JP2000196530A - 光信号発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 搬送波伝送或いはベースバンド伝送を行うと
きに電源雑音等の不要な成分を除去する。 【解決手段】 レーザドライバ６は、ＨＰＦ４３を介し
て供給される信号に基づいて、レーザダイオード７の発
光を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光無線伝送を行う
ための光信号を発生する光信号発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光無線伝送装置において、信号の伝送
は、現在では光の強度を変調することによって行ってい
る。ところが、光無線伝送装置の周囲には、光の強度に
影響を与える信号源が多い。

【０００３】例えば、送信側の光無線伝送装置が送信し
た光信号は、空気層の中を通過して、受信側の光無線伝
送装置に到達する。ここに、光の強度は、雨，霧，雪等
の気象状況により変化する。また、空気の屈折率は、場
所により少しずつ異なっており、さらに、時間と共に変
動している。この中を通過する光信号は、その経路をわ
ずかに変化しながら進行する。その結果、有限の開口で
観測している場合には、開口部に入射する光強度は時間
的に激しく変動し、図１４に示すように、数十Ｈｚにピ
ークを持ち、最大数百Ｈｚのパワー変動を起こす。ま
た、レベル変動のダイナミックレンジは１ｋｍ伝送で１
００倍程度である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、光無線伝送装
置では、このレベル変動を抑制すべく、受信信号の処理
回路へ入る前にレベル変動を抑えるような高速のオート
・ゲイン・コントローラが提案されている。

【０００５】また、送信側の光無線伝送装置での周波数
雑音の大きな原因は電源回路である。今日の電源回路と
しては、効率・大きさ・コストの観点から、スイッチン
グ電源回が幅広く使われている。このスイッチング周波
数は現在、数百ｋＨｚである。回路の各部には、例えば
図１５に示すように、スペクトルを持つ雑音成分が存在
する。この図１５では、３００ｋＨｚ，６００ｋＨｚ，
９００ｋＨｚに大きなピークが見られる。この雑音を除
去するのは困難である一方、これを放置すると、送信信
号にこの雑音が含まれることになり、伝送品質の低下に
つながってしまう。

【０００６】送信信号の周波数成分については、大気の
状態に応じて伝送する信号の周波数成分の帯域を変化さ
せる技術が既にに開示されている。また、ベースバンド
伝送時に周囲の雑音の影響を受けやすいということで、
信号を搬送波にのせる技術がに開示されている。さら
に、周波数多重する際の方式については、相互干渉を減
らす周波数の選択の手法について、本願出願人によって
特開平６−１６４５４８号公報に開示されている。

【０００７】しかし、上述した周波数に関する開示技術
は、全ての周波数帯が使えることを前提にしており、搬
送波伝送或いはベースバンド伝送については特に考慮さ
れていない。

【０００８】本発明は、このような実情に鑑みて提案さ
れたものであり、搬送波伝送或いはベースバンド伝送を
行うときに電源雑音等の不要な成分を除去することがで
きる光信号発生装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明に係る光信号発生装置は、信号を生成する
信号生成手段と、上記信号生成手段で生成された信号の
低域成分を除去して高域成分のみを通過させる高域通過
フィルタと、光信号を発生する光信号発生手段と、上記
高域通過フィルタからの信号に基づいて上記光信号発生
手段を駆動させる駆動手段とを備える。

【００１０】上記光信号発生装置では、信号生成手段で
生成された信号の低域成分を除去し、この信号に基づい
て光信号発生手段を駆動させることで、光信号発生手段
が発生する光信号の雑音成分を排除して、高品質の光無
線伝送を行う。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１２】本発明は、光無線伝送装置に適用される。
ここで、上記光無線伝送装置は、レーザビームを送信す
る送信部と、外部からのレーザビームを受信する受信部
とを備える。

【００１３】図１に、上記光無線伝送装置の送信部１の
構成を示す。

【００１４】上記送信部１は、図示しない主信号生成回
路で生成される主信号にエラー対策を行うエラー対策回
路２と、主信号に変調処理を行う主信号変調回路３と、
副信号を変調する副信号変調回路４と、変調された主信
号及び副信号を合成するパワー合成回路５と、レーザド
ライバ６と、上記レーザドライバ６により発光駆動され
るレーザダイオード７と、レンズ８と、副信号復調回路
４及びレーザドライバ６を制御する中央処理演算ユニッ
ト（以下、「ＣＰＵ」という。）９とを備える。

