JP6594585B2 - 光マイクロ波伝送装置及び周波数変換装置並びに位相制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、高周波信号通信に用いる光マイクロ波伝送装置と、この光マイクロ波伝送装置を用いた周波数変換装置と、位相制御装置に関する。

近年、通信の高速化及び大容量化に伴い、使用周波数帯域は益々高くなっており、ミリ波帯やサブテラヘルツ帯など、高周波信号の生成処理技術が必要となってきている。

ミリ波帯やサブテラヘルツ帯などの高周波信号の生成においては、低周波数信号源からの信号を逓倍変換して、高周波信号を生成するため、周波数変換装置が必要となる。従来の周波数変換装置においては、異なる周波数ｆ_１，ｆ_２を持つ二つの光信号をＷＤＭカプラで合波してフォトミキサで光電気変換することにより、差ビート信号ｆ_１−ｆ_２を発生させ、周波数変換を実現している（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−６２６１９公報

しかしながら、従来の周波数変換装置においては、異なる周波数を持つ変調信号を発生させるために二つの送信光源が必要である等、高コストであるという課題があった。また、実際の使用を考慮した場合、二つの送信光源の出力位相を同期させるため、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）などの位相同期回路を別途追加する必要があり、部品点数が増加すると共に装置が大型化し、コスト高になるという課題があった。

この発明は、かかる問題を解決するためになされたもので、装置の小型化及び部品点数の削減が可能で低コスト化を図ることのできる光マイクロ波伝送装置及び周波数変換装置並びに位相制御装置を得ることを目的とする。

この発明に係る光マイクロ波伝送装置は、伝送対象のＲＦ送信信号を生成する送信信号源と、ＲＦ送信信号とは異なる周波数を持ち、かつＲＦ送信信号よりレベルが大きいＲＦクロック信号を出力するクロック信号源と、ＲＦ送信信号とＲＦクロック信号とを合波した信号を光信号に変換するデジタル通信用光源とを備えたものである。

この発明に係る光マイクロ波伝送装置は、ＲＦ送信信号を生成する送信信号源と、ＲＦ送信信号とは異なる周波数でレベルが大きいＲＦクロック信号を生成するクロック信号源とを備え、これらＲＦ送信信号とＲＦクロック信号とをデジタル通信用光源で光信号に変換するようにしたものである。これにより、装置の小型化及び部品点数の削減が可能で低コスト化を図ることができる。

この発明の実施の形態１の周波数変換装置を示す構成図である。 デジタル通信用光源に対してＲＦ送信信号のみを入力させるようにした周波数変換装置を示す構成図である。 図３ＡはＲＦクロック信号無しのスペクトルを示す説明図、図３ＢはＲＦクロック信号有りのスペクトルを示す説明図である。 図４Ａ〜図４Ｄは、この発明の実施の形態１の周波数変換装置における各部のスペクトルを示す説明図である。 この発明の実施の形態２の周波数変換装置を示す構成図である。 図６Ａ〜図６Ｆは、この発明の実施の形態２の周波数変換装置における各部のスペクトルを示す説明図である。 この発明の実施の形態３の周波数変換装置を示す構成図である。 図８Ａ〜図８Ｉは、この発明の実施の形態３の周波数変換装置における各部のスペクトルを示す説明図である。 この発明の実施の形態４の位相制御装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態４の位相制御装置のデジタル通信用光源への入力信号スペクトルを示す説明図である。 この発明の実施の形態４の位相制御装置のフォトダイオードの出力スペクトルを示す説明図である。 この発明の実施の形態４の位相制御装置の第１のアナログフィルタの出力スペクトルを示す説明図である。 この発明の実施の形態４の位相制御装置のデジタル通信用光源におけるリミッタアンプの出力スペクトルを示す説明図である。 この発明の実施の形態５の位相制御装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態６の位相制御装置を示す構成図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態による周波数変換装置の構成図である。
本実施の形態による周波数変換装置は、送信信号源１０１、クロック信号源１０２、出力制御回路１０３、カプラ１０４、デジタル通信用光源１０５、光ファイバ１０６、フォトダイオード１０７、フィルタ１０８を備える。送信信号源１０１は、伝送対象とするＲＦ送信信号を生成する信号源である。クロック信号源１０２は、ＲＦ送信信号とは異なる周波数を持ち、かつ、ＲＦ送信信号よりレベルの大きいＲＦクロック信号を生成する信号源である。出力制御回路１０３は、クロック信号源１０２から出力されたＲＦクロック信号のレベルを制御するための制御回路である。カプラ１０４は、送信信号源１０１からのＲＦ送信信号とクロック信号源１０２からのＲＦクロック信号とを合波するカプラである。デジタル通信用光源１０５は、カプラ１０４からの電気信号を取得し、光信号に変換して出力する装置であり、リミッタアンプ１０５ａとＥ／Ｏ変換部１０５ｂとを備えている。リミッタアンプ１０５ａは、入力レベルに対応してその利得を制御し、出力レベルを一定値に保持する増幅器である。Ｅ／Ｏ変換部１０５ｂは、電気信号を光信号に変換する変換部である。デジタル通信用光源１０５としては、例えば、ＳＦＰ＋（Ｓｍａｌｌ−Ｆｏｒｍ−ｆａｃｔｏｒ−Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ−ｐｌｕｓ）の送信部を使用する。また、これら送信信号源１０１〜デジタル通信用光源１０５で、周波数変換装置における送信側の構成である光マイクロ波伝送装置が構成されている。光ファイバ１０６は、デジタル通信用光源１０５とフォトダイオード１０７とを接続するための光伝送路を構成している。フォトダイオード１０７は、光信号を電気信号に変換する変換素子である。フィルタ１０８は、設定された周波数の信号を取り出すためのフィルタである。

先ず、本実施の形態の動作原理を説明する。
本実施の形態では、図１に示す通り、周波数ｆ_ＤＡＴＡのＲＦ送信信号に加えて、このＲＦ送信信号の周波数ｆ_ＤＡＴＡとは異なる周波数ｆ_αｘで、ＲＦ送信信号のレベルより高いレベルを持つＲＦクロック信号をデジタル通信用光源１０５に対してマルチトーン入力することを特徴としている。

図２にデジタル通信用光源１０５に対してＲＦ送信信号のみを入力した場合の構成を示す。すなわち、図示の構成は、図１の構成からクロック信号源１０２〜カプラ１０４を取り除いた構成である。
この構成下では、デジタル通信用光源１０５中のリミッタアンプ１０５ａの効果により、送信信号の入力レベルにかかわらずフォトダイオード１０７からのＲＦ出力信号レベルは一定値となり、図３Ａに示す通り、ＲＦ送信信号の振幅情報は含ませることができない。すなわち、アナログ信号伝送不可となってしまう。図３Ａ中、−１０ｄＢｍのＲＦ送信信号を点線で示し、−２０ｄＢｍのＲＦ送信信号を実線で示しているがほとんど重なっている。また、図３Ａ及び図３Ｂは、ＲＦ送信信号が１ＧＨｚにおける出力スペクトルを示している。

一方、本実施の形態の図１に示すように、デジタル通信用光源１０５に対してマルチトーン入力を行った場合、リミッタアンプ１０５ａのアンプ利得はＲＦクロック信号の入力レベルに応じて固定される。その条件下でＲＦ送信信号を入力した場合、図３Ｂに示す通り、フォトダイオード１０７からのＲＦ出力信号レベルはＲＦ送信信号レベルに応じて変動し、ＲＦ送信信号の振幅情報及び位相情報を含ませることができ、アナログ信号伝送可能となる。図３Ｂにおいても、点線が−１０ｄＢｍのＲＦ送信信号を示し、実線が−２０ｄＢｍのＲＦ送信信号を示している。図示のように、信号強度が１０ｄＢ変化している。

すなわち、通常、リミッタアンプはアンプへの入力レベルにかかわらず、出力レベルを一定に保持する。これは、リミッタアンプがアンプへの入力レベルに応じて、アンプ利得を変動させているからである。本発明では、ＲＦ送信信号とは別に、ＲＦクロック信号をデジタル通信用光源１０５にマルチトーン入力する。この時、デジタル通信用光源１０５中のリミッタアンプ１０５ａは、ＲＦ送信信号またはＲＦクロック信号のうち、より入力レベルの高い信号の入力レベルに従ってアンプ利得を固定する。従って、ＲＦクロック信号の入力レベル＞ＲＦ送信信号の入力信号レベルの条件を満たすＲＦ信号をデジタル通信用光源１０５に入力する事で（ＲＦクロック信号の入力レベルから決定したアンプ利得）×（ＲＦ送信信号の入力レベル）の信号がリミッタアンプ１０５ａから出力される。

さらにデジタル通信用光源１０５に対してマルチトーン入力を行った場合、送信信号は正弦波、クロック信号は矩形波で伝送される為、図４Ｃに示す通り、フォトダイオード１０７の出力端においては、ＲＦ送信信号の周波数成分ｆ_ＤＡＴＡとＲＦクロック信号の奇数倍の周波数成分（２ｎ＋１）×ｆ_αｘの和周波成分（２ｎ＋１）×ｆ_αｘ＋ｆ_ＤＡＴＡと差周波成分（２ｎ＋１）×ｆ_αｘ−ｆ_ＤＡＴＡが発生する。但し、ｎは任意の整数である。よって、ＲＦクロック信号の周波数ｆ_αｘを適切に設定することにより、従来では必要であったミキシング手段を用いることなく、低周波数信号源からの信号を逓倍変換して、高周波信号を生成することが可能となる。

以下、実施の形態１の周波数変換装置の動作について説明する。
送信信号源１０１は、ＲＦ送信信号として周波数ｆ_ＤＡＴＡの送信信号を出力する。また、クロック信号源１０２は、ＲＦクロック信号として、周波数ｆ_αｘのクロック信号を出力する。ここで、ｆ_αｘ≠ｆ_ＤＡＴＡである。また、ＲＦ送信信号とＲＦクロック信号の高調波の差ビート周波数が送信信号周波数と一致しないよう、（２ｎ＋１）×ｆ_αｘ−ｆ_ＤＡＴＡ≠ｆ_ＤＡＴＡとする。さらに、ＲＦクロック信号の出力レベルＰ_αｘは、ＲＦ送信信号の出力レベルＰ_ＤＡＴＡより大きい（Ｐ_αｘ＞Ｐ_ＤＡＴＡ）。

カプラ１０４はＲＦ送信信号とＲＦクロック信号を合波する。カプラ１０４の出力スペクトルを図４Ａに示す。
デジタル通信用光源１０５は、ＲＦ送信信号とＲＦクロック信号を光信号に変換する。デジタル通信用光源１０５の出力スペクトルを図４Ｂに示す。ｆ_ｃはデジタル通信用光源１０５の光キャリア周波数である。なお、ここでは光変調信号はＯＯＫ変調信号であることを仮定しているが、ＱＰＳＫ信号やＢＰＳＫ信号などの位相偏移変調信号も伝送可能である。

