JP2013042478A - 光ファイバマイクロ波伝送装置および複合型光ファイバマイクロ波伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな光路長変動であっても、位相変動を補償することで光路長の変動の補償を行う。
【解決手段】入力された変調用マイクロ波信号で強度変調した変調光を出力する電光変換手段１と、電光変換手段１から光サーキュレータ２および伝送光ファイバ３を介して出力された変調光の一部を当該伝送光ファイバ３に反射し、残りを透過する光部分反射鏡４と、光部分反射鏡４を透過した変調光を第１のマイクロ波信号に変換する第１の光電変換手段５と、光部分反射鏡４から伝送光ファイバ３および光サーキュレータ２を介して出力された変調光を第２のマイクロ波信号に変換する第２の光電変換手段６と、第２の光電変換手段６により変換された第２のマイクロ波信号の位相と基準マイクロ波信号の位相とに基づき、変調用マイクロ波信号を生成する位相同期回路８とを備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、マイクロ波信号を光ファイバで遠方に伝送するシステムにおいて、光ファイバの長さの変動によるマイクロ波信号の位相変動を補償する光ファイバマイクロ波伝送装置および複合型光ファイバマイクロ波伝送装置に関するものである。

一般に、光ファイバ中を光波が伝搬する場合、光ファイバ周囲に温度変化や光ファイバに対する振動があると、光ファイバの伸び縮みや屈折率変動などが生じるため光路長が変動する。従って、マイクロ波信号を光波に重畳して光ファイバを介して伝送させるＲｏＦ（Ｒａｄｉｏ Ｏｎ Ｆｉｂｅｒ）伝送においても、光ファイバの光路長の変動により、光ファイバ伝送後に復調されたマイクロ波信号の位相変動や遅延時間の変動が生じる。
このため、復調されたマイクロ波信号の位相安定性を高めるためには、伝送路である光ファイバの光路長の変動を補償する必要がある。

従来、この種の光ファイバ伝送システムにおいて、光ファイバの光路長の変動量を測定し、測定結果に基づき変動分を補償する方式が提案されている（例えば非特許文献１の図１参照）。

この非特許文献１により開示された従来の光路長変動補償方式では、まず、レーザ（ＥＣＬＤ）から出力されたレーザ光が、第１の光カプラ（１０ｄＢ ｃｏｕｐｌｅｒ）により２分岐される。そして、分岐した一方のレーザ光が、第１の光サーキュレータ、光ファイバ（ｄｅｌａｙ ｌｉｎｅ）の長さを可変する光ファイバストレッチャ（ｆｉｂｅｒ ｓｔｒｅｔｃｈｅｒ）、伝送路である上記光ファイバ、第２の光サーキュレータ（ｏｐｔｉｃａｌ ｃｉｒｃｕｌａｔｏｒ）を順番に介して伝送される。そして、上記第２の光サーキュレータから出力されたレーザ光は第２の光カプラ（３ｄＢ ｃｏｕｐｌｅｒ）で分岐される。この分岐した一方のレーザ光は基準光として出力され、他方のレーザ光は音響光学光変調器（ＡＯＭ）を経て、上記第２の光サーキュレータに戻され、第２の光サーキュレータより、上記光ファイバを往復する。

この往復したレーザ光は、上記ＡＯＭにより角周波数がシフトされている。往復したレーザ光は、上記第１の光サーキュレータで光路が切り替えられ、第３の光カプラ（３ｄＢ ｃｏｕｐｌｅｒ）において、上記第１の光カプラにより分岐された他方のレーザ光と合波される。

そして、上記第３の光カプラから出力された合波光は、光電変換器（ＰＤ）により電気信号に変換される。ここで、変換された電気信号の角周波数は、上記ＡＯＭにより角周波数シフトされたマイクロ波信号の角周波数となる。上記光ファイバが温度変化などにより光路長が変動した場合、光電変換された電気信号のビート信号は光路長の変動に応じて位相が変動する。

そして、基準信号源（ｓｙｎｔｈ．５５ＭＨｚ）からの基準信号と上記ＰＤからのビート信号との位相を位相検波器（ＰＳＤ又はＤＰＦＤ）で比較し、ビート信号の位相を所望の位相と一致させるための例えば電圧などの制御信号を出力する。この制御信号は、ループフィルタを介して上記光ファイバストレッチャに入力され、制御信号に応じた量だけ光信号の位相がシフトされる。

ここで、上記ＰＤからのビート信号により得られる制御信号が、上記光ファイバストレッチャに入力されるという動作が繰り返されることにより、帰還回路が構成される。そして、この帰還回路により、擾乱による光路長の変動を補償する制御を行う。
従って、上記第２の光カプラで分岐された一方のレーザ光も高い位相安定性が得られている。

Ｍｕｓｈａ，ｅｔ．ａｌ．著、"Ｒｏｂｕｓｔ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｓｅ ｌｅｎｇｔｈ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ２５−ｋｍ ｆｉｂｅｒ ｆｏｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｃａｌ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ"、２００５ Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ＬＥＯＳ Ｓｕｍｍｅｒ Ｔｏｐｉｃａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ、ＴｕＢ４．４、ｐ．１２３，２００５．、（Ｆｉｇｕｒｅ １）

しかしながら、従来の光ファイバマイクロ波伝送装置では、伝送路である光ファイバの光路長（位相）変動に対して、光ファイバストレッチャにより、光ファイバの長さを直接伸び縮みさせることで光路長の変動を補償していた。このため、光路長の変動量に対する補償範囲は光ファイバストレッチャの長さ可変範囲に制限されている。通常、光ファイバストレッチャの可変範囲は数ｍｍ程度であり、長くてもｃｍオーダである。

一方、光ファイバの遅延時間の温度特性は、数１０ｐｓ／ｋｍ／℃程度である。例えば、遅延の温度係数を１０ｐｓ／ｋｍ／℃と仮定すると、１ｋｍのファイバで１０℃の温度変動が生じた場合、１００ｐｓの遅延時間変動が生じる。これはファイバ長約３３ｍｍに相当し、上記の光ファイバストレッチャでの可変範囲を超える。さらに、温度変動範囲が拡大した場合や、ファイバ長が長くなった場合に，光ファイバストレッチャでは対応できなくなる。

さらに、光ファイバストレッチャで遅延時間を制御する場合、光ファイバを圧電素子などで引張るため、応答速度も限られる。
このように、従来の構成では大きな光路長変動（遅延時間の変動に相当）に対応することは困難であるとともに、高速制御に対応できないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、大きな光路長変動であっても、位相変動を補償することで光路長の変動の補償を行うことができる光ファイバマイクロ波伝送装置および複合型光ファイバマイクロ波伝送装置を提供することを目的としている。

この発明に係る光ファイバマイクロ波伝送装置は、入力された変調用マイクロ波信号で強度変調した変調光を出力する電光変換手段と、電光変換手段の後段に配置され、変調光の光路を選択的に切り替える光路切替手段と、電光変換手段から光路切替手段および伝送光ファイバを介して出力された変調光の一部を当該伝送光ファイバに反射し、残りを透過する光部分反射手段と、光部分反射手段を透過した変調光を第１のマイクロ波信号に変換する第１の光電変換手段と、光部分反射手段から伝送光ファイバおよび光路切替手段を介して出力された変調光を第２のマイクロ波信号に変換する第２の光電変換手段と、第２の光電変換手段により変換された第２のマイクロ波信号の位相と基準マイクロ波信号の位相とに基づいて、変調用マイクロ波信号を生成する位相同期手段とを備えたものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、大きな光路長変動であっても、位相変動を補償することで光路長の変動の補償を行うことができる。

この発明の実施の形態１に係る光ファイバマイクロ波伝送装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る光ファイバマイクロ波伝送装置の光および電気信号の流れを示す図である。 この発明の実施の形態２に係る光ファイバマイクロ波伝送装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３に係る光ファイバマイクロ波伝送装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態４に係る複合型光ファイバマイクロ波伝送装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態５に係る光ファイバマイクロ波伝送装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態６に係る光ファイバマイクロ波伝送装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態７に係る光ファイバマイクロ波伝送装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態８に係る光ファイバマイクロ波伝送装置の構成を示すブロック図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る光ファイバマイクロ波伝送装置の構成を示すブロック図である。図中、光ファイバを実線、電線を破線でそれぞれ描いている（以下同様）。
光ファイバマイクロ波伝送装置は、図１に示すように、電光変換手段１、光サーキュレータ（光路切替手段）２、伝送光ファイバ３、光部分反射鏡（光部分反射手段）４、第１の光電変換手段５、第２の光電変換手段６、基準信号源７および位相同期回路（ＰＬＬ、位相同期手段）８から構成されている。

