JP2009164728A - 光信号受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信号復調部に入力される信号の群遅延特性を一定とし、ＦＤＭ信号を確実に復調することができる光信号受信装置を得ること。
【解決手段】光電変換部により変換された電気信号の電流値を監視する監視部と、この監視部で監視される電流値に基づき、減衰部から出力される電気信号の電流値が一定となるよう制御を行う制御部とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、周波数分割多重（以下、ＦＤＭ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）されたマルチチャンネル信号に一括して数ＧＨｚの周波数変調を施した光信号を受信し、該光信号を電気信号に変換してマルチチャンネル信号を復調する光信号受信装置に関するものである。

従来の光信号伝送システムには、ＦＤＭ信号を入力すると、該ＦＤＭ信号を周波数変調したのち光信号へ変換して出力する光信号送信装置と、前記光信号送信装置から光ファイバを介して受信した光信号を電気信号に変換し、その電気信号からＦＤＭ信号であるマルチチャンネル信号を復調するものがあった（例えば、特許文献１参照）。

しかし、従来の光信号伝送システムでは、数ＧＨｚにわたる広帯域の一括ＦＭ変調信号を伝送するため、復調後のＦＤＭ信号帯域内に歪みが発生しないようにするためには、群遅延の周波数依存性（以下、群遅延偏差と称する）が一括ＦＭ変調信号帯域内において平坦であることが求められていた。また、このようなアナログ通信においては、光信号伝送システムの送信端から受信端に至るまでのシステム全体で群遅延偏差を管理する必要があった。そこで、従来の光信号受信装置には、復調後のＦＤＭ信号帯域内に歪みが発生しないよう光信号伝送システムの群遅延を補償する群遅延調整部を備えるようにしたものがあった（例えば、特許文献２参照）。

特開平８−２７４７１４号公報 特開２００６−２４５９６６号公報

従来の光信号受信装置は以上のように構成されているので、光信号送信装置から光信号受信装置が備えるＦＤＭ信号復調部までの群遅延偏差を、前記群遅延調整部で予め調整することにより復調後のＦＤＭ信号内の歪み成分を最小化することが可能である。しかし、光信号受信装置が設置される場所によっては、光信号受信装置の受光電力が変化して電流電圧変換アンプ（以降、トランスインピーダンスアンプと呼ぶ）の動作点が変化するため、トランスインピーダンスアンプで発生する群遅延偏差が変化し、予め調整していた群遅延調整部の調整値が最適値からずれ、復調後のＦＤＭ信号内の歪み成分が増加し、復調後の信号品質を劣化させるという課題があった。

この発明は、信号復調部に入力される信号の群遅延特性を一定とし、ＦＤＭ信号を確実に復調することができる光信号受信装置を得ることを目的とする。

この発明に係る光信号受信装置は、光電変換部により変換された電気信号の電流値を監視する監視部と、この監視部で監視される電流値に基づき、減衰部から出力される電気信号の電流値が一定となるよう制御を行う制御部とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、光電変換部により変換された電気信号の電流値を監視する監視部と、この監視部で監視される電流値に基づき、減衰部から出力される電気信号の電流値が一定となるよう制御を行う制御部とを備えたので、信号復調部に入力される信号の群遅延特性を一定とし、ＦＤＭ信号を確実に復調することができる効果がある。

以下、この発明における、実施の形態の一例について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この実施の形態１による光信号伝送システムの構成を示した図であり、ＦＤＭ信号を入力すると、該ＦＤＭ信号を周波数変調したのち光信号へ変換して出力する光信号送信装置２と、光信号送信装置２から光ファイバ３を介して受信した光信号を電流信号（電気信号）に変換し、その電流信号からＦＤＭ信号であるマルチチャンネル信号を復調する光信号受信装置１とを備えている。

図２は、この発明の実施の形態１による光信号受信装置１の構成を示したブロック図である。この光信号受信装置１は、フォトダイオード（光電変換部）２１、信号減衰部２２、トランスインピーダンスアンプ（信号増幅部）２３、群遅延調整部２４、復調部２５、監視部２６、制御部２７を備えている。フォトダイオード２１は、光信号送信装置から送信された光信号を電流信号に変換し、該電流信号を信号減衰部２２及び監視部２６に出力する。監視部２６は、フォトダイオード２１の電流信号の監視を行う。制御部２７は、監視部２６で監視される電流信号の電流値と、予め内部に記憶された基準信号電流値とを比較し、信号減衰部２２の制御を行う。信号減衰部２２は、制御部２７の制御に基づき、フォトダイオード２１から出力された電流信号を減衰させ、トランスインピーダンスアンプ２３に出力する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、ＰＩＮダイオード（ＰＩＮ−ＤＩＯＤＥ：ｐ−ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ−ｎ Ｄｉｏｄｅ）である。

