JP3203086B2 - 光信号受信回路 - Google Patents

光信号受信回路

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JP3203086B2 JP06431293A JP6431293A JP3203086B2 JP 3203086 B2 JP3203086 B2 JP 3203086B2 JP 06431293 A JP06431293 A JP 06431293A JP 6431293 A JP6431293 A JP 6431293A JP 3203086 B2 JP3203086 B2 JP 3203086B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光信号を受信する光信
号受信回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば数キロメートルの距離で光信号を
送受信する光空間通信が建設工事現場の監視用として、
また河川、峡谷における現場中継用とする等の目的で行
われている。この場合、送信された光信号の光を、例え
ば、PIN ダイオードからなる受光素子が受光するように
なっている。
【0003】図8は光信号を受光する従来の光信号受信
回路の回路図である。電源Vccは電源コンデンサ1を介
して接地されており、PIN ダイオードからなる受光素子
PDと抵抗R1 との直列回路を介して接地されている。受
光素子PDと抵抗R1 との接続部はオペアンプ2の正入力
端子+と接続されている。オペアンプ2の負入力端子−
は抵抗R2 を介して接地され、抵抗R3 を介してオペア
ンプ2の出力端子3と接続されている。オペアンプ2の
出力端子3は信号出力端子4と接続されている。
【0004】図9は従来の他の光信号受信回路の回路図
である。電源Vccは、電源コンデンサ1を介して接地さ
れており、PIN ダイオードからなる受光素子PDを介して
オペアンプ2の負入力端子−と接続されている。オペア
ンプ2の正入力端子+は接地されており、出力端子3は
抵抗R4 を介して負入力端子−と接続され、また信号出
力端子4と接続されている。
【0005】これらの光信号受信回路夫々の動作周波数
帯域は広帯域であり、オペアンプの動作上限周波数で決
定された周波数帯域を有している。いま、光信号を受光
素子PDが受光すると、受光素子PDを通って光電変換電流
がオペアンプ2へ入力されて増幅される。そして増幅し
た電圧を信号出力端子4へ出力する。これらの光信号受
信回路においては、抵抗R1 又はR4 の抵抗値を高くす
る程受信感度を高めることができるが、受光素子PDの接
合容量及びオペアンプ2の入力容量等による時定数のた
めに、高くし過ぎると光信号に対する応答速度が遅くな
る。またオペアンプ2を負帰還動作させているため、速
い応答速度で安定に動作させるように抵抗R1 又はR4
を適正値になす調整作業を行っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
光空間通信では、数キロメートルの距離で光信号を送受
信するから、天候により光信号の光強度が影響をうけ
る。特に霧が発生している場合には、光信号の光強度が
1/1000程度まで減衰することがあり、光空間通信の通信
精度が天候等によって左右される虞れがあるという問題
がある。また従来の光信号受信回路は、受光素子の光電
変換電流による電圧をそのままオペアンプに入力してい
るので、受信感度が低い。そのためS/N が良く、応答性
が速い高価なオペアンプを用いて増幅する必要があっ
て、光信号受信回路は高価になるというう問題がある。
本発明は斯かる問題に鑑み、高価なオペアンプを用いず
に、常に高感度に光信号を受信できる光信号受信回路を
提供することを目的とする。
【0007】
【0008】
【課題を解決するための手段】 第1 発明に係る光信号受
信回路は、光信号を受光素子で受光して、光信号を受信
する光信号受信回路において、前記受光素子の一側端子
を電源と接続しており、他側端子を、共振コイル及び共
振コンデンサを並列接続した共振回路と、抵抗及びコン
デンサを並列接続した並列回路とを直列接続した回路を
介して接地しており、前記共振コイルを、増幅回路に接
続された結合コイルに結合しており、前記共振回路と前
記並列回路との接続部の電圧に基づいて前記増幅回路の