電光変換手段１は、外部（第２のマイクロ波分配器８８）からの変調用マイクロ波信号で強度変調した変調光を生成するものである。この電光変換手段１により生成された変調光は光サーキュレータ２に出力される。

光サーキュレータ２は、電光変換手段１、伝送光ファイバ３および第２の光電変換手段６と接続され、電光変換手段１からの変調光を伝送光ファイバ３に出力し、また、伝送光ファイバ３からの変調光を第２の光電変換手段６に出力するものである。
伝送光ファイバ３は、光サーキュレータ２からの変調光を光部分反射鏡４に伝送し、また、光部分反射鏡４からの変調光を光サーキュレータ２に伝送するものである。

光部分反射鏡４は、伝送光ファイバ３からの変調光のうち、一部を伝送光ファイバ３に反射し、残りの部分を透過するものである。この光部分反射鏡４を透過した変調光は第１の光電変換手段５に出力される。
第１の光電変換手段５は、光部分反射鏡４からの変調光を電気信号（第１のマイクロ波信号）に光電変換するものである。

第２の光電変換手段６は、光サーキュレータ２からの変調光を電気信号（第２のマイクロ波信号）に光電変換するものである。この第２の光電変換手段６により光電変換された第２のマイクロ波信号は位相同期回路８の第２の周波数変換手段８３に出力される。
基準信号源７は、マイクロ波の基準信号（基準マイクロ波信号）を発生するものである。この基準信号源７により発生された基準マイクロ波信号は位相同期回路８の第１のマイクロ波分配器８１に出力される。

位相同期回路８は、第２の光電変換手段６からの第２のマイクロ波信号の位相と基準信号源７からの基準マイクロ波信号の位相とに基づいて、電光変換手段１で用いる変調用マイクロ波信号を生成するものである。この位相同期回路８は、第１のマイクロ波分配器（マイクロ波分配手段）８１、第１〜３の周波数変換手段８２〜８４、位相比較手段８５、ループフィルタ（ローパスフィルタ）８６、電圧制御型発振器（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ、変調用マイクロ波生成手段）８７および第２のマイクロ波分配器８８から構成されている。

第１のマイクロ波分配器８１は、基準信号源７からの基準マイクロ波信号を２つに分岐するものである。この第１のマイクロ波分配器８１により分岐された一方の基準マイクロ波信号は第１の周波数変換手段８２に出力され、他方の基準マイクロ波信号は位相比較手段８５に出力される。
第１の周波数変換手段８２は、第１のマイクロ波分配器８１からの基準マイクロ波信号の角周波数を３倍に変換するものである。この第１の周波数変換手段８２により角周波数が変換された基準マイクロ波信号は第２の周波数変換手段８３に出力される。

第２の周波数変換手段８３は、第２の光電変換手段６からの第２のマイクロ波信号と第１の周波数変換手段８２からの基準マイクロ波信号とに基づいて、それらの周波数の差および位相差を持つ第１の差分マイクロ波信号を生成するものである。この第２の周波数変換手段８３により生成された第１の差分マイクロ波信号は第３の周波数変換手段８４に出力される。

第３の周波数変換手段８４は、第２の周波数変換手段８３からの第１の差分マイクロ波信号と第２のマイクロ波分配器８８からの変調用マイクロ波信号とに基づいて、それらの周波数の差および位相差を持つ第２の差分マイクロ波信号を生成するものである。この第３の周波数変換手段８４により生成された第２の差分マイクロ波信号は位相比較手段８５に出力される。

位相比較手段８５は、第１のマイクロ波分配器８１からの基準マイクロ波信号と第３の周波数変換手段８４からの第２の差分マイクロ波信号とを比較して位相変動量（位相差）を計測し、この位相差を電気信号に変換した位相差信号を生成するものである。この位相比較手段８５により生成された位相差信号はループフィルタ８６に出力される。

ループフィルタ８６は、位相比較手段８５からの位相差信号に対して、短期間の変動分を抑圧するものである。ループフィルタ８６により変動分が抑圧された位相差信号はＶＣＯ８７に出力される。
ＶＣＯ８７は、ループフィルタ８６からの位相差信号に基づいて、第２の差分マイクロ波信号と基準マイクロ波信号間の位相差を打ち消す方向に発振周波数を制御した変調用マイクロ波信号を生成するものである。このＶＣＯ８７により生成された変調用マイクロ波信号は第２のマイクロ波分配器８８に出力される。

第２のマイクロ波分配器８８は、ＶＣＯ８７からの変調用マイクロ波信号を２つに分岐するものである。この第２のマイクロ波分配器８８により分岐された一方の変調用マイクロ波信号は電光変換手段１に出力され、他方の変調用マイクロ波信号は第３の周波数変換手段８４に出力される。

次に、上記のように構成された光ファイバマイクロ波伝送装置の動作について説明する。図２はこの発明の実施の形態１に係る光ファイバマイクロ波伝送装置の光および電気信号の流れを示す図である。
光ファイバマイクロ波伝送装置の動作では、図２に示すように、まず、電光変換手段１は、外部（第２のマイクロ波分配器８８）からの変調用マイクロ波信号で強度変調した変調光を出力する（ステップＳＴ１）。

次いで、光サーキュレータ２は、電光変換手段１からの変調光を伝送光ファイバ３に出力し、伝送光ファイバ３は、この変調光を光部分反射鏡４に伝送する（ステップＳＴ２）。
次いで、光部分反射鏡４は、伝送光ファイバ３からの変調光のうち、一部を伝送光ファイバ３に反射し、残りの部分を透過する（ステップＳＴ３）。
次いで、第１の光電変換手段５は、光部分反射鏡４からの透過光（変調光）を第１のマイクロ波信号に光電変換する（ステップＳＴ４）。

一方、伝送光ファイバ３は、光部分反射鏡４からの反射光（変調光）を光サーキュレータ２に伝送し、光サーキュレータ２は、この変調光を第２の光電変換手段６に出力する（ステップＳＴ５）。
次いで、第２の光電変換手段６は、光サーキュレータ２からの変調光を第２のマイクロ波信号に光電変換する（ステップＳＴ６）。

ここで、伝送光ファイバ３に温度変化などの環境変動が生じていると、この伝送光ファイバ３を伝播した変調光の位相に変動が生じる。よって、光部分反射鏡４を透過して第１の光電変換手段５により光電変換された第１のマイクロ波信号および光部分反射鏡４を反射して第２の光電変換手段６により光電変換された第２のマイクロ波信号に位相変動が生じる。

一方、マイクロ波信号の位相Φとその角周波数ωとの間には、式（１）の関係があることが知られている。
ω＝ｄΦ／ｄｔ （１）
よって、位相変動ΔΦは式（２）と表される。
ΔΦ＝∫ωｄｔ （２）
これにより、電光変換手段１への変調用マイクロ波信号の角周波数ωを制御することで、第１の光電変換手段５から出力される第１のマイクロ波信号の位相変動ΔΦを制御できることが分かる。そこで、第２の光電変換手段６から出力された第２のマイクロ波信号を用いて、位相同期回路８にて角周波数ωの制御を行う（ステップＳＴ７）。

以下では、図１の主要部分における変調光またはマイクロ波信号の周波数、位相を示しながら、位相同期回路８による角周波数制御について説明する。
まず、基準信号源７からの基準マイクロ波信号の角周波数をωｍとし、ＶＣＯ８７からの変調用マイクロ波信号の角周波数をωｍ＋ΔΦ０／Δｔとすると、電光変換手段１から出力された変調光は角周波数ωｍ＋ΔΦ０／Δｔで変調されている。

そして、電光変換手段１からの変調光は、光サーキュレータ２を介して伝送光ファイバ３を伝搬する。ここで、伝送光ファイバ３の環境変動により光路長が変動したときの透過位相の変動量をΔΦ１とすると、光部分反射鏡４を透過して第１の光電変換手段５により光電変換された第１のマイクロ波信号の角周波数は、ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋ΔΦ１／Δｔとなる。

