ফাইবার অপটিক আরএফ ট্রান্সমিশন - কয়েক মিটার থেকে কয়েক কিলোমিটার পর্যন্ত আরএফ সংকেতগুলির সংক্রমণ দূরত্ব বাড়ানোর জন্য অপটিক্যাল ফাইবার ব্যবহার করে

একটি ক্রমবর্ধমান আন্তঃসংযুক্ত বিশ্বে, উচ্চ-গতি এবং উচ্চ-ক্ষমতা সংকেত সংক্রমণের চাহিদা ঐতিহ্যগত সমাক্ষ তারের সিস্টেমের সীমাকে চ্যালেঞ্জ করছে। সম্প্রতি, ফাইবার অপটিক রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি ট্রান্সমিশন (RFoF) এর প্রতি মানুষের আগ্রহ দিন দিন বাড়ছে। এই প্রযুক্তিটি রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি কমিউনিকেশনের বহুবিধ কার্যকারিতার সাথে ফাইবার অপটিকের কম ক্ষতি এবং উচ্চ ব্যান্ডউইথ সুবিধাগুলিকে একত্রিত করে (চিত্র 1)। RFoF সিস্টেম অপটিক্যাল ফাইবারের মাধ্যমে RF সংকেত প্রেরণ করে, দীর্ঘ-দূরত্ব অর্জন করে, স্যাটেলাইট গ্রাউন্ড স্টেশন, দূরবর্তী অ্যান্টেনা স্থাপনা থেকে 3G-5G অবকাঠামো এবং প্রতিরক্ষা ব্যবস্থায় বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশনে হস্তক্ষেপ মুক্ত সংকেত প্রেরণ করে। এই নিবন্ধটি RFoF সিস্টেম ডিজাইনের মৌলিক নীতিগুলি অন্বেষণ করে।

RFoF এর প্রধান কাজ
চিত্র 1: RFoF এর প্রধান বৈশিষ্ট্য। (ছবির উৎস: নুফোটোনিক্স)

দীর্ঘ দূরত্ব সংক্রমণ - সংকেত শক্তি
সমাক্ষ তারের কর্মক্ষমতা তারের কনফিগারেশনের উপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হয়। একটি সাধারণ অস্তরক SMA তারের সন্নিবেশ ক্ষতি প্রায় 0.25 dB/m (2 GHz এ)। inflatable তারের কর্মক্ষমতা সামান্য ভাল, কিন্তু খরচ অনেক বেশী. এটি সঠিকভাবে এই উচ্চ ক্ষতির বৈশিষ্ট্য যা RFoF প্রযুক্তিকে 50 মিটারের বেশি ট্রান্সমিশন দূরত্বের জন্য প্রযোজ্য করে তোলে। RFoF প্রযুক্তিতে, সর্বাধিক ব্যবহৃত তরঙ্গদৈর্ঘ্য হল 1310 nm এবং 1550 nm। 1310 nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ক্ষতি প্রায় 0.35 dB/km, যেখানে 1550 nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ক্ষতি মাত্র 0.25 dB/km। এটি দেখা যায় যে এই প্রযুক্তির ক্ষতি সমাক্ষ তারের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে কম।

DigiKey এবং NuPhotonics উপাদান সংগ্রহ প্রক্রিয়া সহজতর
DigiKey ক্রিটিক্যাল কম্পোনেন্টের ক্রয় প্রক্রিয়া সহজ করার ক্ষেত্রে বিশ্বে নেতৃত্ব দিচ্ছে। অপেশাদার উত্সাহী, ছাত্র, পেশাদার এবং বড় কর্পোরেশন সবাই DigiKey এর মাধ্যমে উপাদান ক্রয় করছে। RF এবং অপটোইলেক্ট্রনিক ডিভাইস শিল্পে একটি নেতৃস্থানীয় নির্মাতা হিসাবে, NuPhotonics শিল্পের জন্য সহজে ব্যবহারযোগ্য এবং সহজে অ্যাক্সেসযোগ্য উপাদান পণ্য সরবরাহ করতে DigiKey এর সাথে অংশীদারিত্ব করেছে, যা একটি প্রাকৃতিক অগ্রগতি (চিত্র 2 দেখুন)।

