JP2007158669A - 光端末ユニット及び光加入者端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光端末ユニットの構成を簡略化し、かつ低コストとする。
【解決手段】 光ファイバーで伝送された光信号をフォトダイオード２６が無バイアス状態において受信し、その光信号に応じた電圧を発生する。フォトダイオード２６の両端間に接続された高周波トランス２８が、フォトダイオード２６の発生電圧に応じた出力を発生する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ファイバーで伝送された光信号を電気信号に変換する光端末ユニット、及びこの光端末ユニットが含まれる光共同受信施設用光加入者端末装置に関する。

光信号を使用して例えば共同受信施設を構成することがある。この場合、共同受信施設の加入者端末では、光信号を電気信号に変換する必要がある。この変換装置の一例が、特許文献１に開示されている。この技術では、フォトダイオードのアノード側をバイアス抵抗器を介して接地し、カソード側をローパスフィルタを介して正の直流電源に接続し、フォトダイオードに逆バイアスを与えている。フォトダイオードが受光したことにより、フォトダイオードに発生した電流をアノード側及びカソード側からそれぞれ取り出し、増幅器によって増幅した後に合成している。

特開２００５−５１５０４号公報

特許文献１に開示された技術によれば、フォトダイオードを逆バイアスしているので、逆バイアス用の直流電源を変換装置が備えている必要がある。この変換装置は、屋外に設置されることが多いので、直流電源を動作させるためには、変換装置に商用交流電源を供給するための電源線を敷設したり、変換装置から屋内に敷設されている出力伝送用のケーブルに、屋内に設けた電源装置から動作電力を重畳したりする必要があり、変換装置の構成が複雑になる上に、コストも高くなる。

本発明は、構成が簡単で低コストの光端末ユニット及びこの光端末ユニットを備えた光加入者端末装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様による光端末ユニットは、フォトダイオードを備えている。このフォトダイオードは、光ファイバーで伝送された光信号を無バイアス状態において受信し、その光信号に応じた電圧を発生する。このフォトダイオードの両端間に負荷が接続され、前記フォトダイオードの発生電圧に応じた出力を発生する。負荷としては、フォトダイオードの両端に接続された抵抗器や、一次側がフォトダイオードの両端に接続された変成器や、フォトダイオードの両端に接続されたコイルを使用することができる。コイルの場合、その中途に設けたタップから出力を取り出すことが望ましい。前記光信号が、高周波信号で変調された変調光信号である。例えばテレビジョン放送信号で光信号を変調したり、インターネット等において使用する高周波データ信号で変調したりしたものを使用することができる。前記負荷が、その出力として前記高周波信号に対応する復調高周波信号を発生する。

このように構成した光端末ユニットでは、フォトダイオードに供給された光信号に応じてフォトダイオード自体が発生した電圧に基づいて、負荷が復調高周波信号を発生する。従って、逆バイアスをフォトダイオードに供給する必要は無く、光端末ユニットの構成を簡略化することができる上に、低コストとすることができる。

前記フォトダイオードの発生電圧が高くなったとき、前記負荷に発生する電圧を降下させる電圧降下素子を設けることができる。光信号のレベルが大きくなれば、それに伴い復調高周波信号のレベルも大きくなる。しかし、光入力レベルが大きくなりすぎると、復調高周波信号のレベルが高くなりすぎる。このとき、負荷を介して復調高周波信号が供給される回路の入力レベルが大きくなりすぎ、この回路において歪が発生する可能性がある。そこで、負荷に発生する電圧を降下させる電圧降下素子を設けて、負荷を介して復調高周波信号が供給される回路の入力レベルを低くして、歪の発生を防止している。

フォトダイオードに対する逆バイアス回路と、前記フォトダイオードを前記無バイアス状態とするか、前記逆バイアス回路による逆バイアス状態とするかを切換える切換手段とを、設けることもできる。光信号としては異なるものが複数同時にフォトダイオードに供給されることがある。この場合、いずれかの光信号のレベルが大きいと、復調高周波信号には相互変調歪が発生することがある。このような場合には、切換手段を操作して、逆バイアスをフォトダイオードに与えて、相互歪の発生を防止する。フォトダイオードに逆バイアスを与えるだけであるので、逆バイアス回路から供給する必要のある電流は微小である。従って、逆バイアス回路は、バッテリーによって動作電力が供給されるものとすればよく、商用交流電源を利用する必要が無く、設置工事が簡単になるし、コストも低減することができる。

