JP3274480B2 - 信号の光ヘテロダイン受信装置 - Google Patents

信号の光ヘテロダイン受信装置

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JP3274480B2 JP32662991A JP32662991A JP3274480B2 JP 3274480 B2 JP3274480 B2 JP 3274480B2 JP 32662991 A JP32662991 A JP 32662991A JP 32662991 A JP32662991 A JP 32662991A JP 3274480 B2 JP3274480 B2 JP 3274480B2
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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、光発振器の発振器信号
および受信信号を受信する混合段と、混合段に接続され
た中間周波段とを備えた光ヘテロダイン受信機に関す
る。さらに、それはこのようなヘテロダイン受信機に対
する送信機に関する。
【0002】
【従来の技術】ヘテロダイン受信機に関する特徴は、局
部発振器によって発生された基準波と受信された信号を
混合する混合段を有することである。混合段によって受
信された信号が光信号であり、基準波が光学波ならば、
この装置は光ヘテロダイン受信機である。光信号入力は
例えばPINダイオードのような混合段に供給される。
この混合段は光発振器に接続される。混合段は差周波数
を生成する。混合段の出力において、中間周波数(I
F)を得ることができる。中間周波フィルタは、中間周
波段として設けられることが好ましい。
【0003】このような光ヘテロダイン受信機は、雑誌
(FREQUENZ 41,1987年8月第201 乃至208
頁)に示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ヘテロダイン受信機の
周波数同調に関して、2つの可能な方法が知られてい
る。第1のものはIF段が設定されて中間周波数が一定
に保持され、一方局部発振器の周波数が同調されること
ができるようにすることである。光ヘテロダイン受信機
に対して、これは広い光同調範囲の利点を有する。さら
に、IFフィルタはただ1つの固定された中間周波数に
同調される必要がある。この方法の欠点は光発振器が連
続的に同調されることができなければならないことであ
り、これは結果的に安定性の問題を生じさせる。そのラ
イン幅は一般に比較的広いため、位相雑音が生じる。
【0005】その代りとして、光発振器の周波数を固定
することが知られている。したがって、この周波数は変
化されることができない。しかしながら、中間周波段は
光受信機を同調可能にするために可同調である。これは
光ヘテロダイン受信機の良好な安定性の利点を有する
が、しかしながら有効な光同調範囲が小さいという欠点
を有する。
【0006】したがって、本発明の目的は上記の欠点を
排除し、比較的簡単な構造および最適な可同調性により
非常に良好なヘテロダイン受信を行う冒頭に記載された
種類の光ヘテロダイン受信機を提供することである。さ
らに、送信周波数がマルチチャンネル送信のために有効
に選択されるこのようなヘテロダイン受信機用の送信機
が提供されることが要求されている。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的は、光発振器は
ジャンプして不連続的に同調されることが可能であり、
中間周波段は連続的に同調可能であることを特徴とする
光ヘテロダイン受信機によって実現される。本発明によ
ると光発振器は連続的に同調することができないが、段
階的に(周波数ステップで)同調可能である。連続同調
は可変IF段において実行される。この利点は個々の周
波数ステップがそれぞれ高い安定性により得られること
ができるため、周波数の安定性の高い光発振器を構成す
ることができることである。可変IF段の連続同調はま
た回路によって最適に得られることができるため、全て
考慮すると光信号の優れたヘテロダイン受信が実現され
ることができる。本発明の別の実施態様は請求項2乃至
6に記載されている。
【0008】請求項1乃至6のいずれか1項によるヘテ
ロダイン受信機用の送信機は請求項7に記載されてい
る。
【0009】
【実施例】図1は光ヘテロダイン受信機の例により本発
明によるヘテロダイン受信機を説明したブロック図であ
る。光ヘテロダイン受信機は混合段1を有し、光入力信
号fe を受信する。さらに、それは周波数fLOを持つ光
波を出力する光発振器2を有する。この光波は混合段1
