JPH04145735A - 光受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、光ＡＧＣ（ａｕｔｏｍａｔｉｃ　　ｇａ　ｉ
　ｎ　　ｃ　Ｏｎ　ｔ　ｒ　＋＞　ｌ　）と電気ＡＧＣ
をｆ外用した光受信装置に関する。

［従来の技術］ ９９に、光通（２システムに用いられる光受信機には、
受光素子としてアバランシェホトダイオード（ＡＰＤＩ
がよく用いられる。ＡＰＤには増倍作用があり、その増
倍率はＡＰＤに印加する逆バイアス電圧で変化すること
が知られている。

その為、この様な光受信機においては、ＡＰＤの増倍率
を制御する光ＡＧＣと、ＡＰＤ’出力信号を増幅しその
増倍率等を制御する電ＭＡＧＣを併用していることが多
い。

第６図はＡＰＤを用いた光受信機の構成例を示すブロッ
ク図である。同図において、６１はＡＰＤ、６２は前置
増幅器、６３はＡＧＣ増幅器、６４は出力信号の平均電
力検出回路、６５は電気ＡＧＣ回路、６６は光ＡＧＣ回
路、６７はバイアス電圧発生回路である。この構成にお
いて、強度変調された光入力信号はＡＰＤ６１により光
−電気変換され前置増幅器６２において増幅され、更に
ＡＧＣ増幅器６３により増幅されて出力される。

平均電力検出回路６４は、ＡＧＣ増幅器６３から出力さ
れる増幅された出力信号の一部を分岐されて受け、この
検出回路６４からは光ＡＧＣ回路６６と電気ＡＧＣ回路
６５に信号が供給される。

この信号に応じて、光ＡＧＣ回路６６はバイアス電圧発
生回路６７に出力を送り、これにより回路６７はＡＰＤ
６１のバイアス電圧を変化させてＡＰＤ６１の増倍率Ｍ
を制御する。同時に、電気ＡＧＣ回路６５はＡＧＣ増幅
器６３に出力を送り。

これによりＡＧＣ増幅器６３の利得Ｇが制御されて、出
力信号の振幅（平均電力）は光入力レベルの変化に拘ら
ず略一定に保たれる。

第７図は、第６図の光受信機における先入力レベルとＡ
ＰＤ６１の増倍率Ｍ及びＡＧＣ増幅器６３の利得Ｇとの
関係の一例を示す。この例では、同図に示す様に、光入
力レベルが小さい範囲では５光人力レベルに逆比例して
ＡＧＣ増幅器６３の利得Ｇを減少させる一方、ＡＰＤ６
１の増倍率Ｍは略最適である値で一定とされる。また、
光入力レベルが大きい範囲では、ＡＰＤ６１の増倍率Ｍ
を入力レベルの増加に従って上記一定値から減少させ、
ＡＧＣ増幅器６３の利得Ｇは略一定とされる。これによ
り、上記従来例では、出力信号振幅な略一定に保つと共
に、光入力信号に対し広いダイナミックレンジを確保し
ている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来例の構成においては、広い光入
力信号範囲に亙って出力信号レベルを一定にすることを
目的とするが為に、出力信号の信号対雑音比（Ｓ　Ｎ　
Ｒ）が常に最適な状態、言い換えれば常に受信感度最良
の状態であるとは言えない。

周知のようにＡＰＤにはＳ　Ｎ　Ｒを最良とする最適増
倍率Ｍ、□が存在し、次式で表わされる。

Ｍ、ｐｔ　＝　［（４ＦｋＴ）／　ｆＸｑＲｏ　　（Ｌ
　＋Ｉ　、　）’ｒ　］　””” ここでＦは前置増幅器以降の雑音指数、ｋはボルソン定
数、Ｔは絶対温度、ＸはＡＰＤの過剰雑音指数、ｑは電
子の電荷、Ｒｏは負荷抵抗、■。

は受光電流、１．は暗電流である。

このことから、最適増倍率Ｍ０．．は入力レベルおよび
温度に依存し変化することが分かる。また、周知のよう
に光受信機に限らず受信機の総合雑音指数ＮＦ、は、初
段部分の雑音指数ＮＦ、と利得Ｇ１が支配的となり、光
信号人力レベルの小さいときにＡＰＤ６　Ｉの増倍率Ｍ
をやみくもに変化させるという方法では、最適の受信状
態を得ることができない。

このように前記方法では出力信号レベルは一定に保たれ
るが出力信号の品質（ＳＮＲ）が常に最良状態としては
得られないという欠点がある。

従って、本発明の目的は、上記課題に鑑み、光入力レベ
ルの変化に対して最良の受信状態にし、また周囲の温度
変化などに対しても常に最良の受信状態を得ることがで
きる構成を有する光受信装置ないし回路を提供すること
にある。

［課題を解決する為の手段］ 上記目的を達成する本発明では、常に出力信号レベルを
一定とするＡＧＣ機能を有する光受信装置において、Ａ
ＧＣ増幅された信号から所望の伝送帯域外の雑音成分を
抽出する濾波手段が設けられ、その出力信号により、常
に最適受信状態（ＳＮＲ最大）となる様にＡＰＤなどの
受光素子の増倍率を制御するように構成されている。

