Las redes de telefonía móvil celular se encuentran bien establecidas. Al mismo tiempo, los sistemas de acceso de banda ancha LMDS están ya instalándose en las principales ciudades españolas. Estos sistemas inalámbricos, tanto fijos como móviles, están formados por multitud de estaciones base distribuidas a lo largo de todo el territorio. Pero estas estaciones base necesitan interconectarse entre sí y con los centros de control para el buen funcionamiento del sistema. Para la construcción de estas redes de interconexión los operadores están apostando fuertemente por la fibra óptica. Surgen así los llamados sistemas de alimentación óptica de antenas remotas. En estos sistemas la fibra óptica se utiliza como medio de transmisión de señales de RF, tanto de baja como de alta frecuencia, entre el centro de control y las estaciones base. Para asegurar la transmisión correcta de las señales es indispensable tener bien caracterizada la propagación a través de la fibra, especialmente en el caso de altas frecuencias. En el presente artículo analizaremos la degradación que introduce la dispersión cromática de la fibra y comentaremos algunas técnicas para compensarla.
Esquema del sistema
El diagrama de bloques del sistema de alimentación óptica de antenas remotas se muestra en la figura 1. Un láser proporciona la portadora óptica que será posteriormente modulada con la señal de RF por medio de un modulador externo. Generalmente suelen emplearse moduladores electroópticos Mach-Zehnder. Un amplificador óptico inyecta la potencia suficiente en el enlace de fibra para alimentar correctamente a todas las estaciones base. Posteriormente, en cada una de las estaciones base se realiza la conversión optoelectrónica, se procesa y se amplifica la señal de RF y por último se entrega a la antena. Otra posibilidad para inyectar la señal de RF en el sistema consiste en emplear modulación directa en el láser. Aunque se evita la utilización del modulador externo que suele ser costoso, las prestaciones que se alcanzan
son inferiores: menor ancho de banda de modulación, mayor distorsión y modulación de frecuencia residual (chirp). Por este motivo, en aplicaciones donde se necesite cierta calidad se emplea modulación externa.
Efectos de la dispersión cromática
Los sistemas de comunicaciones ópticas suelen diseñarse para trabajar en tercera ventana (en torno a 1550 nm) para aprovechar las bajas pérdidas de transmisión de la fibra y, al mismo tiempo, la existencia de amplificadores de fibra dopada con erbio (EDFA) que proporcionan transparencia ante las señales de RF. No obstante, a estas longitudes de onda las fibras estándar presentan un valor considerable de dispersión cromática. El parámetro de dispersión de las fibras estándar a 1550 nm es de 17 ps/km•nm. Cuando una señal de RF modulada sobre una portadora óptica se propaga a través de una fibra dispersiva, cada una de las bandas laterales de modulación sufre un retardo distinto como consecuencia de la dispersión cromática. Al llegar al fotorreceptor, ambas bandas laterales se mezclan con la portadora óptica para proporcional la fotocorriente a su salida. En caso de no existir dispersión a lo largo del trayecto de propagación, la señal a la salida del fotorreceptor es una réplica exacta de la señal transmitida salvo por un factor de pérdidas. Sin embargo, la presencia de dispersión cromática produce, además de distorsión no lineal, un fenómeno conocido como supresión de la portadora provocado por los distintos desfases de las bandas laterales de modulación. El resultado final es un desvanecimiento de la señal de RF que se produce para ciertas combinaciones de frecuencia de RF y de longitud de fibra. En la figura 2 se representa la función de transferencia normalizada de un enlace de fibra óptica de 100 km de longitud. Como se puede observar, el ancho de banda a -3 dB del sistema es inferior a 5 GHz y el primer nulo de transmisión se produce para una frecuencia de unos 7 GHz. A partir de este punto, la respuesta de la fibra presenta múltiples lobulaciones que limitan el funcionamiento del sistema. Si el sistema opera a frecuencias bajas, como por ejemplo GSM (f <>
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La forma de obtener el retardo variable es por medio de una modulación con chirp de frecuencia del índice de refracción de la fibra. De este modo, las señales ópticas que viajan por su interior se reflejan en puntos distintos dependiendo de su longitud de onda (condición de Bragg) y, por lo tanto, recorren distancias diferentes. En la figura 3 se representan las respuestas de reflectividad y de retardo de grupo típicas de uno de estos dispositivos construido para compensar la dispersión cromática de unos 50 km de fibra estándar. Obsérvese que el CFG se caracteriza por poseer un determinado ancho de banda de funcionamiento que depende principalmente de la longitud del dispositivo. A diferencia de la DCF, esto constituye la principal limitación del CFG. En la actualidad se está investigando en la construcción de CFGs de banda ancha. El método de fabricación del CFG se basa en situar una máscara de fase entre un haz de luz ultravioleta y la fibra óptica. El haz incidente sufre difracción debido a unas corrugaciones realizadas en la máscara e incide finalmente sobre el núcleo de fibra fotosensible, modificando las características del índice de refracción y realizando la modulación del mismo. Dado que este proceso de fabricación no es perfecto, aparece un cierto rizado aleatorio en las respuestas de reflectividad y retardo de grupo.
JOSE ALI MORENO LOBO C.I 18953763
EES SECCION 2
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