觀看半導體激光技術如何發(fā)展令人印象深刻。較舊的邊緣發(fā)射激光二極管幾乎已經(jīng)讓位于垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)。這導致了更低的成本和更高的可靠性，因為VCSEL不像邊緣發(fā)射技術那樣需要90度的芯片重定向。

VCSEL與半導體幾何尺寸的減少相結(jié)合，使光纖世界大大增加了其高速發(fā)射器和接收器產(chǎn)品組合。采用模塊化，熱插拔，低功耗，標準外形的10 G，25 G，40 G和現(xiàn)在100 Gbit/s單模光纖鏈路正在徹底改變數(shù)據(jù)中心和通信集線器的設計和架構(gòu)。

與此同時，醫(yī)院，大學，政府大樓，電視/廣播大樓等大型設施需要更多用戶以更高的速度進行更多的數(shù)據(jù)流量。此外，術語“用戶”包括人和 - 在這個物聯(lián)網(wǎng)時代 - 其他其他支持Web和云的設備。

本文介紹了通過光纖介質(zhì)發(fā)送RF數(shù)據(jù)和信號的方法。它將研究這種方法的優(yōu)缺點，以及這些實現(xiàn)可以滿足更高速度和扁平化網(wǎng)絡拓撲的需求的方法。

未調(diào)制分布

有時光纖鏈路可能會攜帶原始RF數(shù)據(jù)。該原始數(shù)據(jù)不受載波調(diào)制，并且特定數(shù)據(jù)流將在端點處被調(diào)制以創(chuàng)建無線區(qū)域。

信號數(shù)據(jù)通常比調(diào)制載波的帶寬更低。結(jié)果，將有線連接到無線網(wǎng)絡的許多數(shù)據(jù)鏈路可以將單個光纖共享到子集線器或數(shù)據(jù)分發(fā)節(jié)點，例如架頂式路由器。

例如，大型建筑物或校園可能在整個建筑物內(nèi)都有光纖鏈路，終止于Wi-Fi多端口交換機和路由器。網(wǎng)絡的每個區(qū)域或分區(qū)都有自己的本地交換機功能。這使網(wǎng)絡變得平坦，消除了對上游流量的需求。由于光纖直接來自ISP，反向聚合器或集線器方法可以允許更可靠的數(shù)據(jù)連接到無線端點。

在這種情況下，任何模塊化光纖解決方案都可以在數(shù)據(jù)鏈路級工作。由于規(guī)模經(jīng)濟有助于保持低成本，用于光纖連接的1 G或10 G以太網(wǎng)鏈路可以正常運行。由于單模光纖和模塊能夠承載更高的速率，因此無需接觸基礎設施即可實現(xiàn)40 G和100 G升級。

模塊化和熱插拔SFP +封裝的部件Finisar FTLX8571D3BCL可用于在純數(shù)字模式下通過850 nm單模光纖傳輸成幀以太網(wǎng)(或幾乎任何封裝協(xié)議)，可以應用直接連接到端點的RF調(diào)制器，或重新格式化為協(xié)議橋(圖1)。它適用于無線CPRI標準，適用于距離最遠2公里的基站鏈路，數(shù)據(jù)速率為4.915和6.144 Gb/s。

圖1：原始RF數(shù)據(jù)可以輕松使用標準的外形，熱插拔模塊，用于傳輸多個RF數(shù)據(jù)流通道。這些可以在端點處直接調(diào)制以創(chuàng)建分區(qū)或區(qū)域。

如果沒有光纖就緒，則認識到另一端需要相應的接收器鏈路;但是，為了這個目的，我們期待看到更多支持光纖的高端無線服務器。

還意識到可以從許多分立的光纖控制設備中創(chuàng)建自己的專有光纖鏈路。許多現(xiàn)成的光纖發(fā)射器驅(qū)動電路都可以用于您的設計，光纖接收器，開關和多路復用器以及衰減器也是如此。

