DE3308987C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer im Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1 angegebenen Senderschaltung.

Eine derartige Senderschaltung wurde bereits vorgeschla­ gen (Akt.Z.: P 31 47 555.8, nachveröffentlichter Stand der Technik § 3(2),1 PatG).

Weiterhin ist aus der Druckschrift Wiss. Ber. AEG-Telefunken 53 (1980) Nr. 1-2, Seiten 56-61 bereits eine Regel­ schaltung mit einer Laserdiode bekannt, die mehrere Kompara­ toren enthält. Das elektrische Ausgangssignal einer PIN-Fo­ todiode wird in einem schmalbandigen gleichstromgekoppelten Verstärker und in einem breitbandigen wechselstromgekoppelten Verstärker verstärkt. Außerdem ist ein positiver und ein ne­ gativer Spitzenwertdetektor vorhanden. Die Summe der Ausgangs­ signale regelt die Modulationsamplitude des Ausgangsstromes der Laserendstufe. Die Differenz der Ausgangssignale wird zur Regelung des Vorstromes herangezogen. Bei dieser Schaltungsan­ ordnung sind mehrere Sollwertgeber vorgesehen, die die Kompa­ ratoren mit Vergleichsspannungen versorgen. Ein Sollwertgeber mit umsteuerbarem Sollwert ist dabei jedoch nicht vorgesehen.

Ferner ist bereits aus F. S. Chen und P. W. Shumate "Laser Trans­ mitters for 70 MHz Entrance Links"), Laser Transmitters, März 8, 1979, Seiten 1617 bis 1629, eine Schaltungsanordnung mit einem einen Laser enthaltenden optischen Sender bekannt, die einen Regelkreis zur Regelung der optischen Ausgangsleistung des La­ sers in Abhängigkeit von einer optischen Ausgangsleistung pro­ portionalen Größe enthält.

Die zuerst genannte bereits vorgeschlagene Schaltungsanordnung zur Überwachung einer optischen Übertragungsstrecke sorgt dafür, daß ein opti­ scher Sender bei fehlerhafter Übertragungsstrecke ein Prüfsi­ gnal mit reduzierter Strahlungsdichte aussendet.

Bei einer Ausführungsform des genannten älteren Vorschlags ist der Sender als Laser-Sender ausgebildet und eine Ein-/Ausschalt­ vorrichtung an einen Regelkreis des Lasers derart angeschlos­ sen, daß der Sollwert des Lichtes getastet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine im Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 angegebene Senderschaltung derart auszubilden, daß der optische Sender, dessen optische Ausgangsleistung regel­ bar ist, modulierbar bzw. zusätzlich zuverlässig steuerbar ist. Die zusätzliche Steuerung soll insbesondere eine schnelle Ab­ schaltung des als Lasersender ausgebildeten optischen Senders für den Fall gestatten, daß eine Überwachungseinrichtung, die eine an den Laser angeschlossene Lichtwellenleiter-Übertra­ gungsstrecke überwacht, ein Abschaltsignal abgibt bzw. den Sen­ der durch das gesperrte Einschaltsignal blockiert.

Gemäß der Erfindung wird die Senderschaltung in der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Weise ausgebildet. Insbesondere ist der Innenwiderstand des weiteren Sollwertgebers mindestens eine Größenordnung kleiner als der Innenwiderstand des ersten Sollwertgebers.

Der elektrooptische Wandler, insbesondere gebildet durch eine Laserdiode, kann bei Ausbildung als Analogsignal-Sender durch einen Vorstrom geregelt werden. Findet als elektrooptischer Wandler eine lichtemittierende Diode (LED) Verwendung oder han­ delt es sich beim optischen Sender um einen solchen für digi­ tale Signale, so wird der Regelkreis insbesondere zur Regelung des oberen Arbeitspunktes ausgebildet, der die Oberstrich­ leistung bestimmt.