【００１５】エラー対策回路２は、入力端子２ａを介し
て入力される主信号にエラー訂正符号を付加して、主信
号変調回路３に供給する。なお、入力端子２ａに入力さ
れる主信号は、アナログ方式のビデオ信号でもよく、デ
ィジタル方式のビデオ信号であってもよい。

【００１６】主信号変調回路３は、上記主信号に所定の
変調処理を施して、パワー合成回路５に供給する。パワ
ー合成回路５は、主信号変調回路３からの主信号と、副
信号変調回路４にて変調処理の施された副信号とを合成
して、かかる合成信号をレーザドライバ６に供給する。

【００１７】レーザドライバ６は、ＣＰＵ９によって制
御されたレーザパワーで、パワー合成回路５からの合成
信号を出力するようにレーザダイオード７を制御する。
これにより、レーザダイオード７は、レーザビームをレ
ンズ８を介して外部に出射する。

【００１８】また、ＣＰＵ９は、後述する受信部からの
情報を受け取ると、その情報に基づいて、エラー対策回
路２やレーザドライバ６を制御している。

【００１９】ここで、上述した主信号変調回路３の具体
的な構成について、図２を用いて説明する。上記主信号
変調回路３は、ＢＰＳＫ搬送波伝送方式によって主信号
を変調するるものである。具体的には、主信号変調回路
３は、主信号を増幅するアンプ１１と、アンプ１１から
の主信号からクロックを抽出するクロック抽出回路１２
と、抽出されたクロックに同期してアンプ１１からの主
信号の差動変換処理を行って波形整形を行う差動変換回
路１３と、差動変換回路１３からの主信号の高域成分を
除去する第１のロー・パス・フィルタ（以下、「ＬＰ
Ｆ」という。）１４と、ＬＰＦ１４からの主信号と所定
の搬送波とを乗ずる第１のミキサー１５とを備える。

【００２０】また、上記主信号変調回路３は、上記第１
のミキサー１５からの主信号のうち所定の帯域のみを通
過させるバンド・パス・フィルタ（以下、「ＢＰＦ」と
いう。）１６と、ＢＰＦ１６からの主信号と所定の搬送
波とを乗ずる第２のミキサー１７と、第２のミキサー１
７からの主信号の高域成分を除去する第２のＬＰＦ１８
とを備える。なお、第１のミキサー１５に供給される搬
送波は、第１のＰＬＬ回路２０及び第１の発振器２１に
より生成されるものである。同様に、第２のミキサー１
７に供給される搬送波は、第２のＰＬＬ回路２２及び第
２の発振器２３により生成されるものである。

【００２１】また、主信号変調回路３としては、上述し
たＢＰＳＫ搬送波伝送方式の場合に限らず、例えばＱＰ
ＳＫ搬送波伝送方式を用いてもよく、また、アナログビ
デオ伝送用に広帯域ＦＭを用いてもよい。

【００２２】受信部は、図３に示すように構成されてい
る。すなわち、受信部３０は、フォトダイオード３１か
らの信号を増幅する増幅回路３２と、増幅された信号を
主信号と副信号に分離するための周波数フィルタ３３
と、主信号を復調する主信号復調回路３４と、エラー訂
正を行うエラー対策回路３５と、ラインドライバ３６
と、分離された副信号を復調する副信号復調回路３７と
を備える。

【００２３】増幅回路３２は、フォトダイオード３１が
レーザビームを受信して発生する信号を増幅して、周波
数フィルタ３３に供給する。周波数フィルタ３３は、所
定の周波数を基準にして、増幅回路からの信号を主信号
と副信号とに分離し、主信号を主信号復調回路３４に供
給し、副信号を副信号復調回路３７に供給する。

【００２４】主信号復調回路３４は、主信号に復調処理
を施して、エラー対策回路３５に供給する。エラー対策
回路３５は、主信号に付加されたエラー訂正符号に基づ
いてエラー訂正処理を行って、送信部１のＣＰＵ９に供
給すると共に、インドライバ３６，出力端子３６ａを介
して出力する。

