寬帶射頻信號光纖傳輸技術分析

摘要：當前，隨著我國技術的快速發展，寬帶射頻信號光纖傳輸技術逐漸成為通信研究關注熱點，可有效實現光電傳輸轉換。本文圍繞該技術進行深入分析，首先簡要介紹了寬帶射頻信號光纖傳輸技術概述。然后闡述了光纖傳輸系統的基本構成，其中包括激光器、調制器、探測器。最后主要探討了寬帶射頻信號光纖傳輸技術的具體應用與優化，如，完善傳輸系統結構、合理設置驅動電路、強化電壓控制電路等，以供參考。

關鍵詞：寬帶射頻信號，光纖傳輸技術;數字信號

一、引言

近年來，在我國通信行業的探究與研究下，不斷提出各項技術，并對相關技術進行全面優化，將全新通信技術應用到實際工作中，可有效加快通信速度，為人們帶來良好體驗。目前，寬帶射頻信號光纖傳輸技術應用較為常見，該技術所使用材料較為特殊，能夠有效帶來較低損耗，促使光纖傳輸系統得以全面改善，并得到大力推廣，使通信行業逐漸進入光纖時代，從而推動通信行業的良好發展。

二、寬帶射頻信號光纖傳輸技術概述

光纖傳輸技術通常是利用通信系統，在光波的基礎上，運用純度較高的光導纖維作為相應傳輸介質，從而有效實現光電信號之間轉換，傳輸高速數字信號的技術，寬帶射頻信號光纖傳輸技術的優點相對較多。其在應用過程中，可傳輸容量相對較大。并且，具有較強的抗電磁干擾能力，能夠有效屏蔽外界干擾，避免信號在傳輸過程中受到嚴重損失而降低信號傳輸速度。在該技術的使用過程中，還具有良好的保密性，可以防止出現信號丟失等現象，影響信號的正常傳輸。在光纖傳輸系統中，通常利用光纖將中心站以及基站進行有線連接，并運用光載波對信號進行合理調制，通過下行鏈路將信號傳輸到基站。同時，運用探測器對信號進行適當解調，從而促使基站能夠在短時間內獲取所需信號，隨后可將信號放大，在天線的作用下發送到指定終端。在上行鏈路中，基站通常需要將接收到的信號傳輸到中心站進行適當處理，并逐漸優化基站結構，促使中心站對收集的信號進行全面處理，由此能夠充分實現光電之間的轉換，有效減少技術成本支出，為相關研究部門節省大量成本。并且，在光纖傳輸技術的應用下，其具有較多的優勢，該技術的載波頻率相對較高。在信號傳輸過程中，能夠充分實現遠距離傳輸，光纖損耗也相對較低，抗干擾能力較強[1]。同時，在光纖傳輸線系統的應用過程中，還可有效對相關資源進行管理，便于工作人員對該系統的安裝以及維護，提高光纖傳輸系統的使用效率，確保信號傳輸質量。由此可充分將該系統應用到實際各個領域中，完善通信系統，明確光纖傳輸技術的應用范圍，能夠有效展現出對我國移動通信技術的發展具有較大優勢。此外，在該技術的引進過程中，通常運用該技術對基站進行合理控制，明確具體的傳輸策略。并根據基站的不同特點，采取相適宜的方式進行合理分配，逐漸提高光纖傳輸系統性能，加強基站建設，有效增強信號的傳輸效率，促使相關系統得到全面拓展，快速實現信號的透明傳輸，充分滿足信號傳輸的基本需求，解決移動通信中存在的相關問題，從而有效體現出該技術的實際價值。