トランスインピーダンスアンプ２３は、電流信号を電圧信号に変換して増幅する。群遅延調整部２４は、トランスインピーダンスアンプ２３から出力された増幅後の電圧信号の群遅延の調整を行う。復調部２５は、群遅延調整部２４から出力された電圧信号の復調を行いＦＤＭ信号を出力する。なお、群遅延調整部２４は、規定された最小受光電力、すなわち制御部２７に記憶された基準信号電流値において、復調部２５から出力されるＦＤＭ信号に含まれる群遅延偏差に起因する歪み成分が最小となるよう予め調整されている。

次に動作について説明する。
光信号受信装置１のフォトダイオード２１は、光信号送信装置から光ファイバを介して光信号を受信すると、該光信号を電流信号に変換する。次に、監視部２６は、フォトダイオード２１の電流信号の監視を行い、該電流信号の電流値を制御部２７へ出力する。次に、制御部２７は、監視部２６から出力された電流値と、予め内部に記憶された基準信号電流値との比較を行う。次に、制御部２７は、トランスインピーダンスアンプ２３へ入力される電流信号の電流値が基準信号電流値と同じ値となるよう信号減衰部２２の制御を行う。具体的には、監視部２６から出力された信号電流値Isig[mA]と基準信号電流値Imin[mA]との差分Isig-Imin[mA]だけ、信号減衰部２２に入力された信号電流の電流値を減衰するよう信号減衰部２２を制御する。

次に、信号減衰部２２は、フォトダイオード２１が変換した電流信号を、制御部２７からの指示に基づき減衰する。次に、トランスインピーダンスアンプ２３は、信号減衰部２２から出力された減衰後の電流信号を電圧信号に変換して増幅する。次に、群遅延調整部２４は、トランスインピーダンスアンプ２３から出力された増幅後の電圧信号の群遅延の調整を行う。次に、復調部２５は、群遅延調整部２４から出力された電圧信号を復調してＦＤＭ信号を出力する。

以上のように、この実施の形態１による光信号受信装置１は、フォトダイオード２１から出力される電流信号を監視する監視部２６と、監視部２６で監視される電流信号の電流値と、予め内部に記憶された基準信号電流値とを比較し、信号減衰部２２の制御を行う制御部２７とを備えたので、光信号受信装置１の受光電力によらずトランスインピーダンスアンプ２３の動作状態を一定に保つことができ、トランスインピーダンスアンプ２３で発生する群遅延偏差が光信号受信装置１の受光電力に依存せず一定となる。このため、復調部２５により復調されたＦＤＭ信号に含まれている群遅延偏差に起因する歪み成分が受光電力に依存せず、ＦＤＭ信号を確実に復調することができるという効果を有する。また、光減衰器等の光部品を用いないため、光信号受信装置の製造コストを抑えることができるという効果がある。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２による光信号受信装置１の構成を示したブロック図である。この実施の形態２による光信号受信装置１は、フォトダイオード２１、信号減衰部２２、トランスインピーダンスアンプ２３、群遅延調整部２４、復調部２５、分岐部３１、フィルタ部３２、検波部（歪み成分検波部）３３、制御部３４を備えている。分岐部３１は、復調部３５で復調されたＦＤＭ信号を分岐する。フィルタ部３７は、分岐部３６で分岐されたＦＤＭ信号から群遅延偏差に起因する歪み成分の周波数信号を抽出する。

ここで、歪み成分はＦＤＭ信号の周波数配列により決定される周波数に発生するため、歪み成分の周波数信号のみを通過させるバンドパスフィルタなどで容易に抽出することができる。例えば、ＦＤＭ信号のキャリア周波数がｆ１、ｆ２（ｆ１＜ｆ２）であれば、歪み成分がｆ１＋ｆ２およびｆ２−ｆ１等の周波数に発生するので、ｆ１＋ｆ２又はｆ２−ｆ１の周波数信号のみを通過させるバンドパスフィルタを使用すればよい。なお、ｆ１＋ｆ２の周波数とｆ２−ｆ１の周波数とにおける歪み成分は比例関係にあり、一方の周波数における歪み成分を最小にすれば、他方の周波数における歪み成分も最小となる。