一方、光部分反射鏡４で反射されることで伝送光ファイバ３を往復した変調光の角周波数は、伝送光ファイバ３による位相変動を２回受けることになる。よって、往復した後、第２の光電変換手段６により光電変換された第２のマイクロ波信号の角周波数は、ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋２・ΔΦ１／Δとなる。

一方、基準信号源７からの基準マイクロ波信号（角周波数ωｍ）の一部は、第１の周波数変換手段８２で３倍の周波数に変換され、その角周波数は３ωｍとなる。
そして、第２の周波数変換手段８３として例えばミキサなどを用い、第２の光電変換手段６からの第２のマイクロ波信号と第１の周波数変換手段８２からの基準マイクロ波信号との差成分を出力すると、式（３）に示すような角周波数の第１の差分マイクロ波信号が出力される。
３ωｍ−（ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋２・ΔΦ１／Δｔ）＝２ωｍ−ΔΦ０／Δｔ−２・ΔΦ１／Δｔ （３）

さらに、第３の周波数変換手段８４として例えばミキサなどを用い、第２の周波数変換手段８３からの第１の差分マイクロ波信号とＶＣＯ８７（第２のマイクロ波分配器８８）からの変調用マイクロ波信号との差成分を出力すると、式（４）に示すような角周波数の第２の差分マイクロ波信号が出力される。
（２ωｍ−ΔΦ０／Δｔ−２・ΔΦ１／Δｔ）−（ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ）＝ωｍ−２ΔΦ０／Δｔ−２・ΔΦ１／Δｔ （４）

そして、この第２の差分マイクロ波信号の位相と基準信号源７からの基準マイクロ波信号の位相とを位相比較手段８５で比較し、ＶＣＯ８７でその差を打ち消す方向に発振周波数を制御した変調用マイクロ波信号を生成する。
よって、位相比較手段８５への両入力信号が等しくなった場合には式（５）が成り立つため、式（６）のような関係が成り立つ。
ωｍ＝ωｍ−２ΔΦ０／Δｔ−２・ΔΦ１／Δｔ （５）
ΔΦ０／Δｔ＝−ΔΦ１／Δｔ （６）

このとき、上記の光部分反射鏡４を透過して第１の光電変換手段５により光電変換された第１のマイクロ波信号の角周波数（ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋ΔΦ１／Δｔ）は、上式（６）によってωｍとなるため、伝送光ファイバ３による位相変動成分を打ち消すことができ、基準信号源７の出力信号と同一となる。なお、上記の説明では、固定の光路長（位相）の初期オフセット分は省略している。

以上のように、この実施の形態１によれば、変調光の伝送先近傍で往復する変調光をモニタして、変調光の角周波数を制御するように構成したので、伝送光ファイバ３などの伝送後の位相変動を補償することができる。また、従来の構成では、光ファイバストレッチャなどにより直接伝送路の位相変動分の長さを補償していたため、光ファイバストレッチャなどの光路長制御デバイスの制御可能な長さ、応答速度が制限されていたが、実施の形態１に係る光ファイバマイクロ波伝送装置では、変調用マイクロ波信号の周波数制御により位相変動を補償できることから、位相補償可能な長さを容易に拡大することができる。

実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２に係る光ファイバマイクロ波伝送装置の構成を示すブロック図である。図３に示す実施の形態２に係る光ファイバマイクロ波伝送装置は、図１に示す実施の形態１に係る光ファイバマイクロ波伝送装置にマイクロ波信号源９、第３のマイクロ波分配器１０および第５，６の周波数変換手段１１，１２を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。また、図３では、位相同期回路８の内部構成の記載は省略している（以下同様）。

マイクロ波信号源９は、所定の角周波数の第３のマイクロ波信号を発生するものである。この基準信号源７により発生された第３のマイクロ波信号は第３のマイクロ波分配器１０に出力される。

第３のマイクロ波分配器１０は、マイクロ波信号源９からの第３のマイクロ波信号を２つに分岐するものである。この第３のマイクロ波分配器１０により分岐された一方の第３のマイクロ波信号は第５の周波数変換手段１１に出力され、他方の第３のマイクロ波信号は第６の周波数変換手段１２に出力される。

第５の周波数変換手段１１は、位相同期回路８の第２のマイクロ波分配器８８からの変調用マイクロ波信号と第３のマイクロ波分配器１０からの第３のマイクロ波信号とに基づいて、それらの周波数の差および位相差を持つ第４の差分マイクロ波信号を生成するものである。この第５の周波数変換手段１１により生成された第４の差分マイクロ波信号は電光変換手段１に出力される。
なお、電光変換手段１は、実施の形態１における変調用マイクロ波信号に換えて上記第４の差分マイクロ波信号を用いて、変調光を生成する。

第６の周波数変換手段１２は、第２の光電変換手段６からの第２のマイクロ波信号と第３のマイクロ波分配器１０からの第３のマイクロ波信号とに基づいて、それらの周波数の差および位相差を持つ第５の差分マイクロ波信号を生成するものである。この第６の周波数変換手段１２により生成された第５の差分マイクロ波信号は位相同期回路８の第２の周波数変換手段８３に出力される。
なお、第２の周波数変換手段８３は、実施の形態１における第２のマイクロ波信号に換えて上記第５の差分マイクロ波信号を用いて、第１の差分マイクロ波信号を生成する。

ここで、実施の形態１と同様に基準信号源７からの基準マイクロ波信号の角周波数をωｍとし、位相同期回路８からの変調用マイクロ波信号の角周波数をωｍ＋ΔΦ０／Δｔとして、また、マイクロ波信号源９からの第３のマイクロ波信号の角周波数をωｍ２とすると、第５の周波数変換手段１１から出力された第４の差分マイクロ波信号の角周波数は、ωｍ＋ωｍ２＋ΔΦ０／Δｔとなる。

そして、電光変換手段１にて、この第３の差分マイクロ波信号で強度変調された変調光は、伝送光ファイバ３などで位相変動（ΔΦ１／Δｔ）を受ける。そのため、光部分反射鏡４を透過して第１の光電変換手段５により光電変換された第１のマイクロ波信号の角周波数は、ωｍ＋ωｍ２＋ΔΦ０／Δｔ＋ΔΦ１／Δｔとなる。

一方、光部分反射鏡４により反射されることで伝送光ファイバ３を往復した変調光は、伝送光ファイバ３などによる位相変動を２回受けることになる。よって、往復した後、第２の光電変換手段６により光電変換された第２のマイクロ波信号の角周波数は、ωｍ＋ωｍ２＋ΔΦ０／Δｔ＋２・ΔΦ１／Δとなる。

一方、基準信号源７からの基準マイクロ波信号（角周波数ωｍ）の一部は、第１の周波数変換手段８２で３倍の周波数に変換され、その角周波数は３ωｍとなる。
そして、第２の周波数変換手段８３として例えばミキサなどを用い、第２の光電変換手段６からの第２のマイクロ波信号と第１の周波数変換手段８２からの基準マイクロ波信号との差成分を出力すると、式（７）に示すような角周波数の第１の差分マイクロ波信号が出力される。
３ωｍ−（ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋２・ΔΦ１／Δｔ）＝２ωｍ−ΔΦ０／Δｔ−２・ΔΦ１／Δｔ （７）

そして、第６の周波数変換手段１２として例えばミキサなどを用い、この第２のマイクロ波信号とマイクロ波信号源９からの第３のマイクロ波信号（ωｍ２）との差成分を出力すると、その角周波数は、ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋２・ΔΦ１／Δとなる。
この第５の差分マイクロ波信号が位相同期回路８に出力されて、実施の形態１と同様に基準信号源７からの基準マイクロ波信号との差を打ち消す方向に制御される。
よって、位相比較手段８５への両入力信号が等しくなった場合には式（８）が成り立つため、式（９）のような関係が成り立つ。
ωｍ＝ωｍ−２ΔΦ０／Δｔ−２・ΔΦ１／Δｔ （８）
ΔΦ０／Δｔ＝−ΔΦ１／Δｔ （９）

