DE3741398C2 - - Google Patents
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/516—Details of coding or modulation
- H04B10/548—Phase or frequency modulation
- H04B10/556—Digital modulation, e.g. differential phase shift keying [DPSK] or frequency shift keying [FSK]
- H04B10/5561—Digital phase modulation
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Description
Die Erfindung betrifft ein optisches Übertragungssystem für di
gitale Signale entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein optisches Übertragungssystem der eingangs erwähnten Art ist
aus Electronics Letters vom 12. September 1985, VOL 21, NO 19,
Seiten 867 und 868, bekannt. Das bekannte System wurde als expe
rimentelle Anordnung für die Übertragung digitaler Signale mit
einer Bitrate von etwa 140 Mbit/s entworfen, wobei die digitalen
Signale mit DPSK-Modulation übertragen wurden. Zu diesem Zweck
ist im Sender ein Helium-Neonlaser vorgesehen, an den über einen
Phasenmodulator die zu übertragenden digitalen Signale angekop
pelt sind. Im Empfänger ist ein optischer 90°-Hybrid vorgesehen,
an den die Übertragungssignale optisch angekoppelt sind und an
dessen beide Ausgänge jeweils eine PINFET-Diode mit nachgeschal
tetem Verstärker zur opto-elektrischen Wandlung angeschlossen
sind. Die verstärkten Photoströme werden jeweils einem Empfän
gerzweig zugeführt, der einen Analogmultiplizierer mit zwei Ein
gängen enthält, dabei ist jeweils der erste Eingang direkt und
der zweite Eingang über ein Verzögerungsglied mit der Photo
stromquelle verbunden. Die Ausgänge der beiden Analogmultipli
zierer sind jeweils getrennt über Tiefpaßfilter mit zugeordneten
Eingängen eines Analogaddierers verbunden, an dessem Ausgang das
digitale Signal wiederum zur Verfügung steht. Wegen der experi
mentellen Anordnung konnte der sendeseitig verwendete Helium-Ne
onlaser gleichzeitig als lokaler Laser für den optischen Überla
gerungsempfänger verwendet werden.
Die beschriebene Demodulation von DPSK-modulierten Signalen
mittels zweier Analogmultiplizierer, die das gleiche Signal an
einem Eingang unverzögert und am anderen Eingang verzögert er
halten und deren Ausgangssignale über einen Analogaddierer zu
sammengefaßt werden, ist auch aus der Fig. 11 des Journal of
Lightwave Technology VOL LT-5, NO 4, vom April 1987, Seiten 561
bis 572, bekannt. Zur Demodulation von FSK-modulierten Signalen
ist aus der Fig. 11 dieser Veröffentlichung auch ein Demodulator
bekannt, der ebenfalls 2 Analogmultiplizierer mit jeweils 2 Ein
gängen enthält. Jeder der Analogmultiplizierer erhält das Si
gnal des einen Empfängerzweiges direkt und das Signal des ande
ren Empfängerzweiges in differenzierter Form. Die Ausgänge der
Analogmultiplizierer sind über einen Analogaddierer zusammenge
faßt.
Aus den Arbeiten von R. G. Priest, IEEE-Journal of Quantum Elec
tronics, Bd QE-18 (1982), Seiten 1601-1603, von K. P. Koo, A. B.
Tveten und A. Dandridge in Appl. Phys. Lett. 41 (7) vom 1 October
1982, Seiten 616-618 und von A. Dandridge et al in Internat.
Conference on Optical Fibre Sensors, London 1983, Seiten 48-52
zur Sensortechnik und insbesondere zum Faserinterferometer sind
aus einem 3×3-Faserkoppler mit angeschlossenen Fotodioden be
stehende optoelektrische 90°-Hybride bekannt. Zur Realisierung
des 90°-Hybrids wird ein symmetrischer 3×3-Faserkoppler mit
jeweils 120° Phasenverschiebung zwischen den Ausgängen verwen
det.
Nachteilig bei dem aus Electronics Letters bekannten Standes der
Technik ist der senderseitige Aufwand, der insbesondere aus der
Anwendung der DPSK-Modulation herrührt, die einen zusätzlichen
optischen Phasenmodulator erforderlich macht.