に供給される。混合段1はIFフィルタ3に供給される
周波数fIFを持つ中間周波数信号を発生する。IFフィ
ルタ3は帯域幅Bを有するパスバンドを発生する。中間
周波数は混合段1の2つの入力信号の差の結果であり、
2つの入力周波数の一方が他のものから減算されること
は重要ではない。したがって、中間周波数fIFは、 fIF=fLO−fe1 にしたがって光入力信号周波数fe1から生じる。或は、 fIF=fe2−fLO にしたがって光入力信号周波数fe2から発生する。
【0010】それ故、図2に示されたようにヘテロダイ
ン受信機が感応する周波数fe1およびfe2は、 fe1=fLO−fIFe2=fLO+fIFIFに同調されたIFフィルタ3は帯域幅Bを有してい
るため、図1のヘテロダイン受信機はfe1またはfe2
おいて帯域幅B内の入力信号周波数に感応する。fe1
e2のミラー周波数と呼ばれ、またその逆の場合は逆に
呼ばれる。
【0011】fIFが図2に示されたように上記された最
初の例のように一定に同調され、局部発振器の周波数f
LOが可変的に同調されることができる場合、この結果は
例えば以下のような大きい光同調範囲の利点を有する。
【0012】例えば、Δλ=1mm、すなわちΔLO=125
GHz (1550nmにおいて)この既知の方法の欠点は光発振
器2の連続同調範囲のために困難な問題が生じる。この
問題は、連続的に同調可能な発振器の周波数の周波数安
定性に根ざすものである。
【0013】図3は発振器2の周波数fLOがある値に固
定され、中間周波数fIFが同調可能である別の知られた
変形を示す。これもまた光受信機全体を同調可能にす
る。同調範囲は図3において両方向の矢印により示され
ている。1つの受信セクションはE1 で示され、この受
信セクションに調和されたミラー周波数セクションはE
2 で示されている。逆にE1 はまたE2 のミラー周波数
である。
【0014】ヘテロダイン受信機を同調するこの既知の
方法は、発振器2が固定された周波数であるために非常
に良好に安定化されることができることである。しかし
ながら、光ヘテロダイン受信機の場合、例えば、|fe
*−fe|=20GHzのように小さい光同調範囲だけが
可能であることが欠点である。したがって、Δλ=0.15
nm(1550nmにおいて)に過ぎない。
【0015】|fe*−fe|は同調によって得られる
中間周波数変化を示す。本発明による光ヘテロダイン受
信機においては、光発振器2は連続的でなくジャンプス
テップSp1、ステップSp2(図4および図5)での
み同調可能にされている。連続同調は可変IF段で実行
される。図4の(a)は、どの受信周波数範囲が本発明
による新しいヘテロダイン受信機の同調能力の結果とし
て生成されるかを示す。周波数軸上には発振器2の周波
数fLOA および発振器2の別の周波数fLOB が示されて
いる。これら2つの周波数の間にはジャンプステップS
p1がある。もう1つのジャンプステップSp2は完全
には示されていない。周波数fLOA の左端には受信セク
ションEA1 があり、fLOA の右端には受信セクション
EA2 がある。EA1 およびEA2 は互いにミラー周波
数セクションであり、受信範囲EAを構成する。
【0016】周波数LOB の左側には受信セクションEB
1 があり、その右側には受信セクションEB2 がある。
EB1 およびEB2 は互いにミラー周波数セクションで
あり、受信範囲EBを構成する。
【0017】したがって、入力周波数帯域を疑似的にカ
バーすることが連続集束は可能である。本発明による装
置は、ジャンプ同調に対して予め処理された多数のタイ
プの高い安定性の発振器が局部発振器としての使用に対
して利用されることができるという利点を有する。半導
体レーザは光ヘテロダイン受信機に本質的に使用される
ことができる。通常望ましくないジャンプ同調に対する
それらの特性は本発明にしたがって意図的に使用され
る。例えば、モード長のために空洞長が12mmの外部空洞
レーザは典型的に0.1nm 、すなわち12.5GHz(1550nm
において)だけジャンプする。さらに、可同調エルビウ
ムファイバリングレーザもまた適している。これらのタ
イプのレーザは全て分子共振で安定化された周波数であ
る。
【0018】このような安定化の原理は文献(“Electr
oics Letters”,Vol.24.1988年 8月,1048乃至1049
頁)に記載されている。多数のこのような共振は例えば
アセチレンの吸収スペクトルにおいてGHz範囲におい
て不明確性を有する。これは特に文献(“IEEE Phot.Te
chn.Letters ”,Vol 1 ,No.10 ,1989年10月)に示さ
れている。