このとき、上記の光部分反射鏡４を透過して第１の光電変換手段５により光電変換された第１のマイクロ波信号の角周波数（ωｍ＋ωｍ２＋ΔΦ０／Δｔ＋ΔΦ１／Δｔ）は、上式（６）によってωｍ＋ωｍ２となるため、伝送光ファイバ３による位相変動成分を打ち消すことができる。また、第１のマイクロ波信号の角周波数は、基準信号源７の出力信号の角周波数とマイクロ波信号源９の出力信号の角周波数の和となる。なお、上記の説明では、固定の光路長（位相）の初期オフセット分は省略している。

以上のように、この実施の形態２によれば、電光変換手段１への入力信号および第２の光電変換手段６からの出力信号を、同一のマイクロ波信号源９からの出力信号で周波数変換するように構成したので、基準信号源７からの出力信号の角周波数に関わらず、マイクロ波信号源９からの出力信号の角周波数を制御することで、任意の角周波数のマイクロ波信号を伝送することが可能となる。

実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３に係る光ファイバマイクロ波伝送装置の構成を示すブロック図である。図４に示す実施の形態３に係る光ファイバマイクロ波伝送装置は、図１に示す実施の形態１に係る光ファイバマイクロ波伝送装置の光サーキュレータ２を偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ、光路切替手段）１３に変更し、光部分反射鏡４を光合分波器（光合分波手段）１４およびファラディ回転鏡（偏波回転手段）１５に変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。

ＰＢＳ１３は、入力された変調光を、その偏波方向に応じて、透過または反射するものである。ここで、電光変換手段１からの変調光が直線変調光である場合、ＰＢＳ１３は、この変調光を透過して伝送光ファイバ３に出力し、また、伝送光ファイバ３からの偏波方向が９０度回転した変調光を反射して光合波器７に出力する。

光合分波器１４は、伝送光ファイバ３からの変調光を２つに分岐するものである。この光合分波器１４により分岐された一方の変調光はファラディ回転鏡１５に出力され、他方の変調光は第１の光電変換手段５に出力される。また、光合分波器１４は、ファラディ回転鏡１５からの反射光（変調光）を伝送光ファイバ３に出力する。
ファラディ回転鏡１５は、光合分波器１４からの変調光の偏波方向を９０度回転させて光合分波器１４に反射するものである。

この場合、電光変換手段１から出力された変調光は、ＰＢＳ１３を透過（図４では左から右に進行）し、伝送光ファイバ３を介して光合分波器１４で分岐されて、一方の変調光がファラディ回転鏡１５に出力される。そして、ファラディ回転鏡１５は、この変調光の偏波方向を９０度回転させて光合分波器１４に反射する。

そして、この反射光（変調光）は、光合分波器１４を介して伝送光ファイバ３で上記とは逆方向に伝送（図４では右から左に進行）されてＰＢＳ１３に出力される。ここで、ＰＢＳ１３に到達した変調光の偏波方向は、ＰＢＳ１３を透過した際の偏波方向に対して９０度傾いているため、ＰＢＳ１３により反射されて第２の光電変換手段６に出力される（図４では下側に反射）。

以上のように、この実施の形態３によれば、ファラディ回転鏡１５により伝送光ファイバ３からの変調光の偏波方向を９０度回転させて伝送光ファイバ３に反射するように構成したので、実施の形態１における効果に加えて、伝送光ファイバ３中で光の偏波方向が変動した場合であっても、往復する過程で偏波方向は直交させることができるため、ファイバ伝送中の偏波の変動を打ち消すことができる。

実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４に係る複合型光ファイバマイクロ波伝送装置の構成を示すブロック図である。図５に示す実施の形態４に係る複合型光ファイバマイクロ波伝送装置は、図１に示す実施の形態１に係る光ファイバマイクロ波伝送装置を複数組備えたものである（図５では２組の場合を示し、２組目の光ファイバマイクロ波伝送装置内の各機能部の符号に「ａ」を付している）。なお、基準信号源７は各光ファイバマイクロ波伝送装置で共有する構成となっている。
これにより、各電光変換手段１，１ａから出力された変調光を、位相を同期させた状態で複数の地点に伝送することが可能となる。

実施の形態５．
図６はこの発明の実施の形態５に係る光ファイバマイクロ波伝送装置の構成を示すブロック図である。図６に示す実施の形態５に係る光ファイバマイクロ波伝送装置は、図１に示す実施の形態１に係る光ファイバマイクロ波伝送装置の位相同期回路８から、第１のマイクロ波分配器８１および第１〜３の周波数変換手段８２〜８４を取り除き、第２のマイクロ波分配器８８を第１のマイクロ波分配器８１ｂに変更し、第１，２の周波数変換手段８２ｂ，８３ｂを追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。

第１のマイクロ波分配器８１ｂは、ＶＣＯ８７からの変調用マイクロ波信号を２つに分岐するものである。この第１のマイクロ波分配器８１ｂにより分岐された一方の変調用マイクロ波信号は電光変換手段１に出力され、他方の変調用マイクロ波信号は第１の周波数変換手段８２ｂに出力される。

第１の周波数変換手段８２ｂは、第２の光電変換手段６からの第２のマイクロ波信号と第１のマイクロ波分配器８１ｂからの変調用マイクロ波信号とに基づいて、それらの周波数の差および位相差を持つ第１の差分マイクロ波信号を生成するものである。この第１の周波数変換手段８２ｂにより生成された第１の差分マイクロ波信号は第２の周波数変換手段８３ｂに出力される。

第２の周波数変換手段８３ｂは、第１の周波数変換手段８２ｂからの第１の差分マイクロ波信号の角周波数を１／２倍に変換するものである。この第２の周波数変換手段８３ｂにより角周波数が変換された第１の差分マイクロ波信号は位相比較手段８５に出力される。

なお、位相比較手段８５は、基準信号源７からの基準マイクロ波信号と第２の周波数変換手段８３ｂからの第１の差分マイクロ波信号とを比較して位相変動量（位相差）を計測し、この位相差を電気信号に変換した位相差信号を生成する。

ここで、実施の形態１と同様に基準信号源７からの基準マイクロ波信号の角周波数をωｍとし、ＶＣＯ８７からの変調用マイクロ波信号の角周波数をωｍ＋ΔΦ０／Δｔとする。

電光変換手段１からの変調光は、光サーキュレータ２を介して伝送光ファイバ３を伝搬する。ここで、伝送光ファイバ３の環境変動により光路長が変動したときの透過位相の変動量をΔΦ１とすると、光部分反射鏡４を透過して第１の光電変換手段５により光電変換された第１のマイクロ波信号の角周波数は、ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋ΔΦ１／Δｔとなる。

一方、光部分反射鏡４で反射されることで伝送光ファイバ３を往復した変調光の角周波数は、伝送光ファイバ３による位相変動を２回受けることになる。よって、往復した後、第２の光電変換手段６により光電変換された第２のマイクロ波信号の角周波数は、ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋２・ΔΦ１／Δとなる。

第１の周波数変換手段８２ｂとして例えばミキサなどを用い、第２の光電変換手段６からの第２のマイクロ波信号と第１のマイクロ波分配器８１ｂからの変調用マイクロ波信号との差成分を出力すると、式（１０）に示すような角周波数の第１の差分マイクロ波信号が出力される。
２ωｍ＋２・ΔΦ０／Δｔ＋２・ΔΦ１／Δｔ （１０）

さらに、第２の周波数変換手段８３ｂとして例えば分周器などを用い、第１の周波数変換手段８２ｂからの第１の差分マイクロ波信号を１／２倍の角周波数に変換すると、式（１１）に示すような角周波数の第１の差分マイクロ波信号が出力される。
ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋ΔΦ１／Δｔ （１１）

そして、この第１の差分マイクロ波信号の位相と基準信号源７からの基準マイクロ波信号の位相とを位相比較手段８５で比較し、ＶＣＯ８７でその差を打ち消す方向に発振周波数を制御した変調用マイクロ波信号を生成する。
よって、位相比較手段８５への両入力信号が等しくなった場合には式（１２）が成り立つため、式（１３）のような関係が成り立つ。
ωｍ＝ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋ΔΦ１／Δｔ （１２）
ΔΦ０／Δｔ＝−ΔΦ１／Δｔ （１３）