光端末ユニットを屋外に配置可能に構成し、光端末ユニットから出力される復調高周波信号を受けて、処理する信号処理手段を屋内に配置可能に構成し、光加入者端末装置とすることもできる。このように光加入者端末装置を構成すると、屋外には光端末ユニットを設置するだけでよいので、光端末ユニットと信号処理手段との間は、復調高周波信号を伝送する伝送線路のみを設ければよいので、光加入者端末装置の構成を簡略化することができ、コストも低減することができる。

以上のように、本発明による光端末ユニット及び光加入者端末装置は、構成を簡略化することができ、かつ低コストとすることができる。

本発明の第１の実施形態の光端末ユニット２は、図２に示すような共同受信施設に使用される。この共同受信施設では、地上デジタル放送用アンテナ４で受信されたＵＨＦ帯の地上デジタルテレビジョン放送信号を地上デジタル放送受信用アンプ６で増幅する。同様にＦＭ専用アンテナ８で受信したＦＭ放送信号をチャンネルプロパアンプ１０で増幅する。２つのアンプ６、１０の増幅信号を混合器１２で混合し、この混合出力を屋外型Ｕ・Ｖ光送信機１４に伝送する。屋外型Ｕ・Ｖ光送信機１４には、衛星放送受信用アンテナ１６のコンバータ１６ａからの衛星放送中間周波信号も供給されている。屋外型Ｕ・Ｖ光送信機１４は、これら供給された地上デジタルテレビジョン放送信号、ＦＭ放送信号及び衛星放送中間周波信号で光信号を変調し、変調光信号を出力する。

この変調光信号は、光伝送線路、例えば光ファイバで伝送されるが、この光ファイバの中途には、それぞれ光分配器、例えば光カプラクロージャ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ等が設けられ、これらによって変調光信号は分配されて、各端末、例えば各家庭２０に伝送される。

各家庭２０の屋外に、本願発明にかかる光端末ユニット２がそれぞれ設けられ、これには、光ファイバで伝送された光変調信号が供給されている。光端末ユニット２は、光変調信号を高周波信号、例えば地上デジタルテレビジョン放送信号、ＦＭ放送信号及び衛星放送中間周波信号に変換し、屋内の信号処理装置２２に供給する。信号処理装置２２は、地上デジタルテレビジョン放送信号、ＦＭ放送信号及び衛星放送中間周波信号を復調して、テレビジョン受像機２４において視聴可能とする。

図１に示すように、光端末ユニット２は、フォトダイオード２６を有している。フォトダイオード２６は、光ファイバによって伝送された光変調信号を受光し、その光量に応じた電圧をその両端間、即ちアノード−カソード間に発生する。

アノードとカソードとは、負荷、例えば変成器、例えば高周波トランス２８の一次巻線２８ｐ間に接続されている。一次巻線２８ｐは中間タップ２８ｔを有するもので、中間タップ２８ｔは基準電位、例えば接地電位に接続されている。また、フォトダイオード２６のアノードは、高周波阻止コイル３０を介して接地電位に接続されている。これによってアノードは、高周波的には接地されていない。

高周波トランス２８の二次巻線２８ｓの一端は接地され、他端はコンデンサ３２を介して出力端子３４に接続されている。出力端子３４は、図示していない伝送線路、例えば同軸ケーブルを介して信号処理装置２２に供給されている。

