DE69024989T2

DE69024989T2 - Basisbandkombinations-Polarisations diversity-Heterodynempfänger, in welchem ZF-Signale mittels einer von einem Ausgangssignal abgeleiteten negativen Rückkopplung angepasst werden

Info

Publication number: DE69024989T2
Application number: DE69024989T
Authority: DE
Inventors: Makoto Shibutani
Original assignee: NEC Corp; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-03-28
Filing date: 1990-03-27
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2010-03-28
Also published as: JPH02254830A; EP0390069B1; EP0390069A3; EP0390069A2; JPH0767093B2; DE69024989D1; US5138476A

Description

Diese Erfindung betrifft einen Basisbandkombinations- Polarisationsdiversity-Heterodynempfänger.
Eine derartige Empfangsvorrichtung wird in einem optischen Kommunikationsnetz zum Empfang eines über eine optische Faser mit einer Einfallsstrahlintensität einfallenden Signalistrahls oder optischen Strahls eingesetzt. Während der Übertragung durch die optische Faser ist der einfallende Signalstrahl Störungen oder Turbulenzen unterworfen, die von der Empfangsvorrichtung mit einem Polarisations einfallzustand empfangen werden, welcher von einem Zeitpunkt zum anderen in komplizierter Weise fluktuiert.
In der Art, welche später unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung zu beschreiben ist, weist eine Polarisationsdiversity-Heterodynempfangsvorrichtung eine optische Heterodynempfangsanordnung für den Empfang des einfallenden Signalstrahls auf, um ein erstes und ein zweites Zwischenfrequenzsignal (ZF-Signal) mit einer ersten bzw. zweiten Signalamplitude zu erzeugen. Wenn die Empfangsvorrichtung vom Typ einer Basisbandkombinationsvorrichtung ist, wird eine Demodulationsanordnung verwendet, um zuerst das erste und das zweite Zwischenfrequenzsignal in ein erstes bzw. zweites Basisbandsignal zu demodulieren. Ein Signalkombinator wird verwendet, um danach das erste und das zweite Basisbandsignal in ein Vorrichtungsausgangssignal mit einer Ausgangsamplitude zu kombinieren, welche von dem Einfallszustand der Polarisation unabhängig ist (siehe z.B. Journal of Lightwave Technology, Band 7, Nr.3, März 1989, Seite 459 bis 464).
Die Heterodynempfangsanordnung weist eine Koppler- und Teilervorrichtung zum Koppeln und Aufteilen des einfallenden Signalstrahls und eines lokalen Oszillationsstrahls in einen ersten und zweiten optischen Strahl auf, die eine erste und zweite Komponente des einfallenden Signalstrahls enthalten, welche orthogonal polarisierte Komponenten sind, nämlich orthogonale Polarisationsebenen aufweisen. Eine optische Detektionsvorrichtung wird zur Detektion des ersten und des zweiten optischen Strahls verwendet, um das erste und das zweite Zwischenfrequenzsignal zu erzeugen.
In der in der EP-A-332893 beschriebenen Art kann die Heterodynempfangsanordnung ein symmetrischer Empfänger sein. Alternativ kann die Koppler- und Teileranordnung einen Strahlkoppler wie z.B, einen optischen Richtkoppler zum Koppeln des einfallenden Signalstrahls und des lokalen Oszillationsstrahls in einen gekoppelten Strahl aufweisen. Ein Polarisationsstrahlteiler wird dazu verwendet, den gekoppelten Strahl in den ersten und den zweiten optischen Strahl aufzuteilen.
In einer Basisbandkombinations-Polarisationsdiversity- Heterodynempfangsvorrichtung weisen das erste und das zweite Basisbandsignal eine erste bzw. zweite Amplitude auf, welche in Bezug zu der ersten und der zweiten Signalamplitude des ersten bzw. des zweiten Zwischenfrequenzsignals steht. Es ist möglich, die Empfangsvorrichtung trotz des Heterodynempfangs nur eine minimal verringerte Empfangsempfindlichkeit aufweisen zu lassen, wenn die erste und die zweite Basisbandamplitude quadratisch proportional, nämlich proportional zu den Quadraten der ersten bzw. der zweiten Signalamplitude gemacht werden können. Das Kombinieren dieser Basisband signale in das Vorrichtungsausgangssignal wird in dem Fachgebiet als quadratische Kombination bezeichnet. In der Praxis wird die quadratische Kombination realisiert, indem man jeden Demodulator der Demodulationsansordnung eine quadratische Kennlinie aufweisen läßt.
Im allgemeinen muß eine optische Signalempfangsvorrichtung eine Möglichkeit einer automatischen Verstärkungssteuerung zur Verwendung bei der Kompensation einer unerwünschten Schwankung in der Intensität des einfallenden Strahls auf weisen. Insbesondere wird bei einer optischen Heterodynempfangsvorrichtung zuerst ein optischer Detektor für die Detektion des einfallenden Signalstrahls verwendet, um ein Zwischenfrequenzsignal mit einer Signalintensität zu erzeugen. Danach wird ein Demodulator verwendet, um das Zwischenfrequenzsignal in das Vorrichtungsausgangssignal zu demodulieren. Üblicherweise weist der Demodulator einen ziemlichen engen Dynamikbereich auf, in welchem sich die Signalintensität verändern darf. Es ist daher erforderlich eine Schwankung in der Signalintensität des an den Demodulator gelieferten Zwischenfrequenzsignals zu kompensieren. In der optischen Heterodynempfangsvorrichtung wird eine Verstärkungssteuerung ausgeführt, damit das Zwischenfrequenzsignal eine konstante Amplitude aufweist und dadurch die Schwankung in der Intensität des einfallenden Strahls kompensiert wird.