このとき、上記の光部分反射鏡４を透過して第１の光電変換手段５により光電変換された第１のマイクロ波信号の角周波数（ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋ΔΦ１／Δｔ）は、上式（１３）によってωｍとなるため、伝送光ファイバ３による位相変動成分を打ち消すことができる。なお、上記の説明では、固定の光路長（位相）の初期オフセット分は省略している。

以上のように、この実施の形態５によれば、変調光の伝送先近傍で往復する変調光をモニタして、変調光の角周波数を制御するように構成したので、伝送光ファイバ３などの伝送後の位相変動を補償することができる。

実施の形態６．
図７はこの発明の実施の形態６に係る光ファイバマイクロ波伝送装置の構成を示すブロック図である。図７に示す実施の形態６に係る光ファイバマイクロ波伝送装置は、図６に示す実施の形態５に係る光ファイバマイクロ波伝送装置の位相同期回路８から、第１，２の周波数変換手段８２ｂ，８３ｂを取り除き、マイクロ波信号源８９および第１〜４の周波数変換手段８２ｃ〜８４ｃ，９０を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。

マイクロ波信号源８９は、所定の角周波数の第４のマイクロ波信号を発生するものである。このマイクロ波信号源８９により発生された第４のマイクロ波信号は第１の周波数変換手段８２ｃおよび第３の周波数変換手段８４ｃに出力される。

第１の周波数変換手段８２ｃは、第２の光電変換手段６からの第２のマイクロ波信号とマイクロ波信号源８９からの第４のマイクロ波信号に基づいて、それらの周波数の差および位相差を持つ第１の差分マイクロ波信号を生成するものである。この第１の周波数変換手段８２ｃにより生成された第１の差分マイクロ波信号は第２の周波数変換手段８３ｃに出力される。

第２の周波数変換手段８３ｃは、第１の周波数変換手段８２ｃからの第１の差分マイクロ波信号と第１のマイクロ波分配器８１ｂからの変調用マイクロ波信号とに基づいて、それらの周波数の差および位相差を持つ第２の差分マイクロ波信号を生成するものである。この第２の周波数変換手段８３ｃにより生成された第２の差分マイクロ波信号は第３の周波数変換手段８４ｃに出力される。

第３の周波数変換手段８４ｃは、第２の周波数変換手段８３ｃからの第２の差分マイクロ波信号とマイクロ波信号源８９からの第４のマイクロ波信号に基づいて、それらの周波数の差および位相差を持つ第３の差分マイクロ波信号を生成するものである。この第３の周波数変換手段８４ｃにより生成された第３の差分マイクロ波信号は第４の周波数変換手段９０に出力される。

第４の周波数変換手段９０は、第３の周波数変換手段８４ｃからの第３の差分マイクロ波信号の角周波数を１／２倍に変換するものである。この第４の周波数変換手段９０により角周波数が変換された第３の差分マイクロ波信号は位相比較手段８５に出力される。

なお、位相比較手段８５は、基準信号源７からの基準マイクロ波信号と第４の周波数変換手段９０からの第３の差分マイクロ波信号とを比較して位相変動量（位相差）を計測し、この位相差を電気信号に変換した位相差信号を生成する。

ここで、実施の形態１と同様に基準信号源７からの基準マイクロ波信号の角周波数をωｍとし、ＶＣＯ８７からの変調用マイクロ波信号の角周波数をωｍ＋ΔΦ０／Δｔとし、マイクロ波信号源８９からの第４のマイクロ波信号の角周波数をωｍ３＋ΔΦ３／Δｔとする。

電光変換手段１からの変調光は、光サーキュレータ２を介して伝送光ファイバ３を伝搬する。ここで、伝送光ファイバ３の環境変動により光路長が変動したときの透過位相の変動量をΔΦ１とすると、光部分反射鏡４を透過して第１の光電変換手段５により光電変換された第１のマイクロ波信号の角周波数は、ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋ΔΦ１／Δｔとなる。

一方、光部分反射鏡４で反射されることで伝送光ファイバ３を往復した変調光の角周波数は、伝送光ファイバ３による位相変動を２回受けることになる。よって、往復した後、第２の光電変換手段６により光電変換された第２のマイクロ波信号の角周波数は、ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋２・ΔΦ１／Δとなる。

第１の周波数変換手段８２ｃとして例えばミキサなどを用い、第２の光電変換手段６からの第２のマイクロ波信号とマイクロ波信号源８９からの第４のマイクロ波信号との差成分を出力すると、式（１４）に示すような角周波数の第１の差分マイクロ波信号が出力される。
ωｍ−ωｍ３＋ΔΦ０／Δｔ＋２・ΔΦ１／Δｔ−ΔΦ３／Δｔ （１４）

また、第２の周波数変換手段８３ｃとして例えばミキサなどを用い、第１の周波数変換手段８２ｃからの第１の差分マイクロ波信号と第１のマイクロ波分配器８１ｂからの変調用マイクロ波信号との差成分を出力すると、式（１５）に示すような角周波数の第２の差分マイクロ波信号が出力される。
２ωｍ−ωｍ３＋２・ΔΦ０／Δｔ＋２・ΔΦ１／Δｔ−ΔΦ３／Δｔ （１５）

また、第３の周波数変換手段８４ｃとして例えばミキサなどを用い、第２の周波数変換手段８３ｃからの第２の差分マイクロ波信号とマイクロ波信号源８９からの第４のマイクロ波信号との差成分を出力すると、式（１６）に示すような角周波数の第３の差分マイクロ波信号が出力される。
２ωｍ＋２・ΔΦ０／Δｔ＋２・ΔΦ１／Δｔ （１６）

さらに、第４の周波数変換手段９０として例えば分周器などを用い、第３の周波数変換手段８４ｃからの第３の差分マイクロ波信号を１／２倍の角周波数に変換すると、式（１７）に示すような角周波数の第３の差分マイクロ波信号が出力される。
ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋ΔΦ１／Δｔ （１７）

そして、この第３の差分マイクロ波信号の位相と基準信号源７からの基準マイクロ波信号の位相とを位相比較手段８５で比較し、ＶＣＯ８７でその差を打ち消す方向に発振周波数を制御した変調用マイクロ波信号を生成する。
よって、位相比較手段８５への両入力信号が等しくなった場合には式（１８）が成り立つため、式（１９）のような関係が成り立つ。
ωｍ＝ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋ΔΦ１／Δｔ （１８）
ΔΦ０／Δｔ＝−ΔΦ１／Δｔ （１９）

このとき、上記の光部分反射鏡４を透過して第１の光電変換手段５により光電変換された第１のマイクロ波信号の角周波数（ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋ΔΦ１／Δｔ）は、上式（１９）によってωｍとなるため、伝送光ファイバ３による位相変動成分を打ち消すことができる。なお、上記の説明では、固定の光路長（位相）の初期オフセット分は省略している。

以上のように、この実施の形態６によれば、変調光の伝送先近傍で往復する変調光をモニタして、変調光の角周波数を制御するように構成したので、伝送光ファイバ３などの伝送後の位相変動を補償することができる。

実施の形態７．
図８はこの発明の実施の形態７に係る光ファイバマイクロ波伝送装置の構成を示すブロック図である。図８に示す実施の形態７に係る光ファイバマイクロ波伝送装置は、図６に示す実施の形態５に係る光ファイバマイクロ波伝送装置の位相同期回路８から、第１，２の周波数変換手段８２ｂ，８３ｂを取り除き、第１〜３の周波数変換手段８２ｄ〜８４ｄを追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。

第１の周波数変換手段８２ｄは、第２の光電変換手段６からの第２のマイクロ波信号の角周波数を１／２倍に変換するものである。この第１の周波数変換手段８２ｄにより角周波数が変換された第２のマイクロ波信号は第３の周波数変換手段８４ｄに出力される。

第２の周波数変換手段８３ｄは、第１のマイクロ波分配器８１ｂからの変調用マイクロ波信号の角周波数を１／２倍に変換するものである。この第２の周波数変換手段８３ｄにより角周波数が変換された変調用マイクロ波信号は第３の周波数変換手段８４ｄに出力される。

第３の周波数変換手段８４ｄは、第１の周波数変換手段８２ｄからの第２のマイクロ波信号と第２の周波数変換手段８３ｄからの変調用マイクロ波信号とに基づいて、それらの周波数の差および位相差を持つ第１の差分マイクロ波信号を生成するものである。