Durch die genannten Maßnahmen ergibt sich in vorteilhafter Wei­ se eine von der Modulation durch das Nutzsignal entkoppelte und zuverlässig arbeitende zusätzliche Steue­ rungsmöglichkeit des Sendepegels. Insbesondere werden Steuer­ signale eine Überwachungseinrichtung zuverlässig wirksam, mit deren Hilfe eine Abschaltung bzw. Verringerung der optischen Ausgangsleistung eines Lasersenders dann vorgenommen wird, wenn eine Unterbrechung des Lichtwellenleiters festgestellt wird und aufgrund der gegebenen Sendeleistung besondere Maß­ nahmen zum Personen-Augenschutz erforderlich sind. Anderer­ seits kann es sich als besonders vorteilhaft erweisen, auf die angegebene Weise den optischen Sender zusätzlich zu einem Hochfrequenznutzsignal niederfrequent zu modulieren, insbe­ sondere für Zwecke der Signalisierung, Erkennung von Signalen im Unterschied zum Rauschen oder dergleichen.

Zur Erzielung weiterer Pegelstufen können in entsprechender Weise weitere Sollwertgeber parallelgeschaltet werden. In die­ sem Fall ist der Innenwiderstand jedes weiteren Sollwertgebers so zu bemessen, daß er wesentlich kleiner ist als der Innen­ widerstand der Parallelschaltung, an die er angeschlossen wird.

Bei der Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 ist der optische Sender durch den Transistor von der Steuerleitung entkoppelt und es ergibt sich eine besonders große Sicherheit gegen eine Beeinflussung über eine dem Steuereingang vorge­ schaltete Steuerleitung.

Bei der Ausführungsform nach Anspruch 4 wirkt das Steuersignal anstatt auf einem Transistor auf eine Diode ein.

Der Stromzweig, der im ersten Sollwertgeber zwischen einer Spannungsquelle und dem Ausgang des Sollwertgebers liegt, kann ein einzelner Widerstand sein. Demgegenüber haben die Maßnahmen nach Anspruch 5 den Vorteil, daß der Sollwert bei der In­ betriebnahme der Schaltungsanordnung verzögert wirksam wird, so daß der optische Sender weich bzw. ohne Überwinden ein­ geschaltet wird. Außerdem ergibt sich eine Glättung des Soll­ wertes, die die Laserdiode vor kurzzeitigen Überlastungs­ spitzen schützt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, auch für bevorzugte Anwendungsformen der Schaltungsanordnung, gehen aus den Ansprüchen 6 bis 10 hervor.

Bei der Weiterbildung nach Anspruch 7 liegt die Frequenz des Prüfsignals unterhalb des Nutzsignalbandes, das am Signal­ eingang eingekoppelt wird.

Eine Modulation des Sollwertes und damit der Lichtleistung kann insbesondere zusätzlich zu bzw. gleichzeitig mit ei­ nem Abschalten oder Absenken der optischen Ausgangslei­ stung vorgenommen werden.

Die Schaltungsanordnung ist besonders geeignet, eine optische Nachrichtenübertragungsstrecke entsprechend dem eingangs genannten älteren Vorschlag nach einer Unter­ brechung der optischen Übertragungsstrecke selbsttätig in Betrieb zu nehmen. Dabei werden dem Steuereingang Prüfimpulse und Rückmeldesignale zugeführt, die bei in­ takter Übertragungsstrecke über einen Rückkanal empfangen werden. Die empfangenen und ggf. veränderten Rückmelde­ signale und die örtlich erzeugten Prüfimpulse summierten sich bis zur vollständigen Einschaltung des optischen Senders zeitlich auf.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit einem optischen Sen­ der, bei dem der Sollwert eines Vorstrom-Reglers umsteuerbar ist und

Fig. 2 eine Vorrichtung zur Umsteuerung des Sollwertes, die an die Stelle der in Fig. 1 strichpunktiert markierten Transistoranordnung treten kann.

