1 微波信号的光学概述与分析
射频微波信号的在光纤中传输及处理的研究和应用在目前备受关注，该领域主要是对微波光子器件的分析和应用。最初该技术领域主要指的是对各种光子元件进行分析和设计的应用,即普遍所讲的与光波密切相关的各类专业。最初的阶段该光子学技术的研究领域主要只是对于光源技术方面的一些研究,近些年才逐渐开始把光波技术运用到多个领域,比如电子和移动通讯等各种行业,微波光子学技术在近些年已经有了较大程度的进步,实现了系统的集成化,在其造价上也得到了有效的降低,为未来的微波光子信号技术在工业中的广泛应用打下了基础[1]。光波传输技术方面的应用抗电子干扰技术的更新完善给光波的广泛使用提供了一个重要的技术支撑,特别是对于光波信号的变频处理,以及数据转换等各个方面都已经取得了不小的突破。ROF技术的发展和出现较好地催进了我国在微波信号技术领域的发展和进步,让这种信号的传递和技术更成熟,发展前景更广阔。
2 光纤通信技术的发展现状
随着现代经济社会及技术的不断发展,人们也开始对数据传输率和速度有了新的要求。为了充分满足数据传递的相关需求,数据传输系统已取得了许多突破性进展和新规划,以下对这些发展与创新作了详尽的阐述。
2.1光纤通信复用技术的现状
对于进一步提升其相关光纤宽带资源利用率的需求,具体措施就是通过设计和发展与其相关的通讯网络系统。目前,这种管道宽带信号接收网络的拓宽和扩建工作已经完成,并且能够有效地实现与之相应的多通道信号接收,从很大程度上完全满足了对光纤宽带信号的利用和综合响应。对于最常用的波分复用(WDM)技术,其中的根据和基本原理就是通过该方法使得相关光纤和网络宽带的有效数据传输能力都得到了改善,并且也能够被充分利用,使得与之相关的数据传输量也都能够随之得到了相应的增加。
2.2 光纤通信技术的发展现状
对于前文所述介绍的一些相关波分重新复用(WDM)技术,在研究和发展的过程中还是必须加以改进。这一个改进主要目的是为了让它变得更加现代化和实用。这一技术改进的根本途径是在继承了原来的掺饵光纤放大器(EDFA)的技术基础上,采用了相关掺饵光纤放大器(EDFA)的新技术。然而,对于较为常见的掺饵光纤放大器(EDFA)来说,掺饵光纤放大器(EDFA)的应用和技术对于信道宽带放大的影响并非很明显,主要表现在如何才能使得信道宽带放大的信道放大容积率变窄,这很容易就会造成信道相关的容积率降低。因此,最根本的解决方案就是有效地通过控制与其相关的掺杂光纤放大器和更常用的EAPP的相互结合,使得其宽带的长度和范围都能够从某种程度上实现扩展[2]。
2.3 光纤接入技术的现状
由于我国的通信服务的不断丰富,不仅要求高速的骨干数据传输网,还引进了光纤接入技术。传统的接入技术已经无法满足当前日益增加的通讯业务要求,因此就需要一种具备强大的带宽性能的光纤接入,以满足这些接入模式的需要。光纤接入技术中的PON技术在我国应用得比较早,并且它是结合ATM ,SDH和以太网等多种技术,生成APON,GPON及EPON等光纤接入技术。APON接入技术,因为ATM技术正遭遇着IP技术的严重挑战,它的发展也会受到一定的限制。GPON接入技术让电路的交换服务获得了更好地支持,SDH技术可以很好地发挥其作用。然而,这种模式的接入技术很复杂,而且模式的接入费用也很高。EPON接入技术主要指一种用来将以太网中所有数据进行传输的技术。这种以太网接入技术虽然在设计上具有很低的成本费用和运营成本,但同时也具有以太网的特性,但要支持其他诸如TDM服务等单个服务变得艰苦。EPON接入技术与光信号传输技术的完美融合,使得EPON的接入已经不仅仅局限在局域网,而是拓宽范围到城域网或者广域网。
3 射频微波信号光学处理分析
3.1ROF传输系统
光纤数据传输中ROF系统的应用,可以为客户提供良好的交互式多媒体服务,对于移动互联网以及无线接入互联网等各个方面具有突出的应用特点,ROF系统主要包括三个大部分,第一个大部分就是一个具有交互式射频微波信号的处理和采集等多种功能的中心电台,这个大部分主要就是专门负责交互式射频微波在信号的传递中广电进行转换与发送开发任务,它们的功能与类似于互联网的数据系统“云”。第二个组成部分是作为进行射频式微波信号传播的光纤网络,主要用途就是进行信号的传输。第三个组成部分就是接受和开发的信号基站,该信息基站的主要职能之一就是对信号的电子技术进行转接和发送,基站在接受和开发信号的整个过程中,不断地改变电子技术的光波和信号发生频率,在众多电子技术基站共同协调的作用下将电子技术信号转换为发送至各个位置[3]。中心站主要是负责对信号进行处理与控制等工作,可以根据需要对各类信号进行不同频率的选择和配置,这样就使得它们能够同时被位于光纤网络和基站内部的信号所转发,大大提升了信号的传输效率与实用性,也有效地减少了网络的日常维护和运营费用。