フォトダイオード１０７は光送信信号と光クロック信号を電気信号に変換する。フォトダイオード１０７の出力スペクトルを図４Ｃに示す。ＲＦ送信信号の周波数ｆ_ＤＡＴＡ、ＲＦクロック信号の奇数倍成分（２ｎ＋１）×ｆ_αｘ、ＲＦ送信信号の周波数とＲＦクロック信号の周波数の和周波及び差周波成分（２ｎ＋１）×ｆ_αｘ±ｆ_ＤＡＴＡ（ｎは整数）の信号が生成される。

フィルタ１０８は帯域制限し、フォトダイオード１０７の出力信号周波数ｆ_ＤＡＴＡ、（２ｎ＋１）×ｆ_αｘ、（２ｎ＋１）×ｆ_αｘ±ｆ_ＤＡＴＡ（ｎは整数）から、所望の信号周波数のみを取り出す。なお、フィルタ１０８としては、所望の周波数以外の周波数成分を阻止する設計とするのであれば、バンドパスフィルタ、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタといった種々のフィルタを用いても良い。フィルタ１０８の出力スペクトルを図４Ｄに示す。図４Ｄ中の破線はフィルタ１０８の帯域を示している。

このように、実施の形態１の周波数変換装置によれば、送信信号とクロック信号のマルチトーン入力により、従来構成では二つの周波数の光信号を得るために、二つ必要であった送信光源が一つに削減でき、部品点数の削減に貢献する。また、二つの送信光源の出力位相を同期させるための、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）などの位相同期回路が不要となり、構成を簡素化することができる。

さらに、デジタル通信用光源に対する送信信号とクロック信号のマルチトーン入力により、小型で集積化されたデジタル通信用光源をアナログＲｏＦ（Ｒａｄｉｏ ｏｎ／ｏｖｅｒ Ｆｉｂｅｒ）回路に適用することが可能となる。その結果、部品点数の削減及び装置の小型化に寄与することができる。

なお、クロック信号源１０２からのＲＦクロック信号は矩形波として説明したがこれに限定されるものではなく、例えば正弦波であってもよい。すなわち、上述したように、リミッタアンプ１０５ａはその入力レベルにかかわらず、出力レベルを一定に保つよう波形を歪ませる効果があるため、正弦波のクロック信号入力に対しても、デジタル通信用光源１０５からは矩形波で出力される。正弦波入力であっても、図４Ｂに示す通り、フォトダイオード１０７でＯ／Ｅ変換される際に（２ｎ＋１）×ｆ_αｘ±ｆ_ＤＡＴＡの周波数成分が発生させることができる。

以上説明したように、実施の形態１の光マイクロ波伝送装置によれば、伝送対象のＲＦ送信信号を生成する送信信号源と、ＲＦ送信信号とは異なる周波数を持ち、かつＲＦ送信信号よりレベルが大きいＲＦクロック信号を出力するクロック信号源と、ＲＦ送信信号とＲＦクロック信号とを合波した信号を光信号に変換するデジタル通信用光源とを備えたので、送信光源としての部品点数を削減することができ、構成を簡素化し、低コスト化を図ることができる。

また、実施の形態１の光マイクロ波伝送装置によれば、デジタル通信用光源は、ＲＦ送信信号の周波数の信号と、ＲＦクロック信号の周波数の奇数倍の周波数の信号とを含む光信号に変換するようにしたので、従来は複数個必要であった異なる周波数の光信号を得るのに一つの通信用光源で済み、構成の簡素化に寄与することができる。

また、実施の形態１の光マイクロ波伝送装置によれば、クロック信号源から出力されるＲＦクロック信号のレベルを制御する出力制御回路を備えると共に、デジタル通信用光源は、入力信号に応じて利得を変化させるリミッタアンプを有するようにしたので、デジタル通信用光源をアナログＲｏＦ回路に適用することが可能となる。

また、実施の形態１の周波数変換装置によれば、実施の形態１の光マイクロ波伝送装置を用い、光デジタル通信用光源から送出された光信号を取得し、ＲＦ送信信号の周波数とＲＦクロック信号の周波数の奇数倍の高調波との和周波数及び差周波数の電気信号に変換するフォトダイオードと、フォトダイオードで変換された電気信号から設定された周波数の電気信号を取り出すフィルタとを備えたので、周波数変換装置として構成を簡素化し低コスト化を図ることができる。

実施の形態２．
図５は実施の形態２の周波数変換装置を示す構成図である。実施の形態２の周波数変換装置は、受信側の経路を分岐させるようにしたものである。図中、光マイクロ波伝送装置の構成すなわち送信信号源１０１〜デジタル通信用光源１０５の構成と、光ファイバ１０６については、図１に示した実施の形態１と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。

実施の形態２における受信側の構成は、光アンプ２０１、光分配器２０２、第１のフォトダイオード２０３ａ、第２のフォトダイオード２０３ｂ、第１のフィルタ２０４ａ、第２のフィルタ２０４ｂ、ＲＦミキサ２０５を備える。光アンプ２０１は、受信側で光信号を増幅する増幅器である。光分配器２０２は光アンプ２０１からの出力信号を第１の受信経路と第２の受信経路の２系統に分岐させるための分配器である。ここで、第１の受信経路は、第１のフォトダイオード２０３ａと第１のフィルタ２０４ａとからなる経路であり、第２の受信経路は、第２のフォトダイオード２０３ｂと第２のフィルタ２０４ｂからなる経路である。

第１の受信経路の第１のフォトダイオード２０３ａは、光分配器２０２からの光信号から、ＲＦ送信信号の周波数ｆ_ＤＡＴＡとＲＦクロック信号の周波数の奇数倍の高調波（２ｎ_１＋１）×ｆ_αｘとの和周波数及び差周波数（２ｎ_１＋１）×ｆ_αｘ±ｆ_ＤＡＴＡの電気信号に変換し、第１のフィルタ２０４ａは、設定された周波数（ここでは（２ｎ_１＋１）×ｆ_αｘ−ｆ_ＤＡＴＡ）の信号を第１の周波数の電気信号として取り出すフィルタである。また、第２の受信経路の第２のフォトダイオード２０３ｂは、ＲＦ送信信号の周波数ｆ_ＤＡＴＡとＲＦクロック信号の周波数の奇数倍でかつ第１のフォトダイオード２０３ａの周波数とは異なる高調波（２ｎ_２＋１）×ｆ_αｘとの和周波数及び差周波数（２ｎ_２＋１）×ｆ_αｘ±ｆ_ＤＡＴＡの電気信号に変換し、第２のフィルタ２０４ｂは、設定された周波数（ここでは（２ｎ_２＋１）×ｆ_αｘ＋ｆ_ＤＡＴＡ）の信号を第２の周波数の電気信号として取り出すフィルタである。ＲＦミキサ２０５は、第１のフィルタ２０４ａから出力される第１の周波数の電気信号と、第２のフィルタ２０４ｂから出力される第２の周波数の電気信号との差周波数（ここでは２（ｎ_２−ｎ_１）×ｆ_αｘ＋２ｆ_ＤＡＴＡ）を取り出すミキサである。

次に、実施の形態２の周波数変換装置の動作について説明する。
送信信号源１０１〜デジタル通信用光源１０５からなる光マイクロ波伝送装置の動作については、実施の形態１の光マイクロ波伝送装置の動作と同様であるため、ここでの説明は省略する。カプラ１０４の出力スペクトルを図６Ａに示し、デジタル通信用光源１０５の出力スペクトルを図６Ｂに示す。ｆ_ｃはデジタル通信用光源１０５の光キャリア周波数である。実施の形態２においても、ＲＦ送信信号とＲＦクロック信号との関係は次の通りである。すなわち、ｆ_αｘ≠ｆ_ＤＡＴＡであり、また、ＲＦ送信信号とＲＦクロック信号の奇数倍の高調波の差ビート周波数がＲＦ送信信号の周波数と一致しないよう、（２ｎ_１＋１）×ｆ_αｘ−ｆ_ＤＡＴＡ≠ｆ_ＤＡＴＡとする。さらに、ＲＦクロック信号の出力レベルＰ_αｘはＲＦ送信信号の出力レベルＰ_ＤＡＴＡより大きくする（Ｐ_αｘ＞Ｐ_ＤＡＴＡ）。なお、ここでは光変調信号はＯＯＫ変調信号であることを仮定しているが、ＱＰＳＫ信号やＢＰＳＫ信号などの位相偏移変調信号も伝送可能である。

光アンプ２０１はデジタル通信用光源１０５から出力され、光ファイバ１０６を介して受信した伝送光信号の強度を増幅させる。すなわち、受信系の分岐による損失を光アンプ２０１にて補償する。
光分配器２０２は受信系を第１の受信経路と第２の受信経路の２系統に分岐させる。なお、本実施の形態においては分岐させる受信系統を２系統としているが、系統を増やしてもいい。その場合、系統数に対応したフォトダイオードとフィルタを追加する。

第１のフォトダイオード２０３ａ及び第２のフォトダイオード２０３ｂは分岐された光信号を電気信号に変換する。第１のフォトダイオード２０３ａ及び第２のフォトダイオード２０３ｂの出力スペクトルを図６Ｃに示す。ＲＦ送信信号の周波数ｆ_ＤＡＴＡ、ＲＦクロック信号の周波数（２ｎ_１＋１）×ｆ_αｘ及び（２ｎ_２＋１）×ｆ_αｘ、ＲＦ送信信号の周波数とＲＦクロック信号の周波数との和周波及び差周波成分（２ｎ_１＋１）×ｆ_αｘ±ｆ_ＤＡＴＡ，（２ｎ_２＋１）×ｆ_αｘ±ｆ_ＤＡＴＡ（ｎは整数）の信号が生成される。但し、ここでｎ_１≠ｎ_２である。

第１のフィルタ２０４ａ及び第２のフィルタ２０４ｂは帯域制限を行い、第１のフォトダイオード２０３ａ及び第２のフォトダイオード２０３ｂの出力信号周波数から、所望の信号周波数のみを取り出す。これら第１のフィルタ２０４ａ及び第２のフィルタ２０４ｂとしては、所望の周波数以外の周波数成分を阻止する設計であれば、例えば、バンドパスフィルタ、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタといったフィルタのいずれのフィルタを用いてもよい。第１のフィルタ２０４ａの出力スペクトルを図６Ｄに示し、第２のフィルタ２０４ｂの出力スペクトルを図６Ｅに示す。図６Ｄ中の破線は第１のフィルタ２０４ａの帯域を示し、図６Ｅ中の破線は第２のフィルタ２０４ｂの帯域を示している。

なお、一例として、図６Ｄに示すように、第１のフィルタ２０４ａにおいて（２ｎ_１＋１）×ｆ_αｘ−ｆ_ＤＡＴＡの信号成分のみを抽出する構成とし、かつ、図６Ｅに示すように、第２のフィルタ２０４ｂでは（２ｎ_２＋１）×ｆ_αｘ＋ｆ_ＤＡＴＡの信号成分のみを抽出する構成とした場合を示しているが、第１のフィルタ２０４ａ及び第２のフィルタ２０４ｂの設計により、任意のｎ_１及びｎ_２に対して拡張可能である。

ＲＦミキサ２０５は、第１のフィルタ２０４ａと第２のフィルタ２０４ｂの出力信号周波数の差周波の信号を出力する。ＲＦミキサ２０５の出力スペクトルを図６Ｆに示す。周波数（２ｎ_２−２ｎ_１）ｆ_αｘ＋２ｆ_ＤＡＴＡの信号が出力される。

