JP3097618B2 - Ｆｍ変調器 - Google Patents
Ｆｍ変調器Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は信号の変調を行うＦ
Ｍ変調器に係わり、特に周波数変換によって無線周波数
の信号を発生させるようにしたヘテロダイン形FM変調器
に関する。
Ｍ変調器に係わり、特に周波数変換によって無線周波数
の信号を発生させるようにしたヘテロダイン形FM変調器
に関する。
【０００２】
【従来の技術】既存のFM変調器よりも更に広帯域のFM信
号を得ることのできるFM変調器が注目されている。この
ようなFM変調器として、半導体レーザを使用したものが
存在する。これは、「コヒーレント光通信光学」（大越
他著オーム社発行）の第１３２ページから第１３４ペー
ジにも記載されているように、半導体レーザダイオード
が、入力された電気信号に応じた光強度変調信号に変換
すると共に光周波数変調信号を発生させるとする特性を
使用するものである。この技術では、数百ＴＨｚ（ただ
し１ＴＨｚ＝１０12Ｈｚ）程度の光の周波数領域の信号
を電気回路で扱えるようにするために、光ヘテロダイン
技術を使用している。光ヘテロダイン技術については、
電子情報通信学会発行の島田著「コヒーレント光通信」
の第９ページから第１８ページに記載がある。
号を得ることのできるFM変調器が注目されている。この
ようなFM変調器として、半導体レーザを使用したものが
存在する。これは、「コヒーレント光通信光学」（大越
他著オーム社発行）の第１３２ページから第１３４ペー
ジにも記載されているように、半導体レーザダイオード
が、入力された電気信号に応じた光強度変調信号に変換
すると共に光周波数変調信号を発生させるとする特性を
使用するものである。この技術では、数百ＴＨｚ（ただ
し１ＴＨｚ＝１０12Ｈｚ）程度の光の周波数領域の信号
を電気回路で扱えるようにするために、光ヘテロダイン
技術を使用している。光ヘテロダイン技術については、
電子情報通信学会発行の島田著「コヒーレント光通信」
の第９ページから第１８ページに記載がある。
【０００３】これらの技術を組み合わせると、既存のFM
変調器に比べて広帯域なFM信号を得ることのできるヘテ
ロダイン形FM変調器が得られる。
変調器に比べて広帯域なFM信号を得ることのできるヘテ
ロダイン形FM変調器が得られる。
【０００４】図１１は、従来提案されたFM変調器の一般
的な構成を表わしたものである。このFM変調器は、変調
用光源１０１と、局部発信（局発）光源１０２の２つの
光源を備えている。変調用光源１０１の入力端子１０３
には電気信号１０４が供給されるようになっている。変
調用光源１０１は第１の発光素子１０６を備えており、
局発光源１０２は第２の発光素子１０７を備えている。
第１の発光素子１０６は、入力された電気信号１０４に
よって変調される。
的な構成を表わしたものである。このFM変調器は、変調
用光源１０１と、局部発信（局発）光源１０２の２つの
光源を備えている。変調用光源１０１の入力端子１０３
には電気信号１０４が供給されるようになっている。変
調用光源１０１は第１の発光素子１０６を備えており、
局発光源１０２は第２の発光素子１０７を備えている。
第１の発光素子１０６は、入力された電気信号１０４に
よって変調される。
【０００５】変調用光源１０１によって変調された変調
光信号１０８および局発光源１０７から出力される信号
１０９は光結合器１１１に入力されて結合され光信号１
１２として出力される。光信号１１２は受光素子１１３
でヘテロダイン検波され、出力信号１１４として出力端
子１１５から出力されるようになっている。
光信号１０８および局発光源１０７から出力される信号
１０９は光結合器１１１に入力されて結合され光信号１
１２として出力される。光信号１１２は受光素子１１３
でヘテロダイン検波され、出力信号１１４として出力端
子１１５から出力されるようになっている。
【０００６】このようなFM変調器を使用した伝送システ
ムは、例えばk ．kikushima etc「Optical Super Wi
de-Band ＦＭ Modulation Scheme and Its Applic
ation to Multi-Channel ＡＭ Video Transmissio
n Systems」（IOOC’９５ＰＳ２−７，１９９５ や、
石黒他「広帯域FM復調器の雑音特性」’９６通信総体B-
１２０７に開示されている。このような従来のFM変調器
では、広帯域のFM信号を得ることができるものの、半導
体レーザを使用してFM変調を行ったときに生じる強度変
調成分が伝送品質を劣化させるという新たな問題があっ
た。この問題の詳細については、菊島他「ＡＭ／ＦＭ一
括変形形光映像伝送システムにおける歪み要因と対策」
に示されている。
ムは、例えばk ．kikushima etc「Optical Super Wi
de-Band ＦＭ Modulation Scheme and Its Applic
ation to Multi-Channel ＡＭ Video Transmissio
n Systems」（IOOC’９５ＰＳ２−７，１９９５ や、
石黒他「広帯域FM復調器の雑音特性」’９６通信総体B-
１２０７に開示されている。このような従来のFM変調器
では、広帯域のFM信号を得ることができるものの、半導
体レーザを使用してFM変調を行ったときに生じる強度変
調成分が伝送品質を劣化させるという新たな問題があっ
た。この問題の詳細については、菊島他「ＡＭ／ＦＭ一
括変形形光映像伝送システムにおける歪み要因と対策」
に示されている。
【０００７】そこで、前記した菊島他による「ＡＭ／Ｆ
Ｍ一括変形形光映像伝送システムにおける歪み要因と対
策」では、強度変調成分を抑圧するために、局発光と変
調光の電力比を調整するようにしている。しかしなが
ら、このような電力比を調整するようにしたFM変調器で
は、局発光のレベルを大きくし、変調光のレベルを小さ
くするようにしている。このため、光ヘテロダイン検波
によって得られる電気信号のレベルが低下してしまい、
雑音の増大を招いて雑音特性が劣化してしまう。
