)制鏈接]

465

主題

465

帖子

3514

積分

四級會員

Rank: 4

積分
3514
跳轉(zhuǎn)到指定樓層
樓主
發(fā)表于 2024-9-4 08:00:00 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
引言射頻光纖(Radio-Over-Fiber, ROF)技術(shù)是電信領(lǐng)域的重要創(chuàng)新,顯著提高了信號傳輸質(zhì)量和效率。本文將探討ROF系統(tǒng)的基本原理、優(yōu)勢及其性能測試方法,使用 PIC Studio當(dāng)中的 pSim Plus 進(jìn)行仿真[1]。  C% G5 }$ J% i% b! @" y2 T+ }2 L- L
1 z! N1 d2 ]2 H9 n; [6 J2 l
- i7 I" C( K5 u5 Q$ Y5 g/ t& F
4 }2 H# c  B, F% Y" b! M. c
射頻光纖系統(tǒng)簡介
7 S" J- X; c( U射頻光纖技術(shù)結(jié)合了射頻通信的優(yōu)點和光纖傳輸?shù)膬?yōu)勢。ROF系統(tǒng)的核心是將高頻射頻信號轉(zhuǎn)換為光信號,通過光纖傳輸?shù)侥康牡,然后再轉(zhuǎn)換回射頻信號。2 j9 Z% L3 y7 g: L
9 I4 W) q+ K2 z5 x/ W

: n( {' Q3 R/ \3 V圖1:射頻光纖系統(tǒng)基本原理示意圖[2]。5 h8 y  X/ {! [! d; e$ ^; @
ROF的原理可以分為三個主要步驟:
  • 射頻到光信號的轉(zhuǎn)換:通過將射頻信號調(diào)制到光載波上實現(xiàn)。
  • 光信號傳輸:轉(zhuǎn)換后的光信號通過光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端接收器。
  • 光信號到射頻的轉(zhuǎn)換:在目的地,光信號通常通過光接收器轉(zhuǎn)換回射頻信號。[/ol]  \4 H& x1 z* f* ~4 c
    射頻光纖系統(tǒng)的優(yōu)勢與傳統(tǒng)射頻傳輸方法相比,ROF系統(tǒng)具有幾個顯著優(yōu)勢:
  • 低信號衰減和損耗:與傳統(tǒng)同軸電纜或無線傳輸相比,光纖傳輸大大減少了傳輸損耗和信號衰減。
  • 高帶寬:光纖提供的帶寬遠(yuǎn)高于銅纜。這使得ROF系統(tǒng)能夠支持更高頻率和更大容量的射頻信號傳輸。
  • 抗干擾能力:光信號在傳輸過程中幾乎不受外部電磁干擾的影響。這一特性提高了系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和可靠性。[/ol]7 k! Z, R6 t% i' t4 g0 Q! t
    這些優(yōu)勢使ROF系統(tǒng)特別適用于需要高質(zhì)量、長距離傳輸射頻信號的應(yīng)用,如蜂窩網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信和分布式天線系統(tǒng)。. D! V+ H' A; N& L- _+ ]1 Z' T# n2 o. F
    射頻光纖系統(tǒng)的測試為確保ROF系統(tǒng)的最佳性能,采用了各種測試方法。測試的一個關(guān)鍵方面是誤差矢量幅度(EVM)和非線性的測量。
    % {! M% m4 t$ ^# ~  @ " x0 E3 T) L( L) i
    圖2:射頻光纖系統(tǒng)中EVM和非線性測試的示意圖。
    6 ]' q1 l" |* \$ D1 i: |EVM是理想信號與實際測量信號之間差異的度量。提供了整體信號質(zhì)量的洞察,特別適用于評估數(shù)字調(diào)制方案。" s# ^: G  S( u
    非線性測試有助于識別ROF系統(tǒng)中各種組件(如放大器和調(diào)制器)可能導(dǎo)致的信號失真。
    ' {' r+ \- g( T, [ROF系統(tǒng)中的線路原理為了理解ROF系統(tǒng)在實踐中如何工作,讓我們檢視這些系統(tǒng)中使用的典型線路設(shè)置。9 i; b! `2 b+ _7 D1 m

    # t+ I' Y5 \+ @+ L) d' A4 [圖3:展示射頻光纖系統(tǒng)主要組件的線路圖。3 q4 v$ {9 i/ S% g0 L
    線路可以分為三個主要部分:1. 信號生成
  • OFDM(正交頻分復(fù)用):將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為多個正交子載波信號,每個子載波頻率精確選擇。
  • Sum(求和):結(jié)合不同頻率的子載波,以同時傳輸。
    - z9 P. z/ @: S/ s2 R; u* R; e3 ~2. 信號處理
  • DRV(驅(qū)動器):提供足夠的功率驅(qū)動后續(xù)兩個分支,確保穩(wěn)定和高質(zhì)量的信號傳輸。
  • SUB(減法器):從DRV的信號輸出中減去特定部分,用于干擾消除或信號調(diào)整。3 B" T1 F; \. a/ O( k+ {, Z3 V
    3. 信號分析
  • OFDMBER:測量OFDM信號的誤碼率(BER)。
  • ESA(電子頻譜分析儀):分析信號的頻譜特性。
  • TTA(雙音分析儀):分析雙音信號,通常用于調(diào)制和非線性失真測試,可用于測量信號中的失真分量。
  • OSC(示波器):監(jiān)測和分析時域信號。
    ! q& N  y$ c9 dROF系統(tǒng)的性能指標(biāo)評估ROF系統(tǒng)性能時,考慮幾個關(guān)鍵指標(biāo):
  • 誤差矢量幅度(EVM):如前所述,EVM是評估信號質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。EVM值越低,表示信號質(zhì)量越好。
  • 無雜散動態(tài)范圍(SFDR):這個指標(biāo)測量輸出中基本信號與最強(qiáng)雜散信號之比。SFDR越高,表示系統(tǒng)性能越好。
      g. G6 e% t/ O& O6 M  T5 _5 E[/ol]; h. V! f0 J0 }; F

    8 J; j$ _: q3 ]7 y- r+ U 1 K2 A- a$ z: J3 T' p8 R& ^
    % c) x9 E. U2 ~+ r4 h) M& _

    9 v7 L  }' z8 K1 C
    ! Q' s/ ~: L$ H) Q, I0 M圖4:射頻光纖系統(tǒng)中EVM和SFDR測量的示例。
    6 x7 r' H5 j0 S在圖4所示的示例中,我們可以看到這些指標(biāo)的典型值:. [- F- U3 Q6 M1 b, D
    EVM = 0.000758SFDR = 7.609e-06
    , [5 j- ~6 v+ x  b, r& n這些值表明信號質(zhì)量高,失真最小,這是設(shè)計良好的ROF系統(tǒng)的特征。
    ) b- S2 ~) X6 k# ]+ D4 k4 y
    射頻光纖系統(tǒng)的應(yīng)用ROF系統(tǒng)的優(yōu)勢使得適用于廣泛的應(yīng)用:
  • 蜂窩網(wǎng)絡(luò):ROF可用于連接基站和遠(yuǎn)程天線單元,提高城市地區(qū)或大型建筑內(nèi)部的覆蓋范圍。
  • 衛(wèi)星通信:光纖的低信號損耗使ROF成為衛(wèi)星地面站和控制中心之間傳輸信號的理想選擇。
  • 有線電視:ROF系統(tǒng)可用于長距離分配高質(zhì)量視頻信號,信號質(zhì)量幾乎不會降低。
  • 無線局域網(wǎng):在大型設(shè)施中,ROF可用于擴(kuò)展無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍,無需多個接入點。
  • 雷達(dá)系統(tǒng):ROF系統(tǒng)的低延遲和高帶寬使得適用于先進(jìn)的雷達(dá)應(yīng)用,特別是在軍事和航空航天領(lǐng)域。[/ol]- R" w/ q. y! _; y! k  Z  Z& ~
    結(jié)論射頻光纖系統(tǒng)通過結(jié)合光傳輸和射頻信號的優(yōu)勢,與傳統(tǒng)射頻傳輸方法相比,提供了更好的性能、更高的帶寬和更大的靈活性。# H8 {) e3 x, }/ J. g" F* Y
    正如我們所見,ROF的原理相對簡單,但實現(xiàn)需要仔細(xì)的設(shè)計和測試以確保最佳性能。使用如EVM和非線性測量技術(shù),對于保持ROF系統(tǒng)能夠提供的高信號質(zhì)量非常重要。0 y4 [6 s0 L, ^0 t: a8 a
    隨著電信網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展,對帶寬和信號質(zhì)量的需求不斷增加,ROF技術(shù)發(fā)揮越來越重要的作用。無論是在5G和未來的蜂窩網(wǎng)絡(luò)、先進(jìn)的雷達(dá)系統(tǒng),還是高速互聯(lián)網(wǎng)分配中,ROF系統(tǒng)的優(yōu)勢使得值得在未來幾年密切關(guān)注這項技術(shù)。) v! B! b9 \* R# a
    參考文獻(xiàn)[1]Latitude Design Automation. [Online]. Available: https://latitudeda.com/. [Accessed: Sep. 2, 2024]., t) l( |7 m! O1 k' 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.
    2 Q5 o! ?) c9 k8 D. Z- d1 P* X- END -
    8 K3 A( O& X" N) W6 F! o6 t& T7 Q7 F! }' o) ~
    軟件申請我們歡迎化合物/硅基光電子芯片的研究人員和工程師申請體驗免費版PIC Studio軟件。無論是研究還是商業(yè)應(yīng)用,PIC Studio都可提升您的工作效能。
    " ~% e2 y: i+ D: K% e點擊左下角"閱讀原文"馬上申請$ A$ w- [- J9 X1 M0 F6 A

