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1. RF信号の要件から始めましょう

RFoFリンクを選択する際の最初のステップは、伝送する必要のある信号を理解することです。

アナログRFoFシステムは、送信機で受信したRF波形を光信号に変換し、受信機でそれを再構成します。デジタル光ファイバーネットワークとは異なり、送信前にRF信号をイーサネットパケットに変換する必要はありません。

これにより、RFoFは適切なRF波形を伝送しながら、その変調特性を維持することが可能になります。ただし、そのためには、リンク全体が要求される信号品質仕様を満たしている必要があります。

製品を比較する前に、4つの重要なパラメータを特定しましょう。

動作周波数

対象信号の占有帯域幅を含め、その周波数範囲全体を確認してください。

例えば、2.4GHzの搬送周波数で動作するアプリケーションは比較的狭いRF通過帯域しか必要としないかもしれないが、広帯域監視システムは数ギガヘルツにわたる信号を処理する必要があるかもしれない。

どちらのアプリケーションも5MHz～6GHzのRFoFリンクを使用できるが、ゲインの平坦性、ダイナミックレンジ、信号品質に対する要件は大きく異なる可能性がある。

指定されたRFoF周波数範囲は、送信機に入力される実際のRF信号またはIF信号をカバーしている必要があります。6GHzを超える信号は、6GHzに制限されたリンクに入る前に適切な周波数変換を行う必要があります。

信号フォーマット

システムが連続波信号、アナログ変調、デジタル変調RFキャリア、または複数の同時信号を伝送するかどうかを特定します。

デジタル変調RF伝送においては、光リンクは意図する変調方式に対して十分な信号品質を維持しなければならない。

デジタル変調されたRF信号とデジタルデータ伝送を区別することが重要です。RFoFリンクはRF波形そのものを伝送するものであり、イーサネットメディアコンバータではありません。

RF入力電力

光送信機のRF入力で想定される最小、標準、および最大RF電力を求めなさい。

これは、システムが可変信号レベル、複数の搬送波、または遠隔アンテナから送られてくる信号を処理する場合に特に重要です。

入力レベルが不適切だと、出力電力不足、信号対雑音比の低下、または圧縮による歪みが生じる可能性があります。

必要なRF出力電力

RFoF受信機に接続される機器の入力感度と電力要件を考慮してください。

ゲインが高いリンクが必ずしも優れているとは限りません。ゲインが高すぎると下流の機器に過負荷がかかる可能性があり、ゲインが低すぎると追加の増幅が必要になる場合があります。

目的は、適切なノイズマージンと直線性マージンを維持しながら、必要な出力レベルを達成することである。

2. RFoF性能に影響を与える仕様を理解する

基本的なRF要件が定義されたら、いくつかの技術的パラメータによって、特定のリンクが許容可能なパフォーマンスを提供できるかどうかが決定されます。

リンクゲインとゲインフラットネス

リンクゲインとは、特定の動作条件下におけるRF入力電力と出力電力の差を表す指標です。

簡略化された名目計算の場合：

RF出力電力（dBm）≈ RF入力電力（dBm）＋リ​​ンクゲイン（dB）

例えば、公称ゲイン20dBのリンクに-30dBmの入力信号を入力すると、規定の基準条件下では出力で約-10dBmの信号が得られます。

実際の性能は、周波数、光路損失、ゲイン変動、およびその他の動作条件によって異なります。

ゲイン平坦性とは、リンクが周波数範囲全体にわたってゲインをどれだけ一貫して維持できるかを示す指標です。

動作帯域全体における利得の平坦性と、より狭いチャネル帯域幅内での平坦性とは区別する必要がある。

例えば、SANLANDのプラグアンドプレイ式アナログRFoFは、動作周波数範囲全体で±2.5dBのゲイン平坦性を実現し、36MHzの帯域幅全体で±0.25dBのゲイン平坦性を実現しています。