NuPhotonics 10G PIN ফটোডিওড টেইল ফাইবার FC/APC
চিত্র 2: NuPhotonics10G PIN ফটোডিওড টেল ফাইবার FC/APC। (ছবির উৎস: নুফোটোনিক্স)

যদিও বর্তমানে কিছু বানিজ্যিক সমাধান পাওয়া যায়, তবে সেগুলির প্রায়ই অর্থনৈতিক সুবিধার অভাব হয়। এই নিবন্ধটি স্ট্যান্ডার্ড ডিজাইন প্রবর্তন করবে, ব্যবহারকারীদের NuPhotonics উপাদান ব্যবহার করে কম খরচে বিশেষায়িত সমাধান বিকাশ করতে সক্ষম করবে। এই নিবন্ধে আলোচনা করা পণ্য এবং সমাধানগুলি সহজেই DigiKey থেকে কেনা যাবে।

RFoF ট্রান্সমিটার ডিজাইন -10G DFB লেজার
একটি RFoF সিস্টেম ডিজাইন করার প্রথম অংশ হল ট্রান্সমিটার তৈরি করা। RFoF আর্কিটেকচারের জন্য, একটি অপটিক্যাল ক্যারিয়ার সিগন্যালে ডেটা আরএফ সিগন্যালকে মডিউল করা এবং তারপর একটি অপটিক্যাল লিঙ্কের মাধ্যমে প্রেরণ করা প্রয়োজন। ডিস্ট্রিবিউটেড ফিডব্যাক লেজার (DFBs) সরাসরি রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যাল দ্বারা পরিমার্জিত হতে পারে, যা রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি বৈদ্যুতিক সংকেতগুলিকে অপটিক্যাল সিগন্যালে রূপান্তর করার জন্য একটি আদর্শ ডিভাইস করে তোলে। মৌলিক নীতিটি চিত্র 3-এ দেখানো হয়েছে। লেজারে ব্যবহৃত অ্যানোড সাইড বায়াস পদ্ধতির কারণে, এটি আরএফ ফ্রিকোয়েন্সির জন্য একটি ইনপুট টার্মিনাল। সিস্টেমের নিরাপত্তা নিশ্চিত করতে, সার্কিটে একটি DC ব্লকিং ক্যাপাসিটর (C2) অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। C2-এর মান পছন্দসই কম-ফ্রিকোয়েন্সি কাটঅফ পয়েন্ট অনুযায়ী ঠিক করা হবে। বর্তনীতে রোধ R1 ব্যবহার করা হয় প্রতিবন্ধকতাকে 50 Ω সিস্টেমের সাথে 10 Ω DFB লেজারের সাথে মেলাতে। R1 মান যত বড় হবে, লিঙ্কের সাথে ম্যাচিং তত ভাল হবে, কিন্তু অসুবিধা হল এটি অপটিক্যাল লিঙ্কের সন্নিবেশ ক্ষতি বাড়িয়ে দেবে। এটি প্রয়োজনীয় প্রতিবন্ধকতা ম্যাচিং এবং সন্নিবেশ ক্ষতি সূচকগুলি অর্জন করতে সুনির্দিষ্ট স্তর নিয়ন্ত্রণ অর্জন করতে পারে। সার্কিটের রোধ R2 হল একটি কারেন্ট লিমিটিং রেসিস্টর যা লেজারের কারেন্ট সীমিত করতে ব্যবহৃত হয়। Inductor L হল RF সংকেতের জন্য একটি উচ্চ প্রতিবন্ধক পথ এবং লেজার ডিসি পক্ষপাতের জন্য সর্বনিম্ন প্রতিবন্ধক বর্তমান পথ। ক্যাপাসিটর C1 হল একটি ঐচ্ছিক ডিভাইস যা একটি ফিল্টারিং ক্যাপাসিটর হিসাবে ব্যবহৃত টি-টাইপ ক্যাপাসিটারগুলিতে পাওয়ার সাপ্লাই শব্দ ফিল্টার করার জন্য।

