JPH07115401A - 光ヘテロダイン受信器およびその作動方法 - Google Patents

光ヘテロダイン受信器およびその作動方法

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JPH07115401A
JPH07115401A JP6246888A JP24688894A JPH07115401A JP H07115401 A JPH07115401 A JP H07115401A JP 6246888 A JP6246888 A JP 6246888A JP 24688894 A JP24688894 A JP 24688894A JP H07115401 A JPH07115401 A JP H07115401A
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frequency
intermediate frequency
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JP6246888A
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Reinhold Noe
ノエ ラインホルト
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Siemens AG
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03J7/00—Automatic frequency control; Automatic scanning over a band of frequencies
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    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/61—Coherent receivers
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＦＳＫ変調された２値の光データ信号、特に
データ同期の偏光キーイングを有するデータ信号、に対
する光ヘテロダイン受信器の局部発振器周波数を予設定
するのに適した方法を提供する。 【構成】 ＦＳＫ変調された２値データ信号Ｄの両２値
シンボルの目標値においてそれぞれ正の値、負の値を有
する復調特性を持ち中間周波数信号ＺＦを復調するため
の復調器４と、中間周波数信号ＺＦの中間周波数ｆZFを
目標値に自動的に調節するための調節装置５と、復調器
４の出力信号ｕDEM の時間的平均値ＵDEM′を形成する
ための装置６とを使用し、復調器４の時間依存性の出力
信号ｕDEMの時間的平均値ｕDEM ′の′中間周波数ＦZF
において零に位置する極大値ｕMAXを探索し、この極大
値が位置する局部発振器周波数ｆLOを設定した後調節装
置５を作動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、受信器中間周波数を目
標値に調節するための、捕獲範囲を有する調節装置を有
する光ヘテロダイン受信器の作動方法およびこのような
方法を実施するための受信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ヘテロダイン受信では、送信レーザー
から発生されたデータ信号の変調された光に受信器の中
で局部発振器の強い無変調の光が付加される。直接受信
にくらべて、提供される複数の送信チャネルの１つを選
択するために、高い感度および選択性が得られる。
【０００３】特に有望な変調方法は２値周波数キーイン
グ（周波数シフトキーイング、ＦＳＫ）であることが判
明している。なぜならば、送信レーザーとして使用され
る半導体レーザーが電流の変化により簡単に周波数変調
され得るからである。
【０００４】最適なヘテロダイニングのためには局部発
振器信号とデータ信号との偏光マッチングが必要であ
る。偏光調節および偏光ダンバーシティとならんでデー
タ同期の偏光キーイング（ＤＳＰ）が関心の対象である
（たとえば R.No ほか、Electronic Letters２５（１９
８９）１、４〜５および R.No ：J.of Lightwave Techn
ology ９（１９８１）１０の章ＩＶおよびＶを参照）。
このことは特に比較的少数の送信器および多数の加入者
受信器の際の分配システムに当てはまる。ＤＳＰは受動
的複屈折構成要素によるデータ誘導される偏光キーイン
グまたは偏光変調器による能動的偏光キーイングでよ
い。
【０００５】ＤＳＰでは互いに直交する偏光を有する両
特徴周波数が受信される。キーイングがたとえば５０の
送信器の各々において実行されると、たとえば１０，０
００の受信器の各々に対する偏光問題が解決されてい
る。加入者あたりの費用はそれにより非常にわずかにな
る。
【０００６】光ヘテロダイン受信器の最適な機能を保証
するためには、自動的な中間周波数調節（ＡＦＣ）が必
要である。それは特定の捕獲範囲を有し、その範囲内で
ＡＦＣのスイッチオンの後に中間周波数の目標値、すな
わち正しい中間周波数が得られる。送信器または局部発
振器の周波数不確実性は一般に捕獲範囲よりも大きいの
で、ＡＦＣがスイッチオンされる前に局部発振器周波数
の予設定が必要である。そのために局部発振器周波数は
一般に時間の関数としてランプ状に変更される。レベル
検出器または周波数弁別器により中間周波数信号の存在
および局部発振器周波数と比較してのその周波数位置が
確認される。次いで局部発振器周波数が、信号が捕獲範
囲のなかに位置するように設定される。その後にＡＦＣ
がスイッチオンされる。
【０００７】ＤＳＰ信号の自動的中間周波数調節のため
に既にいくつかの方法が存在している。ＡＦＣの捕獲範