実施の形態２における周波数変換装置は実施の形態１における周波数変換装置と比較し、第１のフィルタ２０４ａ及び第２のフィルタ２０４ｂの仕様帯域を適切に設定することにより、実施の形態１で変換不可であったＲＦクロック信号の周波数ｆ_αｘの偶数倍とＲＦ送信信号の周波数ｆ_ＤＡＴＡの和周波への変換が可能になる。その結果、変換可能な周波数範囲を拡大することができる。

以上説明したように、実施の形態２の周波数変換装置によれば、伝送対象のＲＦ送信信号を生成する送信信号源と、ＲＦ送信信号とは異なる周波数を持ち、かつＲＦ送信信号よりレベルが大きいＲＦクロック信号を出力するクロック信号源と、ＲＦ送信信号の周波数の信号と、ＲＦクロック信号の周波数の奇数倍の周波数の信号とを光信号に変換するデジタル通信用光源と、デジタル通信用光源から送出された光信号の伝送経路を第１の受信経路と第２の受信経路とに分岐させる光分配器を備え、第１の受信経路は、デジタル通信用光源から送出された光信号を取得し、ＲＦ送信信号の周波数とＲＦクロック信号の周波数の奇数倍の高調波との和周波数及び差周波数の電気信号に変換する第１のフォトダイオードと、第１のフォトダイオードで変換された電気信号から設定された第１の周波数の電気信号を取り出す第１のフィルタとからなり、第２の受信経路は、デジタル通信用光源から送出された光信号を取得し、ＲＦ送信信号の周波数とＲＦクロック信号の周波数の奇数倍でかつ第１のフォトダイオードの周波数とは異なる高調波との和周波数及び差周波数の電気信号に変換する第２のフォトダイオードと、第２のフォトダイオードで変換された電気信号から設定された第２の周波数の電気信号を取り出す第２のフィルタとからなるようにしたので、実施の形態１の効果に加えて、異なる二つの周波数に同時に変換が可能であるという効果がある。

また、実施の形態２の周波数変換装置によれば、第１の周波数の電気信号と第２の周波数の電気信号との差周波数の電気信号を取り出すミキサを備えたので、変換可能な周波数範囲を拡大することができる。

また、実施の形態２の周波数変換装置によれば、クロック信号源から出力されるＲＦクロック信号のレベルを制御する出力制御回路を備えると共に、デジタル通信用光源は、入力信号に応じて利得を変化させるリミッタアンプを有するようにしたので、デジタル通信用光源をアナログＲｏＦ回路に適用することが可能となる。

実施の形態３．
図７は実施の形態３の周波数変換装置を示す構成図である。実施の形態３の周波数変換装置は、第１のＲＦクロック信号源に加えて第２のＲＦクロック信号源を備え、周波数変換可能な範囲を拡大するようにしたものである。

図７において、周波数変換装置は、送信信号源１０１、第１のクロック信号源１０２、出力制御回路１０３、カプラ１０４、第１のデジタル通信用光源１０５、光ファイバ１０６、第２のクロック信号源３０１、第２のデジタル通信用光源３０２、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ：光波長多重通信）カプラ３０３、光アンプ３０４、ＷＤＭカプラ３０５、第１のフォトダイオード３０６ａ、第２のフォトダイオード３０６ｂ、第１のフィルタ３０７ａ、第２のフィルタ３０７ｂ、ＲＦミキサ３０８を備える。

送信信号源１０１、出力制御回路１０３、カプラ１０４、光ファイバ１０６は、実施の形態１，２の構成と同様であるため、ここでの説明は省略する。第１のクロック信号源１０２は、実施の形態１，２におけるクロック信号源１０２と同様の構成であり、第１のデジタル通信用光源１０５は、実施の形態１，２におけるデジタル通信用光源１０５と同様の構成である。第２のクロック信号源３０１は、送信信号源１０１が出力するＲＦ送信信号と、第１のクロック信号源１０２が出力する第１のＲＦクロック信号とは異なる周波数を持つ第２のＲＦクロック信号を出力する信号源である。第２のデジタル通信用光源３０２は、デジタル通信用光源１０５と同様に、第２のクロック信号源３０１から出力された電気信号を光信号に変換する装置であり、リミッタアンプ３０２ａとＥ／Ｏ変換部３０２ｂとを備えている。ＷＤＭカプラ３０３は、第１のデジタル通信用光源１０５から出力された光信号と、第２のデジタル通信用光源３０２から出力された光信号とを光波長多重するための光合波器である。光アンプ３０４は、受信側で光信号を増幅する増幅器である。ＷＤＭカプラ３０５は、光アンプ３０４で増幅された光信号を取得し、その光信号を第１のフォトダイオード３０６ａと第２のフォトダイオード３０６ｂとに分配する光分配器である。

第１のフォトダイオード３０６ａ及び第１のフィルタ３０７ａは、ＲＦ送信信号の周波数と第１のＲＦクロック信号の周波数の奇数倍の高調波との和周波数または差周波数の電気信号に変換する第１の受信信号変換部を構成している。すなわち、第１のフォトダイオード３０６ａは、ＲＦ送信信号の周波数ｆ_ＤＡＴＡと第１のＲＦクロック信号の周波数ｆ_αｘ＿１の奇数倍の高調波（２ｎ_１＋１）×ｆ_αｘ＿１との和周波数（２ｎ_１＋１）×ｆ_αｘ＿１＋ｆ_ＤＡＴＡ（ｎは整数）及び差周波数（２ｎ_１＋１）×ｆ_αｘ＿１−ｆ_ＤＡＴＡ（ｎは整数）の電気信号とに変換する。また、第１のフィルタ３０７ａは、設定された周波数帯域の信号を第１の周波数の電気信号として出力する。
第２のフォトダイオード３０６ｂ及び第２のフィルタ３０７ｂは、第２のＲＦクロック信号の周波数の奇数倍の高調波の電気信号に変換する第２の受信信号変換部を構成している。ここで、第２のフォトダイオード３０６ｂは、第２のＲＦクロック信号の周波数ｆ_αｘ＿２の奇数倍の高調波（２ｎ_２＋１）×ｆ_αｘ＿２（ｎは整数）の電気信号に変換し、第２のフィルタ３０７ｂは、設定された周波数帯域の信号を第２の周波数の電気信号として出力する。

ＲＦミキサ３０８は、第１のフィルタ３０７ａから出力される第１の周波数の電気信号と、第２のフィルタ３０７ｂから出力される第２の周波数の電気信号の差周波の電気信号を第３の周波数の電気信号として発生させるミキサである。

次に、実施の形態３の周波数変換装置の動作について説明する。
送信信号源１０１、第１のクロック信号源１０２、出力制御回路１０３、カプラ１０４、第１のデジタル通信用光源１０５の動作については、実施の形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。カプラ１０４の出力スペクトルを図８Ａに示す。実施の形態３においても、ＲＦ送信信号とＲＦクロック信号との関係は次の通りである。すなわち、ｆ_αｘ＿１≠ｆ_ＤＡＴＡであり、また、送信信号周波数ｆ_ＤＡＴＡと第１のクロック信号源１０２からのクロック信号の奇数倍の高調波（２ｎ_１＋１）×ｆ_αｘ＿１の差ビート周波数が送信信号周波数と一致しないよう、（２ｎ_１＋１）×ｆ_αｘ＿１−ｆ_ＤＡＴＡ≠ｆ_ＤＡＴＡとする。さらにクロック信号の出力レベルＰ_αｘ＿１は送信信号の出力レベルＰ_ＤＡＴＡより大きくする（Ｐ_αｘ＞Ｐ_ＤＡＴＡ）。なお、ここでは光変調信号はＯＯＫ変調信号であることを仮定しているが、ＱＰＳＫ信号やＢＰＳＫ信号などの位相偏移変調信号も伝送可能である。

第２のクロック信号源３０１は周波数ｆ_αｘ＿２のクロック信号を出力する。ｆ_αｘ＿１≠ｆ_αｘ＿２とする。第２のクロック信号源３０１の出力スペクトルを図８Ｂに示す。第２のデジタル通信用光源３０２は第２のクロック信号源３０１からのクロック信号を矩形波のデジタル光信号に変換する。
なお、ここでは光変調信号はＯＯＫ変調信号であることを仮定しているが、ＱＰＳＫ信号やＢＰＳＫ信号などの位相偏移変調信号も伝送可能である。
ＷＤＭカプラ３０３は、第１のデジタル通信用光源１０５及び第２のデジタル通信用光源３０２からのそれぞれの出射光を合波し、光ファイバ１０６を介して受信側に送出する。

受信側の光アンプ３０４は光ファイバ１０６を介して受信した伝送光信号の強度を増幅させる。受信系の分岐による損失を光アンプ３０４にて補償する。次に、ＷＤＭカプラ３０５は、受信系を第１の受信信号変換部と第２の受信信号変換部の２系統に分岐する。第１のフォトダイオード３０６ａと第１のフィルタ３０７ａで構成される第１の受信信号変換部には、第１のデジタル通信用光源１０５の光キャリア周波数ｆ_ｃ１で搬送される信号を伝送する。一方、第２のフォトダイオード３０６ｂと第２のフィルタ３０７ｂで構成される第２の受信信号変換部には、第２のデジタル通信用光源３０２の光キャリア周波数ｆ_ｃ２で搬送される信号を伝送する。
なお、本実施の形態においては分岐する受信系統を２系統としているが、系統を増やしてもいい。その場合、系統数に対応したフォトダイオードとフィルタを追加する。ＷＤＭカプラ３０５の出力スペクトルを図８Ｃと図８Ｄに示す。

第１の受信信号変換部における第１のフォトダイオード３０６ａはＲＦ送信信号とＲＦクロック信号の光信号を電気信号に変換する。第１のフォトダイオード３０６ａの出力スペクトルを図８Ｅに示す。送信信号周波数ｆ_ＤＡＴＡ、第１のクロック信号源１０２からのＲＦクロック信号の周波数ｆ_αｘ＿１、ＲＦ送信信号の周波数とＲＦクロック信号の周波数の和周波及び差周波成分（２ｎ_１＋１）×ｆ_αｘ＿１±ｆ_ＤＡＴＡ（ｎは整数）の信号が生成される。また、第２の受信信号変換部における第２のフォトダイオード３０６ｂの出力スペクトルを図８Ｆに示す。第２のデジタル通信用光源３０２からのＲＦクロック信号の周波数ｆ_αｘ＿２の奇数倍成分（２ｎ_２＋１）×ｆ_αｘ＿２（ｎは整数）の信号が生成される。

