JPH03179807A - ひずみ補正方法及びその補正回路 - Google Patents
ひずみ補正方法及びその補正回路Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
みを帯びる、例えば半導体レーザーのような振幅変調送
信デバイスからの出力を線形化する電子回路に係わる。
加えることによって補正され、逆ひずみは非直線性デバ
イスのひずみがひずみのない信号を回復するように選択
される。
ログ強さを電気信号によって直接変調するという方法は
オプチカルファイバーによる音声及び画像信号のような
アナログ信号の送信に関する最も簡単な方法である。こ
のようなアナログ方式はディジタルパルスコード変調、
あるいはアナログまたはパルス周波数変調よりもはるか
に狭い帯域幅を利用できるという点で有利であるが、振
幅変調はノイズや光源の非直線性という問題を伴なう。
これに正比例する光学信号に変換するのを妨げ、信号に
ひずみを生じさせる場合がある。
た直線性が必要な多重チャンネル画像送信にとって特に
有害である。高度に線形化されたアナログ光学系は商業
TV送信、CATV、相互TV1及びテレビ電話に広く
利用されている〇非直線性光学送信デバイスなどの線形
化は既に研究されているが、その研究成果は未だ実用化
の域に達していない。即ち、多くの場合、帯域幅が広過
ぎて実用に適しない。また、フィードフォワード方式は
光力コンバイナーや多重光源のような複雑なシステム成
分を必要とし、準光学フィードフォワード方式も同様に
複雑さという点が問題であり、その上、各部を極めて厳
密に整合させねばならない。
1つに逆ひずみ付与法がある。この方法では、変調信号
を非直線性デバイスに固有のひずみと振幅は等しいが符
号は反対の信号とを合成する。非直線性デバイスがこの
合成信号を変調すると、デバイスの固有ひずみが合成信
号の逆ひずみによって相殺され、ソース信号の線形部分
だけが送信される。この逆ひずみ信号は入力基本周波数
の加減合成の形を取ることが多いが、その理由はこのよ
うな相互変調積がアナログ信号送信における最も豊富な
ひずみ発生源を構成することにある。
に40通りもの周波数があり、これらの周波数の2次及
び3次相互変調積形成の機会が豊富である。
パス(elecHical path )に分割し、非
直線性送信デバイスの固有ひずみに合わせた単数または
複数のパスに逆ひずみを発生させる。この逆ひずみは入
力信号と再結合されて非直線性デバイスの固有ひずみの
影響を相殺する。
る前に減衰を利用して逆ひずみの大きさをデバイスの固
有ひずみ特性の大きさと整合させることができる。しか
し、この方法では非直線性デバイスの振幅及び位相ひず
み特性はしばしば変調信号の周波数に応じて変動するか
ら、精度に問題がある。
正することができない。
ずみの周波数依存性を補正しなくても全く問題とならな
い場合が多い。しかし、TV信号を光学的信号に変換し
て有線送信する場合には深刻な問題となる。即ち、有線
TV用のこの種の信号ではその入力周波数が40通り以
上となる可能性があり、そのすべてに良質の振幅変調信
号が必要となる。このような信号のための送信デバイス
には極めて高度の直線性が要求される。
的とする。
なうひずみを軽減するためのひずみ補正回路が入力変調
信号を1次及び2次パス(elecj+1cxl pa
th )に分割する。2次パスに設けた逆ひずみ増幅器
が入力信号の2次以上の相互変調ひずみ積を形成する。
バイスの固有ひずみと振幅がほぼ等しく、符号が反対と
なるように調節される。逆ひずみ信号は非直線性デバイ
スによるひずみの周波数依存性と整合するように振幅及
び位相を調節される。信号の位相はパスの1つに設けた
遅延または位相調節素子によって同期させられる。次い