囲のなかに局部発振器周波数の必要な予設定のためには
非ＤＳＰ信号に対する方法のみが知られている（S.Yama
zakiほか“コヒーレントＦＤＭ放送システム用の同調可
能な光ヘテロダイン受信器”、Proc. European Fonf.on
Opt. Commun.（ＥＣＯＣ ´８８）Brighton、１９８
８、ＩＥＥ Conf. Publication 第２９２号、部１、第
８６〜８９頁を参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、局部
発振器周波数の予設定のための方法であって、データ同
期の偏光キーイングを有するＦＳＫ変調された光データ
信号に対して適している方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述の課題の第１の解決
手段は請求項１に、また第２の解決手段は請求項３に示
されている。
【００１０】請求項１による方法の有利な構成は請求項
２に、また請求項３による方法の有利な構成は請求項４
ないし５に示されている。
【００１１】本発明による方法を実施するための光ヘテ
ロダイン受信器は請求項６以下に示されている。
【００１２】
【実施例】以下、図面に示されている実施例により本発
明を一層詳細に説明する。なお図面中で光学的接続は電
気的接続と区別するため太線で記入されている。
【００１３】図１および図２に示されているＦＳＫ変調
された２値のデータ信号Ｄに対する光ヘテロダイン受信
器はそれぞれ局部発振器１と、光カップラ２と、中間周
波数信号ＺＦを発生するための装置３と、中間周波数信
号ＺＦの中間周波数ｆZFを目標値または希望位置に自動
的に調節するための調節装置５とを有する。
【００１４】局部発振器１は定められた局部発振器周波
数ｆLOを有する局部発振器信号ＬＯを発生し、局部発振
器周波数ｆLOは局部発振器１に供給される制御信号ｕま
たはｕ1 により制御されて変更可能である。
【００１５】光カップラ２においてデータ信号Ｄおよび
局部発振器信号ＬＯが互いにヘテロダインされ、光ヘテ
ロダイン信号Ｕを発生する。
【００１６】装置３において、光カップラ２の出力端２
３、２２とそれぞれ向かい合って配置されている１つま
たは２つの光検出器３１、３２中でのヘテロダイン信号
Ｕの検出により中間周波数信号ＺＦが発生され、装置３
の電気的増幅器３３で増幅される。
【００１７】光送信器１０から発生されたデータ信号Ｄ
は例えば光ファイバ区間１１を通じて光カップラ２の１
つの入力端２０に導かれる。局部発振器信号ＬＯは光カ
ップラ２の他方の入力端２１に導かれる。
【００１８】例えばデータ信号Ｄに対して、偏光を受け
ているファイバ区間１１により発生されるデータ誘導さ
れた偏光キーイングが送信器１０において選ばれていて
よく、その際に送信器１０の偏光は直線的であり、ファ
イバ区間１１の入力端では主軸に対して４５°以下であ
る。ファイバ区間１１は受信器のなかにも位置し得る
（ R.No ：J.of Lightwave Technology ９（１９８１）
１０の章ＩＶおよびＶを参照）。ファイバ区間１１の代
わりに送信器１０に能動的偏光変調器を使用することも
可能である。
【００１９】ヘテロダイン受信の際には中間周波数ｆZF
はデータ信号Ｄの送信周波数ｆS と局部発振器周波数ｆ
LOとの間の差、ｆZF＝ｆS −ｆLOである。
【００２０】中間周波数信号ＺＦの爾後処理は一般に、
増幅された中間周波数信号ＺＦが復調器、例えは周波数
弁別器に供給され、復調器の出力信号が雑音の消去のた
めに低域通過フィルタリングされ、低域通過フィルタリ
ングされた信号が決定器およびクロック回生装置に供給
されるように行われる。これらの装置は、本発明にとっ
て主要なものではないので、図１および図２では図面を
簡単にするため省略されている。
【００２１】図１による実施例では、受信器の復調器は
不可欠である。この復調器は図１中に４で示されてい
る。中間周波数信号ＺＦを復調するためのこの復調器４
は、復調器４の非時間依存性の出力信号ＵDEM を中間周
波数信号ＺＦの中間周波数ｆZFの定められた関数として
表す図３ａによる静的な復調器特性Ｃ1 を有する。この
復調器特性Ｃ1 は、それが２値データ信号Ｄの両２値シ
ンボルを表す２つの特徴周波数ｆ1 、ｆ2 の一方の目標
値または希望位置において正の極大値Ｃ11を、また他方
の特徴周波数の目標値において負の極小値Ｃ12を有する
ように選ばれている。
【００２２】このことは最適な受信器感度のために重要
である。さらに、この復調器特性Ｃ1 は、それが両特徴
周波数ｆ1 、ｆ2 の間の中央に位置する目標値に関する
特徴周波数ｆ1 、ｆ2 の平均値（ｆ1 ＋ｆ2 ）／２の目
標値において復調器特性Ｃ1の横座標に関して零通過を
有するように選ばれている。
【００２３】与えられた中間周波数ｆZFにおいて可能な
かぎり高い周波数行程を処理し、こうして可能なかぎり
高いデータレートを伝送し得るように、少なくとも近似
的に正弦状の復調器特性の選定は目的にかなっている。
この場合、ほぼｆ2 ＝３・ｆ1 が成り立つ。この関係は
請求項１による本発明による方法に対して保証されてい
なければならない。
【００２４】図３に示されている復調器特性Ｃ1 の例は
この条件を満足している。この特性Ｃ1 はたとえば、大
きさに関して小さいほうの特徴周波数ｆ1 において正の
極大値Ｃ11を、また大きさに関して大きいほうの特徴周
波数ｆ2 において負の極小値Ｃ12を有し、これらの特徴
周波数の目標値は共通であることが仮定されている。
【００２５】図３による特性Ｃ1 の代わりに復調器４は
図８による特性Ｃ2 をも有し得る。
【００２６】たとえば周波数弁別器であってよい復調器
４の機能に対して、供給される中間周波数ｆZFが“正”
であるか“負”であるかはどちらでもよいことであるか
ら、簡単のために、図３または図８に示されているよう
