JP2007074427A - 光受信機，及び，光受信機のスケルチ動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＡＧＣ回路とスケルチ回路を簡単且つ確実に構成する。
【解決手段】光受信機において，入力された光信号を電気信号に変換すると共に，受光した光信号のレベルに対応したモニタ電気信号を生成するように構成された光／電気信号変換部と，該光／電気信号変換部において変換された電気信号を増幅するための電気信号増幅部とを備え，該電気信号増幅部は，通常状態では，出力側における信号レベルを検出して可変減衰器の減衰量を調整する自動利得調整回路付きの増幅部として動作し，前記モニタ電気信号が所定のレベルより小さくなったときは，このモニタ電気信号に基づいて前記可変減衰器の減衰量を最大値とした減衰器付きの増幅部として動作する，ように構成した。

【選択図】 図１

Description

本発明は，主に光伝送路を備えたシステムに利用される光受信機に関し，詳しくはＡＧＣ回路及びスケルチ回路を備えた光受信機の回路構成及びそのスケルチ回路の動作方法に関する。

一般的に自動利得調整回路（以下，ＡＧＣ）を備えた増幅装置は，電気信号を所定レベルまで増幅する増幅部と，所定の範囲で減衰量を可変できる可変減衰器と，電気信号を出力側に通過すると共に，電気信号の一部を取り出す分岐器を備えて増幅するように構成されており，分岐器から取り出された電気信号のレベルを検出するレベル検出器と，この検出した検波電圧に対応したＡＧＣ信号を生成する制御回路とからなるＡＧＣ回路から出力されるＡＧＣ電圧に基づいて，レベル調整手段としての可変減衰器の減衰量を自動的に可変させてＡＧＣをかけて増幅するように構成されている。この従来例においてはスケルチ回路を備え，このスケルチ回路においても同様な構成がなされており，前記レベル検出器において検出された検波電圧に基づいてスケルチ回路を動作させることによってスケルチ手段としての可変減衰器を制御している。
（例えば，特許文献１参照）

特許３４７９１２４号公報

しかし，従来のような構成のＡＧＣ回路とスケルチ回路のように，出力側における電気信号の出力レベルを検出してフィードバックするような構成にあっては，ＡＧＣによる利得調整範囲を広くすると，スケルチ動作のヒステリシスが大きくなることから，スケルチの動作点にかなり余裕が必要となると言った問題があった。
そこで本願においては，こうした問題点を解決するためになされたものであり，
その目的は，スケルチ回路の動作点を任意に設定できるスケルチ回路を備えた光受信機を提供する事にある。
その目的は，スケルチ動作のヒステリシスが狭い範囲で動作が可能なスケルチ回路を備えた光受信機を提供する事にある。
他の目的は，スケルチ回路の動作点を任意に設定できるばかりでなく，狭い範囲で動作が可能な光受信機に好適なスケルチ回路の動作方法を提供する事にある。

上記課題を解決するために，請求項１の発明は，光受信機において，
入力された光信号を電気信号に変換すると共に，受光した光信号のレベルに対応したモニタ電気信号を生成するように構成された光／電気信号変換部と，
該光／電気信号変換部において変換された電気信号を増幅するための電気信号増幅部とを備え，
該電気信号増幅部は，通常状態では，出力側における信号レベルに対応するように生成されたＡＧＣ信号で可変減衰器の減衰量を調整するＡＧＣ付きの増幅部として動作し，
前記モニタ電気信号が所定のレベルより小さくなったときは，このモニタ電気信号に基づいて生成されたスケルチ信号で前記可変減衰器の減衰量を最大値とするスケルチ付きの増幅部として動作する，ように構成した。

