DE4309682A1

DE4309682A1 - Anordnung zur Frequenzhubregelung im Sender eines FSK-Systems

Info

Publication number: DE4309682A1
Application number: DE19934309682
Authority: DE
Inventors: Uwe Schmietainsky; Stephan Drechsel
Original assignee: Hochschule fuer Technik und Wirtschaft Dresden
Current assignee: Hochschule fuer Technik und Wirtschaft Dresden
Priority date: 1993-03-25
Filing date: 1993-03-25
Publication date: 1994-09-29

Description

Eine Möglichkeit zur Informationsübertragung mittels optischer Frequenzumtastung (FSK) bietet das Delay-Line-Detection-Sy stem. Dabei wird das detektierte Signal in einen unverzögerten Teil und einen mit Hilfe einer Verzögerungsleitung zeitverzö gerten Teil aufgeteilt. Beide Anteile werden multipliziert. Aufgrund der Länge der Verzögerungsleitung ergibt sich eine Verzögerungszeit. Bei richtiger Wahl dieser Zeit in Abhängig keit der Zwischenfrequenz entspricht das elektrische Modulati onssignal nach einer Tiefpaßfilterung mit ausreichend geringer Bitfehlerrate dem eingangs in das Überlagerungssystem eingege benen Quellensignal. Bei diesem Verfahren ist ein konstanter Frequenzhub, d. h. eine Frequenzhubregelung notwendig.

In der EP 298 484 wird ein optischer FSK-Homodynempfänger be schrieben. Es wird in einem optischen Homodynempfänger der Signalweg durch den Einsatz eines 90°-Hybrides in zwei Zweige aufgeteilt und in einem Zweig ein Verzögerungsglied eingefügt. Nach einer Multiplikation der Signale beider Zweige ergibt sich neben wegzufilternden zusätzlichen Frequenzkomponenten das Nutzsignal. Dabei handelt es sich um eine Lösung, in der im Empfänger die Möglichkeit gegeben ist, frequenzsprungmodu lierte Signale mit insbesondere zur Datenrate großem Frequenz hub zu empfangen. Im weiteren besitzt dieser optische FSK-Ho modynempfänger einen sogenannten lokalen Laser neben dem Sen delaser und damit kommen zwei Laser zum Einsatz.

In der EP 168 192 wird ein optisches Übertragungssystem beste hend aus einem Sender, in dem die Polarisation verändert wird, und einem Homodynempfänger vorgestellt. Dieser Sender besteht dabei aus einem Laser, der das Sendesignal liefert, einem Po larisationsteiler, der das Sendesignal in zwei zueinander orthogenale Teilstrahlen zerlegt, einem Modulator, über den ein Teilstrahl mit einer Trägerinformation moduliert wird und einem Koppler, in dem beide Teilstrahlen wieder zusammenge führt werden. Dieser Sendestrahl dient als Informationsträger, der in einem Homodynempfänger ausgewertet wird. Bei dieser Lösung handelt es sich um ein Direktempfangssystem, in dem keine Überlagerung stattfindet.

Um den Pegel des Quellensignals an den Pegel des Sendelasers anzupassen, ist es nicht möglich, einen kleinen Teil der modu lierten Sendeleistung auszukoppeln in einem nachfolgenden Self-Homodyn-Empfänger beide Spektren bei der Zwischenfrequenz f_ZF= 0 Hz mit sich selbst zu überlagern, um aus einem gemeinsa men Spektrum bei der Frequenz, die dem Frequenzhub entspricht, mit einem Frequenzdiskriminator diese Frequenz in eine ihr proportionale Spannung zu wandeln. Die Addition von zwei modu lierten Signalen führt zur Auslöschung bzw. Verstärkung be stimmter Frequenzanteile. Deshalb ist aus dem entstehenden Spektrum kein eindeutiger Rückschluß auf den Frequenzhub mög lich.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zu grunde, die Frequenz-(hub-)änderungen direkt in Spannungsände rungen zu wandeln, um den Pegel des Quellensignales an den Pegel des Sendelasers anzupassen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei dieser Frequenzhubregelung die Pegelanpassung direkt von einer Regelgröße beeinflußt wird und das modulierte optische Signal mit einem unmodulierten optischen Signal über lagert wird. Dadurch ist ein konstanter Frequenzhub für eine Informationsübertragung mittels optischer Frequenzumtastung gegeben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprü chen 1 und 2 angegeben. Die Y-Koppler dürfen nur einen gerin gen Teil des zu übertragenden optischen Sendesignales für die Frequenzhubregelung auskoppeln und der externe Modulator muß eine geringe Dämpfung besitzen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 schematischer Aufbau der Frequenzhubregelung,

Fig. 2 Spektrum eines FSK-modulierten Sendesignales.