狭帯域仕様は、個々のRFチャネルの振幅の一貫性を評価する際に特に有用である。

ノイズ指数

雑音指数（NF）は、通信リンクが信号対雑音比をどれだけ劣化させるかを示す指標です。

これは、遠隔アンテナ受信、衛星中間周波数分配、高感度RF監視システムなどの微弱信号アプリケーションにおいて特に重要です。

雑音指数は低い方が一般的に望ましいが、周囲のRFコンポーネントと合わせて評価する必要がある。

例えば、RFoF送信機の前に低雑音増幅器を配置することで、システム全体の雑音性能に大きな影響を与える可能性がある。

直線性、P1dB、およびSFDR

RFoFリンクは、許容できない歪みを発生させることなく信号を処理する必要がある。

特に重要な仕様は以下の3点です。

• 入力P1dB: ゲイン圧縮が1dBに達する入力レベルを示します。これは、エンジニアが信号処理能力を評価するのに役立ちます。
• IIP3: 3次相互変調性能を示す指標であり、特に複数のRFキャリアを伝送するシステムにおいて重要である。
• SFDR: 定義された測定条件下における、ノイズフロアと歪み生成物の間の使用可能なダイナミックレンジについて説明します。

これらのパラメータは関連しているが、互換性はない。

例えば、ゲインの高いリンクが必ずしも強力なRF信号に適しているとは限りません。追加の増幅によって小信号性能が向上する一方で、圧縮が発生する入力レベルが低下する可能性があります。

同様に、絶対最大入力定格は、損傷の閾値を示すものであり、直線運転における推奨レベルを示すものではありません。

RFoFソリューションを比較検討する際、エンジニアは単一の主要仕様に基づいて製品を選択するのではなく、ノイズ、圧縮、相互変調性能を総合的に評価すべきである。

3. 光ファイバーの距離と光構成を評価する

RFoFはRF信号を光ファイバーを通して伝送することを可能にするが、使用可能な最大距離はRF周波数範囲だけでは決定できない。

光リンクは、必要な距離をカバーし、許容可能なRF性能を維持するために、十分な電力マージンを備えている必要がある。

重要な要素としては、送信機の光出力、受信機の動作範囲、光ファイバーの減衰、コネクタの損失、およびその他の光コンポーネントなどが挙げられます。

光波長

RFoFで一般的に使用される光波長オプションには、1310nmと1550nmがあります。

適切な波長は、利用可能な光ファイバーインフラ、光損失要件、および光路上の他のコンポーネントとの互換性によって決まります。

送信機と受信機は、互換性のある光構成を使用する必要があります。複数の波長オプションが利用可能であっても、すべての構成が波長多重化をサポートするとは限りません。

光ファイバーの種類とコネクタ

システムがシングルモードファイバーを使用しているかどうか、また必要な光コネクタの種類を確認してください。

サンランドの6GHz帯RFoFソリューションはシングルモードファイバーを使用し、標準構成ではFC/APC光接続に対応しています。コンパクトアナログ/デジタルRFoFは、さらに豊富なコネクタオプションを提供します。

コネクタの互換性と清潔さは重要です。なぜなら、光の反射や過剰な挿入損失は通信リンクに影響を与える可能性があるからです。

単方向伝送または双方向伝送

従来のRFoF送信機と受信機のペアは、一方向のRF伝送を提供する。

システムが双方向の同時RF送信を必要とする場合、各方向に適した経路が必要となる。

製品構成やシステムアーキテクチャによっては、個別の光ファイバーを用いる場合もあれば、適切に設計された波長分割多重方式を用いる場合もある。

したがって、モジュールを発注する前に、必要な光ファイバーのトポロジーを確立しておく必要がある。

4. 適切なRFoFアーキテクチャを選択する

RFおよび光学的な要件を定義した後、次のステップは、システムの動作方法に合ったアーキテクチャを選択することです。

SANLANDは、5MHz～6GHzの伝送帯域をカバーする3種類のRFoFソリューションを提供しており、それぞれ異なる統合および運用上の優先事項に基づいて設計されています。

