JP2791060B2 - 特に宇宙通信用の電波−光波伝送システム - Google Patents

特に宇宙通信用の電波−光波伝送システム

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JP2791060B2
JP2791060B2 JP63271923A JP27192388A JP2791060B2 JP 2791060 B2 JP2791060 B2 JP 2791060B2 JP 63271923 A JP63271923 A JP 63271923A JP 27192388 A JP27192388 A JP 27192388A JP 2791060 B2 JP2791060 B2 JP 2791060B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特に宇宙通信用の電波−光波伝送システム
に係る。
発明の背景 IAF86に発表されたJ.L.Perbos及びB.Laurentの論文
「Assessment of optical communications syystems fo
r data relay satellite」は、将来の欧州データ伝送衛
星システムに高いデータ伝送速度をもつ通信リンクを導
入するために光技術を使用する可能性について考察して
いる。この論文においては、衛星間通信のために特に２
種類の光技術が検討されている。１つは10.6μｍで動作
するCO2レーザを使用する技術であり、いま１つは0.8μ
ｍ〜1.3μｍのバンドで動作する半導体レーザダイオー
ドを使用する技術である。該論文は、衛星間の光リンク
として半導体レーザの直接変調を使用することを提案し
ているが、このような変調の場合には、２つの衛星間の
直接リンクを成立させるべく第１衛星におけるマイクロ
波信号の復調とマイクロ波を地上に再伝送すべく第２衛
星における再生情報の再変調とが必要になる。
従って電波リンク（例えばマイクロ波周波数−光波周
波数）使用の場合には、通過帯域を通過させることなく
即ち復調及び再生を行なうことなく再送信を行なうこと
はできない。
本発明の目的は、マイクロ波周波数と光波周波数との
間の遷移をできるだけ簡単に行なうことによって上記の
ごとき欠点を是正することである。
発明の概要 このために本発明によれば、第１の変調電波（15）と
光波（18）との間の電波−光波変換用の第１のインタフ
ェースデバイスと、該光波（18）と第２の変調電波（2
2）との間の光波−電波変換用の第２のインタフェース
デバイスとを含み、前記光波が波長変調される、特に宇
宙通信用の電波−光波伝送システムであって、 前記第１のインタフェースデバイスが、電波受信回路
（28）と光波送信回路（29）とを含み、該光波送信回路
（29）が、第１の通過帯域を有しており且つ前記第１の
変調電波を該第１の通過帯域に適合させるために該第１
の変調電波の周波数変換を行うように構成され、 前記第２のインタフェースデバイスが、光波受信回路
（30）と第２の通過帯域を有する電波送信回路（39）と
を含み、該光波受信回路が、光波を前記第２の通過帯域
に適合させるために該光波の周波数変換を行うように構
成されており、前記第１のインターフェースデバイスの
光波送信回路（29）が、発振信号を受信するミクサ（3
3）と、フィルタ（34）と、増幅器（35）と、電流制御
回路（36）と、温度調節回路（38）に接続されたレーザ
（37）とを順次に含み、前記第２のインターフェースデ
バイスの光波受信回路（30）が、光波整合回路（40）
と、これに続いて検出ダイオード（41）と、フィルタ
（42）と、少なくとも１つの増幅器（43、44）と、該増
幅器の出力に接続された周波数捕捉追尾ループ（45）
と、温度制御回路（48）によって制御される第２のレー
ザ（47）を制御する電流制御回路（46）とを含み、前記
第２のレーザ（47）が光波整合回路の第２入力に接続さ
れていることを特徴とする伝送システムが提供される。
従って本発明によれば、例えば衛星間の光波リンク、
またはより一般的にはマイクロ波リンク及び光波リンク
を順次に含む連続リンクにおけるデータの復調、再生及
び再変調等の中間処理を削除し得る。
伝送システムは好ましくは、前記光波と第２変調電波
との間の光波−電波インタフェースを含み、前記電波は
マイクロ波である。第１インタフェースは第１衛星に搭
載され、第２インタフェースは第２衛星に搭載される。
第１電波は第１地上局から送信され第１衛星で受信され
るマイクロ波であり、第２電波は第２衛星から送信され
第２地上局で受信されるマイクロ波である。
本発明方法の利点は、マイクロ波及び光波の連続リン
クが信号の復調、再生及び再変調を行なうことなく使用
され得ることである。従って、衛星間光リンクの場合に