【００２５】一方、副信号復調回路３７は、周波数フィ
ルタ３３からの副信号に所定の復調処理を施し、この信
号を送信部１のＣＰＵ９に供給する。

【００２６】このような構成の光無線伝送装置の送信部
１において、レーザドライバ６に供給される合成信号
は、様々な増幅回路や信号処理回路を経た信号であり、
その結果、電源等の影響によって、上述した図１５に示
すような雑音成分を含んでいる可能性が高い。

【００２７】また、通常、光無線伝送装置では、レーザ
ダイオード７は、光学系たるレンズ８に直接取り付けら
れる。レーザドライバ６は、高周波的な配慮から、レー
ザダイオード７に密着している。したがって、レーザド
ライバ６とレーザダイオード７とは、ほぼ一体となっ
て、図４に示すように、シールドケース４１の中に納め
られて構成されることが多い。かかる構成では、外部雑
音は、外部取り出し配線４２を経て飛び込んでくる。そ
こで、後述するように、この部分に対して所定の処理を
施すことによって、レーザダイオード７の出力信号に含
まれる雑音成分を大幅に減らすことができる。

【００２８】レーザドライバ６に供給される直流電源
は、図示しないＬＰＦによって、通常十分に雑音成分が
除去されている。また、直流電源であることからＬＰＦ
の構成は簡単で済む。信号についても同様に、レーザド
ライバ６に供給する前にＬＰＦを通せば、雑音成分が除
去される。しかし、通常の信号までも通らなくなる問題
がある。

【００２９】ここで、信号成分と雑音成分の周波数特性
の関係について説明する。広い帯域の主信号と副信号と
を多重したときの周波数特性を図５に示す。この図５に
よると、主信号と副信号とが雑音成分よりも高い周波数
帯域に位置している。そこで、かかる雑音成分を除去す
るために、雑音防止用のカットオフ周波数を設定し、カ
ットオフ周波数以下の周波数成分を除去すればよい。こ
れにより、上述した図４に示すシールドケース４１内に
低域の雑音成分が入ってくるのを防止することができ、
信号成分のみをレーザドライバ６に供給することができ
るので、高品質の光変調信号を送信することが可能にな
る。

【００３０】また、主信号がベースバンド信号である場
合における周波数特性を図６に示す。図６によると、ベ
ースバンド信号は雑音成分よりも高い周波数帯域に位置
している。そこで、雑音成分を除去するために、雑音防
止用のカットオフ周波数を設定し、カットオフ周波数以
下の周波数成分を除去すればよい。なお、ベースバンド
信号として、ＣＭＩのような低域成分の少ないものを選
択してもよい。

【００３１】以上のことから、図７に示すように、レー
ザドライバ６は、ＨＰＦ４３を介して信号が供給される
ように構成されればよい。

【００３２】つぎに、ＨＰＦ４３の具体的な構成につい
て説明する。最初に、図８に示すように、結合コンデン
サ４４からなるＨＰＦについて説明する。レーザドライ
バ６には、図８に示すように、ＨＰＦたる結合コンデン
サ４４を介して、パワー合成回路５からの合成信号が供
給される。

【００３３】上記レーザドライバ６は、結合コンデンサ
４４を介して入力する合成信号によって動作する第１の
電流制御部４５と、上記第１の電流制御部４５の動作に
応じてレーザダイオード７に流れる電流を制御してその
発光制御を行う第２の電流制御部４６とを備える。この
ようなレーザドライバ６の構成における結合コンデンサ
４４によれば、図９に示すように、５０ＭＨｚ以下にな
ると落ち込み、高周波成分のみを通すような周波数特性
が得られる。なお、図８に示したレーザドライバ６の構
成は例示であり、本発明はこれに限定されるものではな
い。

【００３４】つぎに、コイルＬとコンデンサＣによって
構成されるＨＰＦ（ＬＣフィルタ）について説明する。
図１０に示すように、ＬＣフィルタ５０は、直列に接続
されたコンデンサ５１，５２と、一方は上記コンデンサ
５１，５２の接続点に接続され他方は接地されているコ
イル５３とからなる。このＬＣフィルタ５０によれば、
図１１に示すように、１ＭＨｚで０ｄＢ、１００ｋＨｚ
で−５８ｄＢになる周波数特性が得られる。

【００３５】以上のようなＨＰＦを介して、レーザドラ
イバ６に信号を供給することによって、電源から起因す
る雑音成分を除去することができ、レーザダイオード７
が発生するレーザビームの品質を向上させることができ
る。