請求項２の発明は，前記電気信号増幅部は，
該光／電気信号変換部において変換された電気信号を所定の範囲で減衰するための可変減衰器と，該可変減衰器において所定の範囲で減衰された信号を所要レベルだけ増幅する増幅回路と，該増幅回路において所要レベルまで増幅された信号を出力側に送出すると共に信号の一部を分岐端子から取り出すように構成された分岐回路と，該分岐回路の分岐端子から取り出された信号を検波して電気信号の大きさに対応した検波信号を生成する検出回路と，
該検波信号を受入れ，この検波信号に対応した大きさのＡＧＣ信号を生成するＡＧＣ信号発生器と，前記モニタ電気信号を受入れ，このモニタ電気信号に基づいたスケルチ信号を生成するスケルチ信号発生器と，前記モニタ電気信号が所定のレベルより小さいか大きいかを検出・判定するモニタ電気信号判定器と，該モニタ電気信号判定器の判定結果に基づいて前記ＡＧＣ信号若しくは前記スケルチ信号を選択的に出力するための切換器とから成る制御回路と，を備え，
該電気信号増幅部は，通常状態では，前記制御回路から前記ＡＧＣ信号を出力することで，前記可変減衰器の減衰量を自動的に可変させて電気信号のレベルを自動利得調整するＡＧＣ付きの増幅部として動作し，
前記モニタ電気信号が所定のレベルより小さくなったときは，前記制御回路から前記スケルチ信号を出力することで，前記可変減衰器の減衰量を最大値とするスケルチ付きの増幅部として動作する，ように構成した。

請求項３の発明は，光受信機のスケルチ動作方法において，
該光受信機は，入力された光信号を電気信号に変換すると共に，受光した光信号のレベルに対応したモニタ電気信号を生成するように構成された光／電気信号変換部と，
該光／電気信号変換部において変換された電気信号を増幅するための増幅部であって，出力側における電気信号レベルを検出した検波信号から制御回路において前記出力側の電気信号レベルに応じたＡＧＣ信号を生成し，このＡＧＣ信号で電気信号にＡＧＣをかけて増幅する電気信号増幅部と，を備え，
前記モニタ電気信号が所定のレベルより小さくなったときは，このモニタ電気信号から前記制御回路において前記光信号のレベルに応じたスケルチ信号を生成し，このスケルチ信号で電気信号にスケルチをかける，ようにした。

本発明の光受信機によれば，入力された光信号を電気信号に変換すると共に，受光した光信号のレベルに対応したモニタ電気信号を生成するように構成された光／電気信号変換部と，該光／電気信号変換部において変換された電気信号を増幅するための電気信号増幅部とを備え，該電気信号増幅部は，通常状態では，出力側における信号レベルを検出して可変減衰器の減衰量を調整する自動利得調整回路付きの増幅部として動作し，前記モニタ電気信号が所定のレベルより小さくなったときは，このモニタ電気信号に基づいて前記可変減衰器の減衰量を最大値とした減衰器付きの増幅部として動作する，ように構成したので，光／電気変換部に備えたモニタ端子から得られるモニタ電気信号の閾値を，所望の数値に設定することによって，可変減衰器の減衰量を最大値とするスケルチ動作点を，例えば自動利得調整範囲内であっても任意に設定することもができるし，狭い動作範囲でスケルチ動作できるようにも設定できる。またこのような方式を採用することによって，光信号に対する広い入力レベル範囲を有する光受信機が提供できるのである。

以下に，本発明を具体化した実施形態の例を，図面を基に詳細に説明する。
図１は本発明に係る光受信機の第１実施形態の概略構成図であり，図２は本発明に係る制御回路の概略ブロック図を示す。図３（ａ）は従来の光受信機の入出力特性を示し，図（ｂ）は本発明の光受信機の入出力特性と，モニタ電気信号の入出力特性を示す。

先ず本発明の実施例に示す光受信機の構成を説明する。図１によく示されるように本発明の実施例の光受信機１は，受光素子を備えた光／電気信号変換部１０と，該光／電気信号変換部において変換された電気信号を所望のレベルまで増幅するための電気信号増幅部２０とから成る。

光／電気信号変換部１０は，光伝送路に介設された光ファイバによって伝送された光信号を，例えばフォトダイオードからなる受光素子でもって電気信号に変換するように構成されたものである。更に本発明に用いられる光／電気信号変換部１０には，前記光ファイバで伝送されてきた光信号のレベルをモニタすることができるモニタ端子１２が備えられており，このモニタ端子１２からは前記光信号のレベルに対応して，例えば電流の強弱が変化するような，モニタ電気信号が出力されるように構成されている。