第１の受信信号変換部及び第２の受信信号変換部の第１のフィルタ３０７ａ及び第２のフィルタ３０７ｂは帯域制限を行い、所望の信号周波数のみを取り出す。ここで、これら第１のフィルタ３０７ａ及び第２のフィルタ３０７ｂとしては、所望の周波数以外の周波数成分を阻止することができるフィルタであれば、バンドパスフィルタ、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタのいずれを用いてもよい。第１のフィルタ３０７ａの出力スペクトルを図８Ｇに示し、第２のフィルタ３０７ｂの出力スペクトルを図８Ｈに示す。図８Ｇ中の破線は第１のフィルタ３０７ａの帯域を示し、図８Ｈ中の破線は第２のフィルタ３０７ｂの帯域を示している。一例として図８Ｇに示すように、第１のフィルタ３０７ａにおいて（２ｎ_１＋１）×ｆ_αｘ＿１＋ｆ_ＤＡＴＡの信号成分のみを抽出する構成とし、図８Ｈに示すように、第２のフィルタ３０７ｂにおいて（２ｎ_２＋１）×ｆ_αｘ＿２の信号成分のみを抽出する構成とした場合を示しているが、第１のフィルタ３０７ａ及び第２のフィルタ３０７ｂの設計により、任意のｎ_１及びｎ_２に対して拡張可能である。

ＲＦミキサ３０８は第１のフィルタ３０７ａ及び第２のフィルタ３０７ｂの出力信号周波数の差周波を出力する。ＲＦミキサ３０８の出力スペクトルを図８Ｉに示す。周波数（２ｎ_１＋１）×ｆ_αｘ＿１＋ｆ_ＤＡＴＡ−（２ｎ_２＋１）×ｆ_αｘ＿２の信号が出力される。

このように、実施の形態３における周波数変換装置は、第２のクロック信号源３０１からのクロック信号周波数ｆ_αｘ＿２を適切に設定することによって、実施の形態１では変換できなかった（２ｎ_１−１）×ｆ_αｘ＿１＋ｆ_ＤＡＴＡ≦（２ｎ_１＋１）×ｆ_αｘ＿１＋ｆ_ＤＡＴＡ−（２ｎ_２＋１）×ｆ_αｘ＿２≦（２ｎ_１＋１）×ｆ_αｘ＿１＋ｆ_ＤＡＴＡの範囲にある周波数に変換可能であり、変換可能な周波数範囲を拡大することができる。

以上説明したように、実施の形態３の光マイクロ波伝送装置によれば、伝送対象のＲＦ送信信号を生成する送信信号源と、ＲＦ送信信号とは異なる周波数を持ち、かつＲＦ送信信号よりレベルが大きい第１のＲＦクロック信号を出力する第１のクロック信号源と、ＲＦ送信信号と第１のＲＦクロック信号とを合波した信号を取得し、ＲＦ送信信号の周波数の信号と、第１のＲＦクロック信号の周波数の奇数倍の周波数の信号とを含む光信号に変換する第１のデジタル通信用光源と、ＲＦ送信信号及び第１のＲＦクロック信号とは異なる周波数を持つ第２のＲＦクロック信号を出力する第２のクロック信号源と、第２のＲＦクロック信号を光信号に変換する第２のデジタル通信用光源と、第１のデジタル通信用光源から出力される光信号と、第２のデジタル通信用光源から出力される光信号とを合波する光合波器とを備えたので、構成の簡素化を図りながら発生する信号の周波数範囲を拡大させることができる。

また、実施の形態３の光マイクロ波伝送装置によれば、第１のクロック信号源から出力される第１のＲＦクロック信号のレベルを制御する出力制御回路を備えると共に、第１のデジタル通信用光源は、入力信号に応じて利得を変化させるリミッタアンプを有するようにしたので、デジタル通信用光源をアナログＲｏＦ回路に適用することが可能となる。

また、実施の形態３の周波数変換装置によれば、実施の形態３の光マイクロ波伝送装置を用い、光合波器で合波された光信号の伝送経路を分岐させる光分配器と、光分配器で分岐された光信号を取得し、ＲＦ送信信号の周波数と第１のＲＦクロック信号の周波数の奇数倍の高調波との和周波数または差周波数の電気信号を第１の周波数の電気信号として変換する第１の受信信号変換部と、光分配器で分配された光信号を取得し、第２のＲＦクロック信号の周波数の奇数倍の高調波の電気信号を第２の周波数の電気信号として変換する第２の受信信号変換部と、第１の周波数の電気信号と第２の周波数の電気信号の差周波の電気信号を第３の周波数の電気信号として発生させるミキサとを備えたので、周波数変換可能な範囲を拡大させることができる。

実施の形態４．
図９は実施の形態４の位相制御装置を示す構成図である。実施の形態４の位相制御装置は、第１のＲＦ信号と第２のＲＦ信号とから生成される第３のＲＦ信号の位相を第１のＲＦ信号と同期させるようにしたものである。

図９において、位相制御装置は、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ−Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ−Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：電圧制御発振器）４０１、第１の分波器４０２、伝送信号源４０３、基準信号源４０４、第１のミキサ４０５、位相同期回路４０６、第２の分波器４０７、第２のミキサ４０８、カプラ４０９、デジタル通信用光源４１０、光サーキュレータ４１１、光ファイバ４１２、光部分反射器４１３、フォトダイオード４１４、第１のアナログフィルタ４１５、第２のアナログフィルタ４１６、第３のミキサ４１７、分周器４１８、位相比較器４１９、ループフィルタ４２０を備える。

ＶＣＯ４０１は、クロック信号源となる第２のＲＦ信号を出力する発振器である。第１の分波器４０２は、ＶＣＯ４０１から出力されたクロック信号を分波する分波器である。伝送信号源４０３は、伝送信号である第１のＲＦ信号を出力する信号源であり、第１のＲＦ信号生成部を構成する。基準信号源４０４は、クロック信号の基準信号源である。第１のミキサ４０５は、伝送信号源４０３から出力され第２の分波器４０７で分波された伝送信号と、第１の分波器４０２で分波されたＶＣＯ４０１からのクロック信号とをミキシングするミキサである。位相同期回路４０６は、伝送信号源４０３から出力される伝送信号と基準信号源４０４から出力される基準信号の位相を同期させる回路である。第２の分波器４０７は、伝送信号源４０３から出力される伝送信号を分波する分波器である。第２のミキサ４０８は、伝送信号源４０３から出力され第２の分波器４０７で分波された伝送信号と、基準信号源４０４から出力された基準信号とをミキシングするミキサである。カプラ４０９は、ＶＣＯ４０１から出力され第１の分波器４０２で分波されたクロック信号と、伝送信号源４０３から出力され第２の分波器４０７で分波された伝送信号とを合波する合波器である。

デジタル通信用光源４１０は、送受信一体のモジュールであり、電気信号と光信号の変換を行う。デジタル通信用光源４１０は、リミッタアンプ４１０ａ，４１０ｄ、Ｅ／Ｏ変換部４１０ｂ、Ｏ／Ｅ変換部４１０ｃを有している。リミッタアンプ４１０ａは、実施の形態１〜３のリミッタアンプ１０５ａと同様に、入力レベルに対応してその利得を制御し、出力レベルを一定値に保持するデジタル駆動の増幅器である。リミッタアンプ４１０ｄは、Ｏ／Ｅ変換部４１０ｃから出力された電気信号に対してリミッタアンプ４１０ａと同様の動作を行う増幅器である。Ｅ／Ｏ変換部４１０ｂは、実施の形態１〜３のＥ／Ｏ変換部１０５ｂと同様に電気信号を光信号に変換する回路である。Ｏ／Ｅ変換部４１０ｃは、光サーキュレータ４１１からの光信号を電気信号に変換する回路である。デジタル通信用光源４１０の一例としては、ＳＦＰ＋（Ｓｍａｌｌ−Ｆｏｒｍ−ｆａｃｔｏｒ−Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ−ｐｌｕｓ）の送信部の使用が挙げられる。カプラ４０９によって、第３のＲＦ信号生成部が構成されている。光サーキュレータ４１１は、光信号の送信経路と受信経路とを切り分ける処理部であり、Ｅ／Ｏ変換部４１０ｂからの光信号を光ファイバ４１２に通過させ、光ファイバ４１２からの光信号をＯ／Ｅ変換部４１０ｃに通過させる。

光ファイバ４１２は、実施の形態１〜３の光ファイバ１０６と同様の光ファイバである。光部分反射器４１３は、光ファイバ４１２を介して伝送されたデジタル通信用光源４１０からの光信号の一部をデジタル通信用光源４１０側に反射させ、残りの光信号をフォトダイオード４１４に出力する反射器である。フォトダイオード４１４は、光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ変換器である。第１のアナログフィルタ４１５は、フォトダイオード４１４から出力された電気信号のうち、所望のＲＦ信号周波数の信号のみを取り出すためのフィルタであり、例えばバンドパスフィルタで構成される。

第２のアナログフィルタ４１６は、送信側に戻されたＲＦ信号のうち、所望のＲＦ信号周波数のみを取り出すためのフィルタであり、例えば、バンドパスフィルタで構成される。なお、第１のアナログフィルタ４１５及び第２のアナログフィルタ４１６としては、所望の周波数以外の周波数成分を阻止するものであれば、どのようなものであっても良い。第３のミキサ４１７は、第２のアナログフィルタ４１６から出力されたＲＦ信号と、ＶＣＯ４０１から出力され、第１の分波器４０２及び第１のミキサ４０５を介して取得したクロック信号とをミキシングするミキサである。分周器４１８は、第３のミキサ４１７から出力された信号を１／２倍に分周する分周器である。位相比較器４１９は、分周器４１８の出力信号と第２のミキサ４０８の出力信号の位相を比較する比較器である。ループフィルタ４２０は、帰還回路により、位相比較器４１９から出力された信号から誤差信号を生成してＶＣＯ４０１の出力信号の位相制御を行う回路である。ここで、ＶＣＯ４０１、分周器４１８、位相比較器４１９及びループフィルタ４２０によってＰＬＬが構成されている。また、ＶＣＯ４０１、第１の分波器４０２、基準信号源４０４〜第２のミキサ４０８、第２のアナログフィルタ４１６〜ループフィルタ４２０によって、第２のＲＦ信号生成部が構成されている。

次に、実施の形態４の位相制御装置の動作について説明する。
実施の形態４においては、図１０に示す通り、ＲＦ伝送信号に加えて、伝送信号周波数ｆ_ＤＡＴＡとは異なる周波数（ｆ_ＤＡＴＡ≠ｆ_α）及び伝送信号レベルより高いレベルを持つ（Ｐ_α＞Ｐ_ＤＡＴＡ）、ＲＦクロック信号をデジタル通信用光源４１０に対してマルチトーン入力を行い、デジタル通信用光源４１０内蔵のリミッタアンプ４１０ａ，４１０ｄをアナログ駆動させること。また、伝送信号とクロック信号の差ビート信号の位相誤差成分φ_０（ｔ）＋Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）を送信端において検出し、ＶＣＯ４０１にフィードバックすることにより、伝送信号とクロック信号の差ビート信号の位相を同期していることを特徴とする。ここで、φ_０（ｔ）をクロック信号の出力位相変動量、Δθ_α（ｔ）をクロック信号が受ける光路中の位相変動量、Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）を伝送信号が受ける光路中の位相変動量とする。

先ず、クロック信号源であるＶＣＯ４０１は、周波数ｆ_α、角周波数ω_αのクロック信号を出力する。ここで、クロック信号の出力位相変動量をφ_０（ｔ）とする。すなわち、ＶＣＯ４０１から出力される信号はω_αｔ＋φ_０（ｔ）である。送信信号とクロック信号との関係は、ｆ_α≠ｆ_ＤＡＴＡとすること。また、送信信号とクロック信号の高調波の差ビート周波数が送信信号周波数と一致しないよう、（２ｎ＋１）×ｆ_α−ｆ_ＤＡＴＡ≠ｆ_ＤＡＴＡとすること。さらにクロック信号の出力レベルＰ_αは送信信号の出力レベルＰ_ＤＡＴＡより大きい（Ｐ_α＞Ｐ_ＤＡＴＡ）ことが必要である。