また、位相比較手段８５は、基準信号源７からの基準マイクロ波信号と第３の周波数変換手段８４ｄからの第１の差分マイクロ波信号とを比較して位相変動量（位相差）を計測し、この位相差を電気信号に変換した位相差信号を生成する。

ここで、実施の形態１と同様に基準信号源７からの基準マイクロ波信号の角周波数をωｍ、ＶＣＯ８７からの変調用マイクロ波信号の角周波数をωｍ＋ΔΦ０／Δｔとする。

電光変換手段１からの変調光は、光サーキュレータ２を介して伝送光ファイバ３を伝搬する。ここで、伝送光ファイバ３の環境変動により光路長が変動したときの透過位相の変動量をΔΦ１とすると、光部分反射鏡４を透過して第１の光電変換手段５により光電変換された第１のマイクロ波信号の角周波数は、ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋ΔΦ１／Δｔとなる。

一方、光部分反射鏡４で反射されることで伝送光ファイバ３を往復した変調光の角周波数は、伝送光ファイバ３による位相変動を２回受けることになる。よって、往復した後、第２の光電変換手段６により光電変換された第２のマイクロ波信号の角周波数は、ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋２・ΔΦ１／Δとなる。

第１の周波数変換手段８２ｄとして例えば分周器などを用い、第２の光電変換手段６からの第２のマイクロ波信号を１／２倍の角周波数に変換すると、式（２０）に示すような角周波数の第２のマイクロ波信号が出力される。
ωｍ／２＋ΔΦ０／Δｔ／２＋ΔΦ１／Δｔ （２０）

また、第２の周波数変換手段８３ｄとして例えば分周器などを用い、第１のマイクロ波分配器８１ｂからの変調用マイクロ波信号を１／２倍の角周波数に変換すると、式（２１）に示すような角周波数の変調用マイクロ波信号が出力される。
ωｍ／２＋ΔΦ０／Δｔ／２ （２１）

さらに、第３の周波数変換手段８４ｄとして例えばミキサなどを用い、第１の周波数変換手段８２ｄからの第２のマイクロ波信号と第２の周波数変換手段８３ｄからの変調用マイクロ波信号との差成分を出力すると、式（２２）に示すような角周波数の第１の差分マイクロ波信号が出力される。
ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋ΔΦ１／Δｔ （２２）

そして、この第１の差分マイクロ波信号の位相と基準信号源７からの基準マイクロ波信号の位相とを位相比較手段８５で比較し、ＶＣＯ８７でその差を打ち消す方向に発振周波数を制御した変調用マイクロ波信号を生成する。
よって、位相比較手段８５への両入力信号が等しくなった場合には式（２３）が成り立つため、式（２４）のような関係が成り立つ。
ωｍ＝ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋ΔΦ１／Δｔ （２３）
ΔΦ０／Δｔ＝−ΔΦ１／Δｔ （２４）

このとき、上記の光部分反射鏡４を透過して第１の光電変換手段５により光電変換された第１のマイクロ波信号の角周波数（ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋ΔΦ１／Δｔ）は、上式（２４）によってωｍとなるため、伝送光ファイバ３による位相変動成分を打ち消すことができる。なお、上記の説明では、固定の光路長（位相）の初期オフセット分は省略している。

以上のように、この実施の形態７によれば、変調光の伝送先近傍で往復する変調光をモニタして、変調光の角周波数を制御するように構成したので、伝送光ファイバ３などの伝送後の位相変動を補償することができる。

実施の形態８．
図９はこの発明の実施の形態８に係る光ファイバマイクロ波伝送装置の構成を示すブロック図である。図９に示す実施の形態８に係る光ファイバマイクロ波伝送装置は、図６に示す実施の形態５に係る光ファイバマイクロ波伝送装置の位相同期回路８から、第１，２の周波数変換手段８２ｂ，８３ｂを取り除き、第４〜６のマイクロ波分配器９１，９３，９５、周波数シンセサイザ９２、マイクロ波結合器９４、第１〜４の周波数変換手段８２ｅ〜８４ｅ，９０ｅおよび第１，２の周波数制限手段９６，９７を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。

なお、第１のマイクロ波分配器８１ｂは、分岐した一方の変調用マイクロ波信号を第４のマイクロ波分配器９１に出力し、他方の変調用マイクロ波信号を周波数シンセサイザ９２に出力する。

第４のマイクロ波分配器９１は、第１のマイクロ波分配器８１ｂからの変調用マイクロ波信号を２つに分岐するものである。この第４のマイクロ波分配器９１により分岐された一方の変調用マイクロ波信号はマイクロ波結合器９４に出力され、他方の変調用マイクロ波信号は第３の周波数変換手段８４ｅに出力される。

周波数シンセサイザ９２は、第１のマイクロ波分配器８１ｂからの変調用マイクロ波信号の角周波数を任意の実数倍（Ｎ倍）にして、第２の変調用マイクロ波信号を生成するものである。この周波数シンセサイザ９２により生成された第２の変調用マイクロ波信号は第５のマイクロ波分配器９３に出力される。

第５のマイクロ波分配器９３は、周波数シンセサイザ９２からの第２の変調用マイクロ波信号を２つに分岐するものである。この第５のマイクロ波分配器９３により分岐された一方の第２の変調用マイクロ波信号はマイクロ波結合器９４に出力され、他方の第２の変調用マイクロ波信号は第３の周波数変換手段８４ｅに出力される。

マイクロ波結合器９４は、第４のマイクロ波分配器９１からの変調用マイクロ波信号と第５のマイクロ波分配器９３からの第２の変調用マイクロ波信号とを合成して、最終的な変調用マイクロ波信号を生成するものである。このマイクロ波結合器９４により生成された変調用マイクロ波信号は電光変換手段１に出力される。

第３の周波数変換手段８４ｅは、第４のマイクロ波分配器９１からの変調用マイクロ波信号と第５のマイクロ波分配器９３からの第２の変調用マイクロ波信号とに基づいて、それらの周波数の差および位相差を持つ第２の差分マイクロ波信号を生成するものである。この第３の周波数変換手段８４ｅにより生成された第２の差分マイクロ波信号は第１の周波数変換手段８２ｅに出力される。

第６のマイクロ波分配器９５は、第２の光電変換手段６からの第２のマイクロ波信号を２つに分岐するものである。この第６のマイクロ波分配器９５により分岐された一方の第２のマイクロ波信号は第１の周波数制限手段９６に出力され、他方の第２のマイクロ波信号は第２の周波数制限手段９７に出力される。

第１の周波数制限手段９６は、第６のマイクロ波分配器９５からの第２のマイクロ波信号に含まれる変調用マイクロ波信号と角周波数が一致する第３のマイクロ波信号を抽出するものである。この第１の周波数制限手段９６により抽出された第３のマイクロ波信号は第４の周波数変換手段９０ｅに出力される。

第２の周波数制限手段９７は、第６のマイクロ波分配器９５からの第２のマイクロ波信号に含まれる第２の変調用マイクロ波信号と角周波数が一致する第４のマイクロ波信号を抽出するものである。この第２の周波数制限手段９７により抽出された第４のマイクロ波信号は第４の周波数変換手段９０ｅに出力される。

第４の周波数変換手段９０ｅは、第１の周波数制限手段９６からの第３のマイクロ波信号と第２の周波数制限手段９７からの第４のマイクロ波信号とに基づいて、それらの周波数の差および位相差を持つ第３の差分マイクロ波信号を生成するものである。この第４の周波数変換手段９０ｅにより生成された第３の差分マイクロ波信号は第１の周波数変換手段８２ｅに出力される。

第１の周波数変換手段８２ｅは、第３の周波数変換手段８４ｅからの第２の差分マイクロ波信号と第４の周波数変換手段９０ｅからの第３の差分マイクロ波信号とに基づいて、それらの周波数の差および位相差を持つ第１の差分マイクロ波信号を生成するものである。この第１の周波数変換手段８２ｅにより生成された第１の差分マイクロ波信号は第２の周波数変換手段８３ｅに出力される。

第２の周波数変換手段８３ｅは、第１の周波数変換手段８２ｅからの第１の差分マイクロ波信号の角周波数を１／２（Ｎ−１）倍するものである。この第２の周波数変換手段８３ｅにより角周波数および位相が変換された第１の差分マイクロ波信号は位相比較手段８５に出力される。