に、中間周波数ｆZFの零点に対して対称な関数から出発
することができる。
【００２７】各時点ｔで、例えば出力電圧である復調器
４の時間依存性の出力信号ｕDEM （ｔ）は、この時点ｔ
で時間依存性の中間周波数ｆZF（ｔ）の値を有する復調
器４の非時間依存性の出力信号ＵDEM （ｆZF（ｔ））か
ら生ずる値に等しい。すなわちｕDEM （ｔ）＝ＵDEM
（ｆZF（ｔ））である。
【００２８】時間依存性の出力信号ｕDEM の時間的平均
値ｕDEM ′は復調器４に供給されるすべての周波数にわ
たる平均化により生ずる。すなわち
【数１】ｕDEM ′＝∫ＵDEM （ｆZF）・Ｓ（ｆZF）・ｄ
ｆZF／∫Ｓ（ｆZF）・ｄｆZF が成り立つ。ここでＳ（ｆZF）は特徴周波数の平均値
（ｆ1 ＋ｆ2 ）／２の周りに変調された中間周波数範囲
内のデータ信号Ｄのスペクトルである。特性Ｃ1 が、復
調器４の時間依存性の出力信号ｕDEM が中間周波数ｆZF
に関係するだけでなく、復調器４に供給される信号の振
幅にも比例している特性であり、従って分母の正規化積
分を比例定数ｋにより置換できる場合には、
【数２】 ｕDEM ′＝∫ＵDEM （ｆZF）・Ｓ（ｆZF）・ｄｆZF／ｋ となる。分母に正規化積分を有する式と、分母に比例定
数ｋを有する式との間の中間が真実に最も近い。
【００２９】これらの両式または中間式は相応の他の関
数Ｕ（ｆZF）を有する他の周波数弁別器、包絡線検出
器、レベル計などにも当てはまる。
【００３０】ＦＳＫ変調された２値のデータ信号Ｄは中
心周波数ｆSMから左に位置する極大値Ｓ1 および中心周
波数ｆSMから右に位置する極大値Ｓ2 を有する中心周波
数ｆSMの周りに対称な図４による中間周波数スペクトル
Ｓ（ｆS ）を有する。中間周波数範囲ｆZFの中の相応の
中間周波数スペクトルＳ（ｆZF）は図５に示されてい
る。
【００３１】それに対して、データ同期の偏光キーイン
グを有するＦＳＫ変調されたデータ信号Ｄに対しては、
受信器により受信されるデータ信号Ｄの偏光および局部
発振器信号ＬＯの偏光に応じて非対称であってよい。た
だ１つの極大値Ｓ1 またはＳ2 が存在している極端な場
合が図６または図７に示されている。ここで、光パワー
スペクトルは常に対称にとどまるが、偏光評価された中
間周波数スペクトルＳ（ｆZF）は非対称であってよいこ
とを指摘しておく。
【００３２】図１による実施例では、中間周波数ｆZFに
相応して復調器４の時間依存性の出力信号ｕDEM の時間
的平均値ｕDEM ′は不可欠である。従って、この実施例
では復調器４の時間依存性の出力信号ｕDEM の時間的平
均値ｕDEM ′を形成するための装置６が設けられてい
る。復調器４の時間依存性の出力信号ｕDEM のこの時間
的平均値ｕDEM ′は、図５による対称な中間周波数スペ
クトルＳ（ｆZF）に対する図３による仮定されている復
調器特性Ｃ1 の際には、図１０に示されているような中
間周波数ｆZFの関数となり、それによってｆZF＝ｆSM−
ｆLO＝０におけるこの平均値ｕDEM ′は正の極大値ｕma
x を有する。
【００３３】復調器４の時間依存性の出力信号ｕDEM ′
の時間的平均値ｕDEM ′は、図６による非対称な中間周
波数スペクトルＳ（ｆZF）に対する図３による仮定され
ている復調器特性Ｃ1 の際には、図１１に示されている
ような中間周波数ｆZFの関数となり、それによってｆZF
＝ｆSM−ｆLO＝０におけるこの平均値ｕDEM ′は正の極
大値ｕmax とそれから右に位置するより小さい第２の正
の極大値とを有し、また図７による非対称な中間周波数
スペクトルＳ（ｆZF）に対しては、図１２に示されてい
るような中間周波数ｆZFの関数となり、それによって同
じくｆZF＝ｆSM−ｆLO＝０におけるこの平均値ｕDEM ′
は正の極大値ｕmax とそれから左に位置するより小さい
第２の正の極大値とを有する。図１１および図１２によ
る曲線は互いに鏡面対称である。
【００３４】図１０、図１１および図１２からわかるよ
うに、中間周波数信号探索の際に、平均値ｕDEM ′の正
の極大値ｕmax が生ずる局部発振器周波数ｆLOを記憶に
とどめれば設定は十分である。この極大値はそれぞれｆ
ZF＝ｆSM−ｆLOにおいて生ずるので、局部発振器１の設
定のための偏光またはスペクトル形態に無関係な規範が
得られる。局部発振器周波数ｆLOはいま、ｆLO＝（ｆ1
＋ｆ2 ）／２またはｆLO＝ｆSM−（ｆ1 ＋ｆ2 ）／２と
なるように設定され、また次いで調節装置５が作動に入
れられる。
【００３５】この本発明による方法はデータ同期の偏光
キーイングを有するＦＳＫ変調されたデータ信号に対し
てもデータ同期の偏光キーイングを有していないＦＳＫ
変調されたデータ信号に対しても有利に適している。
【００３６】例として図１に示されている受信器は、第
１の本発明による方法を実施するため、中間周波数零に
位置する時間的平均値ｕDEM ′の極大値ｕmax を認識す
るための装置８を有し、この装置８の後でこの中間周波
数零に属する局部発振器周波数ｆLOが固定保持され、ま
たランプ信号ｕ2 により、中間周波数ｆZFが少なくとも
近似的に両特徴周波数ｆ1 、ｆ2 の目標値に関する平均
値（ｆ1 ＋ｆ2 ）／２に等しいように設定可能である。
【００３７】ランプ信号ｕ2 はランプ信号発生器７から
発生され、局部発振器１に、調節装置５の出力信号ｕ1
をランプ信号ｕ2 とヘテロダインし得るヘテロダイン装
置１４、たとえば加算器を通じて供給され、互いにヘテ
ロダインされた両信号ｕ1 およびｕ2 が制御信号ｕとし
て局部発振器１に供給される。
【００３８】通常、自動的中間周波数調節を有する光ヘ
テロダイン受信器では本来の調節装置５の前に周波数弁
別器９が接続されており、この周波数弁別器９はその時
間依存性の出力信号ｕDISKを決定する非時間依存性の出
力信号ｕDISKを中間周波数信号ＺＦの中間周波数ｆZFの