検波部３８は、フィルタ部３７により抽出された歪み成分の周波数信号をＤＣ電圧値に変換する。制御部３９は、検波部３８により変換されたＤＣ電圧値が、予め内部に記憶された基準値となるように減衰部３２を制御する。ここで前記基準値は、最小受光電力で群遅延補償部３４を調整したときの、歪み成分の周波数号をＤＣ電圧に変換した値であり、該基準値と、検波部３８により変換されたＤＣ電圧値とが同じ値となるように制御することで、歪み成分を最小とすることができる。なお、その他の構成は実施の形態１の構成と同じであるため説明を省略する。

次に動作について説明する。
光信号受信装置１のフォトダイオード２１は、光信号送信装置から光ファイバを介して光信号を受信すると、該光信号を電流信号に変換する。次に、信号減衰部２２は、フォトダイオード２１が変換した電流信号を、制御部３４からの指示に基づき減衰する。次に、トランスインピーダンスアンプ２３は、信号減衰部２２から出力された減衰後の電流信号を電圧信号に変換して増幅する。次に、群遅延調整部２４は、トランスインピーダンスアンプ２３から出力された増幅後の電圧信号の群遅延の調整を行う。

次に、復調部２５は、群遅延調整部２４から出力された電圧信号の復調を行う。次に、分岐部３１は、復調部２５から出力されたＦＤＭ信号の信号電力の一部を分岐する。次に、フィルタ部３２は、分岐部３１で分岐したＦＤＭ信号電力の一部から歪み成分の周波数信号を抽出、すなわち通過させる。次に、検波部３３は、フィルタ部３２で抽出された歪み成分の周波数信号をＤＣ電圧値に変換する。次に、制御部３４は、検波部３３から出力されるＤＣ電圧値が、内部に記憶された基準値と同じ値となるよう信号減衰部２２の制御を行う。

以上のように、この実施の形態２による光信号受信装置１は、分岐部３１で分岐されたＦＤＭ信号から歪み成分の周波数信号を抽出するフィルタ部３２と、フィルタ部３２で抽出された歪み成分の周波数信号をＤＣ電圧値に変換する検波部３３と、検波部３３から出力されるＤＣ電圧値が、内部に記憶された基準値と同じ値となるよう信号減衰部２２の制御を行う制御部３４とを備えたので、トランスインピーダンスアンプ２３の動作状態を一定に保つことができ、トランスインピーダンスアンプ２３で発生する群遅延偏差が光信号受信装置１の受光電力に依存せず一定となる。このため、復調部２５により復調されたＦＤＭ信号に含まれている群遅延偏差に起因する歪み成分が受光電力に依存せず、ＦＤＭ信号を確実に復調することができるという効果を有する。その他の効果は実施の形態１と同様である。

光信号伝送システムの構成を示した図である。 実施の形態１による光信号受信装置の構成を示したブロック図である。 実施の形態２による光信号受信装置の構成を示したブロック図である。

符号の説明

１ 光信号受信装置、２ 光信号送信装置、３ 光ファイバ、２１ フォトダイオード（光電変換部）、２２ 信号減衰部、２３ トランスインピーダンスアンプ（信号増幅部）、２４ 群遅延調整部、２５ 復調部、２６ 監視部、２７，３４ 制御部、３１ 分岐部、３２ フィルタ部、３３ 検波部（歪み成分検波部）。

Claims (2)

1. マルチチャンネル信号を一括して周波数変調した光信号を電気信号に変換する光電変換部と、
   上記光電変換部で変換された電気信号を減衰する信号減衰部と、
   上記信号減衰部で減衰された電気信号を増幅する信号増幅部と、
   上記信号増幅部で増幅された電気信号の群遅延を調整する群遅延調部と、
   上記群遅延調整部で調整された電気信号からマルチチャンネル信号を復調する復調部と、
   上記光電変換部により変換された電気信号の電流値を監視する監視部と、
   上記監視部で監視される電流値に基づき、上記減衰部から出力される電気信号の電流値が一定となるよう制御を行う制御部と
   を備えた光信号受信装置。
2. マルチチャンネル信号を一括して周波数変調した光信号を電気信号に変換する光電変換部と、
   上記光電変換部で変換された電気信号を減衰する信号減衰部と、
   上記信号減衰部で減衰された電気信号を増幅する信号増幅部と、
   上記信号増幅部で増幅された電気信号の群遅延を調整する群遅延調部と、
   上記群遅延調整部で調整された電気信号からマルチチャンネル信号を復調する復調部と、
   上記復調部で復調したマルチチャンネル信号に含まれている群遅延偏差に起因する歪み成分を検波する歪み成分検波部と、
   上記歪み成分検波部により検波される歪み成分に基づき、上記減衰部から出力される電気信号の電流値を制御する制御部と
   を備えた光信号受信装置。

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