【0019】可同調マイクロ波受信機はIF段として使
用されることがべきである。同調が図4の(a)に示さ
れたように実行された場合、IF段すなわち可同調マイ
クロ波受信機はほぼ0GHz乃至例えば6GHzにおい
て連続的に同調可能でなければならない。その場合、低
周波数限界で著しく低い周波数に達することは技術的に
困難である。
【0020】図5の(a)を参照すると、IF段が0G
Hz付近に同調される必要のない本発明の実施例が示さ
れている。この実施例において、発振器2の周波数ジャ
ンプおよびIF段の同調範囲は、1つの発振器周波数に
よって与えられた受信セクションが別の発振器周波数に
より与えられた受信セクションとインターリーブされる
ように選択される。
【0021】これは図5の(a)において説明される。
図5の(a)は発振器周波数fLOA およびfLOB にそれ
ぞれ割当てられた受信セクションEA1 およびEA2
並びにEB1 およびEB2 が、別の発振器周波数に割当
てられた受信セクションが1つの受信セクション(例え
ばEB1 )とそのミラー周波数受信セクション(例えば
EB2 )との間に配置されるように構成されインターリ
ーブされることを示す。例えば、両者が発振器周波数f
LOB に割当てられるEB1 とEB2 との間には、発振器
周波数fLOA に割当てられた受信セクションEA1 およ
び発振器周波数fLOC に割当てられた受信セクションE
1 (示されていない)が配置されている。
【0022】これによって、図4の(a)によるヘテロ
ダイン受信機の同調のように広範囲の周波数をカバーす
ることができる。しかしながら、ここにおいて中間周波
数は例えば3乃至6GHzのほぼ1オクターブの範囲で
よく、ほぼ0に同調される必要がないという利点を有す
る。
【0023】図4の(a)および図5の(a)におい
て、受信周波数は本発明にしたがってヘテロダイン受信
機の同調によって得られる。本発明によるヘテロダイン
受信機の受信信号の周波数fe は図4の(a)および図
5の(a)に示された受信セクション内で任意の値とす
ることができる。
【0024】図4の(a)および図5の(a)を参照す
ると、本発明の有効な実施例を得るためにマルチチャン
ネル動作に対して本発明による送信機からヘテロダイン
受信機に同時に送信された信号の周波数がどのようにし
て選択されるかが示されている。図5の(a)および図
4の(a)によりミラー周波数受信セクションに属して
いるヘテロダイン受信機の動作可能な周波数内におい
て、ヘテロダイン受信機と共に動作する送信機は別の占
有された周波数のミラー周波数でない周波数だけを使用
する。換言すると、チャンネルによる周波数の割当て
は、割当てられた周波数のミラー周波数が割当てられな
いで残るように行われる。
【0025】送信機が受信機において互いのミラー周波
数である2つの周波数を使用した場合、受信機は同じ中
間周波数に両チャンネルを変換し、明瞭な信号受信はも
はや不可能である。本発明による送信機の位置における
チャンネル割当ては受信機の一における不明確でない信
号受信を保証する。
【0026】図4の(b)は、本発明による送信機の位
置におけるチャンネル割当てを示す。互いのミラー周波
数受信セクションを含む各受信セクションは、送信機の
位置から負荷されることができるチャンネルに分割され
る。したがって、図4の(b)に示された例において周
波数a乃至tはこの原理の通りに送信機の位置から負荷
されることができる。しかしながら、本発明によると送
信機は互いのミラー周波数でない周波数を有するチャン
ネルだけを負荷する。
【0027】送信機によって占有された周波数は矢印で
示され、それによって設定されたチャンネルは符号1
´、2´乃至10´を付けられている。例えば、受信セク
ションEA1 における周波数が使用された場合、受信セ
クションEA2 における対応したミラー周波数jは矢印
で示されているように使用されずに残される。これによ
って、受信機中のミラー周波数が抑制されなくても信号
の明瞭な受信が保証される。
【0028】受信セクションが図5の(a)に示された
ヘテロダイン受信機同調が行われた場合、受信セクショ
ン中の周波数の対応した負荷も可能である。図5の
(b)において、受信セクションEB1 、EA2 、EC
1 およびEB2 における周波数の対応した負荷が例とし
て示されている。これらの受信セクションはほとんどギ
ャップのなない広範囲の周波数をカバーするため、送信
機中のチャンネルの周波数は等距離に選択され、これは
周波数の安定化に関して有利である。チャンネルによる
各周波数の等距離負荷が望まれている場合、受信セクシ
ョンEA1 がドロップされることができる。