次に，電気信号増幅部２０について説明する。まず，前記光／電気信号変換部１０において変換された電気信号は，該電気信号を所定のレベルまで増幅するための増幅回路２２−１において増幅されたのちに可変減衰器２３に入力される。この可変減衰器２３は，前記増幅回路２２−１において所定のレベルまで増幅された電気信号を，所定の減衰量の範囲で連続的に減衰させるためのものであり，本発明の実施例では，例えばピンダイオードを用いた所謂パイ型アッテネータであり，電圧によってその減衰量を制御するように構成されたものである。

次に，２５は分岐回路であり，例えばフェライトにポリウレタン線を巻回してなる分岐トランスからなる分岐器で構成されており，前記増幅回路２２−１，可変減衰器２３を介して所定のレベルに調整されて出力された電気信号を出力側に送出すると共に，分岐端子２６から前記電気信号の一部を取り出すように構成されている。

２２−２に示す増幅回路は，前記分岐回路２５から出力された電気信号を所定のレベルまで増幅するためのものであり，前記増幅回路２２−１と合わせて本願の増幅回路を構成している。尚，増幅回路は所望のＣ／Ｎ及びレベル等を得られるように適宜に配設すればよく，実施例に限定されるものではない。

前記分岐回路２５の分岐端子２６から出力された電気信号は，この電気信号を検波して検波信号（本実施例の場合は検波電圧）を出力する検出回路３６に入力される。本発明の実施例ではこの検出回路３６は，図には示されていない前記電気信号の特定帯域の信号を通過させると共に，帯域外は所定の阻止量を有するフィルタと，検波ダイオードから成る検波器から構成されている。このようにして検出回路３６において生成された検波電圧は制御回路３７に入力される。

制御回路３７は，前記検波電圧を受入れ，この検波電圧に対応した大きさのＡＧＣ信号を生成するＡＧＣ信号発生器３７ａと，前記モニタ電気信号を受入れ，このモニタ電気信号に基づいたスケルチ信号（本実施例においては制御電圧）を生成するスケルチ信号発生器３７ｂと，前記モニタ電気信号が所定のレベルより小さいか大きいかを検出・判定するモニタ電気信号判定器３７ｃと，該モニタ電気信号判定器３７ｃの判定結果に基づいて前記ＡＧＣ信号若しくは前記スケルチ信号を選択的に出力するための切換器３７ｄとから成る

本発明の実施例では，通常状態においては，前記制御回路３７からは，前記ＡＧＣ電圧が出力されて，前記可変減衰器２３の減衰量を自動的に可変させて電気信号のレベルを自動利得調整し，前記モニタ電気信号判定器３７ｃにおいて前記モニタ電気信号が所定のレベルより小さくなったと判定されときは，前記切換器３７ｄのきりかえによって，前記制御回路３７からは，前記スケルチ信号が出力されて，前記可変減衰器２３の減衰量を最大値と成るように制御するように構成されている。

このように構成された光受信機１の効果について説明する。光信号を伝送するシステムにおいては，光ファイバを介して伝送される光信号が変動することによって出力レベルが変化しないようにする事が求められ，これに対して増幅器にＡＧＣ回路を備えることによって，出力レベルが一定となるようにしている。また，システムの安定運用のために，例えば所望する信号が停波したときなどに，ＡＧＣ回路が誤動作してノイズを発生させないようにスケルチ回路が備えられている。
ところがシステムの構築を容易とするために，光受信機の光入力レベル範囲を広く対応させるようにするには，光信号の所定範囲におけるレベル変化が有っても，電気信号が一定の出力レベルとなるようにＡＧＣによる利得調整範囲を広くする必要が生じる。ところが従来例のように，出力レベルを検出してＡＧＣやスケルチをかけるように構成されたものに対して利得調整範囲を広くしようとすると，所望の信号が伝送されないようになった時にスケルチ回路をＯＮさせ，所望の信号が伝送されるようになったときにスケルチ回路をＯＦＦさせる間のヒステリシスも大きくなって，動作点に相当な余裕を持たせるように設計する必要が生じる。ここで従来例の入出力特性を図３（ａ）に示す。この図によれば出力レベルがＰ１となったときにスケルチ回路がＯＮして可変減衰器を最大にする。次にこの状態で入力レベルが増加し出力レベルがＰ１となったらスケルチ回路がＯＦＦして，可変減衰器はＡＧＣ回路によって制御されることを示している。