第１の分波器４０２はＶＣＯ４０１からの出力信号を分波する。一方、伝送信号源４０３は周波数ｆ_ＤＡＴＡ、角周波数ω_ＤＡＴＡの伝送信号を出力する。ここで、伝送信号の出力位相変動量をδ（ｔ）とする。すなわち、伝送信号源４０３から出力される信号はω_ＤＡＴＡｔ＋δ（ｔ）である。基準信号源４０４は周波数ｆ_α、角周波数ω_αのクロック基準信号を出力する。ここで、クロック基準信号の出力位相変動量をφ_０（ｔ）とする。また、伝送信号源４０３が出力する伝送信号と基準信号源４０４が出力するクロック基準信号は第２の分波器４０７によって位相同期がなされている。

第１のミキサ４０５は、第１の分波器４０２によって分波されたＶＣＯ４０１からのクロック信号と、第２の分波器４０７によって分波された伝送信号源４０３からの伝送信号をミキシングし、ダウンコンバージョンする。また、第２のミキサ４０８は、基準信号源４０４から出力されたクロック基準信号と第２の分波器４０７で分波された伝送信号源４０３からの伝送信号をミキシングし、ダウンコンバージョンする。

カプラ４０９は、第２の分波器４０７で分波された伝送信号と第１の分波器４０２で分波されたクロック信号を合波し、これがデジタル通信用光源４１０にマルチトーン信号として入力される。デジタル通信用光源４１０では、送信信号とクロック信号のマルチトーン信号の入力により、リミッタアンプ４１０ａ及びリミッタアンプ４１０ｄはアナログ駆動される。

光サーキュレータ４１１は、デジタル通信用光源４１０のＥ／Ｏ変換部４１０ｂから出力された光信号を光ファイバ４１２に送出する。光部分反射器４１３は、光ファイバ４１２を介して受信した送信光の一部を送信端へ反射する。フォトダイオード４１４は、光部分反射器４１３を介して受信した光信号を電気信号に変換する。図１１にフォトダイオード４１４の出力スペクトルを示す。クロック信号の出力位相ω_αｔ＋φ_０（ｔ）＋Δθ_α（ｔ）の奇数倍の位相成分（２ｎ＋１）×｛ω_αｔ＋φ_０（ｔ）＋Δθ_α（ｔ）｝と送信信号の出力位相ω_ＤＡＴＡｔ＋δ（ｔ）＋Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）との和成分（２ｎ＋１）×｛ω_αｔ＋φ_０（ｔ）＋Δθ_α（ｔ）｝＋｛ω_ＤＡＴＡｔ＋δ（ｔ）＋Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝及び差成分（２ｎ＋１）×｛ω_αｔ＋φ_０（ｔ）＋Δθ_α（ｔ）｝−｛ω_ＤＡＴＡｔ＋δ（ｔ）＋Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝が発生する。第１のアナログフィルタ４１５は、帯域制限を行い、フォトダイオード４１４の出力信号から、所望の信号周波数のみを取り出す。図１２に第１のアナログフィルタ４１５の出力スペクトルを示す。

光部分反射器４１３で反射された光信号の一部は、光ファイバ４１２及び光サーキュレータ４１１を介してデジタル通信用光源４１０のＯ／Ｅ変換部４１０ｃに入力される。Ｏ／Ｅ変換部４１０ｃは、光信号を電気信号に変換し、この電気信号がリミッタアンプ４１０ｄを介して第２のアナログフィルタ４１６に与えられる。第２のアナログフィルタ４１６は、帯域制限を行い、リミッタアンプ４１０ｄの出力信号から、（ω_α−ω_ＤＡＴＡ）ｔ−δ（ｔ）＋φ_０（ｔ）＋２｛Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝の位相成分を取り出す。図１３にリミッタアンプ４１０ｄの出力スペクトルを示す。

すなわち、デジタル通信用光源４１０に対してマルチトーン入力を行った場合、送信信号は正弦波、クロック信号は矩形波で伝送されるため、フォトダイオード４１４及びデジタル通信用光源４１０のＯ／Ｅ変換部４１０ｃの出力端では、送信信号の出力位相成分ω_ＤＡＴＡｔ＋δ（ｔ）とクロック信号の出力位相成分ω_αｔ＋φ_０（ｔ）の奇数倍の周波数成分（２ｎ＋１）×｛ω_αｔ＋φ_０（ｔ）｝の和周波成分（２ｎ＋１）×｛ω_αｔ＋φ_０（ｔ）｝＋｛ω_ＤＡＴＡｔ＋δ（ｔ）｝及び差周波成分（２ｎ＋１）×｛ω_αｔ＋φ_０（ｔ）｝−｛ω_ＤＡＴＡｔ＋δ（ｔ）｝が発生する。さらに、ここにクロック信号が受ける光路中の位相変動量Δθ_α（ｔ）及び伝送信号が受ける光路中の位相変動量Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）が重畳され、フォトダイオード４１４の出力スペクトルは図１１、リミッタアンプ４１０ｄの出力スペクトルは図１３に示す通りとなる。これらの図に示すように、フォトダイオード４１４の出力スペクトルでは、光路中の位相変動は片道分であり、リミッタアンプ４１０ｄの出力スペクトルでは、光路中の位相変動が往復分となっている。

第２のアナログフィルタ４１６の出力信号は第３のミキサ４１７に入力され、第３のミキサ４１７では、第１のミキサ４０５の出力信号（ω_α−ω_ＤＡＴＡ）ｔ−δ（ｔ）＋φ_０（ｔ）とミキシングし、アップコンバージョンする。これにより、第３のミキサ４１７の出力信号は、２（ω_α−ω_ＤＡＴＡ）ｔ−２δ（ｔ）＋２φ_０（ｔ）＋２｛Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝となる。第３のミキサ４１７の出力信号は分周器４１８に与えられ、分周器４１８によって出力位相が１／２倍され（（ω_α−ω_ＤＡＴＡ）ｔ−δ（ｔ）＋φ_０（ｔ）＋｛Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝）、これが位相比較器４１９に与えられる。位相比較器４１９では、分周器４１８の出力信号と第２のミキサ４０８の出力信号（（ω_α−ω_ＤＡＴＡ）ｔ−δ（ｔ））を位相比較し、位相差φ_０（ｔ）＋Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）に応じた誤差信号を生成する。ループフィルタ４２０は、位相比較器４１９からの誤差信号に応じて、ＶＣＯ４０１への制御信号を生成する。

このように、実施の形態４の位相制御装置では、フォトダイオード４１４の後段に第１のアナログフィルタ４１５を接続し、図１１に示すスペクトルのうち、図１２に示すように、伝送信号とクロック信号の差ビート信号（ｎ＝１）の周波数成分を抽出する。
また、伝送信号とクロック信号の差ビート信号と、図１３に示すスペクトルのうち第２のアナログフィルタ４１６の出力信号とを第３のミキサ４１７でミキシングし、アップコンバージョンする。そして、分周器４１８で出力位相を１／２倍とした後、位相比較器４１９でクロック基準信号と位相を比較し、誤差成分φ_０（ｔ）＋Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）を検出し、ループフィルタ４２０で誤差信号を生成し、ＶＣＯ４０１にフィードバックする。

誤差成分φ_０（ｔ）＋Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）がＶＣＯ４０１にフィードバックされた状態では、ＶＣＯ４０１からの出力信号位相は、ω_αｔ−｛Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝となり、伝送信号位相ω_ＤＡＴＡｔ＋δ（ｔ）、クロック信号位相ω_αｔ−｛Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝のマルチトーン信号がデジタル通信用光源４１０に入力されることとなる。この場合、フォトダイオード４１４の出力端では、クロック信号の位相ω_αｔ−｛Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝の奇数倍と送信信号の位相ω_ＤＡＴＡｔ＋δ（ｔ）の和成分及び差成分が発生する。

この条件下で第１のアナログフィルタ４１５にて、クロック信号と伝送信号の差ビート成分を抽出することにより、第１のアナログフィルタ４１５の出力端では、光ファイバ４１２中におけるクロック信号の出力位相変動Δθα（ｔ）及び伝送信号の出力位相変動ΔθＤＡＴＡ（ｔ）の項の影響を受けない、位相（ωα−ωＤＡＴＡ）ｔ−δ（ｔ）の信号を抽出することができ、光路中における位相変動の影響を受けない、安定な信号伝送が可能となる。すなわち、ＶＣＯ４０１の出力信号をそのままクロック信号とし、ＰＬＬが動作を行わないとした場合、第１のアナログフィルタ４１５からの出力信号は、（ωα−ωＤＡＴＡ）ｔ−δ（ｔ）＋φ０（ｔ）＋Δθα（ｔ）−ΔθＤＡＴＡ（ｔ）であり、光ファイバ４１２中におけるクロック信号の出力位相変動Δθα（ｔ）及び伝送信号の出力位相変動ΔθＤＡＴＡ（ｔ）の項の影響を受けることになるが、実施の形態４ではこの影響を排除することができる。

以上説明したように、実施の形態４の位相制御装置によれば、伝送対象となる第１のＲＦ信号を生成する第１のＲＦ信号生成部と、第１のＲＦ信号とは異なる周波数の第２のＲＦ信号を生成する第２のＲＦ信号生成部と、第１のＲＦ信号と第２のＲＦ信号を用いて第３のＲＦ信号を生成する第３のＲＦ信号生成部とを備え、第２のＲＦ信号生成部は、第１のＲＦ信号と第３のＲＦ信号の位相を同期させるＲＦ信号を生成するようにしたので、伝送信号の光路中の位相変動の影響を排除することができるため、伝送信号の適用範囲の拡大に寄与することができる。

また、実施の形態４の位相制御装置によれば、第２のＲＦ信号生成部は、第２のＲＦ信号として、第１のＲＦ信号より信号レベルの高い信号を生成し、第３のＲＦ信号生成部は、第１のＲＦ信号と第２のＲＦ信号とを合波して第３のＲＦ信号を生成するようにしたので、位相制御装置として構成を簡素化し、低コスト化を図ることができる。

また、実施の形態４の位相制御装置によれば、第３のＲＦ信号生成部により、第１のＲＦ信号と第２のＲＦ信号とを合波した第３のＲＦ信号を光信号に変換するデジタル通信用光源を用い、第２のＲＦ信号生成部は、デジタル通信用光源から出力された光信号を折り返した信号を用いて第２のＲＦ信号を生成するようにしたので、アナログＲｏＦ回路に適用した場合の部品点数の削減と構成の簡素化に寄与することができる。

また、実施の形態４の位相制御装置によれば、第３のＲＦ信号生成部は、第３のＲＦ信号として、第２のＲＦ信号の基本波と第１のＲＦ信号の差周波数を持つ信号を生成するようにしたので、位相制御装置として構成を簡素化し、低コスト化を図ることができる。