Die in Fig. 1 gezeigte Schaltungsanordnung arbeitet in der folgenden Weise:

Der Mittelwert-Regler für die optische Ausgangsleistung des Lasersenders enthält eine PIN-Fotodiode 1, die die Lichtleistung des hinteren Laser-Fensters der Laserdiode 91 mißt. Der Fotostrom - proportional zur Lichtleistung - wird im Istwertverstärker 2 verstärkt, dessen Ausgangs­ spannung über den Widerstand 6 auf den invertierten x-Eingang des Soll-Istwert-Vergleichers 71 gelangt.

Die Z-Diode 4, die zusammen mit dem Vorwiderstand 3 an der Versorgungsspannung U _V liegt, liefert die Sollwert­ spannung, die über das RC-Glied 51, 52, 53 am nicht in­ vertierenden y-Eingang ansteht. Das RC-Glied 5 ist als T-Glied mit je einem Widerstand 51, 52 in den Längszwei­ gen und dem Kondensator 53 im Querzweig ausgebildet.

Einer der Widerstände 51 bzw. 52 am Ausgang des ersten Sollwert­ gebers kann ggf. entfallen, wenn die betreffende Span­ nungsquelle wie bei gezeigter Z-Diodenschaltung kurz­ schlußfest ist.

Der als Treibertransistor 81 für die Laserdiode 91 die­ nende Transistor 81 ist mit seiner Basis an den Ausgang des Komparators 71 angeschlossen und mit seinem Kollektor über das RC-Glied 82, 83 an das Potential OV und mit sei­ nem Emitter an die Versorgungsspannung U _V geführt. Der Treibertransistor 81 wird entsprechend der mit dem Gegen­ kopplungskondensator 72 eingestellten Proportional-Inte­ gral-Funktion des Komparators 71 angesteuert.

Der Kollektor des Transistors 81 ist über die Drossel 85 an die Kathode der Laserdiode 91 geführt. Der Wider­ stand der Drossel 85 wirkt in Verbindung mit dem Emitter­ widerstand 84 als Maximalstrom-Begrenzung für den Vorstrom der Laserdiode. Außerdem bildet die Drossel 85 in Verbin­ dung mit dem zwischen dem Signaleingang E und der Kathode der Laserdiode liegenden Koppelkondensator 92 eine Fre­ quenzweiche zur Trennung von Vorstrom und Signalstrom.

Der Signalstrom gelangt über den HF-Eingang E, das zur Steilheits-Anpassung dienende Halbglied - gebildet aus den Widerständen 93 und 94 - und den Koppelkondensator 92 zur Laserdiode 91. Die Anode der Laserdiode 91 liegt am Potential OV.

Dem Abgleich des Lichtleistungs-Mittelwertes dient die Verstärkungs-Einstellung des Istwertverstärkers 2 durch Variation des Gegenkopplungswiderstandes 21. Diesem pa­ rallel geschaltet ist der Kondensator 22, der zur Glät­ tung des Istwertes dient.

Das der Z-Diode 4 nachgeschaltete RC-Glied 51, 52, 53 dient der Einschaltverzögerung und Glättung des Soll­ wertes am y-Eingang des Vergleichers 71. Dieser Span­ nungswert stammt durch entsprechende Bemessung der Wi­ derstände 51 und 52 aus einer relativ hochohmigen Quelle und kann daher von der Versorgungsspannung U _V = -5 V über die im durchgesteuerten Zustand relativ niederohmi­ ge Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 74 über­ schrieben werden.

Der Transistor 74 liegt mit seinem Emitter unmittelbar am Potential U _V und mit seinem Kollektor unmittelbar am y-Eingang des Vergleichers 71. Die Basis des Transistors 74 ist über den Widerstand 77 an das Potential OV und über den Widerstand 75 an den Steuereingang S geführt. Parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 74 liegt der Kondensator 73.

Die Widerstände 75 und 77 legen in Verbindung mit der Steuerspannung am Steuereingang S den Arbeitspunkt des Transistors 74 und damit die Größe der überschreibenden Sollwert-Spannung fest. Damit kann bei Ansteuerung über den Steuereingang S die Lichtleistung der Laserdiode ein­ geschaltet, herabgesetzt, ganz gesperrt und/oder moduliert werden. Insbesondere werden die Widerstände 75 und 77 derart bemessen, daß der Laser bei offenem Steuereingang S gesperrt ist und bei Anlegen eines TTL-Pegels der Größe -5 V eingeschaltet wird.

Die Kondensatoren 73 und der zwischen dem Steuereingang S und Masse liegende Kondensator 76 begrenzen Störungen, die über den Steuereingang S gelangen könnten. Der Kondensa­ tor 76 wird vorzugsweise als Durchführungskondensator aus­ gebildet.

Der Kondensator 82 leitet über den Widerstand 83 den HF- Rest ab.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung, bei der die Überschreiung des Soll­ wertes mittels einer als Schaltdiode dienenden Diode 77 erfolgt. Die Diode 79 liegt anodenseitig am Ausgang des hochohmigen Sollwertgebers bzw. am y-Eingang des Verglei­ chers 71 und kathodenseitig am Steuereingang S und über den relativ hochohmigen Widerstand 78 an Masse bzw. Be­ zugspotential. Das Potential am y-Eingang ist negativ. Die Diode 79 ist daher bei offenem Steuereingang S gesperrt.

Bei Überschreibung dieses Sperrpotentials durch ein nega­ tives Steuersignal am Steuereingang S wird die Diode 79 leitend und das Steuersignal gelangt auf den relativ hochohmigen Ausgang des Sollwertgebers und überschreibt den Sollwert.

Ähnlich dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 kann bei An­ steuerung über den Steuereingang S die Lichtleistung ein­ geschaltet, herabgesetzt, ganz gesperrt und/oder modu­ liert werden.

Schaltungsanordnungen der in Fig. 1 bzw. Fig. 2 gezeig­ ten Art können aus Redundanzgründen, zur Ersatzschaltung oderAuswahl von Übertragungswegen in ein und derselben Sendestelle mehrfach vorgesehen und in der jeweils ge­ wünschten Auswahl aktiviert werden. Von Vorteil dabei ist, daß die benötigte Ansteuerleistung gering ist.

Claims (10)

1. Senderschaltung mit einem einen elektrooptischen Wandler enthaltenden optischen Sender, die einen Regelkreis zur Rege­ lung der optischen Ausgangsleistung des elektrooptischen Wand­ lers in Abhängigkeit von einer der optischen Ausgangsleistung proportionale Größe enthält, wobei ein Sollwertgeber mit durch ein Steuersignal umsteuerbarem Sollwert (y) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Sollwertgebers (4, 51, 52, 53) ein wei­ terer Sollwertgeber (74, 75, 76; 75, 76, 78, 79) angeschaltet ist, daß der Innenwiderstand des weiteren Sollwertgebers we­ sentlich kleiner als der Innenwiderstand des ersten Sollwertgebers ist und daß das Ausgangssignal (Sollwert y) der ausgangsseitig parallelge­ schalteten Sollwertgeber, dessen Pegel als Sollwert dient, einem ersten Eingang eines im Regelkreis (91, 1, 2, 6, 71, 81, 85) enthaltenen Komparators (71) und die der optischen Aus­ gangsleistung proportionale Größe (x) einem zweiten Eingang dieses Komparators (71) zugeführt ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den gemeinsamen Ausgang der beiden Sollwertgeber (4, 51, 52, 53 und 74, 75, 76 bzw. 4, 51, 52, 53 und 73, 76, 78, 79) wenigstens ein weiterer Sollwertgeber mit seinem Ausgang an­ schließbar ist und daß der Innenwiderstand jedes weiteren Soll­ wertgebers derart bemessen ist, daß er wesentlich kleiner ist als der Innenwiderstand der Parallelschaltung der Sollwertge­ ber, an die er angeschlossen wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sollwertgeber (4, 51, 52, 53) eine an seinen Aus­ gang geführte Spannungsquelle (Z-Diode 4) enthält und daß der Ausgang des weiteren Sollwertgebers durch die Emitter-Kollektor- Strecke eines Transistors (74) gebildet ist, der mit seiner Ba­ sis über einen Widerstand (77) an ein den Transistor leitend steuerndes Potential (OV) und über einen weiteren Widerstand (75) an einen Steuereingang (S) der Schaltungsanordnung geführt ist und im leitenden Zustand den optischen Sender sperrt (Fig. 1).