【００３６】また、レーザドライバ６に接続するＨＰＦ
４３のカットオフ周波数の設定については、以下のよう
に行ってもよい。

【００３７】例えば図１２に示すように、レーザダイオ
ード７で発生してレンズ８を介して出力されたレーザビ
ームは、減衰可能な素子である光学的な外部変調器６０
により、変調されることがある。このときの外部変調の
周波数，雑音成分，レーザ信号周波数特性を図１３に示
す。

【００３８】図１３によると、外部変調の周波数は、雑
音成分の周波数よりも少し高く、レーザ信号の周波数成
分よりも低い。しかし、レーザ信号の周波数が外部変調
の周波数にかかってくると、相互干渉が生じてしまい、
レーザビームの品質の劣化が起こってしまう。そこで、
外部変調の周波数とレーザ信号の周波数との間に、ＨＰ
Ｆ４３のカットオフ周波数を設定すればよい。すなわ
ち、外部変調器６０の最高変調周波数以下の周波数を除
去することによって、レーザビームの品質を劣化させな
いように外部変調を行うことができる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る光信号発生装置によれば、低域成分が除去された信号
に基づいて光信号発生手段を駆動させることによって、
電源に起因する雑音成分を効果的に除去することがで
き、品質の向上したレーザビームを送信して、伝送の信
頼性を高めることができる。また、一般に、光信号発生
手段の能動素子は低い周波数に対してゲインが高いの
で、余分な低い成分を除去することによって、不要な飽
和を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した光無線伝送装置の送信部の構
成を示すブロック図である。

【図２】上記送信部における主信号変調回路の構成を示
すブロック図である。

【図３】上記光無線伝送装置の受信部の構成を示すブロ
ック図である。

【図４】上記送信部のレーザドライバとレーザダイオー
ドとが一体となってシールドケースの中に納められて構
成される状態を説明する図である。

【図５】広い帯域の主信号と副信号とを多重したときの
周波数特性を示す図である。

【図６】主信号がベースバンド信号である場合における
周波数特性を示す図である。

【図７】上記レーザドライバとＨＰＦの構成を示す図で
ある。

【図８】上記ＨＰＦとして結合コンデンサが用いられて
いるときの構成を示す図である。

【図９】上記ＨＰＦとして結合コンデンサが用いられて
いるときの周波数特性を示す図である。

【図１０】上記ＨＰＦとして用いられているＬＣフィル
タの構成を示す図である。

【図１１】上記ＨＰＦとしてＬＣフィルタが用いられて
いるときの周波数特性を示す図である。

【図１２】レーザダイオードで発生したレーザビームが
外部変調器により変調される状態を説明する図である。

【図１３】外部変調の周波数，雑音成分，レーザ信号周
波数特性を示す図である。

【図１４】光信号を有限の開口で観測している場合にお
いて、開口部に入射する光強度と周波数との関係を示す
図である。

【図１５】雑音成分のスペクトルを示す図である。

【符号の説明】

１ 受信部、６ レーザドライバ、７ レーザダイオー
ド、８ レンズ、６０外部変調器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/14 10/04 10/06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号を生成する信号生成手段と、 上記信号生成手段で生成された信号の低域成分を除去し
   て高域成分のみを通過させる高域通過フィルタと、 光信号を発生する光信号発生手段と、 上記高域通過フィルタからの信号に基づいて上記光信号
   発生手段を駆動させる駆動手段とを備える光信号発生装
   置。
2. 【請求項２】 上記高域通過フィルタは、結合コンデン
   サからなることを特徴とする請求項１記載の光信号発生
   装置。
3. 【請求項３】 上記高域通過フィルタは、直列接続のコ
   ンデンサと、一方がその直列接続のコンデンサの接続点
   に接続し他方が接地されているコイルとからなることを
   特徴とする請求項１記載の光信号発生装置。
4. 【請求項４】 上記光信号発生手段で発生した光信号を
   変調する光学系変調手段を備え、 上記高域通過フィルタは、上記光学系変調手段の最高変
   調周波数に応じたカットオフ周波数で、上記信号生成手
   段で生成された信号の低域成分を除去することを特徴と
   する請求項１記載の光信号発生装置。