また、実施の形態４の位相制御装置によれば、第３のＲＦ信号生成部により、第１のＲＦ信号と第２のＲＦ信号とを合波した第３のＲＦ信号を光信号に変換するデジタル通信用光源を用い、かつ、第３のＲＦ信号として、第２のＲＦ信号の基本波と第１のＲＦ信号の差周波数を持つ信号を生成し、第２のＲＦ信号生成部は、デジタル通信用光源から出力された光信号を折り返した信号を用いて第２のＲＦ信号を生成するようにしたので、アナログＲｏＦ回路に適用した場合の部品点数の削減と構成の簡素化に寄与することができる。

実施の形態５．
図１４は実施の形態５の位相制御装置を示す構成図である。実施の形態５の位相制御装置は、実施の形態４の構成に加えて、第３のＲＦ信号として、前記第２のＲＦ信号のｎ倍波（ｎは任意の整数）と前記第１のＲＦ信号の差周波数を持つ信号を生成するようにしたものである。

図１４において、位相制御装置は、ＶＣＯ４０１、第１の分波器４０２、伝送信号源４０３、基準信号源４０４、第１のミキサ４０５、位相同期回路４０６、第２の分波器４０７、第２のミキサ４０８、カプラ４０９、デジタル通信用光源４１０、光サーキュレータ４１１、光ファイバ４１２、光部分反射器４１３、フォトダイオード４１４、第１のアナログフィルタ４１５、第２のアナログフィルタ４１６、第３のミキサ４１７、分周器（第１の分周器）４１８、位相比較器４１９、ループフィルタ４２０、第２の分周器５０１、第３の分周器５０２、第４の分周器５０３を備える。ここで、第２の分周器５０１〜第４の分周器５０３以外の構成は、図９に示した実施の形態４の位相制御装置と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。

第２の分周器５０１は、第２の分波器４０７から第１のミキサ４０５への経路に設けられた分周器であり、１／（２ｎ＋１）分周を行う。第３の分周器５０２は、第２の分波器４０７から第２のミキサ４０８への経路に設けられた分周器であり、１／（２ｎ＋１）分周を行う。第４の分周器５０３は、第２のアナログフィルタ４１６から第３のミキサ４１７への経路に設けられた分周器であり、１／（２ｎ＋１）分周を行う。

次に、実施の形態５の位相制御装置の動作について実施の形態４とは異なる点を中心に説明する。
実施の形態５では、伝送信号の周波数ｆ_ＤＡＴＥとクロック信号の奇数倍の高調波（２ｎ＋１）×ｆ_αの差ビート周波数が送信信号周波数と一致しないよう、（２ｎ＋１）×ｆ_α−ｆ_ＤＡＴＡ≠ｆ_ＤＡＴＡとする。また、ＶＣＯ４０１の出力周波数ｆ_αと伝送信号源４０３の出力周波数ｆ_ＤＡＴＡはｆ_α≠ｆ_ＤＡＴＡとすることと、クロック信号の出力レベルＰ_αは送信信号の出力レベルＰ_ＤＡＴＡより大きくすること（Ｐ_α＞Ｐ_ＤＡＴＡ）は実施の形態４と同様である。

第２の分周器５０１と第３の分周器５０２は、伝送信号周波数を１／（２ｎ＋１）倍にする。出力位相は（ω_ＤＡＴＡ／（２ｎ＋１））ｔ−δ（ｔ）／（２ｎ＋１）となる。

第１のアナログフィルタ４１５は帯域制限を行い、フォトダイオード４１４からの出力信号から、（（２ｎ＋１）ω_α−ω_ＤＡＴＡ）ｔ−δ（ｔ）＋（２ｎ＋１）φ_０（ｔ）＋｛Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝の位相成分を取り出す。

第２のアナログフィルタ４１６は帯域制限を行い、デジタル通信用光源４１０のリミッタアンプ４１０ｄの出力信号から、（（２ｎ＋１）ω_α−ω_ＤＡＴＡ）ｔ−δ（ｔ）＋（２ｎ＋１）φ_０（ｔ）＋２｛Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝の位相成分を取り出す。

第４の分周器５０３は、第２のアナログフィルタ４１６の出力信号周波数を１／（２ｎ＋１）倍にする。出力信号の位相は（ω_α−ω_ＤＡＴＡ／（２ｎ＋１））ｔ−δ（ｔ）／（２ｎ＋１）＋φ_０（ｔ）＋（２／（２ｎ＋１））×｛Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝となる。第３のミキサ４１７は、第４の分周器５０３の出力信号と第１のミキサ４０５の出力信号（（ω_α−ω_ＤＡＴＡ）／（２ｎ＋１）ｔ−δ（ｔ）／（２ｎ＋１）＋φ_０（ｔ））とミキシングし、アップコンバージョンする。これにより、第３のミキサ４１７の出力信号は、２（ω_α−ω_ＤＡＴＡ／（２ｎ＋１））ｔ−２δ（ｔ）／（２ｎ＋１）＋２φ_０（ｔ）＋（２／（２ｎ＋１））×｛Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝となる。分周器４１８は、第３のミキサ４１７の出力信号に対して１／２分周を行って、（ω_α−ω_ＤＡＴＡ／（２ｎ＋１））ｔ−δ（ｔ）／（２ｎ＋１）＋φ_０（ｔ）＋（１／（２ｎ＋１））×｛Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝を出力する。位相比較器４１９は、分周器４１８の出力信号と第２のミキサ４０８の出力信号（（ω_α−ω_ＤＡＴＡ）／（２ｎ＋１）ｔ−δ（ｔ）／（２ｎ＋１））を位相比較し、位相差φ_０（ｔ）＋（１／（２ｎ＋１）｛Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝に応じた誤差信号を生成する。ループフィルタ４２０は、位相比較器４１９からの誤差信号に応じて、ＶＣＯ４０１への制御信号を生成する。これにより、ＶＣＯ４０１からの出力信号は、ω_αｔ−（１／（２ｎ＋１））｛Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝となる。すなわちφ_０ｔ＝−（１／（２ｎ＋１））｛Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝だからである。

このように、実施の形態５では、実施の形態４と同様に、デジタル通信用光源４１０に対して周波数ｆ_ＤＡＴＡ、角周波数ω_ＤＡＴＡの伝送信号と周波数ｆ_α、角周波数ω_αのクロック信号のマルチトーン入力を行い、フォトダイオード４１４及びデジタル通信用光源４１０に内蔵されるＯ／Ｅ変換部４１０ｃの出力端で、送信信号の位相成分ω_ＤＡＴＡｔ＋δ（ｔ）＋Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）とクロック信号の位相成分ω_αｔ＋φ_０（ｔ）＋Δθ_α（ｔ）の奇数倍の周波数成分（２ｎ＋１）×｛ω_αｔ＋φ_０（ｔ）＋Δθ_α（ｔ）｝の和周波成分（２ｎ＋１）×｛ω_αｔ＋φ_０（ｔ）＋Δθ_α（ｔ）｝＋｛ω_ＤＡＴＡｔ＋δ（ｔ）＋Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝及び差周波成分（２ｎ＋１）×｛ω_αｔ＋φ_０（ｔ）＋Δθ_α（ｔ）｝−｛ω_ＤＡＴＡｔ＋δ（ｔ）＋Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝を発生させる。ここで、実施の形態５においては、クロック信号の（２ｎ＋１）倍波と伝送信号の差ビート成分を抽出し、位相同期を確立する。ＶＣＯ４０１に対して誤差信号φ_０（ｔ）＋（１／（２ｎ＋１））｛Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝が入力することで、第１のアナログフィルタ４１５にて、クロック信号と伝送信号の差ビート成分を抽出することにより、第１のアナログフィルタ４１５の出力端では、光ファイバ中におけるクロック信号の出力位相変動Δθ_α（ｔ）及び伝送信号の出力位相変動Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）の項の影響を受けない、位相（（２ｎ＋１）ω_α−ω_ＤＡＴＡ）ｔ−δ（ｔ）の信号を抽出することができ、光路中における位相変動の影響を受けない、安定な信号伝送が可能となる。

以上説明したように、実施の形態５の位相制御装置によれば、第３のＲＦ信号生成部により、第１のＲＦ信号と第２のＲＦ信号とを合波した第３のＲＦ信号を光信号に変換するデジタル通信用光源を用い、かつ、第３のＲＦ信号として、第２のＲＦ信号の（２ｎ＋１）倍波（ｎは任意の整数）と第１のＲＦ信号の差周波数を持つ信号を生成するようにしたので、伝送信号の光路中の位相変動の影響を排除することができるため、伝送信号の適用範囲の拡大に寄与することができる。

また、実施の形態５の位相制御装置によれば、第３のＲＦ信号生成部により、第１のＲＦ信号と第２のＲＦ信号とを合波した第３のＲＦ信号を光信号に変換するデジタル通信用光源を用い、かつ、第３のＲＦ信号として、第２のＲＦ信号の（２ｎ＋１）倍波（ｎは任意の整数）と第１のＲＦ信号の差周波数を持つ信号を生成し、第２のＲＦ信号生成部は、第２のＲＦ信号として、第１のＲＦ信号より信号レベルの高い信号を生成すると共に、デジタル通信用光源から出力された光信号を折り返した信号を用いて第２のＲＦ信号を生成するようにしたので、アナログＲｏＦ回路に適用した場合の部品点数の削減と構成の簡素化に寄与することができる。

実施の形態６．
図１５は実施の形態６の位相制御装置を示す構成図である。実施の形態６の位相制御装置は、実施の形態５の構成に加えて、第３のＲＦ信号を抽出するためのＲＦフィルタのフィルタ特性を決定するフィルタ特性演算部を備えたものである。

図１５において、位相制御装置は、ＶＣＯ４０１、第１の分波器４０２、伝送信号源４０３、基準信号源４０４、第１のミキサ４０５、位相同期回路４０６、第２の分波器４０７、第２のミキサ４０８、カプラ４０９、デジタル通信用光源４１０、光サーキュレータ４１１、光ファイバ４１２、光部分反射器４１３、フォトダイオード４１４、第３のミキサ４１７、分周器（第１の分周器）４１８、位相比較器４１９、ループフィルタ４２０、第２の分周器５０１、第３の分周器５０２、第４の分周器５０３、第１のデジタルフィルタ６０１、第２のデジタルフィルタ６０２、第３の分波器６０３、逓倍器６０４、計測器６０５、演算処理回路６０６を備える。ここで、第１のデジタルフィルタ６０１〜演算処理回路６０６以外の構成は、図１４に示した実施の形態４の位相制御装置と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。

第１のデジタルフィルタ６０１はフォトダイオード４１４の後段側に接続され、特定の周波数以外の周波数成分を阻止するＲＦフィルタである。第２のデジタルフィルタ６０２は、リミッタアンプ４１０ｄと第４の分周器５０３との間に接続され、特定の周波数以外の周波数成分を阻止するＲＦフィルタである。また、これら第１のデジタルフィルタ６０１及び第２のデジタルフィルタ６０２は、そのフィルタ特性が演算処理回路６０６によって設定されるよう構成されている。第３の分波器６０３は第１のミキサ４０５の出力信号を第３のミキサ４１７への信号と逓倍器６０４への信号とに分波する分波器である。逓倍器６０４は、第３の分波器６０３で分波された第１のミキサ４０５の出力信号を（２ｎ＋１）倍する逓倍器である。計測器６０５は、例えば、クロック信号と伝送信号の差ビート周波数を検出する計測器であり、例えば、スペクトルアナライザーで構成されている。演算処理回路６０６は、計測器６０５で検出された周波数に基づいて第１のデジタルフィルタ６０１及び第２のデジタルフィルタ６０２のフィルタ特性を決定する演算回路である。これら計測器６０５と演算処理回路６０６によって、フィルタ特性演算部が構成されている。