পক্ষপাতী T-জংশন এবং প্রতিবন্ধক ম্যাচিং সার্কিট সহ 10G DFB লেজার
চিত্র 3: বায়াস টি-জাংশন এবং ইম্পিডেন্স ম্যাচিং সার্কিট সহ 10G DFB লেজার। (ছবির উৎস: নুফোটোনিক্স)

RFoF রিসিভার ডিজাইন -10G পিন ফটোডিওড
অপটিক্যাল ফাইবারের আলোকে আরও দরকারী বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তর করতে হবে। এই জন্য, photodiodes ব্যবহার করা যেতে পারে। পর্যাপ্ত শক্তি সহ ফোটনগুলি ডায়োডের সাথে সংঘর্ষে লিপ্ত হলে ইলেক্ট্রন হোল জোড়া তৈরি হয়। এই প্রক্রিয়াটি অভ্যন্তরীণ ফটোইলেকট্রিক প্রভাব নামেও পরিচিত। এই ছিদ্রগুলি অ্যানোড (+) এর দিকে এবং ইলেকট্রনগুলি ক্যাথোড (-) এর দিকে চলে যায়। এই প্রভাব ফটোকারেন্ট তৈরি করবে। সার্কিটে ব্রডব্যান্ড অপারেশন জড়িত থাকার কারণে, ফটোডিওডগুলি বিপরীত পক্ষপাতের অধীনে কাজ করবে। বিপরীত পক্ষপাতিত্ব হলে, কারেন্ট শুধুমাত্র ফটোডিওডের মধ্য দিয়ে যাবে এই শর্তে যে ঘটনা আলো ফোটোকারেন্ট তৈরি করে। এই পক্ষপাত পদ্ধতির আরও একটি সুবিধা রয়েছে, যা ফটোডিওডের রৈখিকতা উন্নত করা। অবক্ষয় স্তরের আকার বৃদ্ধি করে, বিপরীত পক্ষপাত প্রতিক্রিয়া সময় সংক্ষিপ্ত করা যেতে পারে। অবক্ষয় স্তরের প্রস্থ বৃদ্ধি জংশন ক্ষমতা কমিয়ে দেবে এবং ফটোডিওডে চার্জ ক্যারিয়ারের ড্রিফ্ট গতি বাড়িয়ে দেবে। চার্জ ক্যারিয়ারের ট্রানজিট সময় সংক্ষিপ্ত করা হয়েছে, এবং প্রতিক্রিয়া সময়ও সেই অনুযায়ী ছোট করা হবে।

চিত্র 4 একটি ফটোডিওডের মৌলিক ড্রাইভিং সার্কিট দেখায়। ফটোডিওড সার্কিট এবং লেজার সার্কিটের মধ্যে মিল রয়েছে। ক্যাপাসিটর সি হল একটি ডিসি ব্লকিং ক্যাপাসিটর যা আরএফ পোর্টগুলিকে রক্ষা করতে ব্যবহৃত হয়। ইন্ডাক্টর এল হল একটি কম ইম্পিডেন্স ডিসি গ্রাউন্ড পাথ যা DC বায়াস পিন থেকে গ্রাউন্ডে কারেন্ট প্রবাহিত করতে দেয়, কারণ DC ব্লকিং ক্যাপাসিটর C-এর সরাসরি গ্রাউন্ড পাথ নেই। R1 এবং C1 সঠিকভাবে নির্বাচন করা উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ইম্পিডেন্স ম্যাচিং উন্নত করতে সাহায্য করতে পারে।