で工次及び2次パスの信号を再結合することによって相
互変調積ひずみを含む単一の変調信号を形成する。この
ように、本発明のひずみ補正回路は非直線性送信デバイ
スの固有ひずみを相殺することによって変調信号の送信
を有効に線形化する。
み補正回路40は伝達関数が既知の非直線性送信デバイ
ス41とは反対方向に同量だけ直線性から偏った非直線
性伝達関数を有する。
。と補正回路40の非直線性伝達関数による逆ひずみと
の合成信号である。信号T1は非直線性送信デバイスに
供給され、送信デバイスによって変調された後、送信デ
バイスの固有ひずみが信号Y1の逆ひずみと反比例し、
かつこれによって相殺される結果、はぼ線形の信号Y2
となって現われる。
性結合器10に供給されて1次パス(elect+1c
al path ) 13及び2次パス14に分割され
る。標準的には、1次パスの信号分は2次パスの信号分
よりもはるかに電力が大きい。例えば、11デシベル(
d B)方向性結合器を利用すればこのような結果が得
られる。
“チルト”または周波数調整ブロック19、及び位相微
調整ブロック21から成る。なお、2次パスに沿ったこ
れらの素子の順序は本発明の作用目的から逸脱すること
なく変更することができる。
生器に入力される。ひずみ発生器の出力は入力周波数の
相互変調ひずみである。2次以上のひずみを発生させる
ことができる。理想としては、ひずみ発生器において相
殺、フィルタ手段などによって基本周波数を抑制するの
が好ましい。
ある。この反転はひずみ発生器内で、または(図示しな
い)別設のインバータ素子で行うことができる。
を受信する送信デバイス(第1図には図示しない)の予
知可能な固有ひずみの大きさと整合する。この整合作用
は振幅調整ブロック17において行われ、この振幅調整
は例えば可変減衰器を利用して手動で、または自動利得
制御素子を利用して動的に行うことができる。従って、
振幅調整ブロック17の出力は入力信号の小部分の相互
変調積であり、ひずみ補正回路40の出力信号25を受
信する非直線性送信デバイス41の固有ひずみと大きさ
がほぼ等しく符号が反対である。この出力または逆ひず
み信号は非直線性デバイス41の周波数依存ひずみ成分
を効果的に軽減する。
る遅延を伴なうのが普通である。1次及び2次パスが再
結合される前に、非直線性デバイスの固有ひずみが効果
的に相殺されるように2次パス信号の位相に対する1次
パス信号の相対位相を調整する。この位相整合は方向性
結合器10によって分割された信号13の1次パス部分
を受信する外部遅延手段23により1次パスにおいて行
われる。遅延量は手動または自動調整することができる
。遅延手段としては例えば適当な遅延を導入するように
長さを設定された伝送線という簡単なものがある。
半導体レーザーまたはLEDを挙げることができる。こ
のようなデバイスの固有ひずみは周波数に左右される。
。
め、振幅調整ブロックの出力を周波数調整または“チル
ト”調整ブロック19に供給する。
”として増大させ、“ダウンチルト”として縮小する可
変フィルタなどのような手段によって行われる。この調
整も振幅調整と同様に手動または自動で行うことができ
る。チルト調整においては通過させる低周波数ひずみ積
に対する高周波数ひずみ積の比率を調整することによっ
て逆ひずみ信号を非直線性デバイスの固有ひずみ特性に
できるだけ正確に合わせることができる。
は振幅調整が行われ、帯域の高周波端に現われるひずみ
の補正にはアップチルトとして周波数調整が行われる。
衰または増幅としての低周波端におけるアップチルトま
たはダウンチルトによっても同じ結果を得ることができ
る。
するひずみと非直線性デバイスの固有ひずみとの相対位
相をさらに正確に設定することを可能にする。この調整
も振幅調整と同様に手動で、かつ周波数に応じて行えば
