JPH0652816B2 - 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

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JPH0652816B2 JP23880790A JP23880790A JPH0652816B2 JP H0652816 B2 JPH0652816 B2 JP H0652816B2 JP 23880790 A JP23880790 A JP 23880790A JP 23880790 A JP23880790 A JP 23880790A JP H0652816 B2 JPH0652816 B2 JP H0652816B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は固有の非直線性ゆえに出力が入力に対してひず
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。
非直線性デバイスのひずみはその入力に逆ひずみ信号を
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。
［従来の技術］ 発光ダイオード（ＬＥＤ）または半導体レーザーのアナ
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。
アナログ送信デバイスに固有のひずみは線形変調信号を
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。この現象はチャンネル
間の干渉を防止するためにすぐれ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ＴＶ、及びテレビ電話に広く利用されている。
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敵しな
い。また、フィードフォワード方式は光力コンバインー
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。
非直線性デバイスに固有のひずみを軽減する公知方法の
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。例えば有線テレビ
用のＡＭ信号配分においては特定帯域に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。
電流に逆ひずみを与える方式では入力信号を２つ以上の
パス（electrical 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。
信号を再結合して変調のため非直線性デバイスに伝送す
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。
［発明が解決しようとする課題］ 公知の方法はいずれも周波数に左右される非直線性を補
正することができない。
帯域幅が比較的低いシステム及び信号に関する限り、ひ
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。
本発明は公知技術におけるこのような問題点の克服を目
的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明の好ましい実施例では、アナログ信号の送信に伴
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（electrical path）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。形成される逆ひず
みは信号を供給される非直線性変調デバイスの固有ひず
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１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。
［実施例］ 逆ひずみの概念を抽象的に図解したのが第４図である。
入力信号Ｙ０がひずみ補正回路４０に入力される。ひず
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。ひずみ補正回路４０からの信号Ｙ
１は入力ソース信号Ｙ０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、ほぼ線形の信号Ｙ２となって現われる。
第１図から明らかなように、入力ソース信号１２が方向
性結合器１０に供給されて１次パス（electrical pat
h）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（ｄＢ）方向性結合
器を利用すればこのような結果が得られる。
２次パスはひずみ発生器１５、振幅調整ブロック１７、
“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。
本発明の一実施例では、２次パスの信号は先ずひずみ発
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。こうして形成される相互変調積の位相は入
力信号と逆である。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。
ひずみ発生器からのひずみ出力の大きさは出力信号２５
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。
２次パスにおける逆ひずみ信号の発生は１次パスに対す
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。
送信デバイスの例としては出力信号によって変調される
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。
一般的には、周波数が高くなる程、ひずみも大きくな
る。
非直線性送信デバイスの周波数依存ひずみを補正するた
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。チルト調整は高周波
数ひずみの振幅を、“アップチルト”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。
標準的には、帯域の低周波端に現われるひずみの補正に
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。
なお、高周波端における振幅調整、及び信号の適切な減
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。
２次パスにおける微調整ブロック２１は２次パスで発生
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。
デバイスのひずみに対して位相調整を行うことが重要で
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。
１次及び２次パスの信号の相対位相を設定したら、方向
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。
一例として、逆ひずみ形成またはひずみ増幅ブロック１
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。
第１パスは入力信号１４の基本周波数の２次以上の相互
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。
第１及び第２増幅器３２，３３は奇数次相互変調積成分
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。
プッシュ・プッシュ増幅器と呼称されるこのひずみ回路
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（図示しないが）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。好ましくは、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。