Diese Art der Kompensation ist auf eine Basisbandkombinations-Polarisationsdiversity-Heterodynempfangsvorrichtung aufgrund der nachstehenden Umstände nicht anwendbar. Das erste und das zweite Zwischenfrequenzsignal werden in der bisher beschriebenen Art individuell demoduliert. Jedes Zwischenfrequenzsignal weist eine von einer Kombination der Intensität des einfallenden Strahls und des Einfallszustands der Polarisation abhängige Intensität auf. Es ist nicht angebracht, die Zwischenfrequenzsignale nur mit den konstant gehaltenen Signalamplituden ohne Beachtung der Schwankungen im Polarisationszustand zu demodulieren. Wenn sie mit derartigen Zwischenfrequenzsignalen beliefert werden, würden die Demodulatoren die Basisbandsignale jeweils mit ihren konstant gehaltenen Basisbandamplituden erzeugen. Das macht es unmöglich, die quadratische Kombination auszuführen. Demzufolge wird die Empfangsempfindlichkeit ernsthaft verringert.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Polarisationsdiversity-Heterodynempfangsvorrichtung bereitzustellen, in welcher es möglich ist, zwei Basisbandsignale nach einem Quadratgesetz in ein Vorrichtungsausgangssignal zu kombinieren.
Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Empfangsvorrichtung des beschriebenen Typs bereitzustellen, welche eine ausgezeichnete Empfangsempfindlichkeit aufweist.
Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Empfangsvorrichtung des beschriebenen Typs bereitzustellen, welche für den Empfang eines einfallenden Signalstrahls mit einer Einfallsstrahlintensität und mit einem Einfallszustand der Polarisation, die beide variabel sind, dient, um ein Vorrichtungsausgangssignal mit einer Ausgangsamplitude zu erzeugen, welche unabhängig sowohl von der Einfallsstrahlintensität als auch dem Einfallszustand der Polarisation konstant gehalten wird.
Es ist noch eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine Empfangsvorrichtung des beschriebenen Typs bereitzustellen, welche eine Heterodynempfangsanordnung für die Detektion des einfallenden Signalstrahls, um zwei Zwischenfrequenzsignale zu erzeugen, und zwei Demodulatoren, um die Zwischenfrequenzsignale individuell in zwei Basisbandsignale zu demodulieren, aufweist, und in welcher die Zwischenfrequenzsignale Signalintensitäten in zulässigen Dynamikbereichen der Demodulatoren erhalten.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche gelöst.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Polarisationsdiversity-Heterodynempfangsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Polarisationsdiversity-Heterodynempfangsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer Polarisationsdiversity-Heterodynempfangsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 beginnt die Beschreibung mit einer Polarisationsdiversity-Heterodynempfangsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Durchgängig durch diese Beschreibung ist die Empfangsvorrichtung ein Basisbandkombinationstyp und dient für den Empfang eines einfallenden Signalstrahl oder optischen Strahls, welcher die Empfangsvorrichtung mit einer Einfallsstrahlintensität und mit einem Einfallszustand der Polarisation erreicht. Es wird über die gesamte auf die Zeichnungsfiguren bezogene Beschreibung angenommen, daß der Einfallssignalstrahl eine einer Frequenzumtastmodulation (FSK) von 400 Megabit pro Sekunde entsprechende Information trägt.
Die Empfangsvorrichtung weist Vorrichtungseingang und Vorrichtungsausgangsanschlüsse 11 und 12 auf. Der einfallende Signalstrahl wird über einen optische Faser 13 an den Vorrichtungseingangsanschluß 11 geliefert. Während der Übertragung durch die optische Faser 13 wird ein optisches Signal Störungen und Turbulenzen unterworfen. Der Einfallszustand der Polarisation ist daß her komplizierten Schwankungen unterworfen. In ähnlicher Weise unterliegt die Einfallsintensität unerwünschten Schwankungen.
Die Empfangsvorrichtung weist eine optische Heterodyndetektionseinheit mit einer Koppler- und Teilervorrichtung und einer optischen Detektionsvorrichtung auf. In dem dargestellten Beispiel weist die Koppler- und Teilervorrichtung einen mit dem Einfallssignalstrahl von dem Vorrichtungseingang 11 und einen Lokaloszillationsstrahl von einem (nicht dargestellten) Lokalstrahlgenerator über einen Polarisationszustandssteller 17, welcher nachstehend beschrieben wird, versorgten Richtstrahlkoppler 16 auf. Der Strahlkoppler 16 liefert einen gekoppelten Strahl, welcher den Einfallssignalstrahl und den Lokaloszillationsstrahl aufweist, an einen Polarisationstrenner 18, welcher typischerweise ein Polarisationsstrahlteiler zum Aufteilen oder Trennen des gekoppelten Strahls in einen ersten und zweiten optischen Strahl mit einer ersten bzw. zweiten orthogonal polarisierten Komponente des Einfallssignalstrahls ist.