Ｍ一括変形形光映像伝送システムにおける歪み要因と対
策」では、強度変調成分を抑圧するために、局発光と変
調光の電力比を調整するようにしている。しかしなが
ら、このような電力比を調整するようにしたFM変調器で
は、局発光のレベルを大きくし、変調光のレベルを小さ
くするようにしている。このため、光ヘテロダイン検波
によって得られる電気信号のレベルが低下してしまい、
雑音の増大を招いて雑音特性が劣化してしまう。
【０００８】また、強度変調成分を高域濾波器を通すこ
とで抑圧することも提案されている。これは、半導体レ
ーザを使用してFM変調を行ったときに生じる強度変調成
分が、周波数変調成分に比べて低い周波数帯域にあるこ
とを利用するもので、高域濾波器を通過させることによ
って低域の強度変調成分を抑圧しようとするものであ
る。しかしながら、このように高域濾波器を通過させる
と、その遅延特性の周波数依存性によって歪特性が劣化
してしまうという問題があった。この歪特性の劣化につ
いては、石井他による「広帯域FM変調型光映像伝送シス
テムにおける群遅延歪みに関する理論検討」信学技報Ｏ
ＣＳ９６−４０，１９９６に記載されている。更に以上
の問題点の他に、光ヘテロダイン形ＦＭ変調器は、半導
体レーザダイオードを使用しているので非線形性を持っ
ておりこれを原因として歪みを発生させる。この歪みを
低減させるためには、半導体レーザダイオードに入力す
る信号レベルを小さくする必要がある。ところが、入力
する信号レベルを小さくすると、FM変調信号の周波数偏
移量が小さくなり、雑音特性が劣化するという問題が生
じた。
とで抑圧することも提案されている。これは、半導体レ
ーザを使用してFM変調を行ったときに生じる強度変調成
分が、周波数変調成分に比べて低い周波数帯域にあるこ
とを利用するもので、高域濾波器を通過させることによ
って低域の強度変調成分を抑圧しようとするものであ
る。しかしながら、このように高域濾波器を通過させる
と、その遅延特性の周波数依存性によって歪特性が劣化
してしまうという問題があった。この歪特性の劣化につ
いては、石井他による「広帯域FM変調型光映像伝送シス
テムにおける群遅延歪みに関する理論検討」信学技報Ｏ
ＣＳ９６−４０，１９９６に記載されている。更に以上
の問題点の他に、光ヘテロダイン形ＦＭ変調器は、半導
体レーザダイオードを使用しているので非線形性を持っ
ておりこれを原因として歪みを発生させる。この歪みを
低減させるためには、半導体レーザダイオードに入力す
る信号レベルを小さくする必要がある。ところが、入力
する信号レベルを小さくすると、FM変調信号の周波数偏
移量が小さくなり、雑音特性が劣化するという問題が生
じた。
【０００９】そこで、特開平３−２０９９２７号公報で
は、中間周波数の信号によって周波数変換を行って無線
周波数の信号に変換するようにしたヘテロダイン送信機
において、中間周波数のｎ倍の周波数の信号をｎ倍波発
生部で発生させ、この出力信号の位相を位相調整部で調
整し、その出力信号の振幅を振幅調整部で調整するよう
にしている。そして、この振幅調整部で調整した出力信
号と中間周波数の信号とを合成部で合成し、この出力信
号を周波数変換部で局発周波数の信号によって周波数変
換することで、局発周波数の信号と中間周波数の信号と
の混変調歪みによって発生する不要成分を除去するよう
にしている。
は、中間周波数の信号によって周波数変換を行って無線
周波数の信号に変換するようにしたヘテロダイン送信機
において、中間周波数のｎ倍の周波数の信号をｎ倍波発
生部で発生させ、この出力信号の位相を位相調整部で調
整し、その出力信号の振幅を振幅調整部で調整するよう
にしている。そして、この振幅調整部で調整した出力信
号と中間周波数の信号とを合成部で合成し、この出力信
号を周波数変換部で局発周波数の信号によって周波数変
換することで、局発周波数の信号と中間周波数の信号と
の混変調歪みによって発生する不要成分を除去するよう
にしている。
【００１０】図１２はこの公報に示されたヘテロダイン
送信機の原理的な構成を表わしたものである。このヘテ
ロダイン送信機は、中間周波数の信号ｆIFを入力して処
理する信号処理部１２１と、この信号処理部１２１内の
合成部１２２から出力される信号を局発周波数ｆL0の信
号によって周波数変換する周波数変換部１２３とから構
成されている。ここで、信号処理部１２１は、中間周波
数の信号ｆIFを入力してｎ倍の信号を発生するｎ倍波発
生部１２４と、ｎ倍波発生部１２４の出力信号の位相を
調整する位相調整部１２５と、位相調整部１２５の出力
信号の振幅を調整する振幅調整部１２６と、この振幅調
整部１２６の出力信号と中間周波数の信号ｆIFとを合成
する合成部１２２から構成されている。
送信機の原理的な構成を表わしたものである。このヘテ
ロダイン送信機は、中間周波数の信号ｆIFを入力して処
理する信号処理部１２１と、この信号処理部１２１内の
合成部１２２から出力される信号を局発周波数ｆL0の信
号によって周波数変換する周波数変換部１２３とから構
成されている。ここで、信号処理部１２１は、中間周波
数の信号ｆIFを入力してｎ倍の信号を発生するｎ倍波発
生部１２４と、ｎ倍波発生部１２４の出力信号の位相を
調整する位相調整部１２５と、位相調整部１２５の出力
信号の振幅を調整する振幅調整部１２６と、この振幅調
整部１２６の出力信号と中間周波数の信号ｆIFとを合成
する合成部１２２から構成されている。
【００１１】このヘテロダイン送信機では、信号処理部
１２１の出力信号を周波数変換部１２３で局発周波数ｆ
L0の信号によって周波数変換することで局発周波数ｆL0
の信号と中間周波数の信号ｆIFとの混変調歪みによって
発生する不要波成分を除去した無線周波数ｆL0±ｆIFの
信号を得るようになっている。
１２１の出力信号を周波数変換部１２３で局発周波数ｆ
L0の信号によって周波数変換することで局発周波数ｆL0
の信号と中間周波数の信号ｆIFとの混変調歪みによって
発生する不要波成分を除去した無線周波数ｆL0±ｆIFの
信号を得るようになっている。
【００１２】図１３は、他の公報に記載された不要光振
幅変調成分除去方法を示したものである。特開平５−１