よい。経験上、振幅、周波数及び位相の手動調整は1分
間以内で完了できる。その場合、非直線性デバイスの出
力ひずみを観察しながら適切な調整を行えばよい。この
調整の目的は最終ひずみを可能な限り小さくすることに
ある。逆ひずみ信号が非直線性デバイスの固有ひずみと
同じ大きさとなり、逆ひずみがひずみと正確に180’
だけ位相ずれ関係となれば最適の調整が行われたことに
なる。
ある。既に遅延が導入されているから逆ひずみは1次パ
ス信号と正確に同相関係(または180°位相ずれ関係
)にある。目的によってはこれ以上調整を加える必要は
ないが、例えばレーザーのTV帯域幅変調などには不適
当である。
性出力結合器11によって両信号を再結合する。2次パ
スからの逆ひずみ成分を含んでいるこの合成信号25が
信号を変調するために非直線性送信デバイスに出力され
る。
5を第2図に詳細に図解した。入力信号14のうち2次
パスを通過する部分が180゜スプリッタ30に供給さ
れると、該スプリッタ30はこの信号を、大きさが等し
く符号が反対の第1パス38と第2パス39に分割する
。あとで増幅または減衰されるなら、分割信号は必ずし
も同じ大きさでなくてもよい。
変調積を形成する第1増幅器32に入力する。符号が第
1パス信号とは逆の信号を搬送する第2パスは第2増幅
器に入力するが、この第2増幅器は第1増幅器32から
出力される相互変調積と同符号の偶数次相互変調積と、
反対符号の奇数次相互変調積とを形成する。信号は基本
周波数及び奇数次相互変調積を実質的に除去し、出力信
号37中に偶数次相互変調積成分を残すゼロ度コンバイ
ナー34によって加算的に合成される。理想としてはこ
の過程で相互変調ひずみの2次以上の純粋な偶数成分が
形成されることが望ましい。
が完全には消去されないように調整され、この調整は増
幅器へのバイアス電流を変化させることによって達成す
ることができ、バイアス電流を変化させても基本周波数
利得にはほとんど影響しない。第1増幅器32のバイア
ス電流が増大してその分だけ第2増幅器33のバイアス
電流が低下すると、両増幅器が不平衡状態となり、両増
幅器によって形成される相互変調積の大きさに差を生ず
る。従って、奇数次相互変調積が互いに相殺することは
ない。
の不平衡状態を利用すれば、ひずみ補正の目的であらゆ
る次元の相互変調ひずみを発生させることができる。基
本周波数を抑制するには(図示しないカリ増幅器を特別
に設計するか、あるいは増幅器の後方にこれと直列にま
たは増幅器と一体にフィルタ手段を設けることによって
行うことができる。好ましぐは、不平衡が奇数次相互変
調積にのみ影響し、偶数次相互変調積が平衡状態のまま
で大きさがほとんど変化しないように同方向及び反対方
向に両増幅器32.33のバイアス電流を調整する。
減衰器R1,R3によって減衰させることにより一定信
号レベルを確保する。信号が小さ過ぎると送信デバイス
のひずみを補正する充分な逆ひずみが得られず、逆に大
き過ぎると補正回路が過負荷状態となり、許容できない
大きいひずみを発生させる結果となる。
され、第1及び第2増幅器32.33に容量結合される
。両増幅器のバイアスを調整することによって所要の3
次以上の相互変調積を得、再結合信号を振幅調整17に
よって減衰させることによって例えば5(1MHz程度
の所要量の低周波ひずみを得る。次に帯域の高周波端を
チエツクし、ひずみがこの高周波数における送信デバイ
スの固有ひずみと整合するまで周波数フィルタ19を調
整する。これは帯域の低周波端における逆ひずみにほと
んど影響せず、帯域の低周波端を中心に振幅を周波数に
応じて傾斜させる。
1次パス信号の位相を調整する。これも帯域の低周波端
ではほとんど影響しない。最後に、位相調整21を利用
することで非直線性デバイス41の位相ひずみを補正す
