DE3928890C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Sende- und Empfangsvorrichtung für ein optisches Breitband-Übertragungssystem mit Lichtwellen­ leitern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 36 37 097 ist eine solche Vorrichtung insbesondere für den Teilnehmeranschlußbereich bekannt. Dabei werden die optischen Sender derart an den Lichtwellenleiter ange­ koppelt, daß in ihm nur ein einziger Mode angeregt wird. Der Lichtwellenleiter wird bidirektional betrieben, wo­ bei für die beiden Übertragungsrichtungen unterschiedliche Lichtwellenlängen benutzt werden. Für das Trennen, bzw. Vereinigen der beiden Richtungen werden dort sogenannte Faserschmelzkoppler angewendet. Derartige Faserschmelz­ koppler sind auch unter dem englischen Begriff power­ splitter bekannt, wofür der deutsche Ausdruck Leistungs­ teiler steht.

Wenn für die verschiedenen Richtungen unterschiedliche Wellenlängen benutzt werden, so ist es erforderlich, daß die das Licht aussendenden Dioden eine sehr geringe Toleranz aufweisen. Derartige Dioden sind auf dem Markt nicht so preisgünstig erhältlich, wie Sende­ dioden, die eine größere Toleranz haben dürfen. In der vorgenannten Schrift ist außerdem (Spalte 6) angegeben, daß die gezeigte Laser-Lichtwellenleiter-Ankopplung eine relativ hohe Einkoppeldämpfung aufweist. Diese hohe Einkoppeldämpfung kann akzeptiert werden, wenn die Gesamt­ reichweite, welche mit einem derartigen System erreicht werden soll, nicht allzu hoch ist. Eine derart hohe Einkoppeldämpfung hat den Vorteil, daß Störungen infolge von Reflexionen, beispielsweise an Steckern, möglicher­ weise vernachlässigt werden können. Aus den vorge­ nannten Gründen sind in der DE-OS 36 37 097 keine Maßnahmen zur Kompensation von durch Reflexion ent­ stehenden Beeinträchtigungen des Empfangssignals er­ wähnt.

Eine Abhandlung über die "Möglichkeiten und Grenzen der Verbesserung des Verzweiger- Nebensprechens durch Kompensationsverfahren" ist in der DD-Zeitschrift Nachrichtentechnik-Elektronik (1988) Heft 10 auf Seite 395 abgedruckt. Hier ist auf mathematischer Basis dar­ gestellt, welche Reflexionseigenschaften ein Lichtwellen­ leiter aufweisen kann. Dabei wird auch auf die Eigen­ schaften eines dort sogenannten optischen Verzweigers eingegangen. Der optische Verzweiger entspricht einem Faserschmelzkoppler oder auch Leistungsteiler. Im ersten Absatz wird zwar angegeben, daß eine einfache elektrische Kompensation am Empfängerausgang durch gegen­ sinnige Zuführung eines Teils des Senderansteuerungs­ signals denkbar wäre, es wird jedoch gleichzeitig er­ wähnt, daß wegen der Unterschiede in der Signallaufzeit sowie wegen linearer und nicht linearer Verzerrungen auf beiden Wegen diesen Verfahren Grenzen gesetzt seien. Deshalb wird dort ein optisches Kompensationsverfahren vorge­ schlagen, womit ein kleiner Teil der modulierten optischen Sendeleistung abgezweigt und über ein optisches Dämpfungs­ glied und einen Lichtwellenleiter optimaler Länge einer zweiten kompensierenden Fotodiode zugeführt wird. Das Prinzip des optischen Kompensationsverfahrens ist dort in Bild 1 dargestellt, wobei aber nicht angegeben wird, auf welche Weise das optische Dämpfungsglied eingestellt wird. Es ist deshalb anzunehmen, daß das optische Dämpfungs­ glied D jeweils auf einen festen Wert eingestellt wird, der durch komplizierte Messungen ermittelt werden muß. Es ist außerdem beim Sender ein zusätzlicher optischer Verzweiger (1) und beim Empfänger eine zusätzliche Empfangsdiode (5) erforderlich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Sende- und Empfangsvorrichtung für ein doppelt gerichtetes optisches Übertragungssystem vorzustellen, welche eine Echokompensationsanordnung enthält, die mit elektrischen Mitteln eine optimale Kompensation der optischen und elektrischen Reflexionen garantiert. Es soll dabei möglich sein, mit einer einzigen Lichtwellenlänge für beide Übertragungsrichtungen zu arbeiten, ohne daß Sende- und Empfangswandler mit einer sehr engen Toleranz vorgesehen werden müssen.