Die Aufgabe bei der vorliegenden Erfindung besteht also darin,
ein optisches Übertragungssystem der eingangs erwähnten Art so
weiterzubilden, daß insbesondere der senderseitige Aufwand ver
ringert wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein optisches Übertra
gungssystem der eingangs erwähnten Art gelöst, das durch die
kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 weitergebildet
ist. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt
darin, daß die Ansprüche an die Schmalbandigkeit des von dem
senderseitigen Laser ausgesandten Lichtes vergleichsweise gerin
ger sind, so daß das Übertragungssystem insgesamt hinsichtlich
des Laserphasenrauschens unkritischer ist. Die Ausgangssignale
liegen näherungsweise als RZ-codierte Signale vor, da dies für
die Taktrückgewinnung von wesentlichem Vorteil ist. Vorteil
hafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen optischen Übertra
gungssystems sind in den Patentansprüchen 2 bis 9 näher be
schrieben.
Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Die Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes optisches Übertragungs
system für digitale Signale mit einem Sender S, einer Lichtwel
lenleiterübertragungsstrecke LWL und einem optischen Überlage
rungsempfänger E. Der Sender S enthält einen Dateneingang DE,
an dem die zu übertragenden digitalen Signale im RZ-Format an
stehen und zu einem Differentialkodierer DK weitergeleitet wer
den, bei dem es sich um ein handelsübliches, vom -Ausgang auf
den D-Eingang rückgekoppeltes D-Flipflop handelt. Der Ausgang
des Differentialkodierers DK ist über einen Widerstand R mit
einem Eingang eines ersten Analogaddierers AD1 verbunden, an
dessen zweiten Eingang eine Quelle für den Vorstrom IO einer
Laserdiode LD angeschlossen ist. Der Ausgang des ersten Analog
addierers AD1 ist mit einem Anschluß der als optischer Sender
verwendeten Laserdiode LD verbunden, an die optisch die Licht
wellenleiterübertragungsstrecke LWL angeschlossen ist. Durch
den Differentialkodierer DK und den Widerstand R wird das aus
binären Spannungsimpulsen bestehende Digitalsignal in einen im
Differentialkode vorliegenden Strom umgeformt. Dieser Strom
wird zum Laserdiodenvorstrom, einem Gleichstrom addiert und
führt dazu, daß das von der Laserdiode LD abgegebene Lichtsi
gnal neben einem Amplitudenhub einen Frequenzhub aufweist, das
erzeugte Lichtsignal ist zwischen zwei Lichtfrequezen diffe
rentiell umgetastet. Der Hub des vom Differentialkodierer DK
erzeugten Stroms ist dabei so groß eingestellt, daß die Diffe
renz der erzeugten Lichtfrequenzen der Bitfolgefrequenz der zu
übertragenden digitalen Signale entspricht.
Der Ausgang der Lichtwellenleiterübertragungsstrecke LWL ist
mit einem Eingang EL des optischen Überlagerungsempfängers E
verbunden. Dieser Eingang ist gleichzeitig der erste Anschluß
eines optoelektrischen 90°-Hybrids, der einen 3×3-Faserkoppler
und drei optisch angekoppelte Photodioden PD1, PD2 und PD3 ent
hält. Die drei Eingänge des optischen Faserkopplers FK sind
gleichzeitig die Eingänge des 90°-Hybrids H, der erste Eingang
des Dreifachfaserkopplers ist mit dem Eingang EL des Empfängers
E für das Übertragungslicht verbunden, der zweite Eingang U des
Dreifachfaserkopplers FK ist optisch mit einem, im Empfänger E
enthaltenen lokalen Laser LL verbunden, der dritte Eingang des
Dreifachfaserkopplers FK bleibt frei. Die im lokalen Laser LL
enthaltene Laserdiode ist dabei so ausgewählt und angesteuert,
daß sich eine Zwischenfrequenz ergibt, die gegenüber der Bit
folgefrequenz der digitalen Signale vergleichsweise niedrig ist
und nur 1% der Bitfolgefrequenz der digitalen Signale betra
gen, im Mittel aber auch gleich Null sein kann. Die drei Eingänge
und die drei Ausgänge des Dreifachfaserkopplers sind beim Aus
führungsbeispiel wenigstens annähernd symmetrisch, so daß sich
eine gleichmäßige Leistungsaufteilung mit jeweils etwa 33% Kop
pelgrad ergibt. Bei wenigstens annähern verlustfreiem Drei
fachfaserkoppler FK sind die von den drei Photodioden PD1, PD2,
PD3 erzeugten Photoströme jeweils um 120° zueinander phasenver
schoben. Durch die Verbindung des Kathodenanschlusses der
ersten Photodiode PD1 und des Anodenanschlusses der zweiten
Photodiode PD2 tritt am ersten elektrischen Ausgang des opto
elektrischen 90°-Hybrids H die Differenz der Photoströme der
beiden Dioden auf, die in einem nachgeschalteten ersten Photo
verstärker V1 verstärkt wird. Der von der dritten Photo
diode PD3 erzeugte Photostrom wird im zweiten Photover
stärker V2 verstärkt, die Photoverstärker sind dabei als ver
stärkende Strom-Spannungswandler aufgebaut.