衛星に搭載する装置の個数を低減し、いくつかの場合に
は必要に応じて伝送信号の種類（例えばアップマイクロ
波リンクの変調）を変更することも可能である。
具体例 添付図面に示す非限定具体例に基づく以下の記載より
本発明が更に十分に理解されよう。
第１図の具体例によれば本発明システムは、第１及び
第２の地上局10,11と静止軌道14に配置された第１及び
第２の衛星12,13とを含む。
第１衛星12は、第１地上局10及び第１衛星12の夫々の
マイクロ波アンテナ16と17との間に伝送される第１変調
電波15例えばマイクロ波と、第１衛星12及び第２衛星13
に夫々搭載された２つの送受信システム19と20との間に
伝送される光波18との間の第１のインタフェースデバイ
スを含む。
第２衛星13は、前記光波18と、第２衛星13及び第２地
上局11に夫々搭載されたマイクロ波アンテナ23と24との
間に伝送される第２変調電波22例えばマイクロ波との間
の第２インタフェースデバイスを含む。
第１図に示すごとく、リンク15,18及び22は双方向リ
ンクであり、従って２つのインタフェースデバイスの各
々は、マイクロ波−光波インタフェースと光波−マイク
ロ波インタフェースとを含む。
本発明システムにおいては光波18が変調される。いく
つかの光波変調方法が可能である。例えば、（ベースバ
ンド伝送に対応する）光度の直接オン／オフ変調または
光の振幅変調もしくは波長変調もしくは位相変調が可能
である。本発明では波長変調を用いる。
第２図に示すマイクロ波−光波インタフェースは、マ
イクロ波受信回路28と光波送信回路29とを含む。
マイクロ波アンテナ例えばアンテナ17に接続されたマ
イクロ波受信回路28は、発振信号OL1を受信するミクサ3
1と、特定チャネルを選択するデマルチプレクサ32とを
含む。
光波送信回路29は、発振信号OL2を受信するミクサ33
と、フィルタ34と、増幅器35と、電流制御回路36と、温
度制御回路38が接続されたレーザ37とを順次に含む。
マイクロ波受信回路28は当業者に公知の従来型の回路
である。
光波送信回路29は、光波送信回路の通過帯域と整合す
るようにマイクロ波信号の周波数変換を行なう。次にこ
の信号をフィルタ34で過し、この信号によってレーザ
37の注入電流を変調する。
送信レーザの周波数変調（または波長変調）はその注
入電流の変調によって得られる。
レーザの送信波長が温度に対する感受性をもつのでレ
ーザは温度制御回路38によって安定温度に維持される。
またレーザの送信スペクトル線の幅は、所望の伝送速度
及び伝送品質と適合する値まで低減される。
１つの具体例においては、例えば第１図のアンテナ17
のごときアンテナが、例えば15〜30GHzのマイクロ波を
受信する。ミクサの出力では80MHzの信号が得られる。
レーザは例えばλ＝1.3μｍ（λは中心波長）の光波を
送信する半導体レーザであり、この波長λが変調され
る。
第３図に示す光波−マイクロ波インタフェースは、光
波受信回路30とマイクロ波送信回路39とを含む。
光波受信回路は光波整合回路40と検出ダイオード41と
フィルタ42と前置増幅器43と増幅器44とを順次に含む。
周波数捕捉追尾ループ45は増幅器44の出力に結合され
ており、レーザ47の周波数を制御する電流制御回路46が
該ループに接続されている。レーザ47の温度は温度制御
回路48によって調整される。レーザ47は光波整合回路40
の第２入力に接続されている。
当業者に公知の従来型のマイクロ波送信回路は、発振
信号OLを受信するミクサ49と、増幅器50と、マイクロ波
アンテナ例えばアンテナ23に接続されたマルチプレクサ
51とを順次に含む。
従って光波受信回路は、局部発振レーザ47と、該レー
ザの温度を制御する温度制御回路48と、該レーザの送信
スペクトル線幅を所望の性能に適応させるべく受信した
光波信号とレーザ47の信号とを混合し光波の偏光を補償
する整合回路40と、受信ダイオード41と、増幅器43,44
と、周波数捕捉追尾システム45とを含む。入射した光波
と局部発振レーザからだされた光波とがダイオード41に
よって検出され、該ダイオードは電界の直角位相検出に
よって２つの光波の周波数の差周波数に電気信号を発生
し、これにより、（変換された）情報のスペクトルを再
現する。中間周波数は周波数追尾システム45によって安
定化され、システムの通過帯域及び複雑性は外部条件
（例えばドップラー効果）及び送信時の変調指数に左右
される。このシステムは、理論中間周波数の周囲に配置
されたフィルタ42の出力エネルギの利用に基づく。
中間周波数を適正に選択すると、任意に第２の周波数
変換を行なった後に使用周波数バンド幅と適合し得ると
いう条件下で、マイクロ波送信回路39を用いて（光波リ
ンクに続く）マイクロ波リンクのチャネルに信号を挿入
し得る。
１つの具体例においては、光波整合回路によって受信
