JP2007189294A - 信号検出システム、信号検出回路、信号検出方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】信号検出回路の出力応答時間を早くすることで、加入者毎の信号検出を可能とし、システムとしての保守、監視を容易にすること。
【解決手段】アバランシェフォトダイオード１の出力を入力とする交流結合差動前置増幅器２と、その出力を増幅する第１のリミッタ回路３と、その出力を２分岐し、識別回路４からＤＡＴＡ信号出力し、他方は、信号成分だけを通過させるハイパスフィルタ回路５に入力され、対数増幅器６、ピーク検出回路７を介してコンパレータ８に入力され、信号識別基準電圧と比較を行い信号検出信号として出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光受信器に入力される信号の有無を検出する信号を検出する技術に関する。

信号検出回路の従来例としては、例えば、特許文献１に開示されているような回路がある。

図３を参照すると、アバランシェフォトダイオードから流れ出る電流信号を抵抗にて電圧変換し、容量１６を介して，波形整形回路１７に接続され、波形整形回路１７の出力がさらに容量２５を介し、ピークホールド検出回路１９に入力され、ピークホールド検出回路１９の出力が比較器２０の正相入力端子に入力され、比較器２０の出力を信号検出回路出力とする構成である。
特開平１−２４５７２５号公報

しかしながら、上述した従来例においては次のような問題点があった。

上記図３に示す回路では、比較器で識別を行うため、識別するレベルが閾値近傍になると応答速度が遅くなるという問題がある。

信号の有無を検出する信号検出回路は、通常の信号レベルより低いレベルで信号の有無を識別する必要があるため、この傾向が顕著に表れる。

例えば、前置増幅回路のトランスインピーダンス利得が５ＫΩ、光−電気変換素子の変換効率を１Ａ／Ｗと仮定し、最小受光レベルを−３０ｄＢｍとした場合、従来回路でピーク検出回路に入力される信号振幅は５ｍＶｐｐとなる。

また、−４０ｄＢｍを信号断状態とすると信号断時にピーク検出回路に入力される信号振幅は０．５ｍＶｐｐとなり、４．５ｍＶｐｐ以下の微小な振幅で信号の有無を識別する必要が生じる。

また、取り扱う信号が微小なため、一般に連続の信号を扱うシステムでは、精度良く識別するために、図３に記載されているピーク検出回路の時定数を遅くし、安定になるように設定されており、一般的には、１ｕｓｅｃ〜１００ｕｓｅｃ程度の応答速度となっている。

しかし、１つの局側装置に対して複数の加入者装置が接続されるＰＯＮシステム用バースト受信回路では、１つの加入者装置から伝送されてくる信号の長さは、０．５ｕｓｅｃ〜１２５ｕｓｅｃと短い場合もあり、従来の信号検出回路では、信号の有無を検出することができないという問題がある。

本発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、信号検出回路の出力応答時間を早くすることで、加入者毎の信号検出を可能とし、システムとしての保守、監視を容易にすることにある。

本発明は、上記目的を達成するために、光信号から電気信号に変換する素子と光−電気変換素子の出力を入力とした、前置増幅器と前置増幅器の出力を増幅する第１のリミッタ回路と第１のリミッタ回路の出力を２分岐し、一方は、識別回路に入力されディジタルのＤＡＴＡ信号として出力され、他方は、信号成分だけを通過させるためのハイパスフィルタ回路に入力され、ハイパスフィルタ回路の出力は、対数増幅器に入力され、対数増幅器出力がピーク検出回路に入力され、ピーク検出回路が、コンパレータに入力され、信号識別基準電圧と比較を行い、信号検出信号として出力する構成とする。

本発明により、加入者毎の信号検出を可能とすることが可能となるとともに、検出時間が早くなることにより伝送効率を下げることを防ぐことが可能になる。

また、本発明は、光信号から電気信号に変換する光−電気変換素子と、前記光−電気変換素子により変換された電気信号を入力とする前置増幅手段と、
前記前置増幅器の出力に接続された第１のリミッタ手段と、
前記第１のリミッタ手段の出力から容量を介して接続された識別手段と、
前記第１のリミッタ手段出力に接続されたハイパスフィルタ手段と、
前記ハイパスフィルタ手段出力に接続された対数増幅手段と、
前記対数増幅手段の出力がピーク検出手段に入力され該ピーク検出手段の出力と基準電圧を比較する比較手段と
を備え、信号検出を行う信号検出システムを提供する。