Diese Aufgabe wird durch Merkmale gelöst, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben sind.

Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß bei einem optischen Breitband-Übertragungssystem die optischen Eigenschaften von elektro-optischen Wandlern optoelektronischen Wandlern, sowie Leistungsteilern und Steckern sich jeweils exakt nachbilden lassen, ohne daß dabei Bauelemente mit engen Toleranzen und kompli­ zierte Messungen erforderlich sind. Der Kompensations­ zweig enthält dabei fest einstellbare und veränderliche Glieder.

Vorteilhafte Einzelheiten zur Einstellung der Kompensations­ strecke und des einstellbaren Dämpfungsgliedes sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit einer Regeleinrichtung zur Einstellung der Dämpfungswerte bei Spitzenwertregelung.

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung mit einem Vergleicher für eine Mittelwert­ regelung zur Einstellung des Dämpfungs­ gliedes,

Fig. 3 eine Schaltungsanordnung für eine vereinfachte Mittelwertregelung zur Einstellung des Dämpfungsgliedes,

Fig. 4 ein Impulsdiagramm bei Spitzenwert­ regelung,

Fig. 5 ein Impulsdiagramm bei Mittelwert­ regelung.

In der Fig. 1 ist dargestellt, wie das von einem Sender S ausgehende elektrische Sendesignal SS durch einen elektro-optischen (Sende-)Wandler EOW in optische Nutzsignale Ng gewandelt wird, die zu einem Leistungs­ teiler LT gelangen. Von dort werden diese Lichtsignale über einen Stecker ST auf die bidirektional betriebene Übertragungsleitung gegeben.

Von dort ankommende Nutzsignale Nk gelangen über den Stecker ST und den Leistungsteiler LT an den opto­ elektronischen (Empfangs-)Wandler OEW. Durch am Stecker ST und auch am Leistungsteiler LT stattfindende Reflexionen gelangt auch ein Teil der abgehenden Nutzsignale als reflektierte gehende Nutzsignale Ngr zusätzlich zum opto-elektronischen Wandler OEW. Diese reflektierten Signale Ngr würden zu­ sammen mit dem kommenden Nutzsignal Nk zum Empfänger E gelangen, wenn keine Kompensationsanordnung vorgesehen wäre.

Die Kompensationsanordnung besteht aus einer Ver­ zögerungseinrichtung VZ, einem Bandpaß BP und einem einstellbaren Dämpfungsglied D und ist zwischen einem auf der Sendeseite befindlichen ersten Anschlußpunkt AP1 und einem auf der Empfangsseite angeordneten, als Summationspunkt ausgebildeten zweiten Anschlußpunkt AP2 geschaltet. Der zweite Anschlußpunkt AP2 invertiert das ankommende Kompensationssignal KS, so daß es vom Empfangssignal ES subtrahiert wird. Das daraufhin ent­ stehende kompensierte Empfangssignal KES wird über eine Hochfrequenzsperre HFS dem Empfänger E zugeführt. Mit der Hochfrequenzsperre HFS soll verhindert werden, daß ober­ halb der Übertragungsfrequenz liegende hohe Frequenzen, die durch die Kompensation entstehen und sich störend bemerk­ bar machen könnten.

Die zum Empfänger E gelangenden Amplituden A des kompensierten Empfangssignals KES werden über eine Gleichrichteranordnung G1, G2 einer Regeleinrichtung RE zugeleitet, welche aus dem Spitzenwert der ent­ stehenden Gleichspannung USS eine Regelgröße bildet, womit das einstellbare Dämpfungsglied D gesteuert wird. Die Regeleinrichtung RE arbeitet dabei dergestalt, daß sich durch die Einstellung des Dämpfungsgliedes D immer ein möglichst niedriger Wert der besagten Eingangsgleich­ spannung USS bildet. Dies kann beispielsweise durch eine digitale Meßeinrichtung geschehen, welche fortlaufend den aktuellen Wert der Spitzenspannung USS mit einem vorher gewonnenen Wert vergleicht, und aus der sich dabei er­ gebenden Differenz ein entsprechendes Steuersignal für die Aufwärts- oder Abwärtsregelung des einstellbaren Dämpfungsgliedes D erzeugt.