次に、実施の形態６の位相制御装置の動作について実施の形態５とは異なる点を中心に説明する。
実施の形態６では、伝送信号の周波数ｆ_ＤＡＴＥとクロック信号の奇数倍の高調波（２ｎ＋１）×ｆ_αの差ビート周波数が送信信号周波数と一致しないよう、（２ｎ＋１）×ｆ_α−ｆ_ＤＡＴＡ≠ｆ_ＤＡＴＡとし、また、ＶＣＯ４０１の出力周波数ｆ_αと伝送信号源４０３の出力周波数ｆ_ＤＡＴＡはｆ_α≠ｆ_ＤＡＴＡとすると共に、クロック信号の出力レベルＰ_αは送信信号の出力レベルＰ_ＤＡＴＡより大きくすること（Ｐ_α＞Ｐ_ＤＡＴＡ）は実施の形態５と同様である。

第１のデジタルフィルタ６０１は、演算処理回路６０６の演算結果に基づいて帯域制限を行い、フォトダイオード４１４の出力信号から、（（２ｎ＋１）ω_α−ω_ＤＡＴＡ）ｔ−δ（ｔ）＋（２ｎ＋１）φ_０（ｔ）＋｛Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝の位相成分を取り出す。

第２のデジタルフィルタ６０２は、演算処理回路６０６の演算結果に基づいて帯域制限を行い、デジタル通信用光源４１０に内蔵されているリミッタアンプ４１０ｄの出力信号から、（（２ｎ＋１）ω_α−ω_ＤＡＴＡ）ｔ−δ（ｔ）＋（２ｎ＋１）φ_０（ｔ）＋２｛Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝の位相成分を取り出す。

第３の分波器６０３によって分波された第１のミキサ４０５の出力信号は逓倍器６０４に入力され、逓倍器６０４は出力周波数を（２ｎ＋１）倍する。逓倍器６０４の出力信号の位相は、（（２ｎ＋１）ω_α−ω_ＤＡＴＡ）ｔ−δ（ｔ）＋（２ｎ＋１）φ_０（ｔ）であり、周波数ｆ_０に換算すると、下式の通りとなる。

計測器６０５は、ＶＣＯ４０１の出力信号と伝送信号の差ビート周波数を検出し、演算処理回路６０６は、計測器６０５の検出結果に基づいて、第１のデジタルフィルタ６０１及び第２のデジタルフィルタ６０２が満たすべきフィルタ特性を決定する。すなわち、上式の周波数ｆ_０を中心周波数としたバンドバスフィルタとなる演算処理を行う。一例として、双二次フィルタを想定した場合における演算内容を以下に示す。

このように、実施の形態６の位相制御装置では、実施の形態５と同様に、デジタル通信用光源４１０に対して周波数ｆ_ＤＡＴＡ、角周波数ω_ＤＡＴＡの伝送信号と周波数ｆ_α、角周波数ω_αのクロック信号のマルチトーン入力を行い、フォトダイオード４１４及びデジタル通信用光源４１０に内蔵されるＯ／Ｅ変換部４１０ｃの出力端で、送信信号の位相成分ω_ＤＡＴＡｔ＋δ（ｔ）＋Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）とクロック信号の位相成分ω_αｔ＋φ_０（ｔ）＋Δθ_α（ｔ）の奇数倍の周波数成分（２ｎ＋１）×｛ω_αｔ＋φ_０（ｔ）＋Δθ_α（ｔ）｝の和周波成分（２ｎ＋１）×｛ω_αｔ＋φ_０（ｔ）＋Δθ_α（ｔ）｝＋｛ω_ＤＡＴＡｔ＋δ（ｔ）＋Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝及び差周波成分（２ｎ＋１）×｛ω_αｔ＋φ_０（ｔ）＋Δθ_α（ｔ）｝−｛ω_ＤＡＴＡｔ＋δ（ｔ）＋Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝が発生させる。そして、（（２ｎ＋１）ω_α−ω_ＤＡＴＡ）ｔ−δ（ｔ）＋（２ｎ＋１）φ_０（ｔ）＋｛Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝の位相成分を持つ信号を第１のデジタルフィルタ６０１及び第２のデジタルフィルタ６０２で抽出する。実施の形態６では、抽出するべき中心周波数（（２ｎ＋１）ω_α−ω_ＤＡＴＡ）ｔ−δ（ｔ）＋（２ｎ＋１）φ_０（ｔ）＋｛Δθ_α（ｔ）−Δθ_ＤＡＴＡ（ｔ）｝を計測器６０５で計測し、計測結果から演算処理回路６０６にて第１のデジタルフィルタ６０１及び第２のデジタルフィルタ６０２のフィルタ特性を決定する。

以上説明したように、実施の形態６の位相制御装置によれば、第３のＲＦ信号を抽出するための特定の周波数以外の周波数成分を阻止するＲＦフィルタのフィルタ特性を第２のＲＦ信号の（２ｎ＋１）倍波（ｎは任意の整数）と第１のＲＦ信号の差周波数を検出することで決定するフィルタ特性演算部を備え、第３のＲＦ信号生成部により、第１のＲＦ信号と第２のＲＦ信号とを合波した第３のＲＦ信号を光信号に変換するデジタル通信用光源を用い、かつ、第３のＲＦ信号として、第２のＲＦ信号の（２ｎ＋１）倍波と第１のＲＦ信号の差周波数を持つ信号を生成するようにしたので、伝送信号の周波数が変化した場合でもＲＦフィルタを変更する必要がなく、構成の簡素化に寄与することができる。

また、実施の形態６の位相制御装置によれば、第３のＲＦ信号を抽出するための特定の周波数以外の周波数成分を阻止するＲＦフィルタのフィルタ特性を第２のＲＦ信号の（２ｎ＋１）倍波（ｎは任意の整数）と第１のＲＦ信号の差周波数を検出することで決定するフィルタ特性演算部を備え、第３のＲＦ信号生成部により、第１のＲＦ信号と第２のＲＦ信号とを合波した第３のＲＦ信号を光信号に変換するデジタル通信用光源を用い、かつ、第３のＲＦ信号として、第２のＲＦ信号の（２ｎ＋１）倍波と第１のＲＦ信号の差周波数を持つ信号を生成し、第２のＲＦ信号生成部は、第２のＲＦ信号として、第１のＲＦ信号より信号レベルの高い信号を生成すると共に、デジタル通信用光源から出力された光信号を折り返した信号を用いて第２のＲＦ信号を生成するようにしたので、アナログＲｏＦ回路に適用した場合の部品点数の削減と構成の簡素化に寄与することができる。

なお、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。

以上のように、この発明に係る光マイクロ波伝送装置及び周波数変換装置並びに位相制御装置は、低周波数信号源からの信号を逓倍変換して高周波信号を生成する構成に関するものであり、アナログＲｏＦ回路に用いるのに適している。

１０１ 送信信号源、１０２ クロック信号源（第１のクロック信号源）、１０３ 出力制御回路、１０４ カプラ、１０５ デジタル通信用光源（第１のデジタル通信用光源）、１０５ａ，３０２ａ リミッタアンプ、１０５ｂ，３０２ｂ Ｅ／Ｏ変換部、１０６ 光ファイバ、１０７ フォトダイオード、１０８ フィルタ、２０１，３０４ 光アンプ、２０２ 光分配器、２０３ａ，３０６ａ 第１のフォトダイオード、２０３ｂ，３０６ｂ 第２のフォトダイオード、２０４ａ，３０７ａ 第１のフィルタ、２０４ｂ，３０７ｂ 第２のフィルタ、２０５，３０８ ＲＦミキサ、３０１ 第２のクロック信号源、３０２ 第２のデジタル通信用光源、３０３ ＷＤＭカプラ（光合波器）、３０５ ＷＤＭカプラ（光分配器）、４０１ ＶＣＯ、４０２ 第１の分波器、４０３ 伝送信号源、４０４ 基準信号源、４０５ 第１のミキサ、４０６ 位相同期回路、４０７ 第２の分波器、４０８ 第２のミキサ、４０９ カプラ、４１０ デジタル通信用光源、４１０ａ，４１０ｄ リミッタアンプ、４１０ｂ Ｅ／Ｏ変換部、４１０ｃ Ｏ／Ｅ変換部、４１１ 光サーキュレータ、４１２ 光ファイバ、４１３ 光部分反射器、４１４ フォトダイオード、４１５ 第１のアナログフィルタ、４１６ 第２のアナログフィルタ、４１７ 第３のミキサ、４１８ 分周器（第１の分周器）、４１９ 位相比較器、４２０ ループフィルタ、５０１ 第２の分周器、５０２ 第３の分周器、５０３ 第４の分周器、６０１ 第１のデジタルフィルタ、６０２ 第２のデジタルフィルタ、６０３ 第３の分波器、６０４ 逓倍器、６０５ 計測器、６０６ 演算処理回路。

Claims (19)