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sollwertgeber (4, 51, 52, 53) eine Spannungsquel­ le (Z-Diode 4) enthält, die über einen wenigstens einen Wider­ stand (51, 52) enthaltenden Stromzweig (Widerstände 51, 52) an den Ausgang des ersten Sollwertgebers (4, 51, 52, 53) geführt ist und daß am gemeinsamen Ausgang beider Sollwertgeber eine über einen Wi­ derstand (78) an ein Sperrpotential (Masse) und unmittelbar an den Steuereingang (S) geführte Diode (79) liegt (Fig. 1, 2).

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Spannungsquelle (Z-Diode 4) und dem Aus­ gang des ersten Sollwertgebers (4, 51, 52, 53) liegende Strom­ zweig (Widerstände 51, 52) zwei Widerstände (51, 52) enthält, deren Verbindungspunkt über einen Kondensator (53) an ein festes Potential (UV) geführt ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Sollwertgeber (74, 75, 76; 75, 76, 78, 79) durch eine seinem Steuereingang (S) vorgeschaltete Einrichtung zur Überwachung einer an den elektrooptischen Wandler ange­ koppelten optischen Übertragungsstrecke steuerbar ist, die eine einem Empfänger zugeordnete Auswerteeinrichtung zur Auswertung des empfangenen Lichts enthält, die jeweils bei Empfang von Signalen ein Steuerkriterium an einen Rückmeldekanal abgibt und daß der Sollwertgeber über den Rückmeldekanal derart steuer­ bar ist, daß der elektrooptische Wandler bei fehlerhafter Über­ tragungsstrecke ein Prüfsignal mit reduzierter Strahlungsdich­ te abgibt.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Sollwertgeber (74, 75, 76; 75, 76, 78, 79) durch einen seinem Steuereingang (S) vorgeschalteten Frequenz­ generator steuerbar ist, der ein Prüfsignal mit einer Fre­ quenz unterhalb des Nutzsignalbandes abgibt.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Sollwertgeber (74, 75, 76; 75, 76, 78, 79) durch eine seinem Steuereinang (S) vorgeschaltete Quelle für ein digitales Steuersignal steuerbar ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Frequenzgenerator und dem Steuereingang (S) des weiteren Sollwertgebers (74, 75, 76; 75, 76, 78, 79) ein Modulator zum Tasten des Steuersignals (S) angeordnet ist.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einer Schaltungsanordnung zur Überwachung einer optischen Übertragungsstrecke, die in wenigstens einem Streckenabschnitt eine Nachrichten-Übertragungseinrichtung mit Rückmeldekanal aufweist, die eine Nachrichtenstelle mit einem optischen Sen­ der, einem optischen Signalübertragungskanal und eine weitere Nachrichtenstelle mit einem optischen Empfänger enthält und mit einer Überwachungseinrichtung versehen ist, die eine dem Empfänger zugeordnete Auswerteeinrichtung zur Auswertung des empfangenen Lichts enthält, die jeweils bei Empfang von Si­ gnalen ein Steuerkriterium an den Rückmeldekanal abgibt und wobei der Sender über den Rückmeldekanal derart steuerbar ist, daß er bei fehlerhafter Übertragungsstrecke ein Prüfsignal mit für die Augen unschädlicher Strahlungsdichte abgibt, und daß der optische Sender durch an den Steuereingang gelegte Ein­ schaltsignale derart steuerbar ist, daß er im einschaltfreien Zustand gesperrt und durch die Einschaltsignale entsperrt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Sollwertgeber (74, 75, 76; 75, 76, 78, 79) durch die seinem Steuereingang (S) vorgeschaltete Schaltungs­ anordnung zur Überwachung der optischen Übertragungsstrecke steuerbar ist.