Die optische Detektionsvorrichtung weist einen ersten und zweiten Detektor oder optischen Detektoren 21 und 22 auf, die von dem Strahlteiler 18 mit dem ersten bzw. zweiten optischen Strahl beliefert werden. Der erste und der zweite optische Detektor 21 und 22 erzeugen ein erstes und zweites Detektionssignal. Es sei hier angemerkt, daß der Lokalstrahl oszillator den Lokaloszillationsstrahl mit einem bestimmten Polarisationszustand, nämlich mit einer bestimmten Richtung der Polarisationsebene erzeugt. Der Polarisationszustandsteller 17 dient zur Einstellung des bestimmten Polarisationszustandes in der im Fachgebiet bekannten Art, so daß der Lokaloszillationsstrahl von dem Strahlteiler 18 in zwei Komponenten aufgeteilt wird, welche in dem ersten und in dem zweiten optischen Strahl mit eingeschlossen sind, um den ersten und den zweiten optischen Detektor 21 und 22 mit einer gemeinsamen Intensität zu erreichen.
Es ist nun verständlich, daß die optische Heterodynempfangseinheit für die Detektion des Einfallssignalstrahls dient, um das erste und das zweite Detektionssignal zu erzeugen. Sowohl das erste als auch das zweite Detektionssignal ist ein Überlagerungssignal zwischen dem Einfallssignalstrahl und dem Lokaloszillationsstrahl und weist eine Zwischenfrequenz (ZF) auf.
Die Empfangsvorrichtung weist eine Zwischenfrequenzverstärkungseinheit für die Verstärkung des ersten und des zweiten Detektionssignals in ein erstes und zweites Zwischenfrequenzsignal mit einer ersten bzw. zweiten Signalamplitude auf. In der Verstärkungseinheit wird ein erster und zweiter Zwischenfrequenzverstärker 23 und 24 zur Verstärkung des ersten und des zweiten Detektionssignals in ein erstes bzw. zweites Verstärkerausgangssignal eingesetzt. Aufgrund des Einfallszustandes der Polarisation, weisen das erste und das zweite Verstärkerausgangssignal eine erste bzw. zweite Momentanamplitude auf
In dem dargestellten Beispiel werden ein erster und ein zweiter variabler Verstärkungssteller 26 und 27 dazu verwendet, das erste und das zweite Verstärkerausgangssignal mit einer ersten bzw. zweiten Verstärkung in einer Art, welche mit fortschreitender Beschreibung deutlich wird, zu verstärken oder abzuschwächen. Mit anderen Worten: Der erste variable Verstärkungssteller 26 gibt dem ersten Verstärkerausgangssignal die erste Verstärkung. Der zweite variable Verstärkungssteller 27 gibt dem zweiten Verstärkerausgangssignal die zweite Verstärkung. Der erste und der zweite variable Verstärkungssteller 26 und 27 erzeugen dadurch das erste und das zweite Zwischenfrequenzsignal.
Abhängig von den Umständen wird hierin eine Kombination der optischen Heterodyndetektionseinheit und der Zwischenfrequenzverstärkungseinheit als eine optische Heterodynempfangsanordnung bezeichnet. Versorgt mit dem Eingangssignalstrahl erzeugt die optische Heterodynempfangsanordnung das erste und das zweite Zwischenfrequenzsignal.
Eine Demodulationsanordnung weist einen ersten und zweiten Demodulator 31 und 32 zum Demodulieren des ersten und des zweiten Zwischenfrequenzsignals in ein erstes bzw. zweites Basisbandsignal auf. Ein Signalkombinator 33 kombiniert das erste und das zweite Basisbandsignal in ein Vorrichtungsausgangssignal mit einer Ausgangsamplitude und liefert das Vorrichtungsausgangssignal an den Vorrichtungsausgangsanschluß 12.
Um die Polarisationsdiversity-Heterodynempfangsvorrichtung nur eine minimal verringerte Empfangsempfindlichkeit aufweisen zu lassen, wird der Demodulationsanordnung eine quadratische Kennlinie gegeben. Das heißt, man läßt das erste Basisbandsignal eine erste Basisbandamplitude aufweisen, welche zu der ersten Signalamplitude des ersten Zwischenfrequenzsignals quadratisch proportional, nämlich zum Quadrat der ersten Signalamplitude proportional ist. Das zweite Basisbandsignal wird von einer zweiten Basisbandamplitude bestimmt, welche zu der zweiten Signalamplitude quadratisch proportional ist. Damit kann die Ausgangsamplitude von dem Einfallszustand der Polarisation unabhängig und nur von Einfallsstrahlintensität alleine abhängig gemacht werden.
Zu diesem Zweck sollte jeder Demodulator 31 und 32 die quadratische Kennlinie aufweisen. Beispielsweise wird in jedem Demodulator 31 und 32 eine symmetrischer Mischer zur Ausführung der Frequenzumtastung-Einzelfilterhüllkurvendetektion verwendet. Dieser Demodulationstyp ist in einem Beitrag von K. Emura und fünf Anderen zu den Electronics Letters, Band 20, Nr. 24 (22. November 1984), Seite 1022 und 1023, unter dem Titel "Novel Optical FSK Heterodyne Single Filter Detection System Using a Directly Modulated DFB-Laser Diode " im Detail beschrieben.