るため2次パスに発生させる逆ひずみの位相を一段と正
確に調整する。
バイスの固有ひずみとさらに正確に整合させることがで
きる。多くの場合、初期減衰器と逆ひずみ増幅器バイア
スの調整は不要であり、プリセット状態のままでよい。
て一定でよい。
1によって再結合し、こうして逆ひずみを与えられた出
力信号25を変調用としてレーザー40などに供給する
。
く種々の変更を試みることができるであろう。例えば、
レーザーまたは発光ダイオードを変調するTV倍信号関
して以上に説明したが、その他の非直線性デバイス、例
えば増幅器なども本発明の方法でほぼ完全に相殺するこ
とのできる固有のひずみを有する。1次及び2次パス信
号の相対位相の微調整は図示実施例の場合2次パスにお
いて行われるが、粗調整が行われる1次パスにおいて行
うこともできる。ただし、1次パスにおけるこのような
遅延はこのパスに不適切なインピーダンスを持つ可能性
があるから、2次パスで行う方が好ましい。
つであるが、必要に応じて、第3パスとしての2次”パ
スを別に設け、一方の2次パスで2次相殺信号を形成し
、他方の2次パスで3次相殺信号を形成し、これらのパ
スのそれぞれにおいて振幅及び位相の周波数依存性に対
する調整が行われるようにしてもよい。その場合には個
々の2次パスにおいて位相を微調整することが好ましい
。高次ひずみの形成に2つ以上の2次パスを利用する場
合、両パス間に相互作用はないから、振幅、チルト及び
位相の調整をどちらのパスから始めてもよい。
の実施例に制限されない。
クダイヤグラム、第2図は本発明の好ましい実施例とし
てのひずみ補正回路に使用されるプッシュ・プッシュ増
幅器のブロックダイヤグラム、第3図はひずみ補正回路
を略示する説明図、第4図は変調信号波形に対する逆ひ
ずみの影響を示す説明図である。 10・・・方向性結合器 12・・・入力ソース信号
13・・・1次パス(信号) 14・・・2次パス(信号) 15・・・ひずみ発生器 17・・・振幅調整ブロッ
ク19・・・周波数調整ブロック 21・・・位相微調整ブロック 23・・・外部遅延手段 25・・・合成出力信号3
0・・・180゜スプリッタ 32・・・第1増幅器
33・・・第2増幅器 34・・・ゼロ度コンバイナ
ー37・・・出力信号 40・・・ひずみ補正回路4
1・・・非直線性送信デバイス YQ・・・入力ソース信号 Y 1. Y 2・・・
信号Rt 、R2・・・可調減衰器
Claims (26)
- (1)非直線性デバイスの入力変調信号を一次パス及び
2次パスに分割する手段と、 非直線性デバイスにおけるひずみ振幅に相当する相対振
幅を有する少なくとも2次の相互変調積を形成する手段
と、 振幅に応じて2次パスにおける信号の振幅を調整するこ
とにより2次パスに周波数依存逆ひずみを発生させるた
め相互変調積形成手段と直列に接続したフィルタ手段と
、 相互変調積と非直線性デバイスの相対位相を調整する手
段と、 1次及び2次パスの信号を加算的に再結合して単一パス
とすることにより、非直線性デバイスに供給するための
基本信号及び周波数依存相互変調積逆ひずみから成る信
号を形成する手段 から成ることを特徴とするひずみ補正回路。 - (2)1次及び2次パス間の相対位相差を補償するため
1次パス中に遅延手段を設けたことを特徴とする請求項
第(1)項に記載のひずみ補正回路。 - (3)2次パス及び非直線性デバイス間の相対位相差を
補償するため2次パス中の他の素子と直列に接続した手
段をも含むことを特徴とする請求項第(2)項に記載の
ひずみ補正回路。 - (4)1次パスが入力信号電力の大部分を搬送すること
を特徴とする請求項第(2)項に記載のひずみ補正回路
。 - (5)相互変調積形成手段がプッシュ・プッシュ増幅器
から成ることを特徴とする請求項第(1)項に記載のひ