関数として表す定められた静的な弁別器特性Ｃ2 を有
し、中間周波数信号ＺＦを供給されており、またその時
間依存性の出力信号ｕDISKが調節装置５に実際値として
導かれている。多くのヘテロダイン受信器には周波数弁
別器９に対して図８による弁別器特性Ｃ2 が使用され
る。調節装置５は周波数弁別器９の時間依存性の出力信
号ｕDISKの目標値からの偏差を増幅し、それを適切に選
ばれた極性で局部発振器１の周波数変調器入力端または
制御入力端に制御信号ｕ1 として供給する。局部発振器
周波数ｆLOは、中心周波数ｆSMが図８による特性Ｃ2 の
零通過または図５中の平均周波数（ｆ1 ＋ｆ2 ）／２の
位置に位置するように事後調節される。調節装置５とし
てはたとえばＰＩ調節器が使用され得る。
【００３９】図８による特性は図５による対称な中間周
波数スペクトルＳ（ｆZF）の際には局部発振器周波数ｆ
LOの予設定のためにも使用され得る。そのためにたとえ
ば局部発振器１への調節装置５の出力信号ｕ1 の供給が
たとえばスイッチ５１により中断され、局部発振器周波
数ｆLOが、それが推定される中心周波数ｆSMの付近に位
置するように調整される。ｆLO＝ｆSMに対しては弁別器
９の時間依存性の出力信号ｕDISKに対する正の極大値が
生ずる。見出された設定はいま、ｆLO＝ｆSM−（ｆ1 ＋
ｆ2 ）／２（図５参照）であるように変更され得る。そ
の後に調節装置５の出力信号ｕ1 は、例えばスイッチ５
１の閉路により、再び局部発振器１に制御信号として供
給される。この方法はS.Yamazakiほか“コヒーレントＦ
ＤＭ放送システム用の同調可能な光ヘテロダイン受信
器”、Proc. European Conf. on Opt. Commun.（ＥＣＯ
Ｃ ´８８）Brighton、１９８８、ＩＥＥ Conf. Publ
ication 第２９２号、部１、第８６〜８９頁に記載され
ている。
【００４０】調節装置の増幅の反転されて選ばれた極性
の際には、正の側から負の側への通り抜け方向を有する
弁別器特性の零位置ではなく負の側から正の側への通り
抜け方向を有する弁別器特性の零位置が得られる。同時
に場合によっては必要な、点LO＝ｆSMから離れて点ｆLO
＝ｆSM＋（ｆ1 ＋ｆ2 ）／２への局部発振器周波数ｆLO
の予設定が行われるならば、ヘテロダイン信号は、図３
に示されている調節位置の代わりに、反転位置で受信さ
れる。
【００４１】図６または図７による非対称な中間周波数
スペクトルＳ（ｆZF）の際には図８による特性Ｃ2 が準
最適な受信器感度に通ずることになる。なぜならば、Ａ
ＦＣが両特徴周波数の一方ｆ1 またはｆ2 に相応する極
大値Ｓ1 またはＳ2 を、たとえば図６によるスペクトル
Ｓ（ｆZF）に対して図１３に示されているように、図８
による特性Ｃ2 の零通過の付近に“プル”するであろう
からである。従って R.No ほか、Electronics Letters
２５（１９８９）１、４〜５または３によれば図９によ
る弁別器特性Ｃ3 を有する周波数弁別器が使用され、そ
の際に別の実現可能性はT.Imai,K.Iwashita 、Ｐｒｏ
ｃ．ＩＯＯＣ´８９、神戸、日本、ペーパー１８Ｃ２‐
６に示されている。
【００４２】図３中の復調器特性Ｃ1 の極値の両特徴周
波数ｆ1 、ｆ2 の両目標値または希望位置には、図９に
よる弁別器特性Ｃ3 ではこの特性Ｃ3 の横座標に関して
等しい極性、すなわち横軸の等しい通り抜け方向の２つ
の零通過が位置している。図５、図６および図７による
中間周波数スペクトルＳ（ｆZF）の各極大値Ｓ1 および
Ｓ2 は他方の極大値Ｓ2 またはＳ1 の存在または振幅に
無関係に、この極大値Ｓ1 またはＳ2 に対応付けられて
いる特徴周波数ｆ1 またはｆ2 の目標値に位置する零通
過のほうに“引かれる”。
【００４３】残念なことに、図９による弁別器特性Ｃ3
を有する弁別器は局部発振器周波数ｆLOの予設定のため
に適しておらず、または非常に不都合である。
【００４４】第２の本発明による方法はこの問題を解決
するものであり、以下に図２による例により詳細に説明
する。
【００４５】先ず、図８による周波数特性Ｃ2 を有する
周波数弁別器９によりヘテロダイン信号Ｕが探索され
る。ヘテロダイン信号Ｕは図９による周波数特性Ｃ3 を
有する周波数弁別器によっても探索することができる。
データ信号Ｄの周波数スペクトルＳ（ｆZF）が非対称で
あり得るので、周波数スペクトルＳ（ｆZF）の位置に関
してこのような弁別器により得られる情報は、局部発振
器周波数ｆLOを、ヘテロダイン信号が確実に図９による
特性Ｃ3 を有する弁別器の捕獲範囲内に位置するように
設定するために、十分に正確ではない。この理由からヘ
テロダイン信号Ｕは先ずＡＦＣにより図８による特性Ｃ
2 を有する弁別器９の使用のもとにプリロックされる。
【００４６】上記のように、非対称な中間周波数スペク
トルＳ（ｆZF）ではこのスペクトルＳ（ｆZF）の極大値
Ｓ1 またはＳ2 は、たとえば図１３に示されているよう
に、この特性Ｃ2 の零通過の付近に引かれる。非対称な
周波数スペクトルＳ（ｆZF）はいま確実に弁別器９の捕
獲範囲内に位置する。
【００４７】いまＡＦＣが弁別器９からたとえば切換ス
イッチ１００により図９による周波数特性Ｃ3 を有する
弁別器１０に切換えられる。弁別器１０は非対称な中間
周波数スペクトルＳ（ｆZF）の極大値Ｓ1 またはＳ2 が
この極大値Ｓ1 またはＳ2 に対応付けられている特徴周
波数ｆ1 またはｆ2 の目標値に位置する零通過に引かれ
るようにする。図８による特性Ｃ2 の零通過は特徴周波
数ｆ1 、ｆ2 の目標値に関する平均（ｆ1 ＋ｆ2 ）２に
位置する図９による特性Ｃ3 の零通過に正確に位置すべ
きである。これらの両零通過が正確に同一の周波数に位
置しない場合には、図９による弁別器１０が、その捕獲
範囲が超過されているので、信号を正しい位置に“引か
ない”ことが可能である。たとえば、図１３によるプリ