遠隔操作式RFoF-C：調整と監視が必要なシステム向け

一部のRF設備は、設置後に機器に容易にアクセスできない場所に設置されている。

例としては、遠隔アンテナ設置、分散型RFサイト、集中管理型受信施設などが挙げられる。

このような環境では、RFレベルを調整したり、動作状況を監視したりする能力は、RF伝送性能そのものと同じくらい重要になり得る。

の サンランド製リモートコントロール式RFoF-C RJ45イーサネット制御、プログラム可能な送信機減衰、選択可能なLNA動作モード、およびRFレベルと温度の監視機能を統合しています。

送信機は、0～31 dBの減衰量を1 dBステップで調整できます。

LNAの2つの動作モードは、それぞれ異なる信号条件に対応します。

パラメータ	LNA OFF	LNAオン
名目上のリンクゲイン	6 dB	36 dB
ノイズ指数	29 dB	8 dB
入力P1dB	−5 dBm	−35 dBm
SFDR	103 dB・Hz²⁄³	98 dB・Hz²⁄³

LNAをオンにすると、ゲインが高く雑音指数が低くなるため、低レベル信号の受信に適しています。ただし、入力圧縮点が低いため、信号強度には十分注意する必要があります。

LNA OFFは入力電力処理能力が高く、受信するRF信号が比較的強い場合により適している可能性があります。

RFoF-Cを検討すべきタイミング： 遠隔調整、動作状況監視、または選択可能なRFゲインモードが重要なシステム要件である場合は、このアーキテクチャを選択してください。

コンパクトなアナログ/デジタルRFoF：統合と構成の柔軟性を実現

機器メーカーやRFシステム開発者は、筐体スペース、電源アーキテクチャ、光接続、モジュール統合などに関する制約に直面することが多い。

これらの用途においては、物理的なサイズや構成オプションが、RF性能と同様に製品選定に大きな影響を与える可能性がある。

の サンランド コンパクト アナログ/デジタル RFoF これは、アナログ信号およびデジタル変調されたRF信号を透過的に伝送するために設計された、64×39×12mmのモジュールです。

公称5Vの電源で動作し、50ΩのSMA RFインターフェースを備えています。

公表されているRF特性には、20 dBのリンクゲイン、33 dBmの標準IIP3、および90～104 dB·Hz²⁄³のSFDR範囲が含まれます。

本製品は、送信機、受信機、およびペア構成で提供され、波長は1310nmまたは1550nmから選択可能で、複数の光コネクタを選択できます。

この柔軟性は、既存のRFプラットフォームにRFoF機能を統合する場合や、特定の機械的および光学的インターフェース要件を持つ機器を開発する場合に役立ちます。

コンパクトなアナログ/デジタルRFoFを検討すべきタイミング： モジュール寸法、アナログ／デジタル変調RF伝送、供給電圧、および光構成の柔軟性が設計上の主要な考慮事項となる場合は、このプラットフォームを選択してください。

プラグアンドプレイ対応のアナログRFoF：シンプルなポイントツーポイント伝送を実現

すべてのRFシステムがソフトウェアによる設定や継続的な遠隔監視を必要とするわけではない。

固定設置でRF入力条件が明確に定められている場合は、よりシンプルなポイントツーポイント構成の方が望ましい場合がある。

の SANLAND プラグアンドプレイ アナログ RFoF 6G-TX送信機と6G-RX受信機がシングルモード光ファイバーで接続された構成となっている。

このリンクは、外部制御インターフェースを必要とせずに、公称20dBのゲインを提供します。

公表されている特性としては、104 dB·Hz²⁄³ SFDR、16 dBの雑音指数、および任意の36 MHz帯域幅における±0.25 dBのゲイン平坦性などが挙げられる。

このアーキテクチャにより、イーサネットベースのゲイン制御やモニタリングをRF伝送システムに統合する必要がなくなります。

また、動作範囲内であれば、適切な変調RF波形を伝送することも可能です。アナログRFoFという製品名称は、変調されていない信号のみに限定されるという意味ではありません。