Die Verzögerungseinrichtung VZ wird auf einen festen Zeitwert eingestellt, welcher sich durch die Laufzeit des gehenden Nutzsignals Ng vom ersten Anschlußpunkt AP1 bis zum Stecker ST und aus dem reflektierten Nutz­ signal Ngr vom Stecker ST bis zum zweiten Anschlußpunkt AP2 ergibt. Die Verzögerungszeit ist durch eine einfache Messung relativ leicht zu ermitteln, oder sie ergibt sich aus den mechanischen Abmessungen.

Der zur Kompensationseinrichtung gehörende Bandpaß BP wird in seiner Durchlaßfrequenz so eingestellt, daß keine höheren Frequenzen durchgelassen werden, als sie durch die Flankensteilheit, welche durch die Eigenschaften der Wandler EOW und OEW vorgegeben ist, entstehen. Es werden auch keine Frequenzen durchgelassen, welche unterhalb der Grenzfrequenz der opto-elektronischen Wandler (EOW) liegen.

Die bei der in Fig. 1 dargestellten Spitzenwertregelung sich ergebenden Impulsbilder sind in Fig. 4 dargestellt. Ein ankommendes Nutzsignal Nk, welches willkürlich ange­ nommen ist, wird in der ersten Zeile der Fig. 4 dar­ gestellt. In der zweiten Zeile ist ein ebenfalls willkürliches vom gehenden Nutzsignal reflektiertes Signal Ngr gezeigt. Ein aus dem gehenden Nutzsignal Ng sich ergebendes Kompensationssignal KS ist in der dritten Zeile dargestellt, wobei in den verschiedenen Abschnitten AA, AB und AC verschiedene Amplituden dieses Signals dargestellt sind. Dabei ist angenommen, daß im Abschnitt AA ein Kompensationssignal KS mit einer zu geringen Amplitude er­ zeugt wird. Im Abschnitt AB ist die Amplitude des Kompen­ sationssignals KS optimal eingestellt. Eine zu hohe Am­ plitude des Kompensationssignals ist in Abschnitt AC dargestellt. Die optischen und elektrischen Empfangs­ signale ES opt. und ES setzen sich jeweils aus den Impuls­ bildern des kommenden Nutzsignals Nk und des reflektierten Sendesignals Ngr zusammen. Das kompensierte Empfangssignal KES ergibt sich durch Addition des inversen Kompensations­ signals KS vom Empfangssignal ES. Dabei ist ersichtlich, daß bei optimaler Amplitude des Kompensationssignals KS, wie dies im Abschnitt AB gezeigt wird, das Impuls­ bild des ankommenden Nutzsignals Nk in seiner Original­ form als kompensiertes Empfangssignal KES erscheint. Wenn das Kompensationssignal KS vom Optimalwert ab­ weicht, so ergeben sich die in den Abschnitten AA und AC dargestellten Impulsbilder des kompensierten Empfangs­ signals KES, je nachdem ob das Kompensationssignal KS zu schwach ist (Abschnitt AA) oder zu stark ist (Abschnitt AC). Die Regeleinrichtung RE, wie sie in Fig. 1 darge­ stellt ist, ist so dimensioniert, daß das Steuersignal für das Dämpfungsglied D so erzeugt wird, daß immer das optimale Kompensationssignal KS erscheint.

In der Fig. 2 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, welche mit einer Mittelwertregelung arbeitet, um ein Steuersignal für das Ansteuern des einstellbaren Dämpfungsgliedes D zu erzeugen. Zu diesem Zweck sind zwei Schalteinrichtungen SE1 und SE2 angeordnet, welche vom Sendesignal gesteuert werden. Diese Schalteinrichtungen SE1 und SE2 werden beispielsweise durch den Bittakt in gleichen Zeitabständen kurzzeitig geschlossen. Durch integrierende Tiefpässe TP1 und TP2 ergeben sich je­ weils Gleichstrommittelwerte des Sendesignals SS und des Empfangssignals ES. Aus diesen beiden Gleichstrom­ mittelwerten wird durch einen Vergleicher VG eine Steuergröße erzeugt, welche zur optimalen Einstellung des regelbaren Dämpfungsglieds D dient.