Mit den Ausgängen der beiden Photoverstärker V1, V2 sind die
beiden Eingänge eines Demodulators DEM verbunden, der zwei
parallele Zweige enthält. Der erste Zweig enthält einen als
Mischer wirksamen ersten Analogmultiplizierer MUL1, dessen
erster Eingang direkt und dessen zweiter Eingang über ein er
stes Verzögerungsglied VG1 mit einer Verzögerung von etwa einer
Bitdauer der digitalen Signale an den Ausgang des ersten Photo
verstärkers V1 angeschlossen ist. Entsprechend ist der erste
Eingang des zweiten Analogmultiplizierers MUL2 direkt und der
zweite Eingang über ein zweites Verzögerungsglied VG2 mit einer
Verzögerung entsprechend einer Bitdauer der digitalen Signale
an den Ausgang des zweiten Photoverstärkers V2 angeschlossen.
Die Ausgänge der beiden Analogmultiplizierer MUL1, MUL2 sind
jeweils getrennt mit Eingängen eines zweiten Analogaddierers
AD2 verbunden, dessen Ausgang den Ausgang des Demodulators DEM
und damit auch den Datenausgang DA des Empfängers E darstellt.
Mit dem Ausgang des zweiten Photoverstärkers V2 ist außerdem
über einen Frequenzdiskriminator FD und ein Tiefpaßfilter TPF
der Steuereingang des lokalen Lasers LL verbunden. Der Fre
quenzdiskriminator FD ist dabei im Hinblick auf einen leichte
ren Aufbau und eine leichtere Integration entsprechend einem
Zweig des Demodulators DEM aus einem Verzögerungsglied und
einem Analogmultiplizierer aufgebaut. Die Verzögerungszeit
des Verzögerungsgliedes ist dabei ¼ ZF, wobei ZF die Zwischenfre
quenz ist. Eine präzisere Regelung der Frequenz der im lokalen
Laser enthaltenen Laserdiode kann dabei wahlweise dadurch
erfolgen, daß die Ausgangssignale der beiden Photoverstärker
V1, V2 bzw. die Eingangssignale der beiden Empfänger- und
Demodulatorzweige zunächst den Eingängen zweier auf die
Zwischenfrequenz abgestimmten Frequenzdiskriminatoren, die wie
der Frequenzdiskriminator FD aufgebaut und auf die Zwischen
frequenz abgestimmt sind, zugeführt werden und deren Ausgangs
signale summiert werden, wobei erst der Ausgang des zusätz
lichen Summierers mit dem Tiefpaßfilter TPF verbunden ist.
Claims (10)
1. Optisches Übertragungssystem für digitale Signale mit einem
frequenzmodulierten Lasersender, einer optischen Übertragungs
strecke und einem optischen Überlagerungsempfänger, der ein
gangsseitig einen 90°-Hybrid mit zwei optischen Eingängen und
zwei elektrischen Ausgängen enthält, an denen zwei zueinander
um 90° verschobene Signale auftreten und der zwei gleiche, mit
jeweils einem Ausgang des 90°-Hybrides verbundene Zweige ent
hält, wobei die Zweige jeweils einen analogen Multiplizierer mit
zwei Eingängen enthalten, von denen der eine Eingang direkt und
der andere Eingang über ein Verzögerungsglied mit einem der bei
den Ausgänge des 90°-Hybrides verbunden ist und bei dem die Aus
gänge der Multiplizierer der beiden Zweige über einen Analogad
dierer zusammengefaßt sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Sender (S) in Abhängigkeit vom Pegel des zu übertragen
den digitalen Signals zwischen zwei Lichtfrequenzen der opti
schen Übertragungssignale differentiell umgetastet wird und
daß der optische Überlagerungsempfänger (E) eine Laserdiode als
lokalen Laser (LL) enthält, deren optische Frequenz so einge
stellt ist, daß das Überlagerungssignal eine Frequenz aufweist,
die gegenüber der Bitfolgefrequenz der digitalen Signale ver
gleichsweise niedrig ist.