    , _1 m& I& v/ {0 \% ~3 L7 S歡迎轉(zhuǎn)載
    9 m' a$ p6 \$ N/ z/ m
      _- ~$ e+ E) S! O& R- Q! v' W轉(zhuǎn)載請注明出處,請勿修改內(nèi)容和刪除作者信息!8 r" w1 T8 I! C

    ( N. a% v% `8 o3 T# L: e+ t; Z. o+ Q. t* s
    - X. q& c% U" e* h
    7 w3 x8 X, X- E9 b& C% S$ \' c( J' Q' V
    ( h% |. k/ j- o1 {+ [) h7 Q8 D
    關(guān)注我們
    & T7 u9 ^1 ?. ]) A4 p! `6 k4 ~, D" n& S) q

    + U0 Y$ h1 ?) d , U2 E0 I# G/ B% G

    1 M5 c2 d2 @" W# O
    9 C3 `/ V2 o4 |5 h( m/ s
    ' P% |' {8 ^9 G# l* ^% S: U2 \

    6 W, a  a, `$ k& Q) _
                         
    ) ]  x+ o: m( C' j* n8 b' Y# B- L
      I8 n5 ]9 d$ O  q: ~9 }. U: Y
    + t' ], j) f$ L" }) q' L
    關(guān)于我們:
    # G1 X) v+ t: s. ]- e深圳逍遙科技有限公司(Latitude Design Automation Inc.)是一家專注于半導(dǎo)體芯片設(shè)計自動化(EDA)的高科技軟件公司。我們自主開發(fā)特色工藝芯片設(shè)計和仿真軟件,提供成熟的設(shè)計解決方案如PIC Studio、MEMS Studio和Meta Studio,分別針對光電芯片、微機(jī)電系統(tǒng)、超透鏡的設(shè)計與仿真。我們提供特色工藝的半導(dǎo)體芯片集成電路版圖、IP和PDK工程服務(wù),廣泛服務(wù)于光通訊、光計算、光量子通信和微納光子器件領(lǐng)域的頭部客戶。逍遙科技與國內(nèi)外晶圓代工廠及硅光/MEMS中試線合作,推動特色工藝半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展,致力于為客戶提供前沿技術(shù)與服務(wù)。
    ! e0 w- F5 j! I  A& N( I! D
    0 S, ?1 q& f" N3 g5 q0 Ihttp://www.latitudeda.com/# Y$ K; A' y( A/ V7 _0 _4 i
    (點擊上方名片關(guān)注我們,發(fā)現(xiàn)更多精彩內(nèi)容)
  • 回復(fù)

    使用道具 舉報

    發(fā)表回復(fù)

    您需要登錄后才可以回帖 登錄 | 立即注冊

    本版積分規(guī)則

    關(guān)閉

    站長推薦上一條 /1 下一條


    聯(lián)系客服 關(guān)注微信 下載APP 返回頂部 返回列表