される信号は中心波長λ＝1.3μｍをもつ信号である。
ミクサの入力には例えば周波数2GHzの信号が存在し、
同じミクサ49の出力従ってアンテナ52の出力で周波数20
GHzの信号が得られる。
本発明を好適具体例に基づいて上記に説明した。本発
明の範囲内で記載の構成素子を等価の手段と代替し得る
ことは理解されよう。
例えば、本発明システムをマイクロ波リンク−海底光
ケーブル−マイクロ波リンクの組み合わせに使用するこ
とも可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明システムの概略説明図、第２図はマイク
ロ波−光波インタフェースの説明図、第３図は光波−マ
イクロ波インタフェースの説明図である。 10,11……地上局、12,13……衛星、14……静止軌道、1
6,17,23,24……マイクロ波アンテナ、19,20……送受信
システム、28……マイクロ波受信回路、29……光波送信
回路、30……光波受信回路、31……ミクサ、32……デマ
ルチプレクサ、33……ミクサ、34……フィルタ、35……
増幅器、36……電流制御回路、37……レーザ、38……温
度制御回路、39……マイクロ波送信回路、40……光波整
合回路、41……検出ダイオード、42……フィルタ、43…
…前置増幅器、44……増幅器、45……周波数捕捉追尾ル
ープ、46……電流制御回路、47……レーザ、48……温度
制御回路、49……ミクサ、50……増幅器、51……デマル
チプレクサ。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/28 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04B 7/14 - 7/22 H04B 10/00 - 10/28

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１の変調電波（15）と光波（18）との間
    の電波−光波変換用の第１のインタフェースデバイス
    と、該光波（18）と第２の変調電波（22）との間の光波
    −電波変換用の第２のインタフェースデバイスとを含
    み、前記光波が波長変調される、特に宇宙通信用の電波
    −光波伝送システムであって、 前記第１のインタフェースデバイスが、電波受信回路
    （28）と光波送信回路（29）とを含み、該光波送信回路
    （29）が、第１の通過帯域を有しており且つ前記第１の
    変調電波を該第１の通過帯域に適合させるために該第１
    の変調電波の周波数変換を行うように構成され、 前記第２のインタフェースデバイスが、光波受信回路
    （30）と第２の通過帯域を有する電波送信回路（39）と
    を含み、該光波受信回路が、光波を前記第２の通過帯域
    に適合させるために該光波の周波数変換を行うように構
    成されており、前記第１のインターフェースデバイスの
    光波送信回路（29）が、発振信号を受信するミクサ（3
    3）と、フィルタ（34）と、増幅器（35）と、電流制御
    回路（36）と、温度調節回路（38）に接続されたレーザ
    （37）とを順次に含み、前記第２のインターフェースデ
    バイスの光波受信回路（30）が、光波整合回路（40）
    と、これに続いて検出ダイオード（41）と、フィルタ
    （42）と、少なくとも１つの増幅器（43、44）と、該増
    幅器の出力に接続された周波数捕捉追尾ループ（45）
    と、温度制御回路（48）によって制御される第２のレー
    ザ（47）を制御する電流制御回路（46）とを含み、前記
    第２のレーザ（47）が光波整合回路の第２入力に接続さ
    れていることを特徴とする伝送システム。
  2. 【請求項２】電波がマイクロ波であることを特徴とする
    請求項１に記載のシステム。
  3. 【請求項３】第１のインタフェースデバイスが第１の衛
    星に搭載され、第２のインタフェースデバイスが第２の
    衛星に搭載されていることを特徴とする請求項１に記載
    のシステム。
  4. 【請求項４】前記第２の衛星にも第１のインタフェース
    デバイスが搭載され、前記第１の衛星にも第２のインタ
    ーフェースデバイスが搭載される請求項３に記載のシス
    テム。
  5. 【請求項５】第１の変調電波が第１の地上局から送信さ
    れ第１の衛星によって受信されるマイクロ波であり、第
    ２の変調電波が第２の衛星から送信され第２の地上局に
    よって受信されるマイクロ波であることを特徴とする請
    求項４に記載のシステム。
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