このように構成されるので、光入力レベルや周囲の温度
などが変化しても、出力信号レベルを略一定にしつつ常
に受信状態を最適化できる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例のブロック図である。同図に
おいて、１〜５及び７は、夫々、ＡＰＤ、前置増幅器、
ＡＧＣ増幅器、平均電力検出回路、電気ＡＧＣ回路、及
びＡＰＤ　１が最適な増倍率Ｍを得るためのバイアス電
圧を発生するバイアス電圧発生回路であり、８は所望の
伝送帯域を通過させる低域通過濾波器、９はこの伝送帯
域に含まれる信号成分以外の雑音成分のみを通過させる
帯域通過濾波器、１０は上記帯域通過濾波器９で抽出さ
れた雑音成分を増幅する雑音増幅器、１１は上記雑音増
幅器１０の出力を検波し雑音電力から制御電圧を得る回
路である。

上記構成の光受信回路において、出力に現われる雑音は
、光検出器負荷抵抗の熱雑音、増幅回路にて発生する能
動素子の雑音および光検出器で発生する雑音が考えられ
る。本実施例では、信号の存在しない帯域に発生するこ
れらの雑音成分を帯域通過濾波器９にて抽出し、雑音増
幅器１０、雑音電力検出回路１１を通し、この雑音電力
検出回路１１に現われる雑音電力が最小となるようにバ
イアス電圧発生回路７を制御する。すなわち、この回路
７は、ＡＰＤ　１が最適な増倍率Ｍを得るためのバイア
ス電圧を発生するように作動する。

一方、出力信号振幅を一定にするために、平均電力検出
回路４にて出力信号振幅を検出し、電気ＡＧＣ回路５に
てＡＧＣ増幅器３を制御し、出力レベルをほぼ一定に保
つ。

このようにすることによって、ＡＰＤＩの増倍ｉＭを、
この光受信回路において系全体のＳＮＲを最良とするよ
うに、制御することが可能となる。また、温度依存性の
高いＡＰＤＩの増倍率Ｍを温度変化に対し最適に制御す
ることができる。

なお、前出の低域通過濾波器８は所望の信号帯域が通過
すればよく、帯域通過もしくは高域通過濾波器であって
も構わない。

また、雑音成分抽出用帯域通過濾波器９は、前記信号帯
域外であって、雑音成分の存在する帯域であればよいの
で、低域通過もしくは高域通過濾波器であってもよい。

実現の容易性から考えると、濾波器８．９は第２図のよ
うな帯域に選ばれる。ただし、帯域通過浦波器「雑音成
分抽出用）９の帯域は、ＡＰＤ　１および後段増幅器に
よって発生する信号の高次歪が生じない帯域が選ばれる
。

前記実施例において、第３図に示すように、更に電気Ａ
ＧＣ回路２の出力信号の電圧値によって光信号入力レベ
ルを検出し、光ＡＧＣ回路１２により、成るレベル以上
の光入力信号のときにＡＰＤｌの増倍率Ｍを最適な状態
から外し、ダイナミックレンジの拡大を図るようにして
も良い。

例えば、第４図の如く、光入力レベルが小さい時にはＡ
ＰＤ　１を最適受信状態とし、成るレベル以上では増幅
率Ｍを次第に減少させて最適状態から外し、これに対し
てＡＧＣ増幅器３の利得Ｇは出力信号の平均電力が略一
定になるように制御する。

また、第５図に示すように、ＡＰＤ　１の増倍率Ｍを変
化させるＭ−ＡＧＣ領域、電気ＡＧＣ増幅器３の利得Ｇ
を変化させるＧ−ＡＧＣ領域に分割する方法、またはＭ
　−Ａ　Ｇ　Ｃｇｆ４域とＧ−ＡＧＣ領域をオーバーラ
ツプさせる制御方法が考えられる［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明の光受信装置によれば、光入
力レベル及び温度の変化などに対して最適の増倍率Ｍを
設定することが出来るので、受信感度の向上及び受信感
度の安定性改善に対して極めて効果的な光受信装置が実
現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光受信回路のブロック図、
第２図は第１図の各濾波器の特性例を示す図、第３図は
他の実施例のブロック図、第４図は増倍率Ｍ、利得Ｇの
制御例を示す図、第５図は間しく他の制御例を示す図、
第６図は光受信機の従来例の構成を示すブロック図、第
７区は光入力レベルと増倍率Ｍ及び利得Ｇとの関係の一
例を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、受光素子の増倍率を制御する光ＡＧＣ系ヒ増幅手段
   の利得を制御する電気ＡＧＣ系増幅手段の利得を制御す
   る電気ＡＧＣ系とを有する光受信装置において、該電気
   ＡＧＣ系の増幅出力の分岐出力を受け、所定伝送帯域外
   の雑音成分を抽出する濾波手段と、該濾波手段の出力信
   号により、前記受光素子が最適受信状態となる様にその
   増倍率を制御する手段とを有することを特徴とする光受
   信装置。 ２、光信号入力レベルを検出し所定のレベル以上の光入
   力レベルのときに前記受光素子の増倍率を最適な状態か
   ら外す手段を更に有する請求項１記載の光受信装置。 ３、前記受光素子はアバランシェホトダイオードである
   請求項１記載の光受信装置。