これに対して，本発明の光受信機１は，通常状態においては，前記制御回路３７がＡＧＣ回路として動作し可変減衰器２３を連続的に可変する自動利得調整つきの光受信機となり，光／電気信号変換部１０に備えたモニタ端子１２から出力されるモニタ電気信号が，所定のレベルより小さい（即ち光信号が所定レベルに対して小さい）場合には，前記制御回路３７がスケルチ回路として動作することによって，可変減衰器が最大減衰量に設定された光受信機となるのである。したがって，モニタ電気信号の閾値を必要に応じて設定することによって，例えばＡＧＣ範囲内であってもスケルチ回路を動作可能にもできるし，スケルチの動作点を狭い範囲内に設定することができるのである。本発明の入出力特性を図３（ｂ）に示す。この図によれば，先ず受光レベルが低くなることによりモニタ電気信号が低下し，この値がＭ１になるか若しくはそれより低い値になったらスケルチ回路がＯＮして可変減衰器を最大値にする。次にこの状態から光レベルが増加しモニタ電気信号がＭ２（＞Ｍ１）となったらスケルチ回路がＯＦＦして，可変減衰器はＡＧＣ回路によって制御されるように構成されていることを示している。このようにスケルチ回路のＯＮ，ＯＦＦの閾値を設定することによって，スケルチの動作点を任意に設定できるし，モニタ電気信号の僅かの変動によって，スケルチ回路がＯＮ，ＯＦＦを繰り返してしまうことが防止される。

次に，このように構成された光受信機を使用するのに好適なシステムとして，ギャップフィラーシステムに応用した例を説明する。
このギャップフィラーシステムは，ディジタル衛星放送システムにおいて，衛星からの電波が直接届かない場所に向けて放送波を再送信することによって，車などの移動体でも高品質なディジタル放送を利用可能にするものであり，そのために高層ビルの屋上や山頂等の，衛星に対して見通しのよいところにギャップフィラー装置が設置されている。
このギャップフィラー装置の具体的な構成例を図４に示す。衛星から送出されたＫｕバンドの信号は，高層ビル，鉄塔や山の上などの衛星に対して見通しの良い場所に設置された受信アンテナ１０１において，９５０〜１４５０ＭＨｚの中間周波数帯に変換されてから信号処理部１０２に入力される。この信号処理部１０２では入力された信号を例えばＣＤＭ変調すると共にＳバンド（２．６ＧＨｚ）に変換される。
次に信号処理部１０２から出力されたＳバンドの信号は，電気信号を光信号に変換して所定レベルの光信号を出力する光送信機１０３において光信号に変換されたのちに光ファイバ１０５に向けて送出される。光ファイバ１０５にて伝送された光信号は，光分配器１０５等を介して所定数に分配されたのちに，光信号を電気信号に変換して所定レベルのＳバンドの信号を出力する光受信機１に入力される。
光受信機１から出力されたＳバンドの信号は，電力増幅部１０８に電源を供給したり，各部の動作状態を監視したりする電源・監視部１０７，同軸ケーブルを介して電力増幅器１０８に入力され，この電力増幅器１０８において所定レベルまで増幅された後に，ビル影，トンネル内等，衛星からの電波が直接届かないエリアに向けて電波を送信アンテナ１１１から送信するのである。
更に，衛星からの電波が直接届かないエリアの形状が複雑な場合，再送信のための送信アンテナ１１１を複数箇所に設置する必要があり，実施例の如く受信増幅部で信号を分配して複数の電力増幅部を設けてシステムを構成するようにしている。
この実施例では，Ｓバンドの信号を有線で伝送する部分を光ファイバにする事によって，例えば同軸ケーブルで伝送する場合に比べて，衛星からの電波を受信する受信アンテナと，Ｓバンドの信号を再送信する送信アンテナとの間を長距離伝送（例えば送信機と光受信機との間を最大５ｋｍ程度）可能にするので，特殊な地形で受信点と送信点が離れた場合や長いトンネル等に衛星ディジタル放送を再送信するのに好適なギャップフィラーシステムが構築できるのである。加えて本発明の光受信機を用いることで，このシステムを更に安定動作させることができるのである。

尚，本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく，本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の構成を適宜に変更して実施することも可能である。