三、光纖傳輸系統的基本構成

（一）激光器

在寬帶射頻信號光纖傳輸中，其構成要素相對較多，激光器則是其中之一，在光纖通信過程中所呈現出的光源通常是由激光器以及發光二極管所產生，激光器與發光二極管的實際原理存在較大差異。激光器在發射過程中，通常展現出受激輻射光，然而，發光二極管則呈現出自發輻射光，該兩者設備的結構大體相似，均運用雙質結芯片，將光源層設置在限制層之間。其中，發光二極管所輸出光大多為非相干光，激光器則與此相反，表現為相干光，其主要能量通常在光學諧振腔中出現。并且，釋放出的能量通常與時間以及空間有著較大關聯，由此可充分展現出激光器具有良好的方向性。同時，在光纖傳輸系統中，若采用多模光纖，確保波長在1550nm左右時，則有效提高輸入光功率，降低光纖傳輸損耗。在激光器中，其結構也較為多樣，通常以雙異質結平面條形結構為主，并由半導體材料所構成，在實際應用過程中具有良好的使用效果。

（二）調制器

在光纖傳輸系統中，調制器也較為重要，在實際研究過程中，需對該器件進行深入分析。通常情況下，調制器性能直接關系到光纖傳輸系統的整體性能，其主要運用電光效應，并利用Mach-Zehnder結構，從而促使寬帶射頻信號得到有效轉換。在調制器材料中，通常還包含有機聚合物，可充分降低光纖信號傳輸中產生的損耗，不斷提高電光效率，由此使調制器得到全面優化，通過對調制器的探索研究，逐漸增加其具體用途，提高其實際效能。在光纖傳輸系統的應用過程中，其具有良好的使用優勢，不斷提高整體速率，并具有較高的線性度，促使其逐漸向集成性方向發展[2]。同時，調制器電光效應主要是在電場中增加相應的傳輸介質，由此引發折射率出現不同變化，并改變吸收率以及散射率。在調制器使用過程中，相關人員需對外加電場加以注意，不斷對折射率進行詳細分析，由此逐漸完善調制器的制作，運用合理方法，改善調制器的整體性能，充分彰顯出調制器的實際作用，寬帶射頻信號光纖傳輸具有良好優勢，快速實現通信傳輸系統的全面發展。

（三）探測器

探測器在光纖傳輸系統中也具有關鍵作用，其能夠將接收的信號進行合理轉換，由此使光變電。探測器在實際運用過程中，其基本工作原理與光的吸收有著較大聯系，探測器通常選用半導體材料，其整體尺寸相對較小，所使用材料也較為適宜，靈敏度相對較高。并在信號轉換過程中響應速度也相對較快，由此促使探測器在光纖傳輸系統中得到大范圍運用。一般情況下，探測器主要包括PIN探測器以及雪崩探測器。其中，PIN探測器主要是在不同材料去摻加相應的半導體材料，促使探測器在正常運行過程中，能夠產生較大能量，并通過外界吸收逐漸形成相應電流，有效帶動光纖傳輸系統的運行。同時，在雪崩探測器中，該探測器的靈敏度較高，能夠充分利用強電場作用產生倍增效應，從而有效增加相應增益，并逐漸加快響速度，促使響應時間能夠在0.5ns以內，頻率可在100GHz以上，由此該探測器可對微弱信號進行快速探測，并將其應用到各個領域中，進一步實現光纖通信發展目標。

四、寬帶射頻信號光纖傳輸技術的具體應用

（一）完善傳輸系統結構

在我國通信行業的研究發展過程中，相關人員應當加強對寬帶射頻信號光纖傳輸技術的研究，并不斷將該技術應用到實際工作中，要求工作人員對光纖傳輸鏈路的整體原理以及相關特性進行充分了解，并逐漸對其展開深入分析。從而完善傳輸系統結構，對電路以及光纖系統進行合理設計，促使激光器在發射過程中保持穩定功率，并使波長保持在1550nm左右。通常情況下，在激光器驅動電路中，包含恒流功率以及自動溫度兩個方面的控制電路，促使激光器輸出的光準確進入到調制器中，由調制器將寬帶射頻信號進行合理調節[3]。在調制器正常運行時，相關人員需在電路中設置相適宜的電壓，避免在溫度的影響下，發生漂移等現象，致使偏移點出現明顯變化，導致鏈路整體性能造成改變，影響光纖傳輸的穩定性。為了防止相關現象的發生，工作人員需對電壓電路進行全面控制，避免出現偏移現象。同時，在調制器輸出過程中，應當確保95%的信號傳輸到耦合器中，并逐漸將信號傳輸到探測器中，經過探測器處理對其進行合理轉換。并且，在中心站中，工作人員還需對數字信號進行合理調制，確保激光器中輸出光波長在1310nm左右，并運用光纖傳輸技術對信號進行快速傳輸，以達到良好的傳輸效果。此外，在基站中，工作人員需將光纖進行劃分，促使一根光纖保持1550nm信號光，另一個光纖保持1310nm信號光，由此將1550nm信號光傳輸到探測器中，并將1310nm信號光傳輸到耦合器中，從而對信號進行合理解調，達到寬帶射頻信號光纖傳輸的目的。