1. 伝送対象のＲＦ送信信号を生成する送信信号源と、
   前記ＲＦ送信信号とは異なる周波数を持ち、かつ当該ＲＦ送信信号よりレベルが大きいＲＦクロック信号を出力するクロック信号源と、
   前記ＲＦ送信信号と前記ＲＦクロック信号とを合波した信号を光信号に変換するデジタル通信用光源とを備えたことを特徴とする光マイクロ波伝送装置。
2. 前記デジタル通信用光源は、前記ＲＦ送信信号の周波数の信号と、前記ＲＦクロック信号の周波数の奇数倍の周波数の信号とを光信号に変換することを特徴とする請求項１記載の光マイクロ波伝送装置。
3. 前記クロック信号源から出力される前記ＲＦクロック信号のレベルを制御する出力制御回路を備えると共に、前記デジタル通信用光源は、入力信号に応じて利得を変化させるリミッタアンプを有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の光マイクロ波伝送装置。
4. 請求項３の光マイクロ波伝送装置を用い、
   前記デジタル通信用光源から送出された光信号を取得し、前記ＲＦ送信信号の周波数と前記ＲＦクロック信号の周波数の奇数倍の高調波との和周波数及び差周波数の電気信号に変換するフォトダイオードと、
   前記フォトダイオードで変換された電気信号から設定された周波数の電気信号を取り出すフィルタとを備えたことを特徴とする周波数変換装置。
5. 伝送対象のＲＦ送信信号を生成する送信信号源と、
   前記ＲＦ送信信号とは異なる周波数を持ち、かつ当該ＲＦ送信信号よりレベルが大きいＲＦクロック信号を出力するクロック信号源と、
   前記ＲＦ送信信号の周波数の信号と、前記ＲＦクロック信号の周波数の奇数倍の周波数の信号とを光信号に変換するデジタル通信用光源と、
   前記デジタル通信用光源から送出された光信号の伝送経路を第１の受信経路と第２の受信経路とに分岐させる光分配器を備え、
   前記第１の受信経路は、前記デジタル通信用光源から送出された光信号を取得し、前記ＲＦ送信信号の周波数と前記ＲＦクロック信号の周波数の奇数倍の高調波との和周波数及び差周波数の電気信号に変換する第１のフォトダイオードと、前記第１のフォトダイオードで変換された電気信号から設定された第１の周波数の電気信号を取り出す第１のフィルタとからなり、
   前記第２の受信経路は、前記デジタル通信用光源から送出された光信号を取得し、前記ＲＦ送信信号の周波数と前記ＲＦクロック信号の周波数の奇数倍でかつ前記第１のフォトダイオードの周波数とは異なる高調波との和周波数及び差周波数の電気信号に変換する第２のフォトダイオードと、前記第２のフォトダイオードで変換された電気信号から設定された第２の周波数の電気信号を取り出す第２のフィルタとからなることを特徴とする周波数変換装置。
6. 前記第１の周波数の電気信号と前記第２の周波数の電気信号との差周波数の電気信号を取り出すミキサを備えたことを特徴とする請求項５記載の周波数変換装置。
7. 前記クロック信号源から出力される前記ＲＦクロック信号のレベルを制御する出力制御回路を備えると共に、前記デジタル通信用光源は、入力信号に応じて利得を変化させるリミッタアンプを有することを特徴とする請求項５または請求項６記載の周波数変換装置。
8. 伝送対象のＲＦ送信信号を生成する送信信号源と、
   前記ＲＦ送信信号とは異なる周波数を持ち、かつ当該ＲＦ送信信号よりレベルが大きい第１のＲＦクロック信号を出力する第１のクロック信号源と、
   前記ＲＦ送信信号と前記第１のＲＦクロック信号とを合波した信号を取得し、前記ＲＦ送信信号の周波数の信号と、前記第１のＲＦクロック信号の周波数の奇数倍の周波数の信号とを含む光信号に変換する第１のデジタル通信用光源と、
   前記ＲＦ送信信号及び前記第１のＲＦクロック信号とは異なる周波数を持つ第２のＲＦクロック信号を出力する第２のクロック信号源と、
   前記第２のＲＦクロック信号を光信号に変換する第２のデジタル通信用光源と、
   前記第１のデジタル通信用光源から出力される光信号と、前記第２のデジタル通信用光源から出力される光信号とを合波する光合波器とを備えたことを特徴とする光マイクロ波伝送装置。
9. 前記第１のクロック信号源から出力される前記第１のＲＦクロック信号のレベルを制御する出力制御回路を備えると共に、前記第１のデジタル通信用光源は、入力信号に応じて利得を変化させるリミッタアンプを有することを特徴とする請求項８記載の光マイクロ波伝送装置。
10. 請求項８または請求項９に記載の光マイクロ波伝送装置を用い、
    前記光合波器で合波された光信号の伝送経路を分岐させる光分配器と、
    前記光分配器で分岐された光信号を取得し、前記ＲＦ送信信号の周波数と前記第１のＲＦクロック信号の周波数の奇数倍の高調波との和周波数または差周波数の電気信号を第１の周波数の電気信号として変換する第１の受信信号変換部と、
    前記光分配器で分配された光信号を取得し、前記第２のＲＦクロック信号の周波数の奇数倍の高調波の電気信号を第２の周波数の電気信号として変換する第２の受信信号変換部と、
    前記第１の周波数の電気信号と前記第２の周波数の電気信号の差周波の電気信号を第３の周波数の電気信号として発生させるミキサとを備えた周波数変換装置。
11. 伝送対象となる第１のＲＦ信号を生成する第１のＲＦ信号生成部と、
    前記第１のＲＦ信号とは異なる周波数の第２のＲＦ信号を生成する第２のＲＦ信号生成部と、
    前記第１のＲＦ信号と前記第２のＲＦ信号とを合波した第３のＲＦ信号を光信号に変換するデジタル通信用光源とを備え、
    前記第２のＲＦ信号生成部は、前記第２のＲＦ信号として、前記第１のＲＦ信号より信号レベルの高い信号であり、かつ、前記第１のＲＦ信号と前記第３のＲＦ信号の位相を同期させる信号を生成することを特徴とする位相制御装置。
12. 前記第３のＲＦ信号は、前記第２のＲＦ信号の基本波と前記第１のＲＦ信号の差周波数を持つ信号であることを特徴とする請求項１１記載の位相制御装置。
13. 伝送対象となる第１のＲＦ信号を生成する第１のＲＦ信号生成部と、
    前記第１のＲＦ信号とは異なる周波数の第２のＲＦ信号を生成する第２のＲＦ信号生成部と、
    前記第１のＲＦ信号と前記第２のＲＦ信号を合波した第３のＲＦ信号を生成する第３のＲＦ信号生成部と、
    前記第３のＲＦ信号を光信号に変換するデジタル通信用光源を備え、
    前記第２のＲＦ信号生成部は、前記第１のＲＦ信号と前記第３のＲＦ信号の位相を同期させる前記第２のＲＦ信号を生成し、
    前記第２のＲＦ信号生成部は、前記デジタル通信用光源から出力された光信号を折り返した信号を用いて前記第２のＲＦ信号を生成することを特徴とする位相制御装置。
14. 伝送対象となる第１のＲＦ信号を生成する第１のＲＦ信号生成部と、
    前記第１のＲＦ信号とは異なる周波数の第２のＲＦ信号を生成する第２のＲＦ信号生成部と、
    前記第１のＲＦ信号と前記第２のＲＦ信号を合波した第３のＲＦ信号を生成する第３のＲＦ信号生成部と、
    前記第３のＲＦ信号を光信号に変換するデジタル通信用光源を備え、
    前記第２のＲＦ信号生成部は、前記第１のＲＦ信号と前記第３のＲＦ信号の位相を同期させる前記第２のＲＦ信号を生成し、
    前記第３のＲＦ信号生成部は、前記第３のＲＦ信号として、前記第２のＲＦ信号の基本波と前記第１のＲＦ信号の差周波数を持つ信号を生成し、
    前記第２のＲＦ信号生成部は、前記デジタル通信用光源から出力された光信号を折り返した信号を用いて前記第２のＲＦ信号を生成することを特徴とする位相制御装置。
15. 伝送対象となる第１のＲＦ信号を生成する第１のＲＦ信号生成部と、
    前記第１のＲＦ信号とは異なる周波数の第２のＲＦ信号を生成する第２のＲＦ信号生成部と、
    前記第１のＲＦ信号と前記第２のＲＦ信号を合波した第３のＲＦ信号を生成する第３のＲＦ信号生成部と、
    前記第３のＲＦ信号を光信号に変換するデジタル通信用光源を備え、
    前記第２のＲＦ信号生成部は、前記第１のＲＦ信号と前記第３のＲＦ信号の位相を同期させる前記第２のＲＦ信号を生成し、
    前記第３のＲＦ信号生成部は、前記第３のＲＦ信号として、前記第２のＲＦ信号の（２ｎ＋１）倍波（ｎは任意の整数）と前記第１のＲＦ信号の差周波数を持つ信号を生成することを特徴とする位相制御装置。
16. 伝送対象となる第１のＲＦ信号を生成する第１のＲＦ信号生成部と、
    前記第１のＲＦ信号とは異なる周波数の第２のＲＦ信号を生成する第２のＲＦ信号生成部と、
    前記第１のＲＦ信号と前記第２のＲＦ信号を合波した第３のＲＦ信号を生成する第３のＲＦ信号生成部と、
    前記第３のＲＦ信号を光信号に変換するデジタル通信用光源を備え、
    前記第２のＲＦ信号生成部は、前記第１のＲＦ信号と前記第３のＲＦ信号の位相を同期させる前記第２のＲＦ信号を生成し、
    前記第３のＲＦ信号生成部は、前記第３のＲＦ信号として、前記第２のＲＦ信号の（２ｎ＋１）倍波（ｎは任意の整数）と前記第１のＲＦ信号の差周波数を持つ信号を生成し、
    前記第２のＲＦ信号生成部は、前記第２のＲＦ信号として、前記第１のＲＦ信号より信号レベルの高い信号を生成すると共に、前記デジタル通信用光源から出力された光信号を折り返した信号を用いて前記第２のＲＦ信号を生成することを特徴とする位相制御装置。
17. 伝送対象となる第１のＲＦ信号を生成する第１のＲＦ信号生成部と、
    前記第１のＲＦ信号とは異なる周波数の第２のＲＦ信号を生成する第２のＲＦ信号生成部と、
    前記第１のＲＦ信号と前記第２のＲＦ信号を合波した第３のＲＦ信号を生成する第３のＲＦ信号生成部と、
    前記第３のＲＦ信号を光信号に変換するデジタル通信用光源を備え、
    前記第２のＲＦ信号生成部は、前記第１のＲＦ信号と前記第３のＲＦ信号の位相を同期させる前記第２のＲＦ信号を生成し、
    前記第３のＲＦ信号を抽出するための特定の周波数以外の周波数成分を阻止するＲＦフィルタのフィルタ特性を前記第２のＲＦ信号の（２ｎ＋１）倍波（ｎは任意の整数）と前記第１のＲＦ信号の差周波数を検出することで決定するフィルタ特性演算部を備え、
    前記第３のＲＦ信号生成部は、前記第３のＲＦ信号として、前記第２のＲＦ信号の（２ｎ＋１）倍波と前記第１のＲＦ信号の差周波数を持つ信号を生成することを特徴とする位相制御装置。
18. 伝送対象となる第１のＲＦ信号を生成する第１のＲＦ信号生成部と、
    前記第１のＲＦ信号とは異なる周波数の第２のＲＦ信号を生成する第２のＲＦ信号生成部と、
    前記第１のＲＦ信号と前記第２のＲＦ信号を合波した第３のＲＦ信号を生成する第３のＲＦ信号生成部と、
    前記第３のＲＦ信号を光信号に変換するデジタル通信用光源を備え、
    前記第２のＲＦ信号生成部は、前記第１のＲＦ信号と前記第３のＲＦ信号の位相を同期させる前記第２のＲＦ信号を生成し、
    前記第３のＲＦ信号を抽出するための特定の周波数以外の周波数成分を阻止するＲＦフィルタのフィルタ特性を前記第２のＲＦ信号の（２ｎ＋１）倍波（ｎは任意の整数）と前記第１のＲＦ信号の差周波数を検出することで決定するフィルタ特性演算部を備え、
    前記第３のＲＦ信号生成部は、前記第３のＲＦ信号として、前記第２のＲＦ信号の（２ｎ＋１）倍波と前記第１のＲＦ信号の差周波数を持つ信号を生成し、
    前記第２のＲＦ信号生成部は、前記第２のＲＦ信号として、前記第１のＲＦ信号より信号レベルの高い信号を生成すると共に、前記デジタル通信用光源から出力された光信号を折り返した信号を用いて前記第２のＲＦ信号を生成することを特徴とする位相制御装置。
19. 前記第２のＲＦ信号生成部は、前記第２のＲＦ信号として、前記第１のＲＦ信号より信号レベルの高い信号を生成することを特徴とする請求項１３から請求項１５、請求項１７のうちのいずれか１項記載の位相制御装置。

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