ロックから出発して障害時には中間周波数スペクトルＳ
（ｆZF）の極大値Ｓ1 が特徴周波数ｆ1 の目標値におけ
る対応付けられている零通過ではなく特徴周波数ｆ2 の
目標値に引かれるであろう。
【００４８】このことを回避するため、図８による特性
Ｃ2 を有する弁別器９の代わりに、１つの零通過を含ん
でおり、またその極大値Ｃ21および極小値Ｃ22の間に位
置するほぼ平らに延びている範囲ΔＣを有し、この範囲
内で非時間依存性の出力信号ＵDISKが縦座標に関してそ
の極大値Ｃ21および極小値Ｃ22よりも零の近くに位置す
る値を有するような図１４による特性Ｃ2 を有する弁別
器９を使用することは目的にかなっている。図１４によ
るこのような特性Ｃ2 はたとえば図８によるＵDISK−図
３による０．５ＵDEM 、図８によるＵDISK＋図９による
０．２５ＵDISKまたは図３によるＵDEM ＋図９による
０．５ＵDISKを有する２つの弁別器の非時間依存性の出
力信号の線形組み合わせにより達成される。相応の弁別
器が受信器の中にも設けられる。
【００４９】以下には、本発明による受信器において使
用され得る周波数弁別器の３つの実現可能性を説明す
る。図１５ｃによる弁別器は、中間周波数信号ＺＦを供
給され、また中間周波数信号ＺＦを２つの電力に関する
信号部分に分割する電力分割器９０と、両信号部分の一
方を供給されている第１の入力端９１１と、他方の信号
部分を定められた時間τだけ遅延させる遅延要素９１０
を通じて供給されている第２の入力端９１２と、乗算器
９１により形成され、また供給された信号部分の和周波
数および差周波数を含んでいる出力信号を出力し得る出
力端９１３とを有する乗算器９１とを有する。この弁別
器ではＵDISK＝ｃｏｓ（ω・ｔ）であり、ここでωは円
周波数である。図１５ｃによる弁別器の右にその特性が
示されている（図１５ｄ）。
【００５０】図１５ａによる弁別器が図１５ｃによる弁
別器と相違する点は単に、電力分割器９０が中間周波数
信号ＺＦを２つの９０°だけ互いに位相のずれた電力に
関する信号部分に分割するハイブリッドであることであ
る。図１５ａによるこの弁別器に対してはＵDISK＝ｓｉ
ｎ（ω・τ）が成り立つ。その特性はこの弁別器の右に
示されている（図１５ｂ）。
【００５１】図１５ｅによる弁別器が図１５ｃによる弁
別器と相違する点は、電力分割器９０の前に高い周波数
および低い周波数を遮断する帯域通過フィルタ９３が接
続されていることである。この弁別器に対してはＵDISK
＝ｓｉｎ（ω・τ）が成り立つ。この弁別器の右にその
特性が示されている（図１５ｆ）。破線は帯域通過フィ
ルタ９３がない場合のこの弁別器の特性に相当する。
【００５２】図１５ａ、ｃ、ｅによるこれらの弁別器に
おいてωの代わりに｜ω｜も同じく良好に使用され得
る。なぜならば、電気回路は“正”および“負”の周波
数を区別しないからである。従って、これらの弁別器の
特性は正の周波数に対してのみ表されている。
【００５３】本発明による受信器に対して周波数弁別器
の他の構成も使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の本発明による方法を実施するための光ヘ
テロダイン受信器の概略ブロック回路図。
【図２】第２の本発明による方法を実施するための光ヘ
テロダイン受信器の概略ブロック回路図。
【図３】中間周波数の関数としての復調器特性の一例の
線図。
【図４】偏光キーイングなしのＦＳＫ変調された光デー
タ信号の周波数スペクトルの一例の線図。
【図５】中間周波数範囲内の等しい周波数スペクトルの
一例の線図。
【図６】中間周波数範囲内のデータ同期の偏光キーイン
グを有するＦＳＫ変調された光データ信号の周波数スペ
クトルの第１の例の線図。
【図７】データ同期の偏光キーイングを有するＦＳＫ変
調された光データ信号の周波数スペクトルの第２の例の
線図。
【図８】中間周波数の関数としての周波数弁別器の弁別
器特性の一例の線図。
【図９】中間周波数の関数としての周波数弁別器の弁別
器特性の他の例の線図。
【図１０】図６による対称な周波数スペクトルの場合の
中間周波数の関数としての、復調器の出力信号から図３
による復調器特性により形成された時間的平均値の線
図。
【図１１】図７による対称な周波数スペクトルの場合の
時間的平均値の線図。
【図１２】図８による非対称な周波数スペクトルの場合
の時間的平均値の線図。
【図１３】図８による弁別器特性の作用によりその零通
過の方向にずらされた図６又は７による周波数スペクト
ルの線図。
【図１４】図８による弁別器特性の代わりに使用可能で
ある中間周波数の関数としての弁別器特性の線図。
【図１５】本発明による方法および本発明による受信器
において有利に使用可能である周波数弁別器の３つの実
施例の回路ブロック図及びその弁別器特性の線図。
【符号の説明】 １ 局部発振器 ２ 光カップラ ３ 中間周波数を得るための装置 ４ 復調器 ５ 調節装置 ６ 時間的平均を形成するための装置 ７ ランプ信号発生器 ８ 極大値を認識するための装置 ９、１０ 周波数弁別器 １０ 送信器 １１ 光ファイバ区間 １４ ヘテロダイン装置 ２０、２１ 光ファイバ入力端 ２２、２３ 光ファイバ出力端 ３１、３２ 光検出器 ３３ 電気増幅器 ５１ スイッチ ９０ 電力分割器 ９１ 乗算器 ９３ 帯域通過フィルタ １００ スイッチング手段 ９１０ 遅延要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/06 1/26 Ａ 10/14

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＦＳＫ変調された２値の光データ信号
    （Ｄ）に対する光ヘテロダイン受信器であって、 −定められた局部発振器周波数（ｆLO）の局部発振器信
    号（ＬＯ）を発生するための光局部発振器（１）を含ん