また、本発明は、光信号から電気信号に変換する光−電気変換素子と、前記光−電気変換素子により変換された電気信号を入力とする前置増幅器と、
前記前置増幅器の出力に接続された第１のリミッタ回路と、
前記第１のリミッタ回路の出力から容量を介して接続された識別回路と、
前記第１のリミッタ回路出力に接続されたハイパスフィルタ回路と、
前記ハイパスフィルタ回路出力に接続された対数増幅器と、
前記対数増幅器の出力がピーク検出回路に入力され該ピーク検出回路の出力と基準電圧を比較するコンパレータと
を備え、信号検出を行うバースト信号対応光受信器の信号検出回路を提供する。

また、本発明は、前置増幅手段が、光信号から電気信号に変換する光−電気変換素子と、前記光−電気変換素子により変換された電気信号を入力とするステップと、
比較手段が、前記前置増幅器の出力に接続された第１のリミッタ手段に接続されたハイパスフィルタ手段に接続された対数増幅手段の出力がピーク検出手段に入力され該ピーク検出手段の出力と基準電圧を比較するステップと
を有し、信号検出を行う信号検出方法を提供する。

本発明によれば、信号検出回路の出力応答時間を早くすることで、加入者毎の信号検出を可能とし、システムとしての保守、監視を容易にすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

本発明の実施の形態について図１を用いて説明を行う。本実施の形態における信号検出装置は、アバランシェフォトダイオード（以下、「ＡＰＤ」という）１と、交流結合前置増幅器２と、第１のリミッタ回路３と、識別回路４と、ハイパスフィルタ回路５と、対数増幅器６と、ピーク検出回路７と、コンパレータ８とを備えている。

さらに詳細に説明すると、光信号から電気信号に変換するＡＰＤ１と、ＡＰＤ１の電気出力を増幅させる交流結合前置増幅器２と、交流結合前置増幅器２をさらに増幅し、所定の振幅レベルで振幅制限を行う第１のリミッタ回路３と、該第１のリミッタ回路３の出力が分岐され、一方がある一定のインタフェースレベルに変換する識別回路４に他方がハイパスフィルタ回路５に接続され、ハイパスフィルタ回路５の出力が対数増幅を行う対数増幅器６に接続され、対数増幅回路６の出力がピーク検出するピーク検出回路７に接続され、ピーク検出回路７の出力がコンパレータ８に接続され、コンパレータ８の出力を信号検出信号とする構成となっている。

次に、図２を用いて本実施の形態における処理動作について詳細に説明する。

まず、ＡＰＤ１に入力されたバースト状の光信号（図２−(ａ)）は、ＡＰＤ１により電気信号に変換され、交流結合前置増幅器２に入力され、交流結合前置増幅器２は、トランスインピーダンス利得に応じ増幅を行い出力されるが、リミッタ回路入力では、容量結合されているために、図２−(ｂ)に示すようにバースト信号の始まりと終わりでレベルが変動する様な応答を示す。

リミッタ回路３では、さらに増幅され、図２−(ｃ)に示すような波形となる。リミッタ回路３の出力はハイパスフィルタ回路５および識別回路４に入力される。

識別回路４は、リミッタ回路３で増幅された信号をさらに増幅し、Ｐｓｅｕｄｏ−ＥＣＬレベルのようなディジタル信号に変換し、出力される（図２−(ｈ)。

一方、信号検出回路においては、ハイパスフィルタ回路５により、バースト信号の始めと終わりに生じた、周波数成分の低い変動は、透過されず、ハイパスフィルタ出力には、信号成分のみが透過され、図２−(ｄ)に示すような波形が出力される。

本信号が対数増幅器６に入力され、増幅される図２-(e)のようになり、さらに基準電圧（図２−(ｆ)）と比較し、コンパレータ８からは、信号検出信号が出力される（図２−(ｇ)）。

ここで、リミッタ回路３のリニア域の利得を１０ｄＢ、対数増幅器６の利得を２０ｍＶ／ｄＢｖと仮定し、交流結合差動前置増幅器２のトランスインピーダンスを５ＫΩ、光−電気変換素子であるＡＰＤ１の変換効率を１Ａ／Ｗとすると、本実施の形態でのピーク検出回路７に入力される信号振幅は、４００ｍＶｐｐとなり、ピーク検出も用意でかつ、識別も容易な振幅となる。