プラグアンドプレイ方式のアナログRFoFを検討すべきタイミング： RF動作条件が既に定義されており、固定ゲインで導入が容易な伝送リンクが好ましい場合は、このアーキテクチャを選択してください。

5. RFoF選定マトリックス：どのソリューションがお客様の要件に合致するか？

以下の表は、3つのアーキテクチャがそれぞれ異なるエンジニアリング上の優先事項にどのように対応しているかをまとめたものです。

このマトリックスは、詳細な技術評価の代替となるものではなく、あくまで出発点となるものです。

例えば、コンパクトなモジュールは遠隔地の屋外システムには魅力的に見えるかもしれませんが、その動作温度範囲が-20℃～+50℃であることを考慮する必要があります。RFoF-Cおよびプラグアンドプレイシリーズは、動作温度範囲を-20℃～+75℃と規定しています。

同様に、システムでデジタル変調RF伝送が必要な場合、コンパクトアナログ/デジタルシリーズを選択するのが論理的な出発点となるでしょう。ただし、最終的な選択は、必要な変調品質、信号レベル、帯域幅、およびリンク性能によって決まるべきです。

6. 3つの実践的なRFoF選定シナリオ

選定プロセスを実際のエンジニアリング要件に適用すると、違いを理解しやすくなります。

シナリオA：無人遠隔RF受信サイト

RF受信局は主機器室から離れた場所に設置されています。受信信号レベルは動作状況によって変化する可能性があり、定期的な現場訪問は不便です。

システム設計者は、中央の場所から減衰量を調整し、RFレベルを監視する必要がある。

この場合、RFoF-Cはイーサネットベースの制御と監視をサポートしているため、論理的な候補となる。

エンジニアは、どのLNAモードがノイズ性能と入力電力処理能力の適切なバランスを提供するかをまだ確認する必要がある。

シナリオB：小型RF分配装置の設計

機器メーカーは、RFオーバーファイバー伝送を小型筐体に統合する必要がある。

この装置は5Vの電源で動作し、デジタル変調されたRFキャリアを伝送する必要があります。

モジュールの寸法、利用可能なRFインターフェース、および光コネクタのオプションは、設計上の主要な制約事項です。

コンパクトなアナログ/デジタルRFoFは、小型サイズと柔軟な統合オプションを兼ね備えているため、適切な出発点となります。

設計を最終決定する前に、製造業者は信号入力範囲、期待される変調性能、および動作温度条件を検証する必要がある。

シナリオC：2つの場所間の固定RFリンク

システムには、2つの機器設置場所間の直接的な無線周波数接続が必要です。

周波数範囲と信号レベルは明確に定義されており、リモートでのゲイン調整やイーサネットによる監視は不要です。

主な目的は、適切なRF性能を備えた、容易な導入を実現することです。

プラグアンドプレイ方式のアナログRFoFの方が、より適切なアーキテクチャかもしれません。

エンジニアは、展開前に光路損失、入力圧縮マージン、および回復されたRF出力を検証する必要があります。

これらの例は、重要な原則を示している。 最適なRFoFソリューションは、使用される業界だけでなく、システム全体の要件によって決定されます。

7. RFoF選択でよくある間違いを避ける

宣伝されている周波数範囲が適切に見える場合でも、見落とされがちないくつかの要因がRFoFプロジェクトに影響を与える可能性があります。

最大頻度のみに基づいてリンクを選択する。 5MHz～6GHzの周波数帯域をカバーする2つの製品は、利得、雑音指数、圧縮特性、および光学構成において異なる場合があります。

ゲインが高いほど常にパフォーマンスが向上すると仮定する。 ゲインを高くすると低レベルの信号には有効ですが、強い入力信号に対する許容範囲が狭まったり、下流の機器に過負荷がかかる可能性もあります。

光出力とRF出力を混同している。 光送信機の出力は、受信機で回復される電気的なRF出力レベルを直接規定するものではありません。

波長のみからの最大距離を仮定する。 使用可能な距離は、光リンクの損失と必要なRF性能によって決まります。光ファイバーの距離は、光パワーバジェット全体を考慮して評価する必要があります。