８８３３４号公報に開示されたこの方法では、ＦＳＫあ
るいはＰＳＫ変調に使用したディジタル信号１３１に応
じて光強度変調器１３２を使用して、半導体レーザ１３
３から出力される信号光１３４に逆振幅変調をかけて、
不要光振幅変調成分を除去するようにしている。ここで
は、逆振幅変調の大きさを制御するために、残留振幅変
調成分１３６とディジタル信号１３１との位相差をミキ
サ１３７とその出力側に設けたローパスフィルタ１３８
で構成されたアナログ乗算器で検出するようにしてい
る。このアナログ乗算器の出力がゼロになるように、デ
ィジタル信号１３１の振幅を可変増幅器１３９によって
制御することで不要光振幅変調成分を除去している。
幅変調成分除去方法を示したものである。特開平５−１
８８３３４号公報に開示されたこの方法では、ＦＳＫあ
るいはＰＳＫ変調に使用したディジタル信号１３１に応
じて光強度変調器１３２を使用して、半導体レーザ１３
３から出力される信号光１３４に逆振幅変調をかけて、
不要光振幅変調成分を除去するようにしている。ここで
は、逆振幅変調の大きさを制御するために、残留振幅変
調成分１３６とディジタル信号１３１との位相差をミキ
サ１３７とその出力側に設けたローパスフィルタ１３８
で構成されたアナログ乗算器で検出するようにしてい
る。このアナログ乗算器の出力がゼロになるように、デ
ィジタル信号１３１の振幅を可変増幅器１３９によって
制御することで不要光振幅変調成分を除去している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１２
に示す従来技術では、ヘテロダイン検波部の非線形性に
より生じた不要部分は相殺することができるものの、光
ヘテロダイン検波部に入力する光信号に含まれる不要な
強度変調成分を相殺することができない。
に示す従来技術では、ヘテロダイン検波部の非線形性に
より生じた不要部分は相殺することができるものの、光
ヘテロダイン検波部に入力する光信号に含まれる不要な
強度変調成分を相殺することができない。
【００１４】また、図１３に示す従来技術では、不要な
強度変調成分を相殺するために図１１に示された変調用
光源１０１を使用することになる。したがって、光強度
変調器の損失が大きくなり、光ヘテロダイン検波部への
光入力レベルが低下して雑音特性を劣化させることにな
る。また、光強度変調は直線性が非常に悪く、歪特性を
大きく劣化させることにもなる。更に、図１３に示す技
術では光強度変調器等の高価な部品を必要とすること
と、複雑な制御回路を必要とするといった問題もある。
強度変調成分を相殺するために図１１に示された変調用
光源１０１を使用することになる。したがって、光強度
変調器の損失が大きくなり、光ヘテロダイン検波部への
光入力レベルが低下して雑音特性を劣化させることにな
る。また、光強度変調は直線性が非常に悪く、歪特性を
大きく劣化させることにもなる。更に、図１３に示す技
術では光強度変調器等の高価な部品を必要とすること
と、複雑な制御回路を必要とするといった問題もある。
【００１５】そこで本発明の目的は、強度変調成分を十
分抑圧することのできるFM変調器を提供することにあ
る。
分抑圧することのできるFM変調器を提供することにあ
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、（イ）電気信号入力用の入力端子に一端を接続した
第１のコンデンサと、カソードを接地しアノードを第１
のコンデンサの他端に接続した第１の半導体レーザダイ
オードと、第１のコンデンサの他端に一端を接続しその
他端を所定の正電源に接続した第１のコイルとを備えた
第１の変調用光源と、（ロ）前記した電気信号入力用の
入力端子に一端を接続した第２のコンデンサと、アノー
ドを接地しカソードを第２のコンデンサの他端に接続し
た第２の半導体レーザダイオードと、第２のコンデンサ
の他端に一端を接続しその他端を所定の負電源に接続し
た第２のコイルとを備え、入力端子に入力される信号を
第１の変調用光源に対してその振幅および周波数を保持
した状態で位相について１８０度反転させることで、第
１の変調用光源によって変調された後の周波数変調成分
と互いに周波数的に分離配置されるような周波数変調成
分に変換する第２の変調用光源と、（ハ）これら第１お
よび第２の変調用光源の出力する変調光を不要な光強度
変調成分を相殺させるように受光して光電変換すること
でヘテロダイン検波を行い、このヘテロダイン検波の際
の非直線性により生じた不要な光強度変調成分を相殺さ
せると共に、周波数の偏移量が元の２倍となることで入
力信号のレベルを実質的に半減させた入力条件で所望の
レベルの電気信号を出力する光電変換手段とをＦＭ変調
器に具備させる。
は、（イ）電気信号入力用の入力端子に一端を接続した
第１のコンデンサと、カソードを接地しアノードを第１
のコンデンサの他端に接続した第１の半導体レーザダイ
オードと、第１のコンデンサの他端に一端を接続しその
他端を所定の正電源に接続した第１のコイルとを備えた
第１の変調用光源と、（ロ）前記した電気信号入力用の
入力端子に一端を接続した第２のコンデンサと、アノー
ドを接地しカソードを第２のコンデンサの他端に接続し
た第２の半導体レーザダイオードと、第２のコンデンサ
の他端に一端を接続しその他端を所定の負電源に接続し
た第２のコイルとを備え、入力端子に入力される信号を
第１の変調用光源に対してその振幅および周波数を保持
した状態で位相について１８０度反転させることで、第
１の変調用光源によって変調された後の周波数変調成分
と互いに周波数的に分離配置されるような周波数変調成
分に変換する第２の変調用光源と、（ハ）これら第１お
よび第２の変調用光源の出力する変調光を不要な光強度
変調成分を相殺させるように受光して光電変換すること
でヘテロダイン検波を行い、このヘテロダイン検波の際
の非直線性により生じた不要な光強度変調成分を相殺さ
せると共に、周波数の偏移量が元の２倍となることで入
力信号のレベルを実質的に半減させた入力条件で所望の
レベルの電気信号を出力する光電変換手段とをＦＭ変調
器に具備させる。
【００１７】すなわち請求項１記載の発明では、第１の
変調用光源と第２の変調用光源を共にコンデンサと半導
体レーザダイオードとコイルで構成し、これらの接続の
極性や接続される電源の極性を変えることで、共通した
入力端子に入力する信号の位相を１８０度反転させてそ
れぞれ変調するようにしている。これにより、これら第
１および第２の変調用光源により変調された後の周波数
変調成分は周波数的に互いに分離配置されるような形と
なる。これら振幅が互いに等しく１８０度位相の相違し
た光信号を不要な光強度変調成分を相殺させるように受
光して光電変換することで、ヘテロダイン検波の際の非
直線性により生じた不要な光強度変調成分を相殺させる
と共に、周波数の偏移量が元の２倍となることで前記し
た入力信号のレベルを実質的に半減させた入力条件で所
望のレベルの電気信号を出力するようにし、歪みの発生
を低減させることができる。
変調用光源と第２の変調用光源を共にコンデンサと半導
体レーザダイオードとコイルで構成し、これらの接続の
極性や接続される電源の極性を変えることで、共通した
入力端子に入力する信号の位相を１８０度反転させてそ
れぞれ変調するようにしている。これにより、これら第
１および第２の変調用光源により変調された後の周波数
変調成分は周波数的に互いに分離配置されるような形と
なる。これら振幅が互いに等しく１８０度位相の相違し
た光信号を不要な光強度変調成分を相殺させるように受
光して光電変換することで、ヘテロダイン検波の際の非
直線性により生じた不要な光強度変調成分を相殺させる
と共に、周波数の偏移量が元の２倍となることで前記し
た入力信号のレベルを実質的に半減させた入力条件で所
望のレベルの電気信号を出力するようにし、歪みの発生
を低減させることができる。
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【００２８】図１は本発明の一実施例における光ヘテロ
ダイン形ＦＭ変調器の構成を表わしたものである。この
ＦＭ変調器１１は、入力端子１２に供給された電気信号
１３を入力する１８０度分配器１４を備えている。この
１８０度分配器１４は、電気信号１３を、振幅及び周波
数が等しく位相だけが１８０度反転した第１および第２
の信号１５、１６に分配して出力する。第１の信号１５
は第１の変調用光源１７に入力され、第２の信号１６の
方は第２の変調用光源１８に入力されるようになってい
る。第１の変調用光源７は第１の発光素子２１を備えて
おり、第２の変調用光源１８は第２の発光素子２２を備
えている。これらの発光素子２１、２２は、それぞれ入
力された信号１５、１６によって変調される。
ダイン形ＦＭ変調器の構成を表わしたものである。この
ＦＭ変調器１１は、入力端子１２に供給された電気信号
１３を入力する１８０度分配器１４を備えている。この
１８０度分配器１４は、電気信号１３を、振幅及び周波
数が等しく位相だけが１８０度反転した第１および第２
の信号１５、１６に分配して出力する。第１の信号１５
は第１の変調用光源１７に入力され、第２の信号１６の
方は第２の変調用光源１８に入力されるようになってい
る。第１の変調用光源７は第１の発光素子２１を備えて
おり、第２の変調用光源１８は第２の発光素子２２を備
えている。これらの発光素子２１、２２は、それぞれ入
力された信号１５、１６によって変調される。
【００２９】第１の変調用光源１７および第２の変調用
発光源１８によって変調された変調光信号２３、２４は
光結合器２５に入力されて結合され結合後光信号２６と
して出力される。結合後光信号２６は受光素子２７でヘ
テロダイン検波され、出力信号２８として出力端子２９
から出力されるようになっている。
発光源１８によって変調された変調光信号２３、２４は
光結合器２５に入力されて結合され結合後光信号２６と
して出力される。結合後光信号２６は受光素子２７でヘ
テロダイン検波され、出力信号２８として出力端子２９
から出力されるようになっている。
【００３０】図２は、１８０度分配器の入出力波形を表
わしたものである。このうち同図（ａ）は１８０度分配
器１４（図１）に入力される電気信号１３の波形を示し
ている。１８０度分配器１４から出力される第１の信号
１５は、同図（ｂ）に示すように振幅がＡで周波数がｆ
となっており、第２の信号１６は同図（ｃ）に示すよう
に同じく振幅がＡで周波数がｆで位相が第１の信号１５
と１８０度相違した信号となっている。第１の信号１５
は第１の変調用光源１７に入力され、第２の信号１６の
方は第２の変調用光源１８に入力される。
わしたものである。このうち同図（ａ）は１８０度分配
器１４（図１）に入力される電気信号１３の波形を示し
ている。１８０度分配器１４から出力される第１の信号
１５は、同図（ｂ）に示すように振幅がＡで周波数がｆ
となっており、第２の信号１６は同図（ｃ）に示すよう
に同じく振幅がＡで周波数がｆで位相が第１の信号１５
と１８０度相違した信号となっている。第１の信号１５
は第１の変調用光源１７に入力され、第２の信号１６の
方は第２の変調用光源１８に入力される。
【００３１】第１の変調用光源１７は入力された第１の
信号１５の振幅が大きいほど光強度が強く、光周波数は
低くなるような光源である。第２の変調用光源１８も同
様に入力された第２の信号１６の振幅が大きいほど光強
度が強く、周波数は低くなるような光源である。しか
し、第１の信号１５と第２の信号１６は上述した通り位
相が１８０度相違している。このため、第１の信号１５
の振幅が大きくなると、第２の信号１６の振幅は小さく
なる。１８０度分配器１４に入力される信号１３に対す
る変調動作を比較すると、第１の変調用光源１７は、入
力信号１３の振幅が大きいほど光強度が強く、光周波数
は低くなる。また、第２の変調用光源１８の方は、これ
とは逆であり、入力信号１３の振幅が大きいほど光強度
が弱く、光周波数は高くなる。したがって、２種類の変
調光信号２３、２４を光結合器２５で結合して受光素子
２７でヘテロダイン検波すると、光強度変調成分は足し
合わされて相殺される。これを前記した振幅Ａを用いて
表わすと次の（１）式のようになる。 Ａsin ωｔ＋Ａsin （ωｔ＋π）＝Ａsin ωｔ−Ａsin ωｔ＝０ ……（１）
信号１５の振幅が大きいほど光強度が強く、光周波数は
低くなるような光源である。第２の変調用光源１８も同
様に入力された第２の信号１６の振幅が大きいほど光強
度が強く、周波数は低くなるような光源である。しか
し、第１の信号１５と第２の信号１６は上述した通り位
相が１８０度相違している。このため、第１の信号１５
の振幅が大きくなると、第２の信号１６の振幅は小さく
なる。１８０度分配器１４に入力される信号１３に対す
る変調動作を比較すると、第１の変調用光源１７は、入
力信号１３の振幅が大きいほど光強度が強く、光周波数
は低くなる。また、第２の変調用光源１８の方は、これ
とは逆であり、入力信号１３の振幅が大きいほど光強度
が弱く、光周波数は高くなる。したがって、２種類の変
調光信号２３、２４を光結合器２５で結合して受光素子
２７でヘテロダイン検波すると、光強度変調成分は足し
合わされて相殺される。これを前記した振幅Ａを用いて
表わすと次の（１）式のようになる。 Ａsin ωｔ＋Ａsin （ωｔ＋π）＝Ａsin ωｔ−Ａsin ωｔ＝０ ……（１）
【００３２】また、光の周波数成分は掛け合わされ、周
波数の偏移量は元の２倍となる。この結果、第１の発光
素子２１の周波数変調成分は、次の（３）式で表わさ
れ、第２の発光素子２２の周波数変調成分は、次の
（４）式で表わされることになる。式（４）は周波数の
偏移量を示している。 第１の発光素子２１の周波数変調成分：sin （αｔ＋Ａsin ωｔ）……（２） 第２の発光素子２２の周波数変調成分：sin （βｔ−Ａsin ωｔ）……（３） sin （αｔ＋Ａsin ωｔ）×sin （βｔ−Ａsin ωｔ） ＝［cos ｛（α−β）ｔ＋２Asinωｔ｝−cos （α＋β）ｔ］／２……（４ ）
波数の偏移量は元の２倍となる。この結果、第１の発光
素子２１の周波数変調成分は、次の（３）式で表わさ
れ、第２の発光素子２２の周波数変調成分は、次の
（４）式で表わされることになる。式（４）は周波数の
偏移量を示している。 第１の発光素子２１の周波数変調成分：sin （αｔ＋Ａsin ωｔ）……（２） 第２の発光素子２２の周波数変調成分：sin （βｔ−Ａsin ωｔ）……（３） sin （αｔ＋Ａsin ωｔ）×sin （βｔ−Ａsin ωｔ） ＝［cos ｛（α−β）ｔ＋２Asinωｔ｝−cos （α＋β）ｔ］／２……（４ ）
【００３３】ただし、これらの式でαは第１の変調用発
光手段の角周波数を示し、βは第２の変調用発光手段の
角周波数を示している。また、ωは入力信号の角周波数
を示しており、ｔは時間の経過を示している。なお、式
（４）におけるcos （α＋β）ｔの項は周波数が高すぎ
て、実際には検波されない。
光手段の角周波数を示し、βは第２の変調用発光手段の
角周波数を示している。また、ωは入力信号の角周波数
を示しており、ｔは時間の経過を示している。なお、式
（４）におけるcos （α＋β）ｔの項は周波数が高すぎ
て、実際には検波されない。
【００３４】図３は、第１および第２の発光素子による
変調の様子を図解したものである。このように妨害成分
となる強度変調成分が、第１の発光素子２１（図１）の
もの３１と第２の発光素子２２（図１）のもの３２とが
相殺される結果として十分抑圧されることになる。しか
も、第１の発光素子２１の周波数変調成分３３と第２の
発光素子２２の周波数変調成分３４とが対称的に分離配
置されたような形で偏在することになるので、周波数偏
移を従来に比べて２倍にすることができる。そこで、第
１および第２の発光素子２１、２２に加える信号のレベ
ルを実質的に半分にすることができ、これによって歪み
の発生を低減することができる。
変調の様子を図解したものである。このように妨害成分
となる強度変調成分が、第１の発光素子２１（図１）の
もの３１と第２の発光素子２２（図１）のもの３２とが
相殺される結果として十分抑圧されることになる。しか
も、第１の発光素子２１の周波数変調成分３３と第２の
発光素子２２の周波数変調成分３４とが対称的に分離配
置されたような形で偏在することになるので、周波数偏
移を従来に比べて２倍にすることができる。そこで、第
１および第２の発光素子２１、２２に加える信号のレベ
ルを実質的に半分にすることができ、これによって歪み
の発生を低減することができる。
【００３５】図４および図５は、従来の光ヘテロダイン
形FM変調器と本実施例の光ヘテロダイン形FM変調器の出
力信号スペクトラムを示したものである。図４が従来の
ものを、図５が本発明の実施例のものをそれぞれ示して
いる。図４では、FM変調信号４１に強度変調成分４２が
現われているが、本実施例のFM変調器によるものでは、
図５に示したようにFM変調信号４２に強度変調成分が現
われていない。これは、強度変調成分がほぼ完全に相殺
されている結果である。
形FM変調器と本実施例の光ヘテロダイン形FM変調器の出
力信号スペクトラムを示したものである。図４が従来の
ものを、図５が本発明の実施例のものをそれぞれ示して
いる。図４では、FM変調信号４１に強度変調成分４２が
現われているが、本実施例のFM変調器によるものでは、
図５に示したようにFM変調信号４２に強度変調成分が現
われていない。これは、強度変調成分がほぼ完全に相殺
されている結果である。
【００３６】図６は、本実施例の光ヘテロダイン形FM変
調器で、第１および第２の発光素子に加える信号のレベ
ルを従来に比べて１／２に設定した場合の光周波数偏移
を表わしたものである。この図から了解されるように、
従来と同等の周波数偏移量が得られることになり、入力
レベルを低下させることが可能になって、非線形性の緩
和ができることになる。
調器で、第１および第２の発光素子に加える信号のレベ
ルを従来に比べて１／２に設定した場合の光周波数偏移
を表わしたものである。この図から了解されるように、
従来と同等の周波数偏移量が得られることになり、入力
レベルを低下させることが可能になって、非線形性の緩
和ができることになる。
【００３７】第１の変形例
【００３８】図７は、本発明の第１の変形例におけるFM
変調器の構成を示したものである。この図７で図１と同
一部分には同一の符号を付しておりこれらの説明を適宜
省略する。この変形例のFM変調器５０では、入力端子１
２に供給された電気信号１３を分配器５１で単純に分岐
して第１の信号５２および第２の信号５３に分配する。
これらの信号５２、５３は互いに位相の等しい信号であ
る。第１の信号５２は、同相増幅器５４に入力されて、
入力された位相と等しい位相で増幅され、増幅後の第１
の信号５５として変調用光源１７に入力される。第２の
信号５３は逆相増幅器５６に入力されて位相を１８０度
変換された状態で増幅され、増幅後の第２の信号５６と
して局発光源１７に入力される。これ以降の回路部分は
先の実施例と全く同様である。
変調器の構成を示したものである。この図７で図１と同
一部分には同一の符号を付しておりこれらの説明を適宜
省略する。この変形例のFM変調器５０では、入力端子１
２に供給された電気信号１３を分配器５１で単純に分岐
して第１の信号５２および第２の信号５３に分配する。
これらの信号５２、５３は互いに位相の等しい信号であ
る。第１の信号５２は、同相増幅器５４に入力されて、
入力された位相と等しい位相で増幅され、増幅後の第１
の信号５５として変調用光源１７に入力される。第２の
信号５３は逆相増幅器５６に入力されて位相を１８０度
変換された状態で増幅され、増幅後の第２の信号５６と
して局発光源１７に入力される。これ以降の回路部分は
先の実施例と全く同様である。
【００３９】この第１の変形例のFM変調器５０では、同
相増幅器５４と逆相増幅器５６の２つの増幅器を使用し
ているが、電気信号１３をこれらの段で増幅する必要が
ない場合には、逆相増幅器５６の代わりに位相変換器を
使用することができ、この場合には同相増幅器５４を省
略することも可能である。
相増幅器５４と逆相増幅器５６の２つの増幅器を使用し
ているが、電気信号１３をこれらの段で増幅する必要が
ない場合には、逆相増幅器５６の代わりに位相変換器を
使用することができ、この場合には同相増幅器５４を省
略することも可能である。
【００４０】第２の変形例
【００４１】図８は、本発明の第２の変形例におけるＦ
Ｍ変調器の構成を表わしたものである。この図で図７と
同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を
適宜省略する。この第２の変形例で分配器５１から出力
された第１の信号５２は第１の変調用光源６１に供給さ
れ、第１の信号５２と同一の位相の第２の信号５３は第
２の変調用光源６２に供給される。
Ｍ変調器の構成を表わしたものである。この図で図７と
同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を
適宜省略する。この第２の変形例で分配器５１から出力
された第１の信号５２は第１の変調用光源６１に供給さ
れ、第１の信号５２と同一の位相の第２の信号５３は第
２の変調用光源６２に供給される。
【００４２】図９および図１０はこれら第１の変調用光
源と第２の変調用光源を表わしたものである。第１の変
調用光源６１は、図９に示すようにコンデンサ６４とこ
れに一端を接続し他端を正電源に接続したコイル６５
と、このコイル６５およびコンデンサ６４の接続点にア
ノード側を接続しカソード側を接地した半導体レーザダ
イオード６６によって構成されている。コンデンサ６４
に第１の信号５２を供給すると、正電源で発光する半導
体レーザダイオード６６のその発光強度が第１の信号５
２によって変調されることになる。
源と第２の変調用光源を表わしたものである。第１の変
調用光源６１は、図９に示すようにコンデンサ６４とこ
れに一端を接続し他端を正電源に接続したコイル６５
と、このコイル６５およびコンデンサ６４の接続点にア
ノード側を接続しカソード側を接地した半導体レーザダ
イオード６６によって構成されている。コンデンサ６４
に第１の信号５２を供給すると、正電源で発光する半導
体レーザダイオード６６のその発光強度が第１の信号５
２によって変調されることになる。
【００４３】第２の変調用光源６２は第１０図に示すよ
うにコンデンサ６７とこれに一端を接続し他端を負電源
に接続したコイル６８と、このコイル６８およびコンデ
ンサ６７の接続点にカソード側を接続しアノード側を接
地した半導体レーザダイオード６９によって構成されて
いる。コンデンサ６７に第２の信号５３を供給すると、
負電源で発光する半導体レーザダイオード６９のその発
光強度が第２の信号５３によって変調されることにな
る。第１の変調用光源６１の場合には、第１の信号５２
の振幅が大きくなると、半導体レーザダイオード６６に
加わる電圧が大きくなり流れる電流は多くなる。これに
より、光強度は強くなり、光周波数は低くなる。これに
対して、第２の変調用光源６２の場合には、第２の信号
５３の振幅が大きくなると、半導体レーザダイオード６
９に加わる電圧が大きくなり流れる電流は小さくなる。
これにより、光強度は弱くなり、光周波数は高くなる。
うにコンデンサ６７とこれに一端を接続し他端を負電源
に接続したコイル６８と、このコイル６８およびコンデ
ンサ６７の接続点にカソード側を接続しアノード側を接
地した半導体レーザダイオード６９によって構成されて
いる。コンデンサ６７に第２の信号５３を供給すると、
負電源で発光する半導体レーザダイオード６９のその発
光強度が第２の信号５３によって変調されることにな
る。第１の変調用光源６１の場合には、第１の信号５２
の振幅が大きくなると、半導体レーザダイオード６６に
加わる電圧が大きくなり流れる電流は多くなる。これに
より、光強度は強くなり、光周波数は低くなる。これに
対して、第２の変調用光源６２の場合には、第２の信号
５３の振幅が大きくなると、半導体レーザダイオード６
９に加わる電圧が大きくなり流れる電流は小さくなる。
これにより、光強度は弱くなり、光周波数は高くなる。
【００４４】このような第１および第２の変調用光源６
１、６２の出力は、光結合器２５で結合され、受光素子
２７でヘテロダイン検波されて、出力信号２８として出
力端子２９から出力されることになる。なお、この第２
の変形例では第１および第２の信号５２、５３をコンデ
ンサ６４、６７を介して第１または第２の変調用光源６
１、６２に入力することにしたが、これ以外の手法で信
号の入力を行うことができることはもちろんである。
１、６２の出力は、光結合器２５で結合され、受光素子
２７でヘテロダイン検波されて、出力信号２８として出
力端子２９から出力されることになる。なお、この第２
の変形例では第１および第２の信号５２、５３をコンデ
ンサ６４、６７を介して第１または第２の変調用光源６
１、６２に入力することにしたが、これ以外の手法で信
号の入力を行うことができることはもちろんである。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、第１の変調用光源と第２の変調用光源を共に
コンデンサと半導体レーザダイオードとコイルで構成
し、これらの接続の極性や接続される電源の極性を変え
ることで、共通した入力端子に入力する信号の位相を１
８０度反転させてそれぞれ変調するようにしたので、こ
れらの光源の主要な部品を共通化することができ、信号
の分配器や結合器を必要としないことと併せて部品の簡
略化とコストダウンを図ることが可能になる。もちろ
ん、請求項１記載の発明によれば、第１の変調用光源と
第２の変調用光源を共にコンデンサと半導体レーザダイ
オードヘテロダイン検波の際の非直線性により生じた不
要な光強度変調成分を相殺させることができる他、第１
および第２の変調用発光手段により変調された後の周波
数変調成分は周波数的に互いに分離配置されるような形
となるので、入力信号のレベルを実質的に半減させた入
力条件で所望のレベルの電気信号を出力することがで
き、歪みの発生を低減させることができるという効果も
ある。
によれば、第１の変調用光源と第２の変調用光源を共に
コンデンサと半導体レーザダイオードとコイルで構成
し、これらの接続の極性や接続される電源の極性を変え
ることで、共通した入力端子に入力する信号の位相を１
８０度反転させてそれぞれ変調するようにしたので、こ
れらの光源の主要な部品を共通化することができ、信号
の分配器や結合器を必要としないことと併せて部品の簡
略化とコストダウンを図ることが可能になる。もちろ
ん、請求項１記載の発明によれば、第１の変調用光源と
第２の変調用光源を共にコンデンサと半導体レーザダイ
オードヘテロダイン検波の際の非直線性により生じた不
要な光強度変調成分を相殺させることができる他、第１
および第２の変調用発光手段により変調された後の周波
数変調成分は周波数的に互いに分離配置されるような形
となるので、入力信号のレベルを実質的に半減させた入
力条件で所望のレベルの電気信号を出力することがで
き、歪みの発生を低減させることができるという効果も
ある。
【図１】本発明の一実施例におけるFM変調器の構成を示
したブロック図である。
したブロック図である。
【図２】本実施例の１８０度分配器の入出力波形を表わ
した各種波形図である。
した各種波形図である。
【図３】第１および第２の発光素子による変調の様子を
示した説明図である。
示した説明図である。
【図４】従来の光ヘテロダイン形FM変調器の出力信号ス
ペクトラムの一例を示した特性図である。
ペクトラムの一例を示した特性図である。
【図５】本実施例の光ヘテロダイン形FM変調器の出力信
号スペクトラムの一例を図６の従来例と対比するために
示した特性図である。
号スペクトラムの一例を図６の従来例と対比するために
示した特性図である。
【図６】本実施例の光ヘテロダイン形FM変調器の光周波
数偏移を表わした特性図である。
数偏移を表わした特性図である。
【図７】本発明の第１の変形例におけるFM変調器の構成
を示したブロック図である。
を示したブロック図である。
【図８】本発明の第２の変形例におけるFM変調器の構成
を示したブロック図である。
を示したブロック図である。
【図９】本発明の第２の変形例における第１の変調光源
の構成を示したブロック図である。
の構成を示したブロック図である。
【図１０】本発明の第２の変形例における第２の変調光
源の構成を示したブロック図である。
源の構成を示したブロック図である。
【図１１】従来提案されたFM変調器の一般的な構成を表
わしたブロック図である。
わしたブロック図である。
【図１２】公報に示されたヘテロダイン送信機の原理的
な構成を表わしたブロック図である。
な構成を表わしたブロック図である。
【図１３】他の公報に記載された不要光振幅変調成分除
去方法を実現する装置のブロック図である。
去方法を実現する装置のブロック図である。
１３ 電気信号（入力信号） １４ １８０度分配器 １７、６１ 第１の変調用光源 １８、６２ 第２の変調用光源 光結合器 ２７ 受光素子 ２８ 出力信号 ５１ 分配器 ５４ 同相増幅器 ５６ 逆相増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−74847（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−54825（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−2850（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−312624（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−13353（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−12201（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−56424（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−190586（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28 H03C 3/38 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】 電気信号入力用の入力端子に一端を接続
した第１のコンデンサと、カソードを接地しアノードを
前記第１のコンデンサの他端に接続した第１の半導体レ
ーザダイオードと、前記第１のコンデンサの他端に一端
を接続しその他端を所定の正電源に接続した第１のコイ
ルとを備えた第１の変調用光源と、 前記電気信号入力用の入力端子に一端を接続した第２の
コンデンサと、アノードを接地しカソードを前記第２の
コンデンサの他端に接続した第２の半導体レーザダイオ
ードと、前記第２のコンデンサの他端に一端を接続しそ
の他端を所定の負電源に接続した第２のコイルとを備
え、前記入力端子に入力される信号を第１の変調用光源
に対してその振幅および周波数を保持した状態で位相に
ついて１８０度反転させることで、第１の変調用光源に
よって変調された後の周波数変調成分と互いに周波数的
に分離配置されるような周波数変調成分 に変換する第２
の変調用光源と、 これら第１および第２の変調用光源の出力する変調光を
不要な光強度変調成分を相殺させるように 受光して光電
変換することでヘテロダイン検波を行い、このヘテロダ
イン検波の際の非直線性により生じた不要な光強度変調
成分を相殺させると共に、周波数の偏移量が元の２倍と
なることで前記入力信号のレベルを実質的に半減させた
入力条件で所望のレベルの電気信号を出力する光電変換
手段とを具備することを特徴とするＦＭ変調器。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| US09/150,774 US6014243A (en) | 1997-09-30 | 1998-09-10 | FM modulators |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09265562A JP3097618B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | Ｆｍ変調器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3097618B2 true JP3097618B2 (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=17418843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09265562A Expired - Fee Related JP3097618B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | Ｆｍ変調器 |
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| US6643470B1 (en) * | 1999-10-01 | 2003-11-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | FM signal converter, FM signal optical transmitter and FM signal optical receiver |
| US6634811B1 (en) * | 1999-11-30 | 2003-10-21 | Jds Corporation | High performance optical link |
| EP1646164B1 (en) * | 2003-07-11 | 2015-10-07 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical signal transmitter and optical signal transmission system |
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| JP4564517B2 (ja) * | 2007-06-27 | 2010-10-20 | Ｈｏｙａ株式会社 | Ｆｍ変調型光伝送装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH047882A (ja) * | 1990-04-25 | 1992-01-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
| JPH05188334A (ja) * | 1992-01-07 | 1993-07-30 | Nec Corp | 不要光振幅変調成分除去方法 |
| JPH07283785A (ja) * | 1994-04-04 | 1995-10-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光送信装置 |
| JP3405046B2 (ja) * | 1996-02-22 | 2003-05-12 | Ｋｄｄｉ株式会社 | レーザ光発生装置 |
| US5777773A (en) * | 1996-10-31 | 1998-07-07 | Northern Telecom Limited | Optical frequency control system and method |
| JP3482088B2 (ja) * | 1996-12-05 | 2003-12-22 | 松下電器産業株式会社 | 周波数変調装置 |
| JP3444519B2 (ja) * | 1997-05-19 | 2003-09-08 | 松下電器産業株式会社 | Ｆｍ変調装置 |
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- 1997-09-30 JP JP09265562A patent/JP3097618B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-09-10 US US09/150,774 patent/US6014243A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH11112433A (ja) | 1999-04-23 |
| US6014243A (en) | 2000-01-11 |
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