増幅度を制御することを特徴とする。
【0009】
【0010】
【作用】 第1 発明では、受光素子が高周波である光信号
を受光すると受光素子に高周波の光電変換電流が流れ
る。光電変換電流が共振回路に流れると、共振回路が所
定共振周波数で共振し、高い共振電圧が得られる。光電
変換電流が、抵抗とコンデンサとの並列回路に流れる
と、共振回路と並列回路との接続部には光電変換電流の
平均値に応じた受信感度補正電圧が得られる。これによ
り、光信号を高感度に受信でき、また光信号の受信感度
を補正できる電圧が得られる。
【0011】
【実施例】以下本発明をその参考例及び実施例を示す図
面により詳述する。図1は本発明に係る光信号受信回路
参考例の構成を示す回路図である。電源Vccは電源コ
ンデンサ1を介して接地されており、PIN ダイオードか
らなる受光素子PDを介して、共振コイルL及び共振コン
デンサCを並列接続した共振回路RCの一側端子と接続さ
れている。共振回路RCの他側端子は接地されている。共
振コイルLに結合された結合コイルL0 の一側端子は増
幅用トランジスタTRのベースと接続されている。結合コ
イルL0 の他側端子はコンデンサC0 と抵抗R0 との並
列回路を介して接地されており、結合コイルL0 とコン
デンサC0 と抵抗R0との接続部は、抵抗R10を介して
電源Vccと接続されている。共振回路RCの共振周波数f
r は、 fr =1/{2π(LCR1/2 } …(1) CR =CR1+CR2 …(2) (但し、CR1は共振コンデンサCの容量、CR2は受光素
子PDの接合容量) により選定されている。
【0012】次にこの光信号受信回路の動作を説明す
る。いま、光信号を受光素子PDが受光すると、受光素子
PDには光電変換電流が流れて、この光電変換電流は共振
回路RCに流れる。そして共振周波数fr の光信号を受信
したときは、共振回路RCが共振してそのインピーダンス
が最大になり、共振回路RCには高い共振電圧が発生す
る。この共振電圧によって結合コイルL0 には高い電圧
が誘起されてトランジスタTRのゲートに入力され、増幅
される。
【0013】このように光電変換電流により、共振回路
で共振電圧を発生させて、光信号を高感度に受信するこ
とができる。また共振周波数fr の光信号を受信したと
きは、受光素子PDの負荷抵抗は無限大となり、入力感度
が高くなる。光信号に共振周波数fr 以外の周波数成分
が混入していても、共振回路を狭帯域にしているので共
振周波数以外の光信号を受信せず高いS/N が得られる。
更に、共振回路を狭帯域にしているので、回路の調整を
広い周波数範囲で調整する必要がない。
【0014】図2は本発明に係る光信号受信回路の他の
参考例の構成を示す回路図である。電源Vccが受光素子
PDを介して共振回路RCの共振コイルLの中間点 (中間タ
ップ) と接続されている。中間点の両側のコイル部分の
巻数比は、共振回路RCの周波数選択度Qが最適になるよ
う選定する。それ以外の構成は図1に示した構成と同様
となっており、同一構成部分には同符号を付している。
この光信号受信回路は図1に示した光信号受信回路と同
様に動作し高感度に光信号を受信する。そして、この場
合、受光素子PDの容量及び抵抗成分が共振回路に与える
影響を軽減できる。即ち、容量成分では同調周波数の変
動を抑えることが可能であり、抵抗成分では電圧の減衰
を防止でき、その分共振電圧がより高くなって、光信号
の受信感度をより高めることができる。
【0015】図3は本発明に係る光信号受信回路の実施
の構成を示す回路図である。共振回路RCはコンデンサ
11と抵抗R11との並列回路を介して接地されている。
共振回路RCと、コンデンサC11、抵抗R11との接続部
は、感度補正電圧端子TS と接続されている。それ以外
の構成は図2に示した光信号受信回路の構成と同様とな
っており、同一構成部分には同符号を付している。この
光信号受信回路は図2に示した光信号受信回路と同様に
動作して高感度に光信号を受信する。そして、この場合
は高周波においては共振回路RCがコンデンサC11を介し
て接地され、直流においては抵抗R11を介して接地され
たことになる。
【0016】そのため受光素子PDから図4に示す光電変
換電流が共振回路RCへ流れた場合、感度補正電圧端子T
S には図5に示す光電変換電流の平均値に応じた電圧が
得られる。また結合コイルL0 には図6に示す光信号を
