觀看半導(dǎo)體激光技術(shù)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(dǎo)致了更低的成本和更高的可靠性，因?yàn)閂CSEL不像邊緣發(fā)射技術(shù)那樣需要90度的芯片重定向。

VCSEL與半導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)和架構(gòu)。

與此同時(shí)，醫(yī)院，大學(xué)，政府大樓，電視/廣播大樓等大型設(shè)施需要更多用戶(hù)以更高的速度進(jìn)行更多的數(shù)據(jù)流量。此外，術(shù)語(yǔ)“用戶(hù)”包括人和 - 在這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代 - 其他其他支持Web和云的設(shè)備。

本文介紹了通過(guò)光纖介質(zhì)發(fā)送RF數(shù)據(jù)和信號(hào)的方法。它將研究這種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，以及這些實(shí)現(xiàn)可以滿(mǎn)足更高速度和扁平化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞男枨蟮姆椒ā?/p>

未調(diào)制分布

有時(shí)光纖鏈路可能會(huì)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(diǎn)處被調(diào)制以創(chuàng)建無(wú)線區(qū)域。

信號(hào)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)的許多數(shù)據(jù)鏈路可以將單個(gè)光纖共享到子集線器或數(shù)據(jù)分發(fā)節(jié)點(diǎn)，例如架頂式路由器。

例如，大型建筑物或校園可能在整個(gè)建筑物內(nèi)都有光纖鏈路，終止于Wi-Fi多端口交換機(jī)和路由器。網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)區(qū)域或分區(qū)都有自己的本地交換機(jī)功能。這使網(wǎng)絡(luò)變得平坦，消除了對(duì)上游流量的需求。由于光纖直接來(lái)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(wú)線端點(diǎn)。

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(jí)工作。由于規(guī)模經(jīng)濟(jì)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(yùn)行。由于單模光纖和模塊能夠承載更高的速率，因此無(wú)需接觸基礎(chǔ)設(shè)施即可實(shí)現(xiàn)40 G和100 G升級(jí)。

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(guò)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(yīng)用直接連接到端點(diǎn)的RF調(diào)制器，或重新格式化為協(xié)議橋（圖1）。它適用于無(wú)線CPRI標(biāo)準(zhǔn)，適用于距離最遠(yuǎn)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(biāo)準(zhǔn)的外形，熱插拔模塊，用于傳輸多個(gè)RF數(shù)據(jù)流通道。這些可以在端點(diǎn)處直接調(diào)制以創(chuàng)建分區(qū)或區(qū)域。

如果沒(méi)有光纖就緒，則認(rèn)識(shí)到另一端需要相應(yīng)的接收器鏈路;但是，為了這個(gè)目的，我們期待看到更多支持光纖的高端無(wú)線服務(wù)器。

還意識(shí)到可以從許多分立的光纖控制設(shè)備中創(chuàng)建自己的專(zhuān)有光纖鏈路。許多現(xiàn)成的光纖發(fā)射器驅(qū)動(dòng)電路都可以用于您的設(shè)計(jì)，光纖接收器，開(kāi)關(guān)和多路復(fù)用器以及衰減器也是如此。

光纖的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)需要驅(qū)動(dòng)器來(lái)控制和保護(hù)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(dá)10 Gbits/s數(shù)據(jù)速率的Semtech GN1153CINE3等激光二極管驅(qū)動(dòng)器可用于原始數(shù)據(jù)連接的直接激光驅(qū)動(dòng)。如果您想要推出自己的數(shù)字解決方案，這些單點(diǎn)產(chǎn)品非常有用，但是，如果您想直接從光纖驅(qū)動(dòng)RF輸出級(jí)，那么從模擬域控制的光強(qiáng)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(qiáng)度調(diào)制可以準(zhǔn)確跟蹤高頻載波波形以及在其中調(diào)制的所有信號(hào)。為滿(mǎn)足奈奎斯特要求，應(yīng)實(shí)現(xiàn)至少2倍的最大頻率。因此，對(duì)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(gè)不錯(cuò)的選擇。

直接RF DAC更新速率高達(dá)5.7 Gb/s通過(guò)適當(dāng)?shù)暮铣珊途彌_，合成速率為2.85 Gsamples/s。 Internals最多支持8個(gè)QAM載波，但請(qǐng)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(guò)使用奇數(shù)/偶數(shù)采樣交錯(cuò)排列，可實(shí)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(cuò)總線。

解決這些問(wèn)題的有趣方法來(lái)自Avago Technologies。 Avago提出了一個(gè)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(hào)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(hào)。該系列中標(biāo)有AZ的部件使用SC/APC尾纖，而B(niǎo)Z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(gè)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(shí)現(xiàn)更精確的環(huán)路控制，我們提供了一個(gè)浮動(dòng)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(hào)的電路。

接收端

相應(yīng)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(duì)相同的1310 nm波長(zhǎng)進(jìn)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(hù)罩設(shè)計(jì)允許它被組裝成一個(gè)客戶(hù)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(jìn)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(hào)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(yuǎn)程無(wú)線電臺(tái)甚至車(chē)載系統(tǒng)都可以利用光纖來(lái)消除ESD，噪聲的威脅，EMI和RFI。在汽車(chē)中，這種方法解決了由車(chē)輛的每個(gè)角落和側(cè)面發(fā)現(xiàn)的雷達(dá)接近發(fā)射器，接近升力門(mén)發(fā)射器，GPS接收器以及Wi-Fi和藍(lán)牙無(wú)線子系統(tǒng)引起的噪聲和推斷問(wèn)題。當(dāng)光纖承載RF時(shí)，不會(huì)受到感應(yīng)源的干擾。

光纖還可以解決與同軸電纜和SWR相關(guān)的中長(zhǎng)距離問(wèn)題，同時(shí)提供可以復(fù)制PCB的PCB友好界面相同的發(fā)射信號(hào)驅(qū)動(dòng)單個(gè)或多個(gè)發(fā)射器。因此，雖然光纖可能不是每個(gè)分布式射頻應(yīng)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(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。