2. Optisches Übertragungssystem nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sendeseitig die Differenz der Lichtfrequenzen, also der
Frequenzhub wenigstens näherungsweise der Bitrate der zu
übertragenden digitalen Signale entspricht.
3. Optisches Übertragungssystem nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das aus binären Spannungsimpulsen bestehende digitale Sig
nal von einem Dateneingang (DE) des Senders (S) an einen Diffe
rentialkodierer (DK) abgegeben und von diesem über einen Wider
stand (R) in einen im Differentialcode vorliegenden Strom
umgeformt und an einen ersten Analogaddierer (AD1) abgegeben
wird, in dem eine Addition eines Vorstroms für die Laserdiode
(LD) und danach die Abgabe an die Laserdiode erfolgt.
4. Optisches Übertragungssystem nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß im optischen Überlagerungsempfänger (E) ein kombiniert
optisch-elektrisches 90°-Hybrid (H) enthalten ist, das ein
gangsseitig einen 3×3-Faserkoppler (FK) mit drei nachge
schalteten Photodioden (PD1, PD2, PD3) enthält.
5. Optisches Übertragungssystem nach Patentansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der optische Überlagerungsempfänger (E) in den Empfänger
zweigen Verzögerungsglieder (VG1, VG2) enthält, deren Verzö
gerungszeiten jeweils wenigstens annähernd der Bitdauer der zu
übertragenden digitalen Signale entsprechen.
6. Optisches Übertragungssystem nach Patentansprüchen 1 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß im optischen Überlagerungsempfänger (E) eine gegenüber der
Bitfolgefrequenz der zu übertragenden digitalen Signale wesent
lich niedrigere Zwischenfrequenz vorgesehen ist.
7. Optisches Übertragungssystem nach Patentanspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenfrequenz unter etwa 10% der Bitfolgefrequenz
der digitalen Signale liegt.
8. Optisches Übertragungssystem nach Patentansprüche 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Frequenz des im optischen Überlagerungsempfänger (E)
enthaltenen lokalen Lasers (LL) in Abhängigkeit von einem Sig
nal geregelt wird, das dadurch erzeugt wird, daß das Eingangs
signal eines der beiden Empfängerzweige dem Eingang eines auf
die Zwischenfrequenz abgestimmten Frequenzdiskriminators zuge
führt und dessen Ausgangssignal tiefpaßgefiltert wird.
9. Optisches Übertragungssystem nach Patentanspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Frequenz des im optischen Überlagerungsempfänger (E)
enthaltenen lokalen Lasers (LL) in Abhängigkeit von einem
Signal geregelt wird, das dadurch erzeugt wird, daß die Ein
gangssignale des Demodulators auch den Eingängen eines zu
sätzlichen Demodulators zugeführt werden, der wie der Demodu
lator (DEM) aufgebaut ist und dessen beide Zweige als auf die
Zwischenfrequenz abgestimmte Frequenzdiskriminatoren arbeiten,
und daß das Ausgangssignal des zweiten Demodulators tiefpaß
gefiltert wird.
10. Optisches Übertragungssystem nach Patentansprüchen 1 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß aus dem vom optischen Überlagerungsempfänger (E) erzeugten
Ausgangssignal durch Tiefpaßfilterung (TPF) ein Gleichanteil
erzeugt wird, der zur Regelung der Frequenz des lokalen Lasers
dient, so daß die Zwischenfrequenz wenigstens näherungsweise
Null ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873741398 DE3741398A1 (de) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | Optisches uebertragungssystem fuer digitale signale |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE19873741398 DE3741398A1 (de) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | Optisches uebertragungssystem fuer digitale signale |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3741398A1 DE3741398A1 (de) | 1989-06-15 |
DE3741398C2 true DE3741398C2 (de) | 1993-02-25 |
Family
ID=6342030
Family Applications (1)
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DE19873741398 Granted DE3741398A1 (de) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | Optisches uebertragungssystem fuer digitale signale |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3741398A1 (de) |
-
1987
- 1987-12-07 DE DE19873741398 patent/DE3741398A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3741398A1 (de) | 1989-06-15 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: H04L 27/10 |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8320 | Willingness to grant licenses declared (paragraph 23) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |