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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtasten von Hochfrequenzsignalen.
Sie ist insbesondere auf die Analog-Digital-Wandlung von Signalen,
deren Frequenzen sehr hoch sind, anzuwenden.
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Das
Abtasten von analogen Signalen mit sehr hohen Frequenzen ist mit
den herkömmlichen Abtastverfahren
sehr schwierig, wenn man auf eine hohe Bitzahl und somit eine hohe
Auflösung
abzielt. Es ist nämlich
nicht möglich,
gleichzeitig die erforderliche Bandbreite zur Abtastung der Signale
und die höchste
Auflösung
(Bitzahl) zu erhalten. Um gleichzeitig Auflösung und Rate der Abtastung
zu erzielen, besteht ein gängig
eingesetztes Verfahren darin, mehrere Analog-Digital-Wandler einzubinden,
deren Abtastrate geringer und deren Auflösung höher ist, um insgesamt eine
gute Abtastrate und eine gute Bitzahl zu erzielen. So ergibt die
Einbindung von n Wandlern für
1-Giga-Proben pro Sekunde mit 10 Bits eine Gesamtabtastrate von
n Giga-Proben pro
Sekunde mit einer endgültigen
Auflösung
von 10 Bit.
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Um
Signale mit sehr hoher Frequenz, beispielsweise mehreren GHz, abtasten
zu können, muss
man über
eine Vorrichtung verfügen,
deren Aperturzeit für
die Abtastung mit der Maximalfrequenz des abzutastenden Signals
kompatibel ist, d. h. mehrere Pikosekunden beträgt.
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Eine
Publikation von T. P. E. Broekaert et al., „INP-HBT Optoelectronic integrated
circuits for photonic analog-to-digital conversion", IEEE Journal of Solid-State
Circuits, IEEE Inc., New York, USA, Band 36, Nr. 9, September 2001,
Seite 1335–1342,
offenbart eine Abtastvorrichtung auf der Basis eines elektro-optischen Wandlers.
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Ein
Ziel der Erfindung besteht insbesondere darin, die Erzeugung von
ultrakurzen Impulsen zu ermöglichen.
Zu diesem Zweck hat die Erfindung eine Vorrichtung zur Abtastung
so wie in Anspruch 1 definiert zum Gegenstand.
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Der
optisch-elektrische Wandler liefert am Ausgang ein Signal, das zum
Modulationssignal der optischen Trägerwelle proportional ist,
wenn die Spannung beispielsweise ungleich null ist.
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Vorteilhafterweise
kann es sich beim optisch-elektrischen
Wandler um eine Photodiode handeln, deren Polarisation von den Spannungsimpulsen
gesteuert wird. Die Spannungsimpulse werden beispielsweise ausgehend
von einer geschalteten Speisespannung erzeugt, wobei die Spannung
von einem photoleitenden Schalter geschaltet wird, wobei der photoleitende
Schalter von optischen Impulsen aktiviert wird.
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Vorteilhafterweise
weist die Vorrichtung beispielsweise eine zweite Photodiode auf,
die von der optischen Trägerwelle
beleuchtet wird, wobei die zweite Photodiode nicht polarisiert ist
und ihr Ausgangssignal vom Ausgangssignal der ersten Photodiode
subtrahiert wird, um das abgetastete Ausgangssignal zu bilden.
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Der
Ausgang des zweiten Photodetektors ist beispielsweise mit einem
180°-Phasenschieber
verbunden, wobei der Ausgang des ersten Photodetektors und der Ausgang
des Phasenschiebers mit den Eingängen
eines Summierglieds verbunden sind, dessen Ausgang das abgetastete
Ausgangssignal liefert.
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In
einer anderen vorteilhaften Ausführungsform
weist die Vorrichtung beispielsweise eine zweite Photodiode auf,
die nicht von der optischen Trägerwelle
beleuchtet wird, wobei die Kathode der zweiten Photo diode mit der
Anode der ersten Photodiode verbunden ist, wobei die zwei Photodioden
gleichzeitig spannungsgesteuert werden, wobei das abgetastete Ausgangssignal
sich im Mittelpunkt der zwei Photodioden befindet.
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Vorteilhafterweise
wird die Polarisationsspannung beispielsweise über einen Widerstand an die
Photodiode angelegt, wobei die Polarisationsspannung von einem impulsgesteuerten
Schalter auf Null gesetzt wird, wobei ein Tiefpassfilter das Signal am
Ausgang der Photodiode filtert, wobei der Ausgang des Filters das
abgetastete Ausgangssignal liefert. Der impulsgesteuerte Schalter
ist beispielsweise ein optisch gesteuerter Schalter, der den Widerstand auf
ein Bezugspotential bringt, wenn er einen optischen Impuls empfängt. Die
Anode der Photodiode ist mit dem Widerstand und mit dem optisch
gesteuerten Schalter verbunden, wobei der Widerstand außerdem mit
einer Speisespannung verbunden ist, wobei der Schalter von optischen
Impulsen aktiviert wird.
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In
einer anderen vorteilhaften Ausführungsform
weist die Vorrichtung beispielsweise eine zweite Photodiode auf,
die von der optischen Trägerwelle beleuchtet
wird, wobei die Kathode der zweiten Photodiode mit der Anode der
ersten Photodiode verbunden ist, wobei die zwei Photodioden gleichzeitig spannungsgesteuert
werden, wobei die Polarisationsspannung der ersten Photodiode impulsgesteuert wird,
wobei ein Tiefpassfilter mit dem Mittelpunkt der zwei Photodioden
verbunden ist, wobei der Ausgang des Tiefpassfilters das abgetastete
Ausgangssignal liefert. Die erste Photodiode ist beispielsweise
mit einer Speisespannung +V über
einen Widerstand verbunden, die zweite Photodiode ist mit einer
Speisespannung –V über einen
Widerstand verbunden, wobei die Kathode der ersten Photodiode von
einem impulsgesteuerten Schalter auf Null gesetzt wird.
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Vorteilhafterweise
wird die optische Trägerwelle
beispielsweise im optischen Bereich abgetastet. Zu diesem Zweck
weist der elektro-optische Wandler beispielsweise eine Impulslaserquelle
auf, die mit einem elektro-optischen Modulator gekoppelt ist.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nun folgenden
Beschreibung hervor, die sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht,
in denen:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
für eine
Vorrichtung gemäß der Erfindung
auf der Basis eines elektrisch-optischen
Wandlers und eines impulsspannungsgesteuerten optisch-elektrischen
Wandlers zeigt;
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2 ein
Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung
zeigt, das eine durch optische Impulse und eine Speisespannung über einen
optisch gesteuerten Schalter gesteuerte Photodiode aufweist;
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3 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung
zeigt, das zwei Photodioden aufweist, die von der gleichen optischen
Trägerwelle
beleuchtet werden, die ein abzutastendes Signal trägt;
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4 ein
Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung
zeigt, bei dem die optische Trägerwelle selbst
abgetastet wird;
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5 ein
Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung
zeigt, das zwei Photodioden aufweist, die jeweils mit einer Polarisationsspannung
verbunden sind;
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6 ein
Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung
zeigt, bei dem die Polarisationsspannung der Photodiode von einem
Nullsetzungsschalter gesteuert wird;
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7 eine
Darstellung der Bandbreite eines im Ausführungsbeispiel aus 6 verwendeten
Filters zeigt;
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8 eine
Darstellung der Impulsantwort des obgenannten Filters zeigt;
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9 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
für eine
Vorrichtung gemäß der Erfindung
zeigt.
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1 veranschaulicht
ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung
gemäß der Erfindung
auf der Basis eines elektrisch-optischen Wandlers und eines impulsspannungsgesteuerten
optisch-elektrischen Wandlers. Diese Vorrichtung verwendet insbesondere
eine optische Höchstfrequenzverbindung, bei
der die Photodiode durch ultrakurze Spannungsimpulse elektrisch
gesteuert wird, sodass dadurch die Abtastung des Signals bei der
Demodulation des optischen Bereichs in den elektrischen Bereich
erfolgt. 1 zeigt ein Beispiel für die Umsetzung.
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Ein
höchstfrequentes
Signal 1 wird also über einen
elektrisch-optischen Wandler 2 auf einer optischen Trägerwelle
platziert. Das höchstfrequente Eingangssignal 1 ist
jenes Signal, das es beispielsweise mit Blick auf dessen Analog-Digital-Wandlung abzutasten
gilt.
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Der
elektrisch-optische Wandler 2 kann beispielsweise durch
einen Direktmodulationslaser, einen mit einem elektro-optischen
Modulator gekoppelten Dauerstrichlaser oder einen mit einem elektro-optischen
Modulator gekoppelten Impulslaser bereitgestellt sein. Eine Lichtleitfaser 3 gewährleistet
den Transport des optischen Signals vom Ausgang des Wandlers 2 zu
einem optisch-elektrischen Wandler 4. Letzterer ist beispielsweise
eine Photodiode. Der optisch-elektrische Wandler liefert am Ausgang
ein elektrisches Signal, das proportional zum Modulationssignal
der optischen Trägerwelle
ist, die von der Lichtleitfaser transportiert wird, d. h. ein Signal,
das zum umzuwandelnden höchstfrequenten
Signal proportional ist.
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Die
Spannung 5, die die Photodiode 4 polarisiert,
wird von einer Vorrichtung 6 erzeugt, die von einer Speisespannung 7 gespeist
wird. Erzeugt die Vorrichtung 6 eine durchgehende Polarisationsspannung 5,
so ist das Signal 8 am Ausgang des optisch-elektrischen
Wandlers 4 bis auf die Übertragungsverluste
das höchstfrequente Eingangssignal 1.
Liegt die von der Vorrichtung 6 erzeugte Polarisationsspannung 5 in
Form von elektrischen Impulsen vor, so ist das Signal 8 am
Ausgang des optisch-elektrischen Wandlers 4 gleich null,
wenn die Polarisationsspannung gleich null ist, und entspricht bis
auf die Übertragungsverluste
dem höchstfrequenten
Eingangssignal 1, wenn die Polarisationsspannung ihren
Nennwert erreicht. Mehrere Lösungen
können ins
Auge gefasst werden, um die Vorrichtung zur Erzeugung der Polarisationsspannung 6 zu
verwirklichen, und insbesondere kann die Steuerung der Polarisationsspannung
beispielsweise wie folgt sein:
- – eine Steuerung
durch ein elektronisches Bauteil
- – oder
eine Steuerung durch ein opto-elektronisches Bauteil, das beispielsweise
durch einen photoleitenden Schalter optisch gesteuert wird, dessen
Widerstand von der optischen Spannung abhängt, die in seiner aktiven
Zone injiziert wird.
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Im
Fall der Steuerung durch ein elektronisches Bauteil kann Letzteres
beispielsweise folgendes sein:
- – ein Feldeffekttransistor
vom Typ FET als Schalter, der die Vorgabe aufweist, nicht durchlässig zu sein,
wenn ein Impuls an seinem Gate vorliegt,
- – oder
ein Kammgenerator auf der Basis einer Varaktordiode.
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Allgemeiner
noch kann als Vorrichtung 6 jedwede Vorrichtung verwendet
werden, die imstande ist, eine Photodiode zu schalten, wenn der
optisch-elektrische Wandler aus einer Photodiode besteht. Im Folgenden
wird angenommen, dass der optisch-elektrische Wandler eine Photodiode
ist.
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Ein
interessanter Punkt der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist insbesondere,
dass sie auf die Polarisationsspannung 5 der Photodiode 4 setzt
und dass eine Änderung
der Polarisationsspannung der Photodiode von typischerweise in etwa
zehn dB eine Variation des von dieser Photodiode photodetektierten
Signals von mehr als 40 dB ermöglicht.
Mit anderen Worten detektiert die Photodiode die Signale, die an
ihrem Eingang auftreten, einwandfrei, wenn die Photodiode polarisiert
ist. Insbesondere detektiert sie das von der optischen Trägerwelle
getragene höchstfrequente
Eingangssignal einwandfrei. Ein weiterer interessanter Punkt der
Funktionsweise einer Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht insbesondere darin,
dass sich jenseits der typischen Polarisationsspannung einer Photodiode,
sofern die Polarisationsspannung der Photodiode unter ihrem Höchstwert bleibt,
die Signalverstärkung
nicht weiter entwickelt. Somit können
die Einschränkungen
bezüglich
des Amplitudenrauschens des Systems, das die Polarisationsspannung
der Photodiode steuert, gelockert werden.
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2 stellt
ein Ausführungsbeispiel
für jenen
Fall dar, bei dem die Steuerung der Polarisationsspannung 5 durch
einen photoleitenden Schalter 6 erfolgt. Dieser ist beispielsweise
auf einem klassischen Standardmaterial aus AsGa oder InP oder dem
gleichen Materialtyp, auf dem beispielsweise eine AsGa-Schicht bei
niedrigen Temperaturen aufgebracht wurde, oder aber aus einem beliebigen
anderen photoleitenden Material hergestellt. Der photoleitende Schalter 6 wird
von einer Impulslaserquelle optisch aktiviert. Von dieser Impulslaserquelle
empfängt
er optische Impulsfolgen 21, wobei jeder Impuls beispielsweise
eine mittlere Breite im Bereich von einigen Pikosekunden aufweist.
Der photoleitende Schalter 6, der von den optischen Impulsen
aktiviert wird, erzeugt ausgehend von der Speisung 7 eine Spannung,
die die Polarisation der Photodiode 4, belastet oder nicht
belastet mit einem Lastwiderstand 9, der selbst wiederum
mit einem Bezugspotential 22, beispielsweise einer elektrischen
Masse, verbunden ist, ermöglicht.
Je nach Wert der Polari sationsspannung detektiert die Photodiode 4 das
höchstfrequente
Signal 1, das an seinem Eingang vorhanden ist und beispielsweise
von der Lichtleitfaser 3 optisch getragen ist, oder detektiert
es nicht. Das am Eingang vorhandene Signal ist in der Tat die durch
das höchstfrequente
Signal 1 modulierte optische Trägerwelle. In der Folge wird
dieses höchstfrequente
Signal der Modulation der optischen Trägerwelle gleichgesetzt.
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In
diesem Fall ist das Signal 8 am Ausgang der Photodiode 4 eine
Reihe aus Impulsen, deren Amplitude vom Wert des höchstfrequenten
Signals abhängt.
Diese Impulse des Ausgangssignals 8 weisen im Wesentlichen
die gleiche Breite wie die optischen Impulse auf, die die Vorrichtung
zur Erzeugung der Polarisationsspannung 6 aktivieren, und
sind vom höchstfrequenten
Signal 1 moduliert. Somit findet sich am Ausgang 8 das
Eingangssignal 1, das mit der Frequenz des optischen Signals 21 abgetastet wurde,
das die Polarisationsspannung der Photodiode 4 steuert,
mit ultrakurzen Abtastimpulsbreiten.
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Die
Photodiode 4 ist ein unvollkommenes Element, und wenn sie
nicht polarisiert ist, lässt
sie einen kleinen Teil des Signals durch, dessen Pegel aber sehr
schwach ist. Er ist in der Tat mindestens 40 dB schwächer als
dann, wenn die Photodiode polarisiert ist.
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3 zeigt
anhand eines weiteren Ausführungsbeispiels,
dass es mit einem der Neutralisierung identischen Verfahren möglich ist,
den Minimalpegel am Ausgang der Photodiode 4, wenn diese nicht
polarisiert ist, noch weiter zu senken. In der Ausführungsform
aus 3 wird eine zweite Photodiode 10 verwendet.
Diese zweite Photodiode ist nicht polarisiert. Die zweite Photodiode 10 wird
ebenfalls von der optischen Trägerwelle
des höchstfrequenten
Signals beleuchtet. Zu diesem Zweck ist beispielsweise ein anderer
Zweig 31 der Lichtleiterfaser 3 mit der zweiten
Photodiode 10 verbunden. Somit beleuchtet im Ausführungsbeispiel
aus 3 die Lichtleitfaser 3, die optisch das
umzuwandelnde Signal 1 trägt, optisch die beiden Photodioden 4, 10.
Die Polarisationsspannung der ersten Photodiode 4 wird von
der Vorrichtung 6 zur Erzeugung der Polarisation gesteuert,
während
die Polarisationsspannung der zweiten Photodiode 10 nicht
gesteuert wird. Das Signal am Ausgang der ersten Photodiode 4 hängt von der
Polarisationsspannung dieser ab und ist somit entweder für das höchstfrequente
Signal, das es umzuwandeln gilt, repräsentativ oder sehr schwach.
Am Ausgang der zweiten Photodiode 10 ist das Signal sehr
schwach und ist mit dem Ausgangssignal der ersten Photodiode 4 identisch,
wenn diese nicht polarisiert ist. Ein Summierglied 12 ermittelt
die Summe des Signals, das aus der ersten Photodiode 4 stammt,
und des Signals, das aus der zweiten Photodiode 10 stammt,
von einem Phasenschieber 11 um 180° phasenverschoben. In dieser
Ausführungsform liefert
der Ausgang des Summierglieds das Ausgangssignal 8 der
Vorrichtung gemäß der Erfindung.
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Ist
die Polarisationsspannung der ersten Photodiode gleich null, so
ist auch das Signal am Ausgang des Summierglieds 12 gleich
null. Die geringen Restwerte der Ausgänge der zwei Photodioden, die
am Eingang des Phasenschiebers vorhanden sind, werden in der Tat
auf null gesetzt. Der Restwert, der am Ausgang des ersten Phasenschiebers 4 vorhanden
ist, verschwindet somit. Ist die Polarisationsspannung der Photodiode 4 nicht
gleich null, so ist das Ausgangssignal 8 repräsentativ
für das
umzuwandelnde Signal. Der geringe Restwert der zweiten Photodiode,
der von diesem Ausgangssignal 8 abgezogen wird, ist vernachlässigbar.
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4 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
das auf die Ausführungsform
aus 2 angewendet wird, wobei der elektrisch-optische
Wandler 2 mithilfe einer Impulslaserquelle und eines elektro-optischen
Modulators verwirklicht ist. Eine erste Abtastung im optischen Bereich
findet auf der Ebene des Wandlers 2 mittels der Impulslaserquelle
statt. Das Signal 41, das am Eingang der Photodiode vorhanden
ist, ist hier nicht mehr das höchstfrequente
Signal 1, wie im Fall aus 2, sondern
einen Impulsabfolge 42, deren Amplitude durch das höchstfrequente
Signal 1, das es umzuwandeln gilt, moduliert ist. Die Impulse 21,
die die Vorrichtung 6 zur Erzeugung der Polarisationsspannung
aktivieren, müssen
mit den Impulsen 42, die am Eingang der Photodiode 4 vorhanden sind,
synchronisiert sein. Dies kann insofern natürlich erzielt werden, als diese
Impulse 42 aus der Impulsquelle des elektrisch-optischen
Wandlers 2 stammen, der die erste Abtastung des höchstfrequenten Signals
im optischen Bereich vornimmt. In einer Ausführungsform werden die beiden
Abtastungen übereinander
gelegt, was die weitere Reduzierung der Impulsbreiten des abgetasteten
elektrischen Signals 8 am Ausgang der Vorrichtung ermöglicht.
Durch diese Übereinanderlegung
der beiden Probenreihen ist es möglich,
die Breite der Impulse des abgetasteten Signals am Ausgang zu verfeinern.