【0029】本発明の実施例において、図4および図5
に示されているように発振器2の周波数ジャンプSPお
よびIF段の同調範囲ΔfIFは、それらのミラー周波数
受信セクションを含む受信セクションが重ならないよう
に選択される。
【図面の簡単な説明】
【図1】ヘテロダイン受信機のブロック図。
【図2】局部発振器周波数、中間周波数およびヘテロダ
イン受信機の受信周波数の相互関係の説明図。
【図3】図2に類似しているが、中間周波数の同調によ
って受信周波数がどのように同調されるかを示す図。
【図4】本発明に対応したヘテロダイン受信機の同調範
囲、および本発明にしたがって構成された送信機におい
て指定された送信周波数を示す図。
【図5】本発明による第2の実施例のヘテロダイン受信
機の同調範囲、および本発明にしたがって構成されたヘ
テロダイン受信機と関連した送信機において指定された
送信周波数を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04J 14/00 14/02 (56)参考文献 特開 平4−236525(JP,A) 特開 昭60−153230(JP,A) 特開 昭62−141828(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/08 H04B 1/26

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光発振器の発振器信号および受信信号を
    受信する混合段と、混合段に接続された中間周波段とを
    備えた光ヘテロダイン受信機において、 光発振器はジャンプして不連続的に同調されることが可
    能であり、中間周波段は連続的に同調可能であることを
    特徴とする光ヘテロダイン受信機。
  2. 【請求項2】 光発振器の周波数のジャンプおよび中間
    周波段の同調範囲は、発振器の種々の周波数に対応した
    それらの調和されたミラー周波数セクションを含む受信
    セクションが重ならないように選択されることを特徴と
    する請求項1記載の受信機。
  3. 【請求項3】 原子または分子共振が光発振器のジャン
    プ同調のために使用されていることを特徴とする請求項
    1または2記載の受信機。
  4. 【請求項4】 外部空洞レーザが光発振器として使用さ
    れていることを特徴とする請求項3記載の受信機。
  5. 【請求項5】 可同調マイクロ波受信機が中間周波段と
    して使用されていることを特徴とする請求項1乃至4の
    いずれか1項記載の受信機。
  6. 【請求項6】 光発振器の周波数のジャンプおよび中間
    周波段の同調範囲は、発振器の種々の可能な周波数に対
    応したそれらの調和されたミラー周波数セクションを含
    む受信セクションが、隣接した発振器周波数に割当てら
    れた受信セクションが受信セクションと調和されたミラ
    ー周波数セクションとの間に存在するようにインターリ
    ーブされるように選択されることを特徴とする請求項1
    乃至5のいずれか1項記載の受信機。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至6のいずれか1項記載のヘ
    テロダイン受信機で受信される信号を送信するマルチチ
    ャンネル送信のための送信機において、 受信機の中間周波段における中間周波数を変化させた連
    続的同調により受信可能な周波数の範囲中において、受
    信機の発振器周波数に対してミラー関係にある2つの周
    波数については、その一方の周波数が送信周波数として
    使用される場合にミラー関係にある他方の周波数を送信
    周波数として使用しないように送信信号の周波数が設定
    されていることを特徴とする 送信機。
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EP (1) EP0485812B1 (ja)
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AU (1) AU645625B2 (ja)
CA (1) CA2055309C (ja)
DE (1) DE59105787D1 (ja)
ES (1) ES2076442T3 (ja)
NZ (1) NZ240547A (ja)

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EP0485812A3 (en) 1993-01-27
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