なお、位相比較手段８５は、基準信号源７からの基準マイクロ波信号と第２の周波数変換手段８３ｅからの第１の差分マイクロ波信号とを比較して位相変動量（位相差）を計測し、この位相差を電気信号に変換した位相差信号を生成する。

ここで、実施の形態１と同様に基準信号源７からの基準マイクロ波信号の角周波数をωｍとし、ＶＣＯ８７からの変調用マイクロ波信号の角周波数をωｍ＋ΔΦ０／Δｔとする。

この場合、周波数シンセサイザ９２からの第２の変調用マイクロ波信号の角周波数は変調用マイクロ波信号の角周波数のＮ倍となりＮωｍ＋ＮΔΦ０／Δｔとなる。

電光変換手段１からの変調光は、光サーキュレータ２を介して伝送光ファイバ３を伝搬する。ここで、伝送光ファイバ３の環境変動により光路長が変動したときの透過位相の変動量をΔΦ１とすると、光部分反射鏡４を透過して第１の光電変換手段５により光電変換された変調用マイクロ波信号の角周波数は、ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋ΔΦ１／Δｔとなる。また、第２の変調用マイクロ波信号の角周波数は変調用マイクロ波信号の角周波数のＮ倍となりＮωｍ＋ＮΔΦ０／Δｔ＋ＮΔΦ１／Δｔとなる。

一方、光部分反射鏡４で反射されることで伝送光ファイバ３を往復した変調光の角周波数は、伝送光ファイバ３による位相変動を２回受けることになる。よって、往復した後、第２の光電変換手段６により光電変換された第１のマイクロ波信号に含まれる変調マイクロ波信号の角周波数はωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋２・ΔΦ１／Δとなる。また、第１のマイクロ波信号に含まれる第２の変調用マイクロ波信号の角周波数はＮωｍ＋ＮΔΦ０／Δｔ＋２Ｎ・ΔΦ１／Δとなる。

ここで、光サーキュレータ２と伝送光ファイバ３の間または伝送光ファイバ３と光部分反射鏡４の間に反射が生じた場合、第２の光電変換手段６に干渉マイクロ波信号が生成される。この第２の光電変換手段６からの干渉マイクロ波信号は光電変換された第１のマイクロ波信号に加算されるため、位相変動が生じる。ここで、干渉マイクロ波信号により生じる変調用マイクロ波信号の位相の変動をΔΦ２とし、干渉マイクロ波信号により生じる第２の変調用マイクロ波信号の位相の変動をΔΦ３とすると、変調マイクロ波信号の角周波数は、ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋２・ΔΦ１／Δｔ＋ΔΦ２／Δｔとなる。また、のマイクロ波信号に含まれる第２の変調用マイクロ波信号の角周波数はＮωｍ＋ＮΔΦ０／Δｔ＋２Ｎ・ΔΦ１／Δｔ＋ΔΦ３／Δｔとなる。

第１のマイクロ波信号は、第６のマイクロ波分配器９５にて分配され、第１の周波数制限手段９６により変調用マイクロ波信号が分離され、第２の周波数制限手段９７により第２の変調用マイクロ波信号が分離される。

第４の周波数変換手段９０ｅとして例えばミキサなどを用い、第１の周波数制限手段９６からの変調用マイクロ波信号と第２の周波数制限手段９７からの第２の変調用マイクロ波信号との差成分を出力すると、式（２５）に示すような角周波数の第３の差分マイクロ波信号が出力される。
（Ｎ−１）ωｍ＋（Ｎ−１）ΔΦ０／Δｔ＋２（Ｎ−１）ΔΦ１／Δｔ＋（ΔΦ３／Δｔ−ΔΦ２／Δｔ） （２５）

さらに、第１の周波数変換手段８２ｅとして例えばミキサなどを用い、第３の周波数変換手段８４ｅからの第２の差分マイクロ波信号と第４の周波数変換手段９０ｅからの第３の差分マイクロ波信号との差成分を出力すると、式（２６）に示すような角周波数の第１の差分マイクロ波信号が出力される。
２（Ｎ−１）ωｍ＋２（Ｎ−１）ΔΦ０／Δｔ＋２（Ｎ−１）ΔΦ１／Δｔ＋（ΔΦ３／Δｔ−ΔΦ２／Δｔ）（２６）

また、第２の周波数変換手段８３ｅとして例えば分周器などを用い、第１の周波数変換手段８２ｅからの第１の差分マイクロ波信号を１／２（Ｎ−１）倍の角周波数に変換すると、式（２７）に示すような角周波数の比較用マイクロ波信号が出力される。
ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋ΔΦ１／Δｔ＋（ΔΦ３／Δｔ−ΔΦ２／Δｔ）／２（Ｎ−１） （２７）

そして、この第１の差分マイクロ波信号の位相と基準信号源７からの基準マイクロ波信号の位相とを位相比較手段８５で比較し、ＶＣＯ８７でその差を打ち消す方向に発振周波数を制御した変調用マイクロ波信号を生成する。

よって、位相比較手段８５への両入力信号が等しくなった場合には式（２８）が成り立つため、式（２９）のような関係が成り立つ。
ωｍ＝ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋ΔΦ１／Δｔ＋（ΔΦ３／Δｔ−ΔΦ２／Δｔ）／２（Ｎ−１） （２８）
ΔΦ０／Δｔ＝−ΔΦ１／Δｔ−（ΔΦ３／Δｔ−ΔΦ２／Δｔ）／２（Ｎ−１） （２９）

このとき、上記の光部分反射鏡４を透過して第１の光電変換手段５により光電変換された第１のマイクロ波信号の角周波数（ωｍ＋ΔΦ０／Δｔ＋ΔΦ１／Δｔ）は、上式（２９）によってωｍ−（ΔΦ３／Δｔ−ΔΦ２／Δｔ）／２（Ｎ−１）となるため、伝送光ファイバ３による位相変動成分を打ち消すことができるが、光伝送路で生じる反射による位相変動は残存する。ただし、周波数シンセサイザ９２の角周波数の倍数Ｎを１より大きくすることにより、光伝送路で生じる反射による位相変動を小さくする効果が期待できる。

以上のように、この実施の形態８によれば、周波数シンセサイザ９２により変調用マイクロ波信号の角周波数および位相を任意の実数倍にするように構成したので、光伝送路で生じる反射による位相変動を小さくすることができる。

なお、上記実施の形態５〜８では、図１に示す光ファイバマイクロ波伝送装置の構成をベースにして位相同期回路８の別構成について説明した。しかしながら、これに限るものではなく、図３，４に示す光ファイバマイクロ波伝送装置に対しても同様に適用可能であり、さらに、図５に示す複合型光ファイバマイクロ波伝送装置に対しても同様に適用可能である。

また、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 電光変換手段、２ 光サーキュレータ（光路切替手段）、３ 伝送光ファイバ、４ 光部分反射鏡（光部分反射手段）、５，６ 第１，２の光電変換手段、７ 基準信号源、８ 位相同期回路（位相同期手段）、９ マイクロ波信号源、１０ 第３のマイクロ波分配器、１１，１２ 第５，６の周波数変換手段、１３ ＰＢＳ（光路切替手段）、１４ 光合分波器（光合分波手段）、１５ ファラディ回転鏡（偏波回転手段）、８１，８１ｂ 第１のマイクロ波分配器（マイクロ波分配手段）、８２〜８４，８２ｂ，８３ｂ，８２ｃ〜８４ｃ，８２ｄ〜８４ｄ，８２ｅ〜８４ｅ 第１〜３の周波数変換手段、８５ 位相比較手段、８６ ループフィルタ、８７ ＶＣＯ（変調用マイクロ波生成手段）、８８ 第２のマイクロ波分配器、８９ マイクロ波信号源、９０，９０ｅ 第４の周波数変換手段、９１ 第４のマイクロ波分配器、９２ 周波数シンセサイザ、９３ 第５のマイクロ波分配器、９４ マイクロ波結合器、９５ 第６のマイクロ波分配器、９６，９７ 第１，２の周波数制限手段。

Claims (11)