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5 stellt
ein weiteres Ausführungsbeispiel dar,
das auf der Verwendung einer Doppelsteuerung der beiden Photodioden 4, 10,
die als im Gleichgewicht bezeichnet werden, fußt, wobei die Anode der ersten
Photodiode 4 mit der Kathode der zweiten Photodiode 10 verbunden
ist. Dieses Ausführungsbeispiel
ermöglicht
die Verringerung der Effekte der Impulssteuerung der Polarisationsspannung
der Photodioden. Die Vorrichtung aus 5 basiert
auf der gleichzeitigen Steuerung über eine Laserquelle 14 der
beiden Photodioden 4, 10, die mithilfe der zwei Vorrichtungen 6, 13 zur
Erzeugung der Polarisationsspannungen mit entgegengesetzten Spannungen
+V und –V
polarisiert werden. In diesem System wird nur eine erste Photodiode 4 von
der optischen Trägerwelle
des höchstfrequenten
Signals 1, das umzuwandeln ist, beleuchtet. Zu diesem Zweck
wird ausschließlich
diese erste Photodiode 4 von der Lichtleitfaser 3,
die das umzuwandelnde Signal 1 transportiert, beleuchtet.
Der Ausgang 8 ist mit dem Mittelpunkt A der beiden Photodioden 4, 10,
der zwischen der Anode der ersten Photodiode 4 und der
Kathode der zweiten Photodiode 10 liegt, verbunden.
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Somit
ist das am Ausgang vorhandene Signal 8 proportional zum
umzuwandelnden Signal, aber die durch die Impulssteuerung der Polarisationsspannung
bedingten Effekte sind beseitigt, da sie sich wegen der gleichzeitigen
Steuerung der beiden Photodioden 4, 10, die mit
zwei entgegengesetzten Spannungen polarisiert werden, an diesem
Punkt A abziehen. Liegt keine Polarisation vor, so weist der Ausgang 8 einen
im Wesentlichen vollkommenen Nullwert auf. Diese Ausführungsform,
die in 5 dargestellt ist, ist ein weiteres Beispiel,
das den Erhalt eines im Wesentlichen vollkommenen Nullwerts am Ausgang
ermöglicht,
so wie auch die Ausführungsform
aus 3.
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6 stellt
ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung
gemäß der Erfindung
dar. In dieser Ausführungsform
ist die Polarisationsspannung ständig
vorhanden. Sie wird der Photodiode 4 von der Speisespannung 7 über einen
Widerstand 16 zugeführt.
Die Vorrichtung 6 zur Steuerung der Polarisationsspannung
der Photodiode 4 wird nur dazu verwendet, diese Spannung
am Eingang der Photodiode 4 zu beseitigen. In der gesteuerten
Stellung leitet sie den Ausgang des Widerstands 16 an das
Bezugspotential 22, etwa an die elektrische Masse. Zu diesem
Zweck ist sie zwischen dem Bezugspotential 22 und dem Verbindungspunkt
des Widerstands 19 mit der Photodiode 4 verbunden.
Die Vorrichtung ist beispielsweise von einem optisch gesteuerten
Schalter gesteuert.
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Somit
ist das Signal ständig
am Ausgang der Photodiode 4 vorhanden, außer wenn
der optisch gesteuerte Schalter 6 einen optischen Impuls
empfängt, der
von der Impulsfolge 21 geliefert wird. Der Ausgang der
Photodiode 4 ist zudem mit dem Lastwiderstand 9 verbunden.
Die Photodiode 4 wird außerdem von der Trägerwelle
des Eingangssignals 1 beleuchtet. Damit nicht immer ein
Ausgangssignal der Vorrichtung vorliegt, ist zudem ein Tiefpassfilter
am Ausgang der Photodiode 4 angeordnet. Der Ausgang des Filters 15 ist
der Ausgang 8 der Vorrichtung.
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Das
Tiefpassfilter übt
mindestens eine zweifache Funktion aus:
- – die Filtration
des Eingangssignals 1, sodass dieses niemals am Ausgang
der Photodiode 4 vorliegt, wobei die Dämpfung des Filters auf die
Minimalfrequenz des umzuwandelnden Signals 1 gleich groß oder größer als
die gewünschte
Auflösung
sein muss. Diese Dämpfung
kann beispielsweise 6,02 × n
+ 1,78 dB betragen, worin n die Bitzahl des dahinter angeordneten
Abtastsystems ist;
- – das
Aufweisen einer derartigen Impulsantwort, dass beim hohen Bereich
des Impulses der Zeitraum, über
den hinweg das Signal konstant bei über einem halben LSB (Bit mit
der niedrigsten Wertigkeit) bleibt, länger oder gleich lang ist wie die
Zeit, die zum Durchführen
der Umwandlung erforderlich ist.