また、信号振幅が十分に大きいため、応答速度も十分に速いスピードとなる。

上記の実施の形態によれば、従来回路に対し、リミッタ回路、ハイパスフィルタ、対数増幅器を付加することにより、信号検出信号応答時間を早めることが可能となり、加入者毎の信号検出が実現できる。

また、識別点での振幅が十分に大きいため電源雑音耐力が増すという効果もある。

なお、上述する実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。例えば、上記の実施の形態における信号検出装置の機能を実現するためのプログラムを各部に読込ませて実行することにより本装置の機能を実現する処理を行ってもよい。さらに、そのプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であるＣＤ−ＲＯＭまたは光磁気ディスクなどを介して、または伝送媒体であるインターネット、電話回線などを介して伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。

上述する各実施の形態は、各機能が１つの信号検出装置として実現されている構成について説明したが、機能毎に複数の装置などが追加された構成にも適用可能であることはもちろんである。

本発明の実施形態における信号検出装置の構成図である。 本発明の実施形態におけるタイムチャートである。 従来の回路のブロック図である。

符号の説明

１ アバランシェフォトダイオード
２ 交流結合差動前置増幅器
３ リミッタ回路
４ 識別回路
５ ハイパスフィルタ
６ 対数増幅器
７ ピーク検出回路
８ コンパレータ

Claims (13)

1. 光信号から電気信号に変換する光−電気変換素子と、前記光−電気変換素子により変換された電気信号を入力とする前置増幅手段と、
   前記前置増幅器の出力に接続された第１のリミッタ手段と、
   前記第１のリミッタ手段の出力から容量を介して接続された識別手段と、
   前記第１のリミッタ手段出力に接続されたハイパスフィルタ手段と、
   前記ハイパスフィルタ手段出力に接続された対数増幅手段と、
   前記対数増幅手段の出力がピーク検出手段に入力され該ピーク検出手段の出力と基準電圧を比較する比較手段と
   を備え、信号検出を行うことを特徴とする信号検出システム。
2. 前記光−電気変換素子として、アバランシェフォトダイオードを用いることを特徴とする請求項１記載の信号検出システム。
3. 前記光−電気変換素子として、３元ＰＩＮダイオードを用いることを特徴とする請求項１記載の信号検出システム。
4. 前記第１のリミッタ手段と、前記識別手段路と、前記ハイパスフィルタ手段と、前記ピーク検出手段が全差動にて構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の信号検出システム。
5. 光信号から電気信号に変換する光−電気変換素子と、前記光−電気変換素子により変換された電気信号を入力とする前置増幅器と、
   前記前置増幅器の出力に接続された第１のリミッタ回路と、
   前記第１のリミッタ回路の出力から容量を介して接続された識別回路と、
   前記第１のリミッタ回路出力に接続されたハイパスフィルタ回路と、
   前記ハイパスフィルタ回路出力に接続された対数増幅器と、
   前記対数増幅器の出力がピーク検出回路に入力され該ピーク検出回路の出力と基準電圧を比較するコンパレータと
   を備え、信号検出を行うことを特徴とするバースト信号対応光受信器の信号検出回路。
6. 前記光−電気変換素子として、アバランシェフォトダイオードを用いることを特徴とする請求項５記載のバースト信号対応光受信器の信号検出回路。
7. 前記光−電気変換素子として、３元ＰＩＮダイオードを用いることを特徴とする請求項５記載のバースト信号対応光受信器の信号検出回路。
8. すべての回路が全差動回路にて構成されることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載のバースト信号対応光受信器の信号検出回路。
9. 前置増幅手段が、光信号から電気信号に変換する光−電気変換素子と、前記光−電気変換素子により変換された電気信号を入力とするステップと、
   比較手段が、前記前置増幅器の出力に接続された第１のリミッタ手段に接続されたハイパスフィルタ手段に接続された対数増幅手段の出力がピーク検出手段に入力され該ピーク検出手段の出力と基準電圧を比較するステップと
   を有し、信号検出を行うことを特徴とする信号検出方法。
10. 前記光−電気変換素子として、アバランシェフォトダイオードを用いることを特徴とする請求項９記載の信号検出方法。
11. 前記光−電気変換素子として、３元ＰＩＮダイオードを用いることを特徴とする請求項９記載の信号検出方法。
12. 前記第１のリミッタ手段と、前記識別手段路と、前記ハイパスフィルタ手段と、前記ピーク検出手段が全差動にて構成されることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の信号検出方法。
13. コンピュータに、請求項１から４のいずれか１項に記載の機能を実現させることを特徴とするプログラム。

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