受信した高周波電圧が誘起される。このように感度補正
電圧端子TS に出力される電圧は受信した光信号量に比
例しているので、この感度補正電圧端子TS の電圧に基
づいて、トランジスタTRのベース電流を制御すれば、ト
ランジスタTRのゲインを制御できる。換言すれば、光信
号を受信する感度を補正できる。
【0017】図7は、本発明に係る光信号受信回路の他
実施例の構成を示す回路図である。感度補正電圧端子
S がゲイン制御回路を構成するFET 20のゲートと接続
されている。結合コイルL0 のトランジスタTRと接続し
ていない側の端子はFET 20を介して接地されている。そ
れ以外の構成は、図3に示す光信号受信回路の構成と同
様であり、同一構成部分には同符号を付している。
【0018】この光信号受信回路は、図3に示す光信号
受信回路の動作と同様の動作をして光信号を高感度に受
信する。そして、受光素子PDから光電変換電流が増加
(減少) すると、それに応じて感度補正電圧端子TS
電圧が上昇 (下降) してFET 20がオン (オフ) する。こ
れにより、トランジスタTRのベース電圧が低下 (上昇)
してトランジスタTRの増幅度が低下(増加)する。その
結果トランジスタTRの出力電圧は常に所定値に保持でき
る。また高周波では、共振回路RCがコンデンサC 11を介
して接地されたことになるので受信感度も良い。本実施
例では受光素子にPIN ダイオードを用いたが、これに限
定されるものではない。
【0019】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、光
信号を常に高いS/N で高感度に受信できる。また、受信
感度を高めるための回路の調整が容易である。更に高価
なオペアンプを用いる必要がない。それにより、本発明
は、光空間通信において常に高い通信精度が得られ、し
かも安価に光信号受信回路を得ることができる優れた効
果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光信号受信回路の構成を示す回路
図である。
【図2】本発明に係る光信号受信回路の他の実施例の構
成を示す回路図である。
【図3】本発明に係る光信号受信回路の更に他の実施例
の構成を示す回路図である。
【図4】受光素子を流れる光電変換電流の波形図であ
る。
【図5】感度補正電圧端子の電圧レベルを示す図であ
る。
【図6】結合コイルに誘起する高周波電圧の波形図であ
る。
【図7】本発明に係る光信号受信回路の更に他の実施例
の構成を示す回路図である。
【図8】従来の光信号受信回路の回路図である。
【図9】従来の他の光信号受信回路の回路図である。
【符号の説明】
C 共振コンデンサ L 共振コイル L0 結合コイル RC 共振回路 PD 受光素子 TS 感度補正電圧端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04B 10/26 (56)参考文献 特開 昭61−278227(JP,A) 特開 平2−215234(JP,A) 特開 平2−101832(JP,A) 特開 平4−225611(JP,A) 実開 平2−82142(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/08 H04B 1/18 - 1/24

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光信号を受光素子で受光して、光信号を
    受信する光信号受信回路において、前記受光素子の一側
    端子を電源と接続しており、他側端子を、共振コイル及
    び共振コンデンサを並列接続した共振回路と、抵抗及び
    コンデンサを並列接続した並列回路とを直列接続した回
    路を介して接地しており、前記共振コイルを、増幅回路
    に接続された結合コイルに結合しており、前記共振回路
    と前記並列回路との接続部の電圧に基づいて前記増幅回
    路の増幅度を制御することを特徴とする光信号受信回
    路。
  2. 【請求項2】 前記受光素子の一側端子を前記共振コイ
    ルの中間点と接続していることを特徴とする請求項1記
    載の光信号受信回路。
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