（二）合理設置驅動電路

由于激光器具有較多優點，促使其在通信中得到廣泛使用，但在寬帶射頻信號光纖傳輸中，對激光器有著較高要求。在多種因素影響下，極易對激光器產生較大損壞，導致激光器的性能逐漸降低，電流以及穩定性出現明顯變化，從而對功率造成較大影響。為此，相關人員在光纖傳輸技術的應用過程中，需對激光器的應用進行合理分析，科學設置驅動電路，并對該系統進行深入探究，明確電流出現波動的具體原因，避免激光器在使用過程中出現較強噪音，對信號傳輸產生不良影響，并使損耗也逐漸提升。由此在驅動器設計過程中，工作人員應當明確激光器的主要工作方式，利用電反饋對回路進行有效控制，并對電壓進行全面管控，充分提高激光器輸出的穩定性。同時，在恒定功率方式下，工作人員需根據電流變化對溫度進行全面控制，并對反饋回路進行全面監測，從而能夠充分實現對驅動電流的整體控制。并且，在實際設計過程中，還需對自動功率控制方式進行合理對比，并對輸出功率進行準確判斷，在此情況下，工作人員可快速將信號進行傳輸，不斷對驅動電流進行適當調整，充分確保功率的穩定。此外，在激光器輸出過程中，還需利用探測器對輸出功率進行全面探測，促使其轉變為光電流，不斷將信號放大，擴大電流范圍，從而有效展現出光纖傳輸技術的應用優勢。

（三）強化電壓控制電路

在寬帶射頻信號調制過程中，工作人員需充分運用調制器，在具體工作過程中，由于直流偏置點受到相關因素影響，導致電荷出現偏移情況，緩沖層也存在一定漂移。由此在電壓控制電路的設計過程中，工作人員還需充分明確偏置點的具體位置[4]。同時，在實際控制過程中，相關人員需將調制器中95%的光進行有效傳輸，使5%的光傳輸到PIN探測器中，在該探測器內可有效對低頻信號進行全面探測。工作人員可利用調制器對寬帶射頻信號進行整體傳輸，PIN探測器則會產生平均功率，在探測器內的光則得到有效轉換。并且，在電壓控制電路過程中，通常包含不同模塊，如，轉換模塊、處理模塊等。通過探測器利用轉換模塊將光電流逐漸轉換為電壓產生相應信號，并經過AD轉換，促使信號逐漸進入單片機，并對信號進行適當處理，使信號再次輸出，從而能夠達到良好的控制電壓效果。另外，在光電檢測電路的應用過程中，可有效將探測器中的光進行直接轉換，形成相應電壓。并且，工作人員需對相關芯片進行整體更換，確保芯片具有較高精度以及廣闊的應用范圍，能夠有效對射頻信號進行準確測量。相關人員對電路進行適當調節，并對光功率進行合理調整，從而展現出不同的電路結構。工作人員通過對不同電路分析，強化整體電路設計，確保寬帶射頻信號得到廣泛傳輸。

