采用无线电光纤实现RF数据和信号的发送

观看半导体激光技术如何发展令人印象深刻。较旧的边缘发射激光二极管几乎已经让位于垂直腔面发射激光器（VCSEL）。这导致了更低的成本和更高的可靠性，因为VCSEL不像边缘发射技术那样需要90度的芯片重定向。

VCSEL与半导体几何尺寸的减少相结合，使光纤世界大大增加了其高速发射器和接收器产品组合。采用模块化，热插拔，低功耗，标准外形的10 G，25 G，40 G和现在100 Gbit/s单模光纤链路正在彻底改变数据中心和通信集线器的设计和架构。

与此同时，医院，大学，政府大楼，电视/广播大楼等大型设施需要更多用户以更高的速度进行更多的数据流量。此外，术语“用户”包括人和 - 在这个物联网时代 - 其他其他支持Web和云的设备。

本文介绍了通过光纤介质发送RF数据和信号的方法。它将研究这种方法的优缺点，以及这些实现可以满足更高速度和扁平化网络拓扑的需求的方法。

未调制分布

有时光纤链路可能会携带原始RF数据。该原始数据不受载波调制，并且特定数据流将在端点处被调制以创建无线区域。

信号数据通常比调制载波的带宽更低。结果，将有线连接到无线网络的许多数据链路可以将单个光纤共享到子集线器或数据分发节点，例如架顶式路由器。

例如，大型建筑物或校园可能在整个建筑物内都有光纤链路，终止于Wi-Fi多端口交换机和路由器。网络的每个区域或分区都有自己的本地交换机功能。这使网络变得平坦，消除了对上游流量的需求。由于光纤直接来自ISP，反向聚合器或集线器方法可以允许更可靠的数据连接到无线端点。

在这种情况下，任何模块化光纤解决方案都可以在数据链路级工作。由于规模经济有助于保持低成本，用于光纤连接的1 G或10 G以太网链路可以正常运行。由于单模光纤和模块能够承载更高的速率，因此无需接触基础设施即可实现40 G和100 G升级。

模块化和热插拔SFP +封装的部件Finisar FTLX8571D3BCL可用于在纯数字模式下通过850 nm单模光纤传输成帧以太网（或几乎任何封装协议），可以应用直接连接到端点的RF调制器，或重新格式化为协议桥（图1）。它适用于无线CPRI标准，适用于距离最远2公里的基站链路，数据速率为4.915和6.144 Gb/s。

图1：原始RF数据可以轻松使用标准的外形，热插拔模块，用于传输多个RF数据流通道。这些可以在端点处直接调制以创建分区或区域。

如果没有光纤就绪，则认识到另一端需要相应的接收器链路;但是，为了这个目的，我们期待看到更多支持光纤的高端无线服务器。

还意识到可以从许多分立的光纤控制设备中创建自己的专有光纤链路。许多现成的光纤发射器驱动电路都可以用于您的设计，光纤接收器，开关和多路复用器以及衰减器也是如此。

光纤的数字数据需要驱动器来控制和保护激光二极管，大多数都是纯数字的。像Micrel MIC3003GML这样的激光二极管控制器和支持高达10 Gbits/s数据速率的Semtech GN1153CINE3等激光二极管驱动器可用于原始数据连接的直接激光驱动。如果您想要推出自己的数字解决方案，这些单点产品非常有用，但是，如果您想直接从光纤驱动RF输出级，那么从模拟域控制的光强度变化是最佳的。

线性连接

如果在线性域中性能足够快，激光强度调制可以准确跟踪高频载波波形以及在其中调制的所有信号。为满足奈奎斯特要求，应实现至少2倍的最大频率。因此，对于直接2.4 GHz，11位和14位ADI公司的AD9119和AD9129 RF数模转换器是一个不错的选择。

直接RF DAC更新速率高达5.7 Gb/s通过适当的合成和缓冲，合成速率为2.85 Gsamples/s。 Internals最多支持8个QAM载波，但请注意，这部分需要与数据保持一致。 LVDS双数据速率，双端口架构通过使用奇数/偶数采样交错排列，可实现2850 Msamples/s的吞吐量（图2）。

图2：要支持D/A的5.7 Gsamples/s速率，需要双倍数据速率型双交错总线。

解决这些问题的有趣方法来自Avago Technologies。 Avago提出了一个很好的解决方案，可以使用AFBR-1310Z线性光纤发射器直接将光纤作为射频信号的传输介质。这使用单模1310 nm光纤传输模拟200 MHz至5.5 GHz频率范围的信号。该系列中标有AZ的部件使用SC/APC尾纤，而BZ部件使用LC/PC尾纤，它们是可插入插座（用于模块化使用）的柔性SIP插头，或直接焊接到PC板上。

该发射器结合了一个5伏，50欧姆线性射频放大器，耦合到InGaAsAl/InP法布里 - 珀罗激光器。为了实现更精确的环路控制，我们提供了一个浮动监控光电二极管，允许根据您的需求量身定制偏置和控制环路（图3）。 RF输入是自偏置的并且AC耦合以阻止任何DC偏移。

图3：交流耦合RF自偏置50欧姆输入使这些光纤发送器轻松耦合到RF允许更广泛地分配RF信号的电路。

接收端

相应的接收器是Avago 3.3 Volt AFBR-2310Z光纤接收器，用于多GHz模拟链路。该器件的额定电流范围为200 MHz至5.5 GHz，接收器部件针对相同的1310 nm波长进行了优化，但也可以在850 nm至1600 nm范围内使用。

特殊的护罩设计允许它被组装成一个客户盒或墙壁夹具（图4）。与发射器一样，这些接收器部件使用柔性电路板连接进行插座或直接焊接到PC板，与发射器一样，这些部件具有50欧姆的输出阻抗，可轻松耦合到分配RF放大器和天线。

图4：完成光纤RF链路后，接收器将干净的50欧姆信号反向输出。 （注意在这种情况下需要外部交流耦合。）

总之，卫星配线中心，远程无线电台甚至车载系统都可以利用光纤来消除ESD，噪声的威胁，EMI和RFI。在汽车中，这种方法解决了由车辆的每个角落和侧面发现的雷达接近发射器，接近升力门发射器，GPS接收器以及Wi-Fi和蓝牙无线子系统引起的噪声和推断问题。当光纤承载RF时，不会受到感应源的干扰。

光纤还可以解决与同轴电缆和SWR相关的中长距离问题，同时提供可以复制PCB的PCB友好界面相同的发射信号驱动单个或多个发射器。因此，虽然光纤可能不是每个分布式射频应用的理想解决方案，但正如我们所看到的那样，零件很容易获得，并提供许多优点和优势。