Ein Sendelaser 1 liefert ein unmoduliertes optisches Sendesig nal. Dieses unmodulierte optische Sendesignal wird mit einem ersten Y-Koppler 2 auf zwei optische Zweige aufgeteilt. Das optische Signal im oberen Zweig (ca. 98% des unmodulierten optischen Signales) wird mittels eines externen Modulators 3 FSK-moduliert. D.h., der Modulator 3 muß die optische Frequenz f_S in Abhängigkeit vom Stromhub um den Frequenzhub ΔF im GHz- Bereich ändern. Es entstehen zwei Amplitudendichtespektren mit den Mittenfrequenzen f_S ± ΔF im THz-Bereich:

f_S=c/λ=3_*10⁸m/s/1,55µm= 193 THz.

Bei genügend schmalbandigen Lasern (spektrale Halbwertsbreite kleiner ca. 1% der Bitfrequenz) ist die Breite der Amplituden dichtespektren des FSK-modulierten Signales insbesondere von der Bitfrequenz f_B abhängig. Bei einem mit der Datenrate von 100 MHz/s übertragenen CMI-codierten Signal wäre f_B=200 MHz. Beträgt die optische Frequenz f_S=193 THz und der Frequenzhub ΔF=1 GHz, befinden sich die ersten Nullstellen der Amplituden dichtespektren bei f_1/2=193 THz+1 GHz±200 MHz und f_3/4=193 THz-1 GHz±200 MHz (Fig. 2).

Im folgenden wird das frequenzmodulierte optische Signal in einem zweiten Y-Koppler 4 aufgeteilt, wobei ein Pfad das op tische Sendesignal auf den Ausgang 8 an die Übertragungsstrecke führt. Zur Frequenzhubregelung wird das modulierte optische Signal aus dem zweiten Y-Koppler 4 mit dem unmoduliertem op tischen Signal im dritten Y-Koppler 6 überlagert. Das unmodu lierte optische Signal wird mit Hilfe einer Verzögerungslei tung 5 verzögert. Diese Verzögerungsleitung 5 muß so lang sein, daß beide optischen Signale, das unmodulierte und das modulierte Signal, voneinander dekorreliert sind. Demzufolge verlagern sich die Amplitudendichtespektren vom (optischen) THz-Bereich in den (elektrischen)GHZ-Bereich. Beide Amplitu dendichtespektren überlagern sich miteinander, so daß nach der Detektion im Fotoempfänger 7 ein elektrisches Signal mit der Zwischenfrequenz f_ZF=0 Hz vorliegt. Das Amplitudendichtespektrum bildet sich bei der Frequenz aus, die dem Frequenzhub ent spricht. Das gewonnene elektrische Signal wird über einen Verstärker 9 verstärkt und kann mittels eines Frequenzdiskri minators 10 ausgewertet werden. Zur Auswertung werden bei hö heren Datenraten die Flanken des Spektrums genutzt. Es ent steht eine dem Frequenzhub proportionale Regelspannung, die die Anpassung des Quellensignalpegels, der über einen Eingang 12 bereitgestellt wird, an den Pegel des externen Modulators 3 über eine Pegelanpassungsschaltung 11 regelt. Wichtig ist, daß der Leistungsverlust des zu übertragenden optischen Sendesig nales klein sein muß. Das heißt, der erste und der zweite Y- Koppler 3 und 4 dürfen jeweils nur einen geringen Teil der Sendeleistung für die Frequenzhubregelung auskoppeln und der externe Modulator 3 muß eine geringe Dämpfung besitzen.

Claims

1. Anordnung zur Frequenzhubregelung im Sender eines FSK (frequency shift keying)-Systems, gekennzeichnet da durch, daß ein ein unmoduliertes optisches Sendesignal liefernder Sendelaser (1) optisch mit einem ersten Y-Kopp ler (2), daß dieser auf der anderen Seite über einen ex ternen Modulator (3) mit einem zweiten Y-Koppler (4), daß dieser zweite Y-Koppler (4) auf der anderen Seite zum einen mit dem das modulierte optische Sendesignal ausgekoppelnden Ausgang (8) und zum anderen mit einem dritten Y-Koppler (6), daß der Sendelaser (1) über den ersten Y-Koppler (2) und einer Verzögerungsleitung (5) mit der gleichen Seite des dritten Y-Kopplers (6) wie der zweite Y-Koppler (4) und daß die andere Seite dieses dritten Y-Kopplers (6) mit ei nem Fotoempfänger (7) verbunden und daß der Ausgang des Fotoempfängers (7) elektrisch über einen Verstärker (9) und einen Frequenzdiskriminator (10) mit einer Pegelanpassungs schaltung (11), diese weiterhin mit dem das Quellensignal liefernden Eingang (12) und dem externen Modulator (3) zu sammengeschaltet ist.

2. Anordnung zur Frequenzhubregelung nach Anspruch 1, gekenn zeichnet dadurch, daß der erste und der zweite Y-Koppler (2 und 4) eine Einfügedämpfung kleiner 2% besitzen und daß diese kleiner 5% der Sendeleistung für die Frequenz hubregelung auskoppeln.

3. Anordnung zur Frequenzhubregelung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der externe Modulator (3) eine Dämpfung kleiner 10% besitzt.