    でおり、局部発振器周波数（ｆLO）は局部発振器（１）
    に供給される制御信号（ｕ）により制御されて変更可能
    であり、 −データ信号（Ｄ）および局部発振器信号（ＬＯ）をヘ
    テロダインし、光ヘテロダイン信号（Ｕ）を発生するた
    めの光カップラ（２）を含んでおり、 −光ヘテロダイン信号（Ｕ）から中間周波数信号（Ｚ
    Ｆ）を得るための装置（３）を含んでおり、 −中間周波数信号（ＺＦ）を復調するための復調器
    （４）であって、復調器（４）の非時間依存性の出力信
    号（ＵDEM ）を中間周波数信号（ＺＦ）の中間周波数
    （ｆZF) の定められた関数として表す静的な復調器特性
    （Ｃ1 ）を有する復調器（４）を含んでおり、 −中間周波数信号（ＺＦ）の中間周波数（ｆZF) を中間
    周波数（ｆZF) の定められた目標値に自動的に調節する
    ための調節装置（５）を含んでおり、調節は調節装置
    （５）から発生される制御信号（ｕ1 ）による局部発振
    器周波数（ｆLO）の変更および設定により行われ、その
    際に調節装置（５）は定められた捕獲範囲を有し、その
    範囲内で調節装置（５）のスイッチオンの後に中間周波
    数（ｆZF) の予め定められた目標値が自動的に得られる
    光ヘテロダイン受信器の作動方法において、 −調節装置（５）の捕獲範囲内の値への中間周波数（ｆ
    ZF) の予設定が、 −２値データ信号（Ｄ）の両２値シンボルを表す２つの
    特徴周波数（ｆ1 、ｆ2）の一方（ｆ1 またはｆ2 ）の
    予め定められた目標値において定められた正の値（Ｃ1
    1）を、また他方の特徴周波数（ｆ2 またはｆ1 ）の目
    標値において定められた負の値（Ｃ12）を有する静的な
    復調器特性（Ｃ1 ）を有し、非時間依存性の出力信号
    （ＵDEM ）が単調に正の値（Ｃ11）から負の値（Ｃ12）
    へ減少し、両特徴周波数（ｆ1 、ｆ2 ）の目標値の間の
    中央に位置する特徴周波数（ｆ1 、ｆ2）の目標値に関
    する平均値（（ｆ1 ＋ｆ2 ）／２）の目標値において復
    調器特性（Ｃ1 ）の横座標に関する零通過を有する復調
    器（４）と、 −中間周波数（ｆZF) に相応して時間依存性であり、ま
    た復調器（４）の非時間依存性の出力信号（ｕDEM ）に
    より決定される復調器（４）の出力信号（ＵDEM）の時
    間的平均値（ｕDEM ′）を形成するための装置とを使用
    して、 −復調器（４）の時間依存性の出力信号（ｕDEM ）の時
    間的平均値（ｕDEM ′）の中間周波数（ｆZF) において
    零に位置する極大値（ｕMAX)が探索され、この極大値
    （ｕMAX)が位置する局部発振器周波数（ｆLO）の値が確
    認され、この値の確認の後に局部発振器周波数（ｆLO）
    が、両特徴周波数（ｆ1 、ｆ2 ）の目標値平均値（（ｆ
    1 ＋ｆ2 ）／２）を差し引いた確認された局部発振器周
    波数に等しい値に設定されるように行われ、その際に局
    部発振器周波数（ｆLO）のこの設定の後に自動調節装置
    （５）が作動に入れられることを特徴とする光ヘテロダ
    イン受信器の作動方法。
  2. 【請求項２】 正の値（Ｃ11）が復調器特性（Ｃ1 ）の
    極大値であり、負の値（Ｃ12）がその極小値であること
    を特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 ＦＳＫ変調された２値の光データ信号
    （Ｄ）に対する光ヘテロダイン受信器であって、 −定められた局部発振器周波数（ｆLO）の局部発振器信
    号（ＬＯ）を発生するための光局部発振器（１）を含ん
    でおり、局部発振器周波数（ｆLO）は局部発振器（１）
    に供給される制御信号（ｕ）により制御されて変更可能
    であり、 −データ信号（Ｄ）および局部発振器信号（ＬＯ）をヘ
    テロダインし、光ヘテロダイン信号（Ｕ）を発生するた
    めの光カップラ（２）を含んでおり、 −光ヘテロダイン信号（Ｕ）から中間周波数信号（Ｚ
    Ｆ）を得るための装置（３）を含んでおり、 −中間周波数信号（ＺＦ）の中間周波数（ｆZF) を中間
    周波数（ｆZF) の定められた目標値に自動調節するため
    の調節装置（５）を含んでおり、調節は調節装置（５）
    から発生される制御信号（ｕ1 ）による局部発振器周波
    数（ｆLO）の変更および設定により行われ、その際に調
    節装置（５）は定められた捕獲範囲を有し、その範囲内
    で調節装置（５）のスイッチオンの後に中間周波数（ｆ
    ZF) の目標値が自動的に得られ、 −調節装置（５）の前に接続されている周波数弁別器
    （９）であって、弁別器（９）の非時間依存性の出力信
    号（ＵDISK）を中間周波数信号（ＺＦ）の中間周波数
    （ｆZF) の定められた関数として表す静的な弁別器特性
    （Ｃ2 ）を有し、中間周波数信号（ＺＦ）を供給されて
    おり、また弁別器（９）の非時間依存性の出力信号（Ｕ
    DISK）により決定されかつ中間周波数（ｆZF) に相応し
    て時間依存性の出力信号（ＵDISK）を発生する周波数弁
    別器（９）を含んでおり、この出力信号（ＵDISK）が調
    節装置（５）に実際値として導かれている光ヘテロダイ
    ン受信器の作動方法において、 −２値データ信号（Ｄ）の両２値シンボルを表すデータ
    信号（Ｄ）の２つの特徴周波数（ｆ1 、ｆ2 ）の間の中
    央に位置する目標値に関する両特徴周波数（ｆ1、ｆ2
    ）の平均値（（ｆ1 ＋ｆ2 ）／２）においてこの弁別
    器特性（Ｃ2 ）の横座標に関する零通過を有する中間周