ずみ補正回路。 - (6)プッシュ・プッシュ増幅器が 入力信号を振幅が等しく符号が反対の信号として第1及
び第2パスに分割する手段と、 搬送される信号の正の相互変調積を形成するため第1パ
ス中に設けた第1増幅手段と、 搬送される信号の正の偶数次相互変調積及び負の奇数次
相互変調積を形成するため第2パス中に設けた第2増幅
手段と、 相互変調積形成後、第1及び第2パスの信号を加算的に
再結合することによって奇数次相互変調積成分の少なく
とも一部を消去する信号合成手段から成ることを特徴と
する請求項第(5)項に記載のひずみ補正回路。 - (7)プッシュ・プッシュ増幅器が奇数次相互変調積が
完全には消去されないように第1及び第2増幅手段を不
平衡化することにより、偶数次及び奇数次相互変調積か
ら成る逆ひずみ信号を形成するバイアス手段をも含むこ
とを特徴とする請求項第(6)項に記載のひずみ補正回
路。 - (8)バイアス手段が振幅がほぼ一定の偶数次相互変調
積を維持するため第1増幅手段のバイアス電流に対する
第1調節方向及び第2増幅手段のバイアス電流に対する
第2調節方向を含むことを特徴とする請求項第(7)項
に記載のひずみ補正回路。 - (9)変調信号の基本周波数を抑制するための手段を2
次パスに含むことを特徴とする請求項第(1)項に記載
のひずみ補正回路。 - (10)前記抑制手段が第1及び第2増幅手段から成る
ことを特徴とする請求項第(9)項に記載のひずみ補正
回路。 - (11)入力変調信号を1次及び2次パスに分割する第
1方向性結合器と、 入力周波数の少なくとも2次の相互変調積を形成するた
め2次パスと直列に設けたひずみ増幅器と、 1次及び2次パス間の相対位相差を縮小するため1次パ
ス中に設けた遅延手段と、 1次及び2次パスの信号を再結合することにより、予想
可能なひずみ特性を有する非直線性デバイスを変調する
ための単一信号を形成する第2方向性結合器と、 2次パスにおける相互変調積と非直線性デバイスのひず
みとの間の相対位相差を補償するため一方のパス中に設
けた遅延手段 から成ることを特徴とするひずみ補正回路。 - (12)変調信号を逆方向にひずませて非直線形デバイ
スの周波数依存ひずみと相殺させるように信号の相対振
幅及び位相を周波数に応じて調節するため、2次パス中
に設けたフィルタ手段をも含むことを特徴とする請求項
第(11)項に記載のひずみ補正回路。 - (13)入力信号が複数の2次パスに分割され、各パス
が入力変調信号の単数または複数の相互変調積を形成す
る手段を含むことを特徴とする請求項第(11)項に記
載のひずみ補正回路。 - (14)ひずみ増幅器がプッシュ・プッシュ増幅器であ
ることを特徴とする請求項第(11)項に記載のひずみ
補正回路。 - (15)プッシュ・プッシュ増幅器が奇数次相互変調積
が完全には消去されないように増幅器を不平衡化するこ
とにより、偶数及び奇数次の相互変調積から成る逆ひず
み信号を形成するバイアス手段を含むことを特徴とする
請求項第(14)項に記載のひずみ補正回路。 - (16)1次パスが入力信号電力の大部分を搬送するこ
とを特徴とする請求項第(14)項に記載のひずみ補正
回路。 - (17)基本周波数を抑制するため各増幅手段と直列に
設けたフィルタ手段をも含むことを特徴とする請求項第
(11)項に記載のひずみ補正回路。 - (18)入力信号の周波数相互変調積を形成する増幅器
であって、 入力信号を振幅が等しく符号が反対の信号として第1及
び第2パスに分割する手段と、 搬送される信号の正の相互変調積を形成するため第1パ
スに設けた第1増幅手段と、 第2パスによって搬送される信号の正の偶数次相互変調
積及び負の奇数次相互変調積を形成するため第2パスに
設けた第2増幅手段と、 相互変調積形成後、第1及び第2パスの信号を加算的に