（四）優化數字信號傳輸

在寬帶射頻信號傳輸調制過程中，工作人員應當選擇合理方式，在對數字信號進行有效傳輸時，需充分利用光纖傳輸技術，對數字信號傳輸方式進行全面優化，借助直接調制的方式，不斷提高信號調制質量。在實際調制過程中，工作人員需合理選擇偏置點，由于電路設計較為復雜，需充分保證激光器發射出的光具有較強穩定性，由此應當在激光器外部設置相應的控制回路，確保該電路保持恒定狀態。從而在溫度的變化下，可對激光器形成曲線進行分析，明確電流功率。同時，在數字信號調制過程中，還應當采取較為簡便方法，將偏置點設置在指定位置，利用芯片完善驅動電路設計。通常情況下，芯片溫度范圍大約在-55℃～125℃之間，充分滿足光纖傳輸系統的實際要求，符合寬帶射頻信號傳輸的基本標準，有效將數字信號調制到指定光功率上。并且，在數字信號解調過程中，通常包含兩部分，如，光電檢測電路以及判決電路。其中，在光電檢測電路中，可充分運用PIN探測器對信號光進行有效調制，利用轉換功能將信號進行放大，對激光器中是否有光放出做出準確判斷。在判決電路中，比較器為主要核心，能夠激昂信號傳輸到比較器中，設置相應的固定值，從而將數字信號進行充分解調，形成相反信號，有助于工作人員根據判決電路獲取相應信號。

（五）加強光纖系統測試

相關人員在寬帶射頻信號光纖傳輸技術的應用過程中，應當對光纖傳輸系統進行全面測試，根據具體的電氣性能指標對系統進行合理檢測。通常情況下，在實際測試過程中，需要測試條件為常溫環境，工作人員需明確具體的供電參數以及射頻信號。并在測試時，應當充分利用光譜儀、信號源等，對光功率進行深入測量，由此在測試過程中，工作人員需利用相關設備對低頻信號進行檢測[5]。當光纖系統達到正常工作狀態時，需運用激光器傳輸寬帶射頻信號，促使其波長在1550nm左右。在數字信號傳輸中，促使光功率在1310nm左右，在信號發射過程中，應當確保電壓在+12V左右，接收機的電壓保持在+8V左右。在光纖傳輸系統的運行下，滿足常溫環境要求，保持接收機的電流在0.1A左右，發射機電流則在0.27A左右。在系統運行一定時間下，電流會隨之上升，大約在1h左右，電流可達到0.45A左右。在高溫下，發射機電流通常在0.72A左右，由此不同溫度下所產生電流均不相同。同時，在激光器溫度控制模塊的啟動過程中，需確保該模塊處于制冷狀態，根據溫度的實際情況，對該模塊進行適當調節，以滿足激光器的應用要求，符合光纖傳輸線系統的運行標準，逐漸提高電路電流的穩定性，并達到預期的測試效果，增強光纖傳輸系統的應用效率，通過運用該系統，推動通信信號的廣泛傳輸。

五、結束語

總而言之，寬帶射頻信號光纖傳輸技術具有良好的應用效果，其在通信行業中具有重要作用，由此相關人員需對該技術進行全面分析，充分明確光纖傳輸系統中的主要構成要素。通過對各要素的全面研究，可有效了解光纖傳輸技術的具體應用情況，不斷對電路進行合理設計，并對激光器以及調制器等進行全面運用，科學控制電壓以及電流，促使寬帶射頻信號得到有效傳輸，提高信號傳輸準確性。

作者單位：李希明? ? 中國電子科技集團公司第三十四研究所

參? 考? 文? 獻

[1]張浩，楊海峰，李璇，等.分布式寬帶微波光纖傳輸幅相一致性技術[J].雷達科學與技術，2021.

[2]胡微.光纖傳輸技術在廣播電視信號傳輸中的有效利用探究[J].科技傳播， 2020，12（3）：2.

[3]侯俊杰.射頻微波信號在光纖中傳輸及處理技術探析[J].通信電源技術， 2020，37（24）：4.

[4]萬兆媛，盧樂一.光纖傳輸技術在有線電視信號傳輸中的應用研究[J].衛星電視與寬帶多媒體，2020（16）：3.

[5]尹怡輝，朱宏韜，熊漢林，等.射頻信號光纖傳輸技術研究現狀及進展[J].光通信技術，2020，44（2）：5.