1. 入力された変調用マイクロ波信号で強度変調した変調光を出力する電光変換手段と、
   前記電光変換手段の後段に配置され、変調光の光路を選択的に切り替える光路切替手段と、
   前記電光変換手段から前記光路切替手段および伝送光ファイバを介して出力された変調光の一部を当該伝送光ファイバに反射し、残りを透過する光部分反射手段と、
   前記光部分反射手段を透過した変調光を第１のマイクロ波信号に変換する第１の光電変換手段と、
   前記光部分反射手段から前記伝送光ファイバおよび前記光路切替手段を介して出力された変調光を第２のマイクロ波信号に変換する第２の光電変換手段と、
   前記第２の光電変換手段により変換された第２のマイクロ波信号の位相と基準マイクロ波信号の位相とに基づいて、前記変調用マイクロ波信号を生成する位相同期手段と
   を備えた光ファイバマイクロ波伝送装置。
2. 前記位相同期手段は、
   前記第２の光電変換手段により変換された第２のマイクロ波信号と、前記変調用マイクロ波信号との差成分である第１の差分マイクロ波信号を生成する第１の周波数変換手段と、
   前記第１の周波数変換手段により生成された第１の差分マイクロ波信号の角周波数を変換する第２の周波数変換手段と、
   前記基準マイクロ波信号の位相と、前記第２の周波数変換手段により変換された第１の差分マイクロ波信号の位相とに基づいて、位相差信号を生成する位相比較手段と、
   前記位相比較手段により生成された位相差信号に基づいて角周波数を制御した前記変調用マイクロ波信号を生成する変調用マイクロ波生成手段とを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバマイクロ波伝送装置。
3. 前記位相同期手段は、
   前記第２の光電変換手段により変換された第２のマイクロ波信号と、所定のマイクロ波信号との差成分である第１の差分マイクロ波信号を生成する第１の周波数変換手段と、
   前記第１の周波数変換手段により生成された第１の差分マイクロ波信号と、前記変調用マイクロ波信号との差成分である第２の差分マイクロ波信号を生成する第２の周波数変換手段と、
   前記第２の周波数変換手段により生成された第２の差分マイクロ波信号と、前記マイクロ波信号との差成分である第３の差分マイクロ波信号を生成する第３の周波数変換手段と、
   前記第３の周波数変換手段により生成された第３の差分マイクロ波信号の角周波数を変換する第４の周波数変換手段と、
   前記基準マイクロ波信号の位相と、前記第４の周波数変換手段により変換された第３の差分マイクロ波信号の位相とに基づいて、位相差信号を生成する位相比較手段と、
   前記位相比較手段により生成された位相差信号に基づいて角周波数を制御した前記変調用マイクロ波信号を生成する変調用マイクロ波生成手段とを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバマイクロ波伝送装置。
4. 前記位相同期手段は、
   前記第２の光電変換手段により変換された第２のマイクロ波信号の角周波数を変換する第１の周波数変換手段と、
   前記変調用マイクロ波信号の角周波数を変換する第２の周波数変換手段と、
   前記第１の周波数変換手段により変換された第２のマイクロ波信号と、前記第２の周波数変換手段により変換された変調用マイクロ波信号との差成分である第１の差分マイクロ波信号を生成する第３の周波数変換手段と、
   前記基準マイクロ波信号の位相と、前記第３の周波数変換手段により生成された第１の差分マイクロ波信号の位相とに基づいて、位相差信号を生成する位相比較手段と、
   前記位相比較手段により生成された位相差信号に基づいて角周波数を制御した前記変調用マイクロ波信号を生成する変調用マイクロ波生成手段とを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバマイクロ波伝送装置。
5. 前記位相同期手段は、
   前記基準マイクロ波信号を２分岐するマイクロ波分配手段と、
   前記マイクロ波分配手段により分岐された一方の基準マイクロ波信号の角周波数を変換する第１の周波数変換手段と、
   前記第２の光電変換手段により変換された第２のマイクロ波信号と、前記第１の周波数変換手段により変換された基準マイクロ波信号との差成分である第１の差分マイクロ波信号を生成する第２の周波数変換手段と、
   前記第２の周波数変換手段により生成された第１の差分マイクロ波信号と前記変調用マイクロ波信号との差成分である第２の差分マイクロ波信号を生成する第３の周波数変換手段と、
   前記マイクロ波分配手段により分岐された他方の基準マイクロ波信号の位相と、前記第３の周波数変換手段により生成された第２の差分マイクロ波信号の位相とに基づいて、位相差信号を生成する位相比較手段と、
   前記位相比較手段により生成された位相差信号に基づいて角周波数を制御した前記変調用マイクロ波信号を生成する変調用マイクロ波生成手段とを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバマイクロ波伝送装置。
6. 前記変調用マイクロ波生成手段により生成された変調用マイクロ波信号の角周波数をＮ倍（Ｎは実数）して、第２の変調用マイクロ波信号を生成する周波数シンセサイザと、
   前記変調用マイクロ波生成手段により生成された変調用マイクロ波信号と、前記周波数シンセサイザにより生成された第２の変調用マイクロ波信号とを合成して、最終的な前記変調用マイクロ波信号を生成するマイクロ波結合器と、
   前記変調用マイクロ波生成手段により生成された変調用マイクロ波信号と、前記周波数シンセサイザにより生成された第２の変調用マイクロ波信号との差成分である第２の差分マイクロ波信号を生成する第３の周波数変換手段と、
   前記第２の光電変換手段により変換された第２のマイクロ波信号から変調用マイクロ波信号を抽出する第１の周波数制限手段と、
   前記第２の光電変換手段により変換された第２のマイクロ波信号から第２の変調用マイクロ波信号を抽出する第２の周波数制限手段と、
   前記第１の周波数制限手段により抽出された変調用マイクロ波信号と、第２の周波数制限手段により抽出された第２の変調用マイクロ波信号との差成分である第３の差分マイクロ波信号を出力する第４の周波数変換手段とを備え、
   前記第１の周波数変換手段は、前記第１の差分マイクロ波信号の生成に代えて、前記第３の周波数変換手段により生成された前記第２の差分マイクロ波信号と、前記第４の周波数変換手段により生成された前記第３の差分マイクロ波信号との差成分である第１の差分マイクロ波信号を生成し、
   前記第２の周波数変換手段は、前記第１の周波数変換手段により生成された第１の差分マイクロ波信号の角周波数を１／２（Ｎ−１）倍する
   ことを特徴とする請求項２記載の光ファイバマイクロ波伝送装置。
7. 所定の角周波数の第３のマイクロ波信号を発生するマイクロ波信号源と、
   前記変調用マイクロ波生成手段により生成された変調用マイクロ波信号と、前記マイクロ波信号源により発生された第３のマイクロ波信号との差成分である第４の差分マイクロ波信号を生成する第５の周波数変換手段と、
   前記第２の光電変換手段により変換された第２のマイクロ波信号と、前記マイクロ波信号源により発生された第３のマイクロ波信号との差成分である第５の差分マイクロ波信号を生成する第６の周波数変換手段とを備え、
   前記電光変換手段は、前記変調用マイクロ波信号に換えて前記第４の差分マイクロ波信号を用い、
   前記位相同期手段は、前記第２のマイクロ波信号に換えて前記第５の差分マイクロ波信号を用いる
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の光ファイバマイクロ波伝送装置。
8. 前記光路切替手段は光サーキュレータである
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の光ファイバマイクロ波伝送装置。
9. 前記光部分反射手段は、
   入力された変調光の偏波方向を９０度回転させて反射する偏波回転手段と、
   前記伝送光ファイバにより伝送された変調光を分岐して前記第１の光電変換手段および前記偏波回転手段にそれぞれ出力し、当該偏波回転手段により反射された変調光を当該伝送光ファイバに出力する光合分波手段とからなり、
   前記光路切替手段は偏光ビームスプリッタである
   ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の光ファイバマイクロ波伝送装置。
10. 前記第１の周波数変換手段は、前記マイクロ波分配手段により分岐された一方の基準マイクロ波信号の角周波数を３倍に変換する
    ことを特徴とする請求項５記載の光ファイバマイクロ波伝送装置。
11. 請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項記載の光ファイバマイクロ波伝送装置を複数備え、前記各光ファイバマイクロ波伝送装置間で基準マイクロ波信号を共用とした
    ことを特徴とする複合型光ファイバマイクロ波伝送装置。

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