本発明のひずみ補正回路の一実施例を第３図に示した。
信号分割結合器１０からの２次パス信号１４を先ず可調
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。
減衰された信号は180°スプリッタ３０によって分割さ
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50ＭＨｚ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ェッ
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。
帯域の高周波端において遅延２３を調整することにより
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。必要に応じて調整シーケンスを繰返すこ
とにより送信デ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。調整は振幅、チルト及び位相の３つだけ
で充分である。１次パスにおける基本的な遅延は所与の
２次パスに対して一定でよい。
１次パス信号１３と２次パス信号１４を方向性結合器１
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２８などに供給す
る。
当業者ならば本発明の思想及び範囲から逸脱することな
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信号に関
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。
図示の実施例ではひずみ発生器を含む２次信号パスが１
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。
このように種々の変更が可能であるから、本発明は図示
の実施例に制限されない。
【図面の簡単な説明】
第１図はひずみ補正回路の好ましい実施例を示すブロッ
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・ブッシュ増
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 ３０…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 ４１…非直線性送信デバイス Ｙ０…入力ソース信号、Ｙ１，Ｙ２…信号 Ｒ１，Ｒ２…可調減衰器

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】非直線性デバイスの入力変調信号を１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し、且つ
    前記変調信号の基本周波数を抑制する手段と、 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非
    直線性デバイスに供給するために基本信号及び位相にお
    いて非直線性デバイスのひずみのある相互変調積逆ひず
    みから成る単一信号パスを形成する手段と、 から成ることを特徴とするひずみ補正回路。
  2. 【請求項２】２次パスにおける信号の振幅を周波数の関
    数として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
    した手段を設けた ことを特徴とする請求項(1)に記載のひずみ補正回路。
  3. 【請求項３】相互変調積形成手段が、 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と、 から成ることを特徴とする請求項(1)または(2)に記載の
    ひずみ補正回路。
  4. 【請求項４】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
    を形成する手段 をも含むことを特徴とする請求項(1)から(3)の何れかに
    記載のひずみ補正回路。
  5. 【請求項５】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(1)から(4)の何れかに記
    載のひずみ補正回路。
  6. 【請求項６】入力変調信号の２次相互変調積を形成する
    手段を含む第１の２次パスと、 入力変調信号の３次相互変調積を形成する手段を含む第
    ２の２次パスと、 前記２次と３次の相互変調積を入力変調信号と結合する
    手段と、 をも含む請求項(5)に記載のひずみ補正回路。
  7. 【請求項７】非直線性デバイスからの変調信号のひずみ
    を軽減する方法であって、 入力信号を１次及び２次パスに分割するステップと、 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、非直線性デバイスの固有の
    ひずみと振幅が等しく、符号が反対となるように調整す
    るステップと、 ２次パスの変調信号の基本周波数を抑制するステップ
    と、 ２次パスにおける相互変調ひずみの振幅と位相を調整し
    て非直線性デバイスの固有のひずみと整合させるステッ
    プと、 非直線性デバイスのひずみを消去するために、相互変調
    逆ひずみを有する出力信号を得るべく１次と２次の信号
    を再結合するステップと、 から成るひずみ補正方法。
  8. 【請求項８】前記相互変調ひずみの振幅を周波数範囲の
    第１の端部周波数の付近で非直線性デバイスのひずみと
    ほぼ等しくし、非直線性デバイスの周波数範囲の第２の
    端部周波数付近で形成される相互変調ひずみを、前記周
    波数範囲の第１の端部周波数付近で形成された相互変調
    ひずみの振幅を実質的に変更せずに、周波数範囲の第２
    端部周波数付近の非直線性変調デバイスのひずみと振幅
    がほぼ等しくなるように傾斜を調節する ことを特徴とする請求項(7)に記載のひずみ補正方法。
  9. 【請求項９】いずれか一方のパスの信号の遅延を、比較
    的高い周波数において比較的高い周波数での非直線性デ
    バイスのひずみと180°位相ずれするように調節する ことを特徴とする請求項(7)または(8)に記載のひずみ補
    正方法。
  10. 【請求項１０】入力信号を、振幅が等しく符号が反対の
    信号である第１パスと第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に第１
    パスに設けられた第１の手段と、 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パスに設けられた第２の
    手段と、 前記相互変調積形成後に、第１及び第２パスの信号を加
    算的に再結合して、奇数次相互変調積の少なくとも一部
    を消去する信号の合成手段と、から成り、入力信号に周
    波数の２次相互変調積を形成する ことを特徴とするひずみ補正回路。
  11. 【請求項１１】奇数次相互変調積が完全には消去されな
    いように前記第１及び第２の手段を不平衡化することに
    より偶数次及び奇数次の相互変調積からなる逆ひずみ信
    号を形成する手段 をも含むことを特徴とする請求項(10)に記載のひずみ補
    正回路。
  12. 【請求項１２】前記相互変調積形成手段の各々が増幅器
    からなり、 前記不平衡化する手段が、 一方の増幅器のバイアス電流を増大させる手段と、 他方の増幅器のバイアス電流を前記増大に比例して低下
    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
    互変調積の振幅が実質的に変化しないようにした ことを特徴とする請求項(10)または(11)に記載のひずみ
    補正回路。
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