この光端末ユニット２では、フォトダイオード２６には、バイアスが供給されてなく、無バイアス状態で使用されている。

このように構成された光端末ユニット２では、フォトダイオード２６が変調光信号を受光すると、その受光レベルに応じてフォトダイオード２６のアノード側を正、カソード側を負とする電圧が発生し、この電圧に基づいて高周波トランス２８の一次巻線２８ｐに電流が流れ、二次巻線２８ｓに電圧（地上デジタルテレビジョン放送信号、ＦＭ放送信号及び衛星放送中間周波信号に相当する電圧）が誘起され、これがコンデンサ３２、出力端子３４を介して信号処理装置２２に供給される。しかも、フォトダイオード２６に発生する電圧は、図３に示すように、フォトダイオード２６に入力される光変調信号のレベルが大きくなればなるほど、二次巻線２８ｓから出力されるレベルが大きくなる。従って、光変調信号の入力レベルが高くなっても、信号処理装置２２に供給する地上デジタルテレビジョン放送信号、ＦＭ放送信号及び衛星放送中間周波信号を大きくすることができ、最大光入力レベルが規定できる場合に有効で、通常使用される光入力レベル０ｄＢｍ以下では問題なく使用することができる。

図４に本発明の第２の実施形態の光端末ユニット２ａを示す。この光端末ユニット２ａは、フォトダイオード２６のカソードを電圧降下素子、例えば抵抗器３６を介して接地すると共に、カソードをコンデンサ３８を介して高周波トランス２８の一次巻線２８ｐの一端に接続したものである。他の構成は、第１の実施形態の光端末ユニット２と同一であるので、同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。

第１の実施形態の光端末ユニット２では、光変調信号のフォトダイオード２６への入力レベルが高くなりすぎると、出力端子３４から出力される地上デジタルテレビジョン放送信号、ＦＭ放送信号及び衛星放送中間周波信号のレベルが高くなりすぎ、信号処理装置２２において歪が増加する可能性が高くなる。そこで、第２の実施形態の光端末ユニット２ａでは、フォトダイオード２６の両端間に発生している電圧が予め定めた値を超えると、抵抗器３６に流れる電流が大きくなり、抵抗器３６間に発生する電圧が大きくなり、高周波トランス２８の一次巻線２８ｐに供給される電圧が低くなり、光変調信号の入力レベルが大きくなっても、出力端子３４から出力される地上デジタルテレビジョン放送信号、ＦＭ放送信号及び衛星放送中間周波信号のレベルは、図５に示すように大きくならない。

図６に第３の実施形態の光端末ユニット２ｂを示す。この光端末ユニット２ｂは、第２の実施形態の光端末ユニット２ａの抵抗器３６を除去し、切換スイッチ４０の接触子４０ａをコンデンサ３８とフォトダイオード２６のカソードとの接続点に接続し、接触子４０ａが接触可能な接点４０ｂを接地し、同じく接触子４０ａが接触可能な接点４０ｃに抵抗器４２を介して逆バイアス用電源、例えば電池４４の正極を接続し、電池４４の負極を接地してある。即ち、抵抗器４２、電池４４からなる逆バイアス回路がフォトダイオード２６に接続された状態と、フォトダイオード２６の無バイアス状態とを、切換スイッチ４０の操作によって切換えることができる。なお、他の構成は、第２の実施形態の光端末ユニット２ａと同一であるので、同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。

第１の実施形態の光端末ユニット２では、フォトダイオードに入力される光変調信号のレベルが大きくなると、地上デジタルテレビジョン放送信号同士、ＦＭ放送信号同士及び衛星放送中間周波信号同士間で或いは地上デジタルテレビジョン放送信号、ＦＭ放送信号及び衛星放送中間周波信号間で相互歪が発生し、伝送信号品質が劣化する可能性がある。従って、フォトダイオードに入力される光変調信号のレベルが大きい場合には、切換スイッチ４０を操作して、逆バイアス回路から逆バイアスをフォトダイオード２６に与える。この場合、能動素子としては、フォトダイオード２６のみしか使用していないので、直流電源としては例えば乾電池のような電池４４を使用することができ、商用交流電源を供給するための配線等が不要になり、製造が容易になるし、コストも低下させることができる。

図７に第４の実施形態の光端末ユニット２ｃを示す。この光端末ユニット２ｃは、第２の実施形態の光端末ユニット２ａに切換スイッチ４０と電池４４とを設けたもので、第２及び第３の実施形態の光端末ユニット２ａ、２ｂの構成要素に対応する部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。この光端末ユニット２ｃでは、第２の実施形態の光端末ユニット２ａと同様に、無バイアス状態において、光変調信号の入力レベルが大きくなっても、出力端子３４から出力される地上デジタルテレビジョン放送信号、ＦＭ放送信号及び衛星放送中間周波信号のレベルを大きくならないようにすることができる上に、逆バイアスを印加した状態にもすることができ、相互歪の発生を防止できる。