光纖的數(shù)字數(shù)據(jù)需要驅(qū)動器來控制和保護激光二極管，大多數(shù)都是純數(shù)字的。像Micrel MIC3003GML這樣的激光二極管控制器和支持高達10 Gbits/s數(shù)據(jù)速率的SemtechGN1153CINE3等激光二極管驅(qū)動器可用于原始數(shù)據(jù)連接的直接激光驅(qū)動。如果您想要推出自己的數(shù)字解決方案，這些單點產(chǎn)品非常有用，但是，如果您想直接從光纖驅(qū)動RF輸出級，那么從模擬域控制的光強度變化是最佳的。

線性連接

如果在線性域中性能足夠快，激光強度調(diào)制可以準確跟蹤高頻載波波形以及在其中調(diào)制的所有信號。為滿足奈奎斯特要求，應實現(xiàn)至少2倍的最大頻率。因此，對于直接2.4 GHz，11位和14位ADI公司的AD9119和AD9129 RF數(shù)模轉(zhuǎn)換器是一個不錯的選擇。

直接RF DAC更新速率高達5.7 Gb/s通過適當?shù)暮铣珊途彌_，合成速率為2.85 Gsamples/s。 Internals最多支持8個QAM載波，但請注意，這部分需要與數(shù)據(jù)保持一致。 LVDS雙數(shù)據(jù)速率，雙端口架構(gòu)通過使用奇數(shù)/偶數(shù)采樣交錯排列，可實現(xiàn)2850 Msamples/s的吞吐量(圖2)。

圖2：要支持D/A的5.7 Gsamples/s速率，需要雙倍數(shù)據(jù)速率型雙交錯總線。

解決這些問題的有趣方法來自Avago Technologies。 Avago提出了一個很好的解決方案，可以使用AFBR-1310Z線性光纖發(fā)射器直接將光纖作為射頻信號的傳輸介質(zhì)。這使用單模1310 nm光纖傳輸模擬200 MHz至5.5 GHz頻率范圍的信號。該系列中標有AZ的部件使用SC/APC尾纖，而BZ部件使用LC/PC尾纖，它們是可插入插座(用于模塊化使用)的柔性SIP插頭，或直接焊接到PC板上。

該發(fā)射器結(jié)合了一個5伏，50歐姆線性射頻放大器，耦合到InGaAsAl/InP法布里 - 珀羅激光器。為了實現(xiàn)更精確的環(huán)路控制，我們提供了一個浮動監(jiān)控光電二極管，允許根據(jù)您的需求量身定制偏置和控制環(huán)路(圖3)。 RF輸入是自偏置的并且AC耦合以阻止任何DC偏移。

圖3：交流耦合RF自偏置50歐姆輸入使這些光纖發(fā)送器輕松耦合到RF允許更廣泛地分配RF信號的電路。

接收端

相應的接收器是Avago 3.3 Volt AFBR-2310Z光纖接收器，用于多GHz模擬鏈路。該器件的額定電流范圍為200 MHz至5.5 GHz，接收器部件針對相同的1310 nm波長進行了優(yōu)化，但也可以在850 nm至1600 nm范圍內(nèi)使用。

特殊的護罩設計允許它被組裝成一個客戶盒或墻壁夾具(圖4)。與發(fā)射器一樣，這些接收器部件使用柔性電路板連接進行插座或直接焊接到PC板，與發(fā)射器一樣，這些部件具有50歐姆的輸出阻抗，可輕松耦合到分配RF放大器和天線。

圖4：完成光纖RF鏈路后，接收器將干凈的50歐姆信號反向輸出。 (注意在這種情況下需要外部交流耦合。)

總之，衛(wèi)星配線中心，遠程無線電臺甚至車載系統(tǒng)都可以利用光纖來消除ESD，噪聲的威脅，EMI和RFI。在汽車中，這種方法解決了由車輛的每個角落和側(cè)面發(fā)現(xiàn)的雷達接近發(fā)射器，接近升力門發(fā)射器，GPS接收器以及Wi-Fi和藍牙無線子系統(tǒng)引起的噪聲和推斷問題。當光纖承載RF時，不會受到感應源的干擾。

光纖還可以解決與同軸電纜和SWR相關的中長距離問題，同時提供可以復制PCB的PCB友好界面相同的發(fā)射信號驅(qū)動單個或多個發(fā)射器。因此，雖然光纖可能不是每個分布式射頻應用的理想解決方案，但正如我們所看到的那樣，零件很容易獲得，并提供許多優(yōu)點和優(yōu)勢。