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7 veranschaulicht
ein Beispiel der Bandbreite des Filters 15. Genauer gesagt
ist durch eine Kurve 71 die Übertragungsfunktion dieses
Tiefpassfilters dargestellt. Letzterer lässt insbesondere die Abtastfrequenz
f0 durch, die in seiner Bandbreite enthalten
ist. Er filtert insbesondere das Frequenzband 72, das zwischen
den beiden Frequenzen f1 und f2 enthalten
ist, wobei dieses Band die Frequenz der abzutastenden Signale 1,
die am Eingang der Vorrichtung vorhanden sind, enthält.
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8 veranschaulicht
die Impulsantwort des Tiefpassfilters 15. Diese Antwort
ist durch eine Kurve 81 dargestellt, die einen Impuls als
Funktion der Zeit t darstellt. Am hohen Bereich des Impulses 81 entspricht
die Zeit Th dem Zeitraum, während
dessen das Signal konstant bei über
einem halben LSB bleibt. Dieser Zeitraum ist länger oder gleich lang wie die
Zeit, die zur Durchführung
einer Analog-Digital-Wandlung
erforderlich ist.
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Eine
Ausführungsform
des Typs aus 6 wird beispielsweise auf die
Umwandlung eines Signals mit einer Frequenz zwischen den Frequenzen
f1 und f2 mithilfe
einer Vorrichtung angewendet, die durch die Einbindung mehrerer
Analog-Digital-Wandler, die bei einer Abtastfrequenz f0 arbeiten,
verwirklicht ist, wobei f0 kleiner als f1 ist.
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9 stellt
ein weiteres Ausführungsbeispiel dar.
Wie zuvor schon ist es auch hier möglich, eine Vorrichtung auf
der Basis von zwei Photodioden im Gleichgewicht zu verwenden, um
den Kontrast zu steigern und die Effekte der Impulssteuerung der
Polarisationsspannung zu beseitigen. In dieser Ausführungsform,
bei der zwei Photodioden 4, 10 verwendet werden,
werden die beiden Photodioden von der Lichtleiterfaser 3,
die das abzutastende Signal 1 transportiert, beleuchtet,
so wie dies auch im Ausführungsbeispiel
in 3 der Fall ist. In diesem Fall ist aber die Polarisation
der zwei Photodioden über
zwei Widerstände 9, 18 ständig gegeben,
jedoch ist nur die erste Photodiode 4 impulsgesteuert.
Ein Widerstand 9 verbindet die Kathode der ersten Photodiode 4 mit
dem Potential +V. Ein Widerstand 18 verbindet die Anode
der zweiten Photodiode 10 mit dem Potential –V. Das
Tiefpassfilter 15 ist mit dem Mittelpunkt A der beiden
Photodioden 4, 10 verbunden. Das Tiefpassfilter
weist die gleichen Eigenschaften wie das oben beschriebene auf,
die insbesondere in den 7 und 8 veranschaulicht
sind. Eine Vorrichtung 6 zur Steuerung der Polarisation
der ersten Photodiode ver bindet ihre Kathode mit dem Bezugspotential 22.
Diese Vorrichtung zur Steuerung 6 wird auch hier durch
die optische Impulsfolge 21 aktiviert.
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Die
Polarisation der zwei Photodioden ist also immer gegeben, sodass
das Ausgangssignal 8 des Filters 15 immer gleich
null ist. Da die Vorrichtung 6 zur Steuerung der Polarisation
der ersten Photodiode 4 die Polarisation der ersten Photodiode 4 auf null
setzt, liegt ein Impuls am Eingang des Tiefpassfilters 15 vor.
Das Signal 8 am Ausgang des Filters 15 enthält Impulse,
deren Amplitude vom Wert des umzuwandelnden Signals abhängt.