Andererseits wird das Vorrichtungsausgangssignal an eine Vergleichsanordnung zum Vergleich der Ausgangsamplitude mit einer Referenzamplitude geliefert, um ein Steuersignal zu erzeugen. In der Vergleichsanordnung wird ein Amplitudendetektor 34 mit dem Vorrichtungsausgangssignal versorgt und erzeugt ein die Ausgangsamplitude repräsentierendes Amplitudensignal. Ein Referenzsignalgenerator 35 erzeugt ein Referenzsignal mit einer Referenzamplitude. Versorgt mit dem Amplitudensignal und dem Referenzsignal vergleicht ein Komparator 36 die Ausgangsamplitude mit der Referenzamplitude und erzeugt das Steuersignal. Eine Kombination des Amplitudendetektors 34 und des Komparators 36 wird nachstehend als Komparatoreinheit bezeichnet, welche mit dem Vorrichtungsausgangssignal und dem Referenzsignal zum Vergleich der Ausgangsamplitude mit der Referenzamplitude versorgt wird, um das Steuersignal zu erzeugen. Eine derartige Komparatoreinheit kann von einem Fachmann auf diesem Gebiet unter Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung ohne weiteres implementiert werden.
In dem dargestellten Beispiel ist eine Stelleranordnung mit der Vergleichsanordnung und der Zwischenfrequenzverstärkungseinheit verbunden, um die erste und die zweite Verstärkung durch das Steuersignal einzustellen und dadurch das erste und das zweite Zwischenfrequenzsignal in einem gemeinsamen Verhältnis zu dem ersten und dem zweiten Detektionssignal einzustellen. Mit anderen Worten: Das Steuersignal wird dazu genutzt, um eine negative Rückkopplung auf die Zwischenfrequenzverstärkungseinheit auszuführen. Insbesondere wird das Steuersignal an den ersten und den zweiten variablen Verstärkungssteller 26 und 27 geliefert, um die erste und die zweite Verstärkung einzustellen, um auf diese Weise die erste und die zweite Signalamplitude in dem gemeinsamen Verhältnis einzustellen. In Fig. 1 ist die Stelleranordnung durch Signalleitungen zwischen dem Komparator 36 und dem ersten und dem zweiten variablen Verstärkungssteller 26 und 27 dargestellt.
Es sie hier angemerkt, daß jeder Demodulator 31 und 32 nur in einem ziemlich schmalen Dynamikbereich für das an den ersten und den zweiten Demodulator 31 und 32 als Demodulatoreingangssignal gelieferte erste und das zweite Zwischenfrequenzsignal nach einer quadratischen Kennlinie betrieben werden kann. Das heißt, die Ausgangsamplitude des Vorrichtungsausgangssignals wird unabhängig von dem Einfallszustand der Polarisation nur dann konstant gehalten, wenn die erste und die zweite Signalamplitude in einem ziemlich schmalen zulässigen Bereich gehalten werden. Die Referenzamplitude wird so gewählt, daß sie einem Konstantpegel gleich ist, auf welchem die Ausgangsamplitude gehalten werden sollte.
Es ist möglich, sowohl den ersten als auch den zweiten variablen Verstärkungssteller 26 und 27 durch eine PIN-Diode zu realisieren, welche eine Widerstandswert aufweist, der stark von ihrem Durchlaßstrom abhängt. Das Steuersignal wird daher dazu verwendet, den Durchlaßstrom in dem ersten und dem zweiten variablen Verstärkungssteller 26 und 27 einzustellen. Insbesondere werden die erste und die zweite Signalamplitude des ersten und des zweiten Zwischenfrequenzsignals dazu veranlaßt, in dem gemeinsamen Verhältnis zu steigen, wenn die Ausgangsamplitude dazu tendiert unter die Referenzamplitude zu fallen. Die erste und die zweite Signalamplitude des ersten und des zweiten Zwischenfrequenzsignals werden dazu veranlaßt in dem gemeinsamen Verhältnis zu fallen , wenn die Ausgangsamplitude dazu tendiert über die Referenzamplitude zu steigen. Auf dieses Weise wird die negative Rückkopplung durch das Steuersignal ausgeführt.
Derartige Polarisationsdiversity-Heterodynempfangsvorrichtungen wurden tatsächlich hergestellt, wobei der einfallende Signalstrahl bedingt durch den Einfallszustand der Polarisation in einem zulässigen Schwankungsbereich von + 5 dBm schwanken durfte. Sowohl der erste als auch der zweite variable Verstärkungssteller 26 und 27 hatten einen variablen Verstärkungsbereich von 25 dB. Der erste und der zweite Demodulator 31 und 32 konnten mit quadratischer Kennlinie arbeiten, wenn das erste und das zweite Zwischenfrequenzsignal in dem zulässigen Schwankungsbereich variable Signalintensitäten aufwiesen. Es war somit möglich, die Ausgangsamplitude auch dann konstant zu halten, wenn die Einfallsintensität bis zu 25 dB variierte und bis zu plus 5 dBm hoch war. Es war dadurch möglich, eine Verschlechterung in der Empfangsempfindlichkeit unter 1,5 dB zu drücken, obwohl auf die Polarisationsdiversity zurückgegriffen wurde.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 fährt die Beschreibung mit einer Polarisationsdiversity-Heterodynempfangsvorrichtung fort, welche ein Basisbandkombinations-Typ gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung ist. Ähnliche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und können mit gleichnamigen Signalen betrieben werden.