再結合することにより、奇数次相互変調積成分の少なく
とも一部を消去する信号合成手段と、 奇数次相互変調積が完全には消去されないように第1及
び第2増幅手段を不平衡化することにより偶数及び奇数
次の相互変調積から成る信号を形成するバイアス手段 から成ることを特徴とする増幅器。 - (19)バイアス手段が第1、第2増幅手段のいずれか
一方のバイアス電流を増大させる手段とこれに比例して
他方の増幅手段のバイアス電流を低下させる手段とを含
み、奇数次相互変調積が消去されるのを防ぐと共に偶数
次相互変調積の振幅が著しく変化するのを防ぐことを特
徴とする請求項第(18)項に記載の増幅器。 - (20)入力周波数の2次以上の相互変調積を形成する
ひずみ増幅器であって、 ソース信号を振幅が等しく符号が互いに反対の信号とし
て第1及び第2電路に分割する180゜スプリッタと、 形成される偶数及び奇数次の相互変調積の符号が互いに
反対となるように振幅がほぼ等しい入力信号相互変調積
を形成するため第1及び第2パスのそれぞれに設けた第
1及び第2増幅手段と、相互変調積形成後、第1及び第
2パスの信号を加算的に再結合することにより、基本及
び奇数次相互変調積成分を消去するゼロ度結合器と、奇
数次の相互変調積が完全には消去されないように第1及
び第2増幅手段を不平衡化することにより、偶数及び奇
数次の相互変調積から成る信号を形成するバイアス手段 から成ることを特徴とするひずみ増幅器。 - (21)バイアス手段が第1及び第2増幅手段のいずれ
か一方のバイアス電流を増大させる第1手段及び他方の
増幅手段のバイアス電流を低下させる第2手段を含み、
形成される偶数次相互変調積の振幅がほとんど変化せず
、第1及び第2増幅手段から発生する奇数次相互変調積
の振幅が等しくないから消去されないように第1及び第
2バイアス電流手段を充分に整合させたことを特徴とす
る請求項第(20)項に記載の増幅器。 - (22)変調信号の基本周波数を抑制するための手段を
2次パスに含むことを特徴とする請求項第(21)項に
記載のひずみ増幅器。 - (23)非直線性変調デバイスからの振幅変調信号のひ
ずみを軽減する方法であって、 入力変調信号を1次及び2次パスに分割し、2次パスに
少なくとも2次の相互変調ひずみを発生させ、この相互
変調ひずみを、非直線性変調デバイスの固有ひずみと振
幅が等しく、符号が反対となるように調節し、 2次パスにおける相互変調積の振幅及び位相を周波数に
応じて調節して変調デバイスに固有のひずみの周波数依
存性と整合させ、 1次パスにおける信号の位相を調節して2次パスにおけ
る最終信号の位相と整合させ、 1次及び2次パス信号を再結合することによって非直線
性変調デバイスのひずみを相殺するような周波数依存相
互変調逆ひずみを有する出力信号を形成する ステップから成ることを特徴とする方法。 - (24)相互変調ひずみの振幅を比較的低い周波数にお
ける非直線性変調デバイスのひずみとほぼ等しくし、比
較的低い周波数において発生する相互変調ひずみの振幅
をほとんど変化させることなく比較的高い周波数におい
て発生する相互変調ひずみの振幅が比較的高い周波数に
おける非直線性変調デバイスのひずみの振幅とほぼ等し
くなるようにチルトを調節することを特徴とする請求項
第(23)項に記載の方法。 - (25)いずれか一方のパスにおける信号の遅延を、比
較的高い周波数において比較的高い周波数における非直
線性デバイスのひずみと180゜だけ位相ずれするよう
に調節することを特徴とする請求項第(24)項に記載
の方法。 - (26)2次パスにおいて変調信号の基本周波数を抑制
するステップをも含むことを特徴とする請求項第(23
)項に記載の方法。
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