図８に第５の実施形態の光端末ユニット２ｄを示す。この光端末ユニット２ｄは、負荷を抵抗器４６としたものである。抵抗器４６は、フォトダイオード２６のアノードと接地電位との間に接続され、フォトダイオード２６のアノードと抵抗器４６との接続点がコンデンサ３２を介して出力端子３４に接続され、フォトダイオード２６のカソードは接地されている。この構成では、負荷として抵抗器４６を使用して、高周波トランス２８を使用していないので、より安価に構成することができる。

図９に第６の実施形態の光端末ユニット２ｅを示す。この光端末ユニット２ｅは、第５の実施形態の光端末ユニット２ｄに、第２の実施の形態と同様に逆バイアスをフォトダイオード２６に供給可能に、切換スイッチ４０と電池４４とを設けたもので、逆バイアスの電圧降下用の抵抗器４８が切換スイッチ４０の接触子４０ａとフォトダイオード２６のカソードとの間に接続されている。また、カソードはコンデンサ５０を介して接地されている。

図１０に第７の実施形態の光端末ユニット２ｆを示す。この光端末ユニット２ｆは、第４の実施形態の光端末ユニット２ｃの高周波トランス２８をタップ付きの高周波コイル５２に置換し、このタップから出力を取り出したものである。

上記の各実施形態では、光変調信号として、地上デジタルテレビジョン放送信号、ＦＭ放送信号及び衛星放送中間周波信号で光信号を変調したものを使用したが、これに代えて或いはこれに加えてインターネット等において使用するデータ通信用の信号で光信号を変調したものを使用することもできる。

本発明の第１の実施形態の光端末ユニットの回路図である。 図１の光端末ユニットの使用例を示すブロック図である。 図１の光端末ユニットの光入力レベル対高周波出力レベル特性図である。 本発明の第２の実施形態の光端末ユニットの回路図である。 図４の光端末ユニットの光入力レベル対高周波出力レベル特性図である。 本発明の第３の実施形態の光端末ユニットの回路図である。 本発明の第４の実施形態の光端末ユニットの回路図である。 本発明の第５の実施形態の光端末ユニットの回路図である。 本発明の第６の実施形態の光端末ユニットの回路図である。 本発明の第７の実施形態の光端末ユニットの回路図である。

符号の説明

２ ２ａ乃至２ｆ 光端末ユニット
２６ フォトダイオード
２８ 高周波トランス（負荷）
３６ 抵抗器（電圧降下素子）
４０ 切換スイッチ（逆バイアス回路）
４４ 電池（逆バイアス回路）
４６ 抵抗器（負荷）
５２ タップ付き高周波コイル（負荷）

Claims (4)

1. 光ファイバーで伝送された光信号を無バイアス状態において受信し、その光信号に応じた電圧を発生するフォトダイオードと、
   このフォトダイオードの両端間に接続され、前記フォトダイオードの発生電圧に応じた出力を発生する負荷とを、
   具備し、前記光信号が、高周波信号で変調された変調光信号であり、前記負荷が、その出力として前記高周波信号に対応する復調高周波信号を発生する光端末ユニット。
2. 請求項１記載の光端末ユニットにおいて、前記フォトダイオードの発生電圧が高くなったとき、前記負荷に発生する電圧を降下させる電圧降下素子を設けた光端末ユニット。
3. 請求項１または２記載の光端末ユニットにおいて、前記フォトダイオードに対する逆バイアス回路と、前記フォトダイオードを前記無バイアス状態とするか、前記逆バイアス回路による逆バイアス状態とするかを切換える切換手段とを、
   具備する光端末ユニット。
4. 請求項１乃至３いずれか記載の光端末ユニットが屋外に配置可能に構成され、前記光端末ユニットから出力される復調高周波信号を受けて、処理する信号処理手段が屋内に配置可能に構成されている光加入者端末装置。

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