In Fig. 2 werden das erste und das zweite Detektionssignal, so wie sie sind, als das erste bzw. das zweite Zwischenfrequenzsignal verwendet. Mit anderen Worten: Das erste und das zweite Detektionssignal werden von dem ersten und dem zweiten ZF-Verstärker 23 und 24 direkt an den ersten und den zweiten Demodulator 31 und 32 geliefert. Man kann daher verstehen, daß in Fig. 1 eine Zwischenfrequenzzuliefereinheit durch den ersten und den zweiten variablen Verstärkungssteller 26 und 27 und in Fig. 2 durch direkte Verbindungen zwischen dem ersten und dem ZF-Verstärker 23 und 24 und dem ersten und dem zweiten Demodulator 31 und 32 implementiert sind.
In Fig. 2 ist die Stelleranordnung mit der Vergleichsanordnung und der optischen Detektionsanordnung verbunden, um die optische Detektionsvorrichtung durch das Steuersignal so einzustellen, um schließlich die erste und die zweite Signalamplitude des ersten und des zweiten Zwischenfrequenzsignals in dem vorstehend erwähnten gemeinsamen Verhältnis einzustellen. Insbesondere läßt man den ersten und den zweiten optischen Detektor 21 und 22 das erste und das zweite Detektionssignal mit ihrer ersten und zweiten Amplitude erzeugen, welche durch das Steuersignal in dem gemeinsamen Verhältnis gesteuert werden und als die erste und die zweite Signalamplitude verwendet werden. In Fig. 2 ist die Stelleranordnung durch Signalleitungen zwischen dem Komparator 36 und dem ersten und zweiten optischen Detektor 21 und 22 dargestellt.
Vorzugsweise weist sowohl der erste als auch der zweite optische Detektor 21 und 22 eine Avalanche-Photodiode (Lawinen-Photodiode) auf, welche einen mit einer Vorspannung variablen Multiplikationsfaktor aufweist. Eine Spannungsversorgungsschaltung dient zur Lieferung der Vorspannungen an die Avalanche-Photodioden. Beim Lesen der beigefügten Ansprüche wird verständlich, daß die erste und die zweite Avalanche-Photodiode durch Flächen dargestellt sind, die von den rechteckigen Umfangslinien des ersten und des zweiten optischen Detektors 21 und 22 eingeschlossen sind. Die Spannungsversorgungsschaltung dient zum Liefern der ersten und der zweiten Vorspannung an die erste bzw. die zweite Avalanche-Photodiode und ist durch die rechteckigen Umfangslinien dargestellt.
Das Steuersignal wird dazu verwendet, die erste detektierte Amplitude ansteigen zu lassen, wenn die Ausgangsamplitude des Vorrichtungsausgangssignals dazu tendiert unter die Referenzamplitude abzufallen. Die zweite detektierte Amplitude läßt man abfallen, wenn die Ausgangsamplitude des Vorrichtungsausgangssignals dazu tendiert, über die Referenzamplitude anzusteigen. Auf diese Weise wird durch das Steuersignal eine negative Rückkopplung auf die optische Detektionsvorrichtung ausgeführt.
Derartige Polarisationsdiversity-Heterodynempfangsvorrichtungen wurden wie die vorstehenden tatsächlich hergestellt. Sowohl die erste als auch die zweite Avalanche- Photodiode konnte die erste und die zweite Detektions- oder Signalamplitude in den gemeinsamen Verhältnis in einem verstärkungsvariablen Bereich von 10 dB einstellen. Dadurch war es möglich, die Ausgangsamplitude auch dann konstant zu halten, wenn sich die Einfallsstrahlintensität um bis zu 10 dB veränderte.
Nun wird die Aufmerksamkeit auf den lokalen Oszillationsstrahl im Hinblick auf seine Intensität gerichtet. Sowohl der erste als auch der zweite optische Detektor 21 und 22 wird mit einer Komponente des lokalen Oszillationsstrahls mit einer Intensität beliefert, welche gleich die Hälfte der Intensität des lokalen Oszillationsstrahls ist, die an einen in einer einfachen optischen Heterodynempfangsvorrichtung verwendeten einzelnen optischen Detektor geliefert wird. Sowohl das erste als auch das zweite Detektions- oder Zwischenfrequenzsignal wird daher ziemlich nachteilig von dem thermischen Rauschen der optischen Detektoren 21 und 22 im Vergleich zu einem Zwischenfrequenzsignal beeinflußt, das dem von dem einzelenen optischen Detektor erzeugt wird. Eine Avalanche-Photodiode ermöglicht es jedoch, das erste und das zweite optische Detektionssignal zu verstärken und den nachteiligen Einfluß des thermischen Rauschens vernachlässigbar zu machen. Die Verwendung der ersten und der zweiten Avalanche-Photodiode in dem optischen Detektor 21 und 22 wird deshalb nicht nur wegen der Einstellung der ersten und der zweiten Signalamplitude des ersten und des zweiten Zwischenfrequenzsignals, sondern auch wegen der Verbesserung der Empfangsempfindlichkeit bevorzugt.
Zum Schluß geht nun die Beschreibung unter Bezugnahme auf die Fig. 3 auf eine Polarisationsdiversity-Heterodynempfangsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung über. Die Empfangsvorrichtung ist wiederum ein Basisbandkombinations-Typ und weist ähnliche Teile auf, welche mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und mit gleichnamigen Signalen betrieben werden können.
In Fig. 3 weist die Zwischenfrequenzzuführungsvorrichtung der Zwischenfrequenzverstärkungseinheit den ersten und den zweiten variablen Verstärkungssteller 26 und 27 auf. In der optischen Detektionsvorrichtung der Heterodyndetektionseinheit dienen der erste und der zweite optische Detektor 21 und 22 dazu, das erste und das zweite Detektionssignal mit der ersten und der zweite Detektionsamplitude, welche einstellbar sind, zu erzeugen.