    波数（ｆZF) の単調関数であり、また中間周波数範囲内
    に位置するデータ信号（Ｄ）の周波数スペクトル（Ｓ
    （ｆZF））の極大値（Ｓ1 、Ｓ2 ）が目標値に関する平
    均値（（ｆ1 ＋ｆ2 ）／２）の付近にもたらされるよう
    にする弁別器特性（Ｃ2 ）を有する周波数弁別器（９）
    により中間周波数（ｆZF) がプリロックされ、 −前記弁別器（９）に供給される中間周波数信号（Ｚ
    Ｆ）が特徴周波数（ｆ1 、ｆ2 ）の目標値に関する平均
    値（（ｆ1 ＋ｆ2 ）／２）における零通過と、両特徴周
    波数（ｆ1 、ｆ2 ）の一方（ｆ1 またはｆ2 ）の目標値
    における零通過と、他方の特徴周波数（ｆ2 またはｆ1
    ）の目標値における零通過とを有する他の静的な弁別
    器特性（Ｃ3 ）を有する周波数弁別器（１０）に切換え
    られ、その際に両特徴周波数（ｆ1 、ｆ2 ）の目標値に
    位置する零通過はこの他方の弁別器特性（Ｃ3 ）の横座
    標を通る等しい通り抜け方向を有し、その際にこの他方
    の弁別器特性（Ｃ3 ）が、中間周波数範囲内に位置する
    データ信号（Ｄ）の周波数スペクトル（Ｓ（ｆZF））の
    極大値（Ｓ1 、Ｓ2 ）が特徴周波数（ｆ1 、ｆ2 ）の目
    標値の付近にもたらされるようにし、またその際に切換
    の後に他方の弁別器特性（Ｃ3 ）を有する周波数弁別器
    （１０）の時間依存性の出力信号（ＵDISK）が調節装置
    （５）に実際値として供給されることを特徴とする光ヘ
    テロダイン受信器の作動方法。
  4. 【請求項４】 一方の弁別器特性（Ｃ2 ）が両特徴周波
    数（ｆ1 、ｆ2 ）の目標値の大きさが小さいほうの目標
    値よりも小さい中間周波数（ｆZF) の１つの値において
    正の極大値（Ｃ21）または負の極小値を有し、両特徴周
    波数（ｆ1 、ｆ2 ）の目標値の大きさが大きいほうの目
    標値よりも大きい中間周波数（ｆZF)の値において負の
    極小値（Ｃ22）または正の極大値を有することを特徴と
    する請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 一方の弁別器特性（Ｃ2 ）が、零通過を
    含み且つその極大値（Ｃ21）と極小値（Ｃ22）との間に
    位置する範囲（ΔＣ）を有し、この範囲（ΔＣ）の中で
    一方の弁別器特性（Ｃ2 ）が、この範囲内でこの弁別器
    特性（Ｃ2 ）を有する弁別器（７）の非時間依存性の出
    力信号（ＵDICK）が縦座標に関してその極大値（Ｃ21）
    および極小値（Ｃ22）よりも零に近い値を有するよう
    に、ほぼ平らに延びていることを特徴とする請求項４記
    載の方法。
  6. 【請求項６】 請求項１による方法を実施するための光
    ヘテロダイン受信器において、 −定められた局部発振器周波数（ｆLO）の局部発振器信
    号（ＬＯ）を発生するための光局部発振器（１）を含ん
    でおり、局部発振器周波数（ｆLO）は局部発振器（１）
    に供給される制御信号（ｕ）により制御されて変更可能
    であり、 −ヘテロダイン受信器から受信されたＦＳＫ変調され
    た、特にデータ同期して偏光キーイングされたデータ信
    号（Ｄ）および局部発振器信号（ＬＯ）をヘテロダイン
    し、光ヘテロダイン信号（Ｕ）を発生するための光カッ
    プラ（２）を含んでおり、 −ヘテロダイン信号（Ｕ）から中間周波数信号（ＺＦ）
    を得るための装置（３）を含んでおり、 −中間周波数信号（ＺＦ）を復調するための復調器
    （４）であって、復調器（４）の非時間依存性の出力信
    号（ＵDEM ）を中間周波数信号（ＺＦ）の中間周波数
    （ｆZF) の定められた関数として表す静的な復調器特性
    （Ｃ1 ）を有する復調器（４）を含んでおり、この復調
    器特性（Ｃ1 ）は２値データ信号（Ｄ）の両２値シンボ
    ルを表す２つの特徴周波数（ｆ1 、ｆ2 ）の一方（ｆ1
    またはｆ2 ）の予め定められた目標値において正の値
    （Ｃ11）を、また他方の特徴周波数（ｆ2 またはｆ1 ）
    の目標値において負の値（Ｃ12）を有し、復調器（４）
    の非時間依存性の出力信号（ＵDEM ）が単調に正の値
    （Ｃ11）から負の値（Ｃ12）へ減少し、また両特徴周波
    数（ｆ1 、ｆ2 ）の目標値の間の中央に位置する特徴周
    波数（ｆ1 、ｆ2 ）の目標値に関する平均値（（ｆ1 ＋
    ｆ2 ）／２）において復調器特性（Ｃ1 ）の横座標に関
    する零通過を有し、 −中間周波数信号（ＺＦ）の中間周波数（ｆZF) を定め
    られた目標値に自動的に調節するための調節装置（５）
    を含んでおり、調節は調節装置（５）から発生される制
    御信号（ｕ1 ）による局部発振器周波数（ｆLO）の変更
    および設定により行われ、調節装置（５）が定められた
    捕獲範囲を有し、その範囲内で調節装置（５）のスイッ
    チオンの後に中間周波数（ｆZF) の目標値が自動的に得
    られ、 −中間周波数（ｆZF) に相応して復調器（４）の時間依
    存性の出力信号（ｕDEM）の時間的平均値（ｕDEM ′）
    を形成するための装置（６）を含んでおり、 −局部発振器（１）に局部発振器周波数（ｆLO）の連続
    的変更のために制御信号として供給すべきランプ信号
    （ｕ2 ）を発生するためのランプ信号発生器（７）を含
    んでおり、 −ランプ信号（ｕ2 ）をスイッチオンされた調節装置
    （５）の制御信号（ｕ1 ）とヘテロダインするためのヘ
    テロダイン装置（１４）を含んでいる光ヘテロダイン受