本発明に係る光受信機の第１実施形態の概略構成図。 本発明に係る制御回路の概略ブロック図を示す。 （ａ）は従来の光受信機の入出力特性を示し，図（ｂ）は本発明の光受信機の入出力特性と，モニタ電気信号の入出力特性を示す。 本発明に係る光受信機を用いたギャップフィラーシステムの概略構成図。

符号の説明

１…光受信機，１０…光／電気信号変換部，１２…モニタ端子，２０…電気信号増幅部，２２…増幅回路，２３…可変減衰器，２５…分岐回路，２６…分岐端子，３６…検出回路，３７…制御回路，３７ａ…ＡＧＣ信号発生器，３７ｂ…スケルチ信号発生器，３７ｃ…モニタ電気信号判定器，３７ｄ…切換器，１０１…衛星アンテナ，１０２…信号処理部，１０３…光送信機，１０５…光ファイバ，１０６…光分配器，１０７…電源・監視部，１０８…電力増幅部，１１１…送信アンテナ。

Claims (3)

1. 光受信機において，
   入力された光信号を電気信号に変換すると共に，受光した光信号のレベルに対応したモニタ電気信号を生成するように構成された光／電気信号変換部と，
   該光／電気信号変換部において変換された電気信号を増幅するための電気信号増幅部とを備え，
   該電気信号増幅部は，通常状態では，出力側における信号レベルに対応するように生成されたＡＧＣ信号で可変減衰器の減衰量を調整するＡＧＣ付きの増幅部として動作し，
   前記モニタ電気信号が所定のレベルより小さくなったときは，このモニタ電気信号に基づいて生成されたスケルチ信号で前記可変減衰器の減衰量を最大値とするスケルチ付きの増幅部として動作する，ように構成したことを特徴とした光受信機。
   
2. 前記電気信号増幅部は，
   該光／電気信号変換部において変換された電気信号を所定の範囲で減衰するための可変減衰器と，該可変減衰器において所定の範囲で減衰された信号を所要レベルだけ増幅する増幅回路と，該増幅回路において所要レベルまで増幅された信号を出力側に送出すると共に信号の一部を分岐端子から取り出すように構成された分岐回路と，該分岐回路の分岐端子から取り出された信号を検波して電気信号の大きさに対応した検波信号を生成する検出回路と，
   該検波信号を受入れ，この検波信号に対応した大きさのＡＧＣ信号を生成するＡＧＣ信号発生器と，前記モニタ電気信号を受入れ，このモニタ電気信号に基づいたスケルチ信号を生成するスケルチ信号発生器と，前記モニタ電気信号が所定のレベルより小さいか大きいかを検出・判定するモニタ電気信号判定器と，該モニタ電気信号判定器の判定結果に基づいて前記ＡＧＣ信号若しくは前記スケルチ信号を選択的に出力するための切換器とから成る制御回路と，を備え，
   該電気信号増幅部は，通常状態では，前記制御回路から前記ＡＧＣ信号を出力することで，前記可変減衰器の減衰量を自動的に可変させて電気信号のレベルを自動利得調整するＡＧＣ付きの増幅部として動作し，
   前記モニタ電気信号が所定のレベルより小さくなったときは，前記制御回路から前記スケルチ信号を出力することで，前記可変減衰器の減衰量を最大値とするスケルチ付きの増幅部として動作する，ように構成したことを特徴とした光受信機。
   
3. 光受信機のスケルチ動作方法において，
   該光受信機は，入力された光信号を電気信号に変換すると共に，受光した光信号のレベルに対応したモニタ電気信号を生成するように構成された光／電気信号変換部と，
   該光／電気信号変換部において変換された電気信号を増幅するための増幅部であって，出力側における電気信号レベルを検出した検波信号から制御回路において前記出力側の電気信号レベルに応じたＡＧＣ信号を生成し，このＡＧＣ信号で電気信号にＡＧＣをかけて増幅する電気信号増幅部と，を備え，
   前記モニタ電気信号が所定のレベルより小さくなったときは，このモニタ電気信号から前記制御回路において前記光信号のレベルに応じたスケルチ信号を生成し，このスケルチ信号で電気信号にスケルチをかける，ようにしたことを特徴とした光受信機のスケルチ動作方法。
   

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