Ein vereinfachtes Beispiel einer Mittelwertregelung ist in Fig. 3 dargestellt. Hier ist nur eine einzige Schalteinrichtung SE3 vorgesehen, welche durch den Takt des Sendesignals SS gesteuert wird. Damit wird das kompensierte Empfangssignal KES getastet, so daß sich ein Gleichstrommittelwert ergibt, welcher durch einen einzigen Tiefpaß TP3 zu einer Regelgröße umge­ formt wird, die zur optimalen Einstellung des Dämpfungsgliedes D dient.

Die Impulsbilder, welche bei der Mittelwertregelung nach den Fig. 2 und 3 entstehen, sind in Fig. 5 dargestellt. Die Fig. 5 unterscheidet sich von der Fig. 4 nur dadurch, daß zusätzlich Impulsbilder des getasteten Empfangssignals GES und des getasteten kompensierten Empfangssignals GKES dargestellt sind. In entsprechender Weise wird auch bei Fig. 2 ein getastetes, aber nicht dargestelltes Sendesignal ge­ bildet. Die getasteten Signale werden, wie dies be­ reits beschrieben worden ist, zu Gleichstrommittelwerten integriert, woraus Regelgrößen für die Einstellung des Dämpfungsgliedes D erzeugt werden.

Da das Kompensationssignal KS durch die Verzögerungsein­ richtung VZ, den Bandpaß BP, welche jeweils eine Festein­ stellung haben, und das regelbare Dämpfungsglied D immer auf einem optimalen Wert gehalten wird, wird eine nahezu vollkommene Kompensation des reflektierten Sendesignals Ngr erreicht.

Claims (8)

1. Sende- und Empfangsvorrichtung mit einem elektro-optischen Sendewandler und einem opto-elektrischen Empfangswandler und mit einem Richtungskoppler für ein optisches Breitband-Übertragungssystem mit Lichtwellenleiter, das gleichzeitig doppelt gerichteter (oder auch bidirektionaler) Informationsübertragung dient, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen dem Eingang des elektro-optischen Sendewandlers (EOW) und dem Ausgang des opto-elektronischen Empfangswandlers (OEW) geschaltete Echokompensationsanordnung aus einer Reihenschaltung von einer Verzögerungseinrichtung (VZ), einem den Frequenzgang der Wandler (EOW, OEW) nachbildenden Bandpaß (BP) und einem durch die Bewertung der Amplituden des Empfangssignals einstellbaren Dämpfungsglied (D) besteht,
und daß die Verzögerungseinrichtung (VZ) die Signallaufzeit vom ersten Anschlußpunkt (AP1) der Echokompensationsanordnung zu einem Stecker (ST) und von dort zum zweiten Anschlußpunkt (AP2) der Echokompensationsanordnung nachbildet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeit der Verzögerungseinrichtung (VZ) auf die Signallaufzeit fest eingestellt wird, die sich durch die gesamte optische Anordnung und die verwendeten Wandler (EOW, OEW) ergibt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzgang des Bandpasses (BP) entsprechend den Eigenschaften der Wandler (EOW, OEW) jeweils fest einge­ stellt wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regeleinrichtung (RE) vorgesehen ist, welche die Höhe der Amplitude (A) des kompensierten Empfangssignals (KES) mißt und daraufhin die Dämpfungswerte des Dämpfungs­ gliedes (D) adaptiv ändert.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Änderung der Dämpfungswerte eine Spitzenwert­ regelung stattfindet.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Änderung der Dämpfungswerte eine Mittelwert­ regelung stattfindet.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Dämpfungsgliedes (D) für eine Mittelwertregelung ein Vergleicher (VG) vorgesehen ist, welcher das Kompensationssignal (KS) mit dem Empfangs­ signal (ES) vergleicht, und daß diese Signale (KS, ES) jeweils über vom Sender-Datenstrom gesteuerte Schaltein­ richtungen (SE1, SE2) und zugehörige Tiefpässe (TP1, TP2) dem Vergleicher (VG) zugeführt werden.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Dämpfungsgliedes (D) das zum Empfänger (E) gelangende kompensierte Summensignal (KES) verwendet wird, welches über nur eine vom Datenstrom ge­ steuerte Schalteinrichtung (SE3) und einen Tiefpaß (TP3) dem Dämpfungsglied (D) zugeführt wird.