    信器において、 −中間周波数零に位置する時間的平均値（ｕDEM ′）の
    極大値（ｕmax ）を認識するための装置（８）が設けら
    れており、この装置（８）の後でこの中間周波数零に属
    する局部発振器周波数（ｆLO）が固定保持され、ランプ
    信号（ｕ2 ）により、中間周波数（ｆZF) が少なくとも
    近似的に両特徴周波数（ｆ1 、ｆ2 ）の目標値に関する
    平均値（（ｆ1 ＋ｆ2 ）／２）に等しいように設定可能
    であることを特徴とする光ヘテロダイン受信器。
  7. 【請求項７】 請求項３ないし５の１つによる方法を実
    施するための光ヘテロダイン受信器において、 −定められた局部発振器周波数（ｆLO）の局部発振器信
    号（ＬＯ）を発生するための光局部発振器（１）を含ん
    でおり、局部発振器周波数（ｆLO）は局部発振器（１）
    に供給される制御信号（ｕ）により制御されて変更可能
    であり、 −データ信号（Ｄ）および局部発振器信号（ＬＯ）をヘ
    テロダインし、光ヘテロダイン信号（Ｕ）を発生するた
    めの光カップラ（２）を含んでおり、 −光ヘテロダイン信号（Ｕ）から中間周波数信号（Ｚ
    Ｆ）を得るための装置（３）を含んでおり、 −中間周波数信号（ＺＦ）の中間周波数（ｆZF) を中間
    周波数（ｆZF) の定められた目標値に自動的に調節する
    ための調節装置（５）を含んでおり、調節は調節装置
    （５）から発生される制御信号（ｕ1 ）による局部発振
    器周波数（ｆLO）の変更および設定により行われ、調節
    装置（５）が定められた捕獲範囲を有し、その範囲内で
    調節装置（５）のスイッチオンの後に中間周波数（ｆZ
    F) の目標値が自動的に得られ、 −調節装置（５）の前に接続されている周波数弁別器
    （９）であって、弁別器（９）の非時間依存性の出力信
    号（ＵDISK）を中間周波数信号（ＺＦ）の中間周波数
    （ｆZF) の関数として表す定められた静的な弁別器特性
    （Ｃ2 ）を有し、中間周波数信号（ＺＦ）を供給されて
    おり、また非時間依存性の出力信号（ＵDISK）により決
    定されかつ中間周波数（ｆZF) に相応して時間依存性の
    出力信号（ｕDISK）を発生する周波数弁別器（９）を含
    んでおり、この出力信号（ｕDISK）が調節装置（５）に
    実際値として導かれている光ヘテロダイン受信器におい
    て、 −２値データ信号（Ｄ）の両２値シンボルを表すデータ
    信号（Ｄ）の２つの特徴周波数（ｆ1 、ｆ2 ）の間の中
    央に位置する両特徴周波数（ｆ1 、ｆ2 ）の目標値に関
    する平均値（（ｆ1 ＋ｆ2 ）／２）においてこの弁別器
    特性（Ｃ2 ）の横座標に関する零通過を有する中間周波
    数（ｆZF) の単調関数であり、また中間周波数範囲内に
    位置するデータ信号（Ｄ）の周波数スペクトル（Ｓ（ｆ
    ZF））の極大値（Ｓ1 、Ｓ2 ）が目標値に関する平均値
    （（ｆ1 ＋ｆ2 ）／２）の付近にもたらされるようにす
    る弁別器特性（Ｃ2 ）を有する周波数弁別器（９）と、 −調節装置（５）の前に接続されており、他の静的な弁
    別器特性（Ｃ３）を有する周波数弁別器（１０）を含ん
    でおり、この弁別器特性（Ｃ３）は、その横座標に関し
    て目標値に関する平均値（（ｆ1 ＋ｆ2 ）／２）におけ
    る零通過と、両特徴周波数（ｆ1 、ｆ2 ）の一方（ｆ1
    またはｆ2 ）の目標値における零通過と、他方の特徴周
    波数（ｆ2 またはｆ1 ）の目標値における零通過とを有
    しており、この他の弁別器特性（Ｃ３）は両特徴周波数
    （ｆ１、ｆ２）の目標値に位置する零通過においてこの
    他方の弁別器特性（Ｃ3 ）の横座標を通る等しい通り抜
    け方向を有し、この他方の弁別器特性（Ｃ3 ）は、中間
    周波数範囲内に位置するデータ信号（Ｄ）の周波数スペ
    クトル（Ｓ（ｆZF））の極大値（Ｓ1 、Ｓ2 ）が特徴周
    波数（ｆ1 、ｆ2 ）の目標値の付近にもたらされるよう
    に作用し、 −いったんは一方の弁別器特性（Ｃ２）が、またその後
    に他方の弁別器特性（Ｃ３）が中間周波数信号（ＺＦ）
    に作用するように、中間周波数信号（ＺＦ）を切換える
    ためのスイッチング手段（１００）を含んでいることを
    特徴とする光ヘテロダイン受信器。
  8. 【請求項８】 周波数弁別器（９、１０）が、中間周波
    数信号（ＺＦ）を供給されて中間周波数信号（ＺＦ）を
    ２つの信号部分に分割する電力分割器（９０）と、両信
    号部分の一方を直接に供給されている第１の入力端（９
    １１）と、他方の信号部分を定められた時間（τ）だけ
    遅延させる遅延要素（９１０）を通じて供給される第２
    の入力端（９１２）と、出力端（９１３）とを有する乗
    算器（９１）とを有し、この出力端（９１３）から、乗
    算器（９１）により形成され、また供給された両信号部
    分の和周波数及び差周波数を含んでいる出力信号が取り
    出され得ることを特徴とする請求項７記載の受信器。
  9. 【請求項９】 電力分割器（９０）が、中間周波数信号
    （ＺＦ）を２つの９０°だけ互いにずらされた電力に関
    する信号部分に分割する９０°ハイブリッドであること
    を特徴とする請求項８記載の受信器。
  10. 【請求項１０】 電力分割器（９０）の前に、高い周波
    数および低い周波数を遮断する帯域通過フィルタ（９
    ３）が接続されていることを特徴とする請求項８または
    ９記載の受信器。
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