Die Vergleichsanordnung ist daher modifiziert, um ein erstes und ein zweites Steuersignal zu erzeugen. Die Stelleranordnung ist mit der Vergleichsanordnung und mit der optischen Detektionsvorrichtung und mit der Zwischenfrequenzzuliefervorrichtung verbunden, um das erste Steuersignal zum Einstellen der ersten und der zweiten Detektionsamplitude in einem ersten vorgegebenen Verhältnis zu verwenden, und um das zweite Steuersignal zum Stellen der ersten und der zweiten Verstärkung in einem zweiten vorgegebenen Verhältnis zu verwenden. Die erste und die zweite Signalamplitude werden dadurch in dem gemeinsamen Verhältnis eingestellt. Auf diese Weise werden das erste und das zweite Steuersignal dazu verwendet, eine erste und eine zweite negative Rückkopplung mit einem ersten und einem zweiten Anteil auf die optische Detektionsvorrichtung bzw. die Zwischenfrequenzzuführungsvorrichtung auszuüben.
Insbesondere wird der Komparator 36 nun als erster Komparator 36 bezeichnet. Versorgt mit dem Amplitudensignal aus dem Amplitudendetektor 34 und dem Referenzsignal aus dem Referenzsignalgenerator 35, liefert der erste Komparator 36 das erste Steuersignal an den ersten und den zweiten Detektor 21 und 22. In ähnlicher Weise liefert ein zweiter Komparator 37 das zweite Steuersignal an den ersten und den zweiten variablen Verstärkungssteller 26 und 27. Abhängig von den Umständen werden das erste das zweite Steuersignal als erstes bzw. zweites Vergleichssignal bezeichnet.
Vorzugsweise weist der erste optische Detektor 21 eine erste Avalanche-Photodiode und eine Spannungsversorgungsschaltung zum Liefern einer ersten Vorspannung an die erste Avalanche-Photodiode wie in Fig. 2 auf. Der zweite optische Detektor 22 weist eine zweite Avalanche-Photodiode auf. Gesteuert von dem ersten Steuersignal erzeugt die Spannungsversorgungsschaltung die erste Vorspannung und eine zweite Vorspannung, welche zum Steuern der zweiten Avalanche- Photodiode verwendet wird. Unter diesen Umständen liegen der erste und der zweite Anteil der negativen Rückkopplung vorzugsweise in einem Verhältnis von 1 : 2,5 vor. Es können Nur- Lese-Speicher (ROM) für den ersten und den zweiten Komparator 36 und 37 verwendet, wobei das Amplitudensignal und das Referenzsignal als Adressensignale verwendet werden.
Bei tatsächlich gemäß diesem Beispiel hergestellten Polarisationsdiversity-Heterodynempfangsvorrichtungen konnte sowohl die erste als auch die zweite Avalanche-Photodiode die erste und die zweite detektierte Amplitude in dem ersten vorgegebenen Verhältnis in einem ersten verstärkungsvariablen Bereich von 10 dB einstellen. Sowohl die erste als auch die zweite Verstärkung war in einem zweiten vorgegebenen Verhältnis in einem zweiten verstärkungsvariablen Bereich von 25 dB einstellbar. Dadurch war es möglich die Ausgangsamplitude des Vorrichtungsausgangssignals auch dann konstant zu halten, wenn sich die Einfallsstrahlintensität des einfallenden Signalstrahls bis zu 35 dB veränderte.
Hier ist anzumerken, daß eine weitere Polarisationsdiversity-Heterodynempfangsvorrichtung als ein Polarisationsdiversityempfänger in der US-A-4.972.515 offenbart ist, in welcher ein erstes und ein zweites Steuersignal für den Einsatz in zwei Basisbandsignalzweigen vor der Kombination in ein Vorrichtungsausgangssignal entweder aus dem ersten und dem zweiten verstärkten Signal, wie hierin beansprucht, oder aus dem ersten und dem zweiten Zwischenfrequenzsignal erzeugt werden. In Gegensatz dazu werden weder ein einzelnes Steuersignal noch ein erstes und ein zweites Steuersignal gemäß der vorliegenden Erfindung aus dem Vorrichtungsausgangssignal erzeugt. Dieses vereinfacht die Schaltung in einem großen Umfang.
Da diese Erfindung insoweit in spezifischer Verbindung mit drei ihrer bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, dürfte es nun für einen Fachmann auf diesem Gebiet ohne weiteres möglich sein, diese Erfindung auf verschiedene andere Arten in die Praxis umzusetzen. Beispielsweise kann sowohl der erste als auch der zweite Demodulator 31 und 32 so betrieben werden, daß er eine in der vorstehenden US-A-4.972. 515 beschriebene Phasendifferenzumtastdetektion (DPSK), eine Frequenzumtast-Doppelfilterhüllkurven-Detektion, eine kontinuierliche Phasen-Frequenz-Verzögerungs-Detektion (CPFSK), oder eine Amplitudenumtast-Hüllkurven-Detektion (ASK) ausführt. Sowohl der erste als auch der zweite variable Verstärkungssteller 26 und 27 können einen Dual-Gate-Feldeffekt Transistor aufweisen. Alternativ kann sowohl die erste als auch die zweite Verstärkung entweder durch Einstellung der Vorspannung eines Feldeffekt-Transistors oder des Arbeitspunktstroms eines diskreten Transistor eingestellt werden. Der einfallende Signalstrahl kann auch eine andere Bitrate, wie z.B. eine 1,2 GHz Bitrate wie in der US-A-4.972.515 beschrieben, aufweisen.