3.2射频微波信号在光纤传输中的优点
射频式微波信号的传送光纤是目前最直接的系统连接线,它不受光纤色散效应的影响。信号的质量和网络通信可靠性一直都被认为是电子射频和微波通信中需要重点保证的技术指标,为了能够有效地改善和提高电子信号的网络质量和网络通信可靠性,采用双路由方法和形式,对于电子信号实施双重网络安全保护,这种方法既能够很好地推动和促进网络管理技术水平的发展和网络安全提升,同时还能把一台数字式的调度交互计算机很好地被运用于网络管理中,这样就可以更好地改善和增强光纤信息传输的安全可靠性,但是该技术还只是处于初步探索和研究的阶段,需要科研工作者不断地加大探索和研究的力度。对于在光纤数据传输的过程中,也可以进行各种分层式的立体化管理,通过多层级的相互作用和配合,从而加大了光纤数据传输的实践和应用。视频微波的另外一个重要优势是在数据传输中可以很好地结合射频光波和无线电光纤的传输二者之间的优势,达到了比普通数据传输更远,信号较稳定的特点,尤其在信号损耗较高等方面显得尤为突出,大大地提升了数据传输的水平。
3.3射频微波信号在光纤传输中的应用
在传输信号方面,通过对射频微波信号进行光纤传送技术,可以有效解决传统的移动通讯系统、雷达系统、电子对抗系统等大型射频微波系统在传输路径上微波传输的不足，大大降低了微波信号在传输中的损耗。图1给出了不同频率的微波信号在射频电缆中的传输损耗随电缆长度的变化。
图1 不同频率的微波信号在射频电缆中的传输损耗
可见，当传输距离较长时，信号在射频电缆中的损耗很大，16GHz的微波信号在50米长射频电缆中损耗可达接近80dB，即使是频率较低的2GHz信号，在100米长射频电缆中损耗也有25dB以上，这在射频微波系统中是难以接受的。另一方面，不同频率的信号在射频电缆中的损耗相差很大图2给出了信号在几种常用的低损耗射频电缆中的传输损耗对比，为了方便与图1中的数据对比，这里以16GHz的信号为例。
图2 微波信号在常用低损耗射频电缆中的传输损耗
可以看到，即使是损耗最低的射频电缆，在50米长度下，损耗仍然有30dB。而目前常用的单模光纤，光信号的衰减量一般不大于0.5dB/km，与射频电缆相比，损耗几乎可以忽略不计。
同时，低损耗射频电缆线径较粗（单根外径在4mm以上），在多通道系统的应用中，电缆占用的体积很大，将给系统的空间布置带来很大的难度。相比之下，单根的单模单芯光缆即可通过波分复用传输数个至数十个通道的射频信号，常见光缆外径只有2mm，大大降低了传输线的体积，给系统带来很大的便利。
此外,这种用来进行射频微波信号的光纤传送技术,由于使用光波承载信号，传输完全不受外界电场和磁场的影响，能够有效地抵御电磁干扰,保证了数据链路的安全。
使用光纤传输射频微波信号，传输损耗低，信号传输量大，传输性能好,能快速、大量的接收和发送各种微波电磁辐射信号,在军事和国防方面都得到了广泛的应用。此外,这项技术还可以通过在商业、车站、机场等区域内搭建中央电视信息控制网络,形成一个分布式的光纤系统,提高视频信号的质量。在医学领域,射频微波信号主要可用于光学有源组织的检查和光学分子的成像[4]。
4 结束语
总而言之,射频和微波信号已经在光纤数据传输和信号处理技术中被广泛地应用和重视,这也是一种新兴的数字化通信技术。由于目前射频式微波光纤技术的损耗很低低,带宽大,安全以及保密性比较高,能够在各个频段内进行信息的传输,因此，在移动通讯、雷达系统、电子对抗系统等方面都能够被广泛地应用,具备良好的发展前景。
参考文献：
[1]梁琦.射频微波信号在光纤中传输及处理技术探析[J].科学技术创新,2019(15):78-79.
[2]武蓓蕾. 光载无线系统中传输方案与光域微波信号处理技术的研究[D].北京交通大学,2017.
[3]王欣. 光子学辅助的微波信号产生与处理技术研究[D].中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所),2017.
[4]殷斌,赵咏梅.射频微波信号在光纤中传输及处理技术的研究[J].中国新通信,2017,19(01):87.