環境要件を軽視している。 モジュールのサイズ、供給電圧、動作温度、および機械的な設置方法によって、製品が特定のシステムに適しているかどうかが決まります。

単一のTX/RXペアが双方向RF伝送を提供すると仮定します。 標準的な送信機と受信機のペアは、一方向の送信しか提供しません。双方向通信を行うには、適切に設計された帰還経路が必要です。

初期選定段階でこれらの問題に対処することで、システム統合時の追加的なハードウェア変更や予期せぬRF性能問題が発生する可能性を低減できます。

8. RFoF選定チェックリスト：どのような情報を準備すべきか？

RFoFサプライヤーに問い合わせたり、送信機と受信機のペアを評価したりする前に、以下の情報を準備してください。

デジタル変調RFの場合、変調方式、占有帯域幅、および適用可能なEVMまたはその他の信号品質制限を指定することも有用です。

この情報を提供することで、RFoFリンクを一般的な製品仕様に頼るのではなく、実際のシステム要件に基づいて評価することが可能になります。

よくある質問

固定利得型RFoFリンクと遠隔制御型RFoFリンクのどちらを選択すればよいですか？

入力信号レベルと動作条件が安定していて明確に定義されている場合は、固定ゲインリンクが適していることが多い。信号レベルが変動する場合、ゲイン調整が必要な場合、または機器を別の場所から監視する必要がある場合は、リモート制御RFoFがより有用となる。

RFoFはデジタル変調されたRF信号を伝送できますか？

はい。アナログRFオーバーファイバー伝送では、リンクが十分な周波数範囲、直線性、ノイズ性能、および電力処理能力を備えている場合、デジタル変調されたRF波形を伝送できます。SANLANDのコンパクトアナログ/デジタルRFoFは、この種の伝送に特化して設計されています。他のRFoFアーキテクチャについては、実際の変調品質要件に基づいて評価する必要があります。

5MHz～6GHz帯のRFoFリンクは衛星通信に適していますか？

本機は、対応周波数範囲内の衛星中間周波数（IF）信号またはダウンコンバートされた無線周波数（RF）信号を伝送できます。KuバンドやKaバンドなどの高周波アンテナ信号は、6GHz制限のRFoFリンクに入力する前に適切な周波数変換が必要です。

RFoFリンクはどのくらいの距離まで送信できますか？

すべての設置場所に適用できる単一の距離は存在しません。使用可能な最大距離は、光送信出力、受信機の動作範囲、光ファイバーの減衰、コネクタおよび接続部の損失、そして受信側で要求されるRF性能によって異なります。適切な構成を決定するには、リンクバジェット評価が必要です。

結論：RFoFの選択は、周波数範囲だけでなく、システムに基づいて行うべきである。

光ファイバー経由のRFソリューションを選択する際には、RF性能、光構成、統合要件、および運用上の柔軟性のバランスを取る必要があります。

遠隔管理型の受信局は、プログラム可能な減衰機能とリアルタイム監視機能の恩恵を受ける可能性がある。組み込み型RFプラットフォームは、コンパクトなサイズとインターフェースの柔軟性を優先する可能性がある。固定式のポイントツーポイント接続では、シンプルなプラグアンドプレイ方式が有利となる場合がある。

SANLANDの3つのRFoFソリューションはすべて5MHz～6GHzの周波数帯での伝送に対応していますが、それぞれ異なるエンジニアリング上の優先事項に対応しています。

最も信頼性の高い選定プロセスは、まずRF信号を定義し、必要なリンク性能を確立し、ハードウェアを選択する前に光学条件と環境条件を確認することから始まります。

すべてをご覧ください サンランド 5 MHz～6 GHz RF 光ファイバーシリーズ 利用可能なアーキテクチャと仕様を比較するため。

特定のRF伝送要件を持つプロジェクトでは、周波数範囲、信号レベル、ファイバー距離、光構成、および制御オプションをまとめて評価する必要があります。さらに技術的な説明が必要な場合は、 サンランドに連絡してください 申請要件について話し合うため。