Claims

1. Basisbandkombinations-Polarisationsdiversity-Heterodynempfangsvorrichtung mit einer optischen Heterodynempfangseinrichtung (16 bis 18, 21, 22) zum Empfangen eines Einfallssignalstrahls mit einer Einfallsstrahlintensität und einem Einfallszustand der Polarisation, um ein erstes und ein zweites Zwischenfrequenzsignal mit einer ersten bzw. einer zweiten Signalamplitude zu erzeugen, einer Demodulationseinrichtung (31, 32) zum Demodulieren des ersten und des zweiten Zwischenfrequenzsignals in ein erstes bzw. ein zweites Basisbandsignal, und einem Signalkombinator (33) zum Kombinieren des ersten und des zweiten Basisbandsignals in ein Vorrichtungsausgangssignal mit einer von dem Eingangszustand unabhängigen Ausgangsamplitude;

gekennzeichnet durch,

eine Vergleichseinrichtung (35, 36; 35, 36, 37) zum Vergleichen der Ausgangsamplitude mit einer Referenzamplitude, um ein Steuersignal zu erzeugen; und

eine mit der Heterodynempfangseinrichtung verbundene Stellereinrichtung (26, 27; 21, 22; 21, 22, 26, 27) zum Einstellen der ersten und der zweiten Signalamplitude mittels des Steuersignals in einem gemeinsamen Verhältnis, um auf diese Weise die Ausgangsamplitude von der Einfallsstrahlintensität unabhängig zu halten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Heterodynempfangseinrichtung eine optische Heterodyndetektionseinrichtung (21, 22) zum Detektieren des Einfallssignalstrahls, um ein erstes und ein zweites Detektionssignal zu erzeugen, und eine Zwischenfrequenzverstärkungseinrichtung (23, 24) zum Verstärken des ersten und des zweiten Detektionssignals mit einer ersten und einer zweiten Verstärkung in das erste bzw. das zweite Zwischenfrequenzsignal aufweist, wobei die Stellereinrichtung mit der Zwischenfrequenzverstärkungseinrichtung (23, 24) verbunden ist, um die erste und die zweite Verstärkung mittels des Steuersignals einzustellen, um auf diese Weise die erste und die zweite Signalamplitude in dem gemeinsamen Verhältnis einzustellen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Zwischenfrequenzverstärkungseinrichtung (23, 24) einen ersten Zwischenfrequenzverstärker (23) zum Verstärken des ersten Detektionssignals in ein erstes Verstärkerausgangssignal, einen zweiten Zwischenfrequenzverstärker (24) zum Verstärken des zweiten Detektionssignals in ein zweites Verstärkerausgangssignal, und eine zwischenfrequenzzuliefereinrichtung (26, 27) zum Zuliefern des ersten und des zweiten Verstärkerausgangssignals an die Demodulatoreinrichtung (31, 32) als das erste bzw. das zweite zwischenfrequenzsignal aufweist, wobei:

die Zwischenfrequenzzuliefereinrichtung (26, 27) aufweist:

einen ersten variablen Verstärkungssteller (26), um dem ersten Detektionssignal die erste Verstärkung zu geben, um das erste Zwischenfrequenzsignal zu erzeugen; und

einen zweiten variablen Verstärkungssteller (27), um dem zweiten Detektionssignal die zweite Verstärkung zu geben, um das zweite Zwischenfrequenzsignal zu erzeugen;

die Stellereinrichtung mit dem ersten und dem zweiten variablen Verstärkungssteller (26, 27) verbunden ist, um die erste und die zweite Verstärkung durch das Steuersignal einzustellen, um auf diese Weise die erste und die zweite Signalamplitude in dem gemeinsamen Verhältnis einzustellen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Heterodynempfangseinrichtung eine Koppler- (16) und Teilereinrichtung (18) zum Koppeln und Aufteilen des Einfallssignalstrahls und eines lokalen Oszillationsstrahls in einen ersten und in einen zweiten optischen Strahl mit orthogonal polarisierten Komponenten des Einfallssignalstrahls, und eine optische Detektionseinrichtung (21, 22) zum Detektieren des ersten und des zweiten optischen Strahls aufweist, um das erste und das zweite Zwischenfrequenzsignal zu erzeugen, wobei die Stellereinrichtung zum Einstellen der optischen Detektionseinrichtung mittels des Steuersignals dient, um auf diese Weise die erste und die zweite Signalamplitude in dem gemeinsamen Verhältnis einzustellen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die optische Detektionseinrichtung (21, 22) eine erste Avalanche-Photodiode zum Detektieren des ersten optischen Strahls, um das erste Zwischenfrequenzsignal zu erzeugen, eine zweite Avalanche- Photodiode zum Detektieren des zweiten optischen Strahls, um das zweite Zwischenfrequenzsignal zu erzeugen, und eine Spannungsversorgungseinrichtung aufweist, um eine erste und eine zweite Vorspannung an die erste bzw. die zweite Avalanche- Photodiode zu liefern, um die &sub1;erste bzw. die zweite Signalamplitude einzustellen, wobei die Stellereinrichtung mit der Spannungsversorgungseinrichtung verbunden ist, um die erste und die zweite Vorspannung mittels des Steuersignals einzustellen, um auf diese Weise die erste und die zweite Signalamplitude in dem gemeinsamen Verhältnis einzustellen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Heterodynempfangseinrichtung eine Koppler- (16) und Teilereinrichtung (18) zum Koppeln und Aufteilen des Einfallssignalstrahls und eines lokalen Oszillationsstrahls in einen ersten und in einen zweiten optischen Strahl mit orthogonal polarisierten Komponenten des Einfallssignalstrahls und mit einer ersten bzw. zweiten Strahlamplitude, eine optische Detektionseinrichtung (21, 22) zum Detektieren des ersten und des zweiten optischen Strahls, um das erste und das zweite Detektionssignal mit einer ersten bzw. zweiten Detektionsamplitude zu erzeugen, und eine Zwischenfrequenzverstärkungseinrichtung (23, 24) zum Verstärken des ersten und des zweiten Detektionssignals in das erste bzw. das zweite Zwischenfrequenzsignal aufweist, wobei:

die Vergleichseinrichtung (35, 36, 37) zum gemeinsamen Erzeugen eines ersten und eines zweiten Vergleichssignals als das Steuersignal dient;

die Stellereinrichtung (21, 22, 26, 27) zum Einstellen der optischen Detektionseinrichtung (21, 22) mittels des ersten Vergleichssignals dient, um das erste Detektionssignal ein erstes vorgegebenes Verhältnis zu der ersten Strahlamplitude aufweisen zu lassen und das zweite Detektionssignal das erste vorgegebene Verhältnis zu der zweiten Strahlamplitude aufweisen zu lassen, wobei die Stellereinrichtung (21, 22, 26, 27) weiterhin zum Einstellen der Zwischenfrequenzverstärkungseinrichtung (26, 27) mittels des zweiten Vergleichssignals dient, um die erste Signalamplitude ein zweites vorgegebenes Verhältnis zu der ersten Detektionsamplitude aufweisen zu lassen und die zweite Signalamplitude das zweite vorgegebene Verhältnis zu der zweiten Detektionsamplitude aufweisen zu lassen, wodurch die Stellereinrichtung die erste und die zweite Signalamplitude in dem gemeinsamen Verhältnis einstellt (Fig. 3).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Zwischenfrequenzverstärkungseinrichtung einen ersten Zwischenfrequenzverstärker (23) zum Verstärken des ersten Detektionssignals in ein erstes Verstärkerausgangssignal, einen zweiten Zwischenfrequenzverstärker (24) zum Verstärken des zweiten Detektionssignals in ein zweites Verstärkerausgangssignal, und eine Zwischenfrequenzzuliefereinrichtung zum Zuliefern des ersten und des zweiten Verstärkerausgangssignals an die Demodulatoreinrichtung (31, 32) als das erste bzw. das zweite Zwischenfrequenzsignal aufweist, wobei:

die Zwischenfrequenzzuliefereinrichtung aufweist:

einen ersten variablen Verstärkungssteller (26), um dem ersten Detektionssignal eine erste Verstärkung zu geben, um das erste Zwischenfrequenzsignal zu erzeugen; und

einen zweiten variablen Verstärkungssteller (27), um dem zweiten Detektionssignal eine zweite Verstärkung zu geben, um das zweite Zwischenfrequenzsignal zu erzeugen;

die Stellereinrichtung (35, 36, 37) mit dem ersten und dem zweiten variablen Verstärkungssteller (26, 27) verbunden ist, um mittels des zweiten Vergleichssignals die erste Verstärkung einzustellen, um die erste Signalamplitude das zweite vorgegebene Verhältnis zu der ersten Detektionsamplitude aufweisen zu lassen, und um die zweite Verstärkung einzustellen, um die zweite Signalamplitude das zweite vorgegebene Verhältnis zu der zweiten Detektionsamplitude aufweisen zu lassen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die optische Detektionseinrichtung eine erste Avalanche-Photodiode zum Detektieren des ersten optischen Strahls, um das erste Detektionssignal zu erzeugen, eine zweite Avalanche- Photodiode zum Detektieren des zweiten optischen Strahls, um das zweite Detektionssignal zu erzeugen, und eine Spannungsversorgungseinrichtung aufweist, um eine erste und eine zweite Vorspannung an die erste bzw. die zweite Avalanche-Photodiode zu liefern, wobei die Stellereinrichtung mit der Spannungsversorgungseinrichtung verbunden ist, um mittels des ersten Vergleichssignals die erste Vorspannung einzustellen, um die erste Detektionsamplitude das erste vorgegebene Verhältnis zu der ersten Strahlamplitude aufweisen zu lassen, und die zweite vorspannung einzustellen, um die zweite Detektionsamplitude das erste vorgegebene Verhältnis zu der zweiten Strahlamplitude aufweisen zu lassen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Stellereinrichtung zum Einstellen der ersten und der zweiten Vorspannung mittels des ersten Vergleichssignals bei der Ausführung der negativen Rückkopplung eines ersten Anteils an der Spannungsversorgungseinrichtung dient, die Steileremrichtung zum Einstellen der ersten und der zweiten Verstärkung mittels des zweiten Vergleichssignals bei der Ausführung der negativen Rückkopplung eines zweiten Anteils an dem ersten und dem zweiten variablen Verstärkungssteller dient, und der erste und der zweite Anteil in einem Verhältnis von 1 : 2,5 stehen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Vergleichseinrichtung aufweist:

einen Referenzsignalgenerator (35) zum Erzeugen eines Referenzsignals mit der Referenzamplitude; und

eine mit dem Vorrichtungsausgangssignal und dem Referenzsignal versorgte Komparatoreinheit (36, 37) zum Vergleichen der Ausgangsamplitude mit der Referenzamplitude, um das Steuersignal zu erzeugen.