JPH0787403B2 - 電子信号及び光信号を直線化するひずみ補正回路 - Google Patents

電子信号及び光信号を直線化するひずみ補正回路

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JPH0787403B2
JPH0787403B2 JP4015889A JP1588992A JPH0787403B2 JP H0787403 B2 JPH0787403 B2 JP H0787403B2 JP 4015889 A JP4015889 A JP 4015889A JP 1588992 A JP1588992 A JP 1588992A JP H0787403 B2 JPH0787403 B2 JP H0787403B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
るひずみ補正回路に係わる。
【０００２】
【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。
【０００３】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。
【０００４】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。
【０００５】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ＴＶ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。
【０００６】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。
【０００７】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。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】公知方法はいずれも周
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。ＴＶ用送信などに使用
する帯域幅はかなり大きくなり、現在使用し得る逆ひず
み技術は、所望の無ひずみで広い帯域をカバーするには
不充分である。従って広い周波数範囲にわたり高次相互
変調積の補正をするのが望ましい。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。
【０００９】
【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３つのパスに分割
する。即ち１次パス、１つの偶数次２次パス、１つの奇
数次２次パスである。偶数次２次パスに設けた逆ひずみ
増幅器が入力信号の２次相互変調ひずみ積を形成する。
奇数次２次パスに設けた逆ひずみ増幅器が入力信号の３
次相互変調ひずみ積を形成する。各２次パスに形成され
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
に調整される。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
調整される。信号の位相は各パスに設けた遅延または位
相調整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。偶数次２次パスの
位相は回路の周波数範囲内の高周波と中間周波との両方
で調整される。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広い周波数範囲に
わたって相殺することによって変調信号の送信を有効に
線形化することができる。
【００１０】
【実施例】逆ひずみの概念を抽象的に図解したのが図４
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Ｙ1 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Ｙ1 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。
【００１１】図１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。
【００１２】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１
９、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。
【００１３】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。
【００１４】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（図１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。
【００１５】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。
【００１６】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。
【００１７】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。
【００１８】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。
【００１９】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。
【００２０】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。
【００２１】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
成出力信号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。
【００２２】一例として、逆ひずみ形成またはひずみ増
幅ブロック１５を第２図に詳細に図解した。入力信号１
４のうち２次パスを通過する部分が 180°スプリッタ３
０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。
【００２３】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（０）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。
【００２４】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３
３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。
【００２５】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。
【００２６】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１
４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。
【００２７】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50ＭＨ
ｚ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。
【００２８】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。
【００２９】１次パス信号１３と２次パス信号１４を方
向性結合器１１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４２な
どに供給する。
【００３０】上記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、図５に示すよ
うに第３の“２次”パス４６を設ける。即ち一方の２次
パス４７で２次相殺信号を形成し、他方の２次パス４６
で３次相殺信号を形成する。なお図５において、各２次
パスの参照番号は図１と同様の部材の参照番号に１００
番台及び２００番台を付したものである。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１１９，
２１９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１２１，２２１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。
【００３１】ひずみ補正回路の上記の実施例は単一の２
次パスを有するものであり、これは50乃至 300ＭＨｚの
周波数範囲にわたって使用されるように構成されてお
り、これは光学デバイスのひずみを50乃至約 450ＭＨｚ
の周波数の範囲にわたって補正するのに充分であること
が判明した。しかし、 860ＭＨｚまでの周波数帯を使用
するＴＶ信号があるので、より広い範囲の周波数をカバ
ーすることが望ましい。そのような帯域の高周波端での
ひずみは重大であり、図２と図３に示す簡単な回路では
広い周波数範囲に対しては充分ではない。従ってより広
い周波数範囲をカバーする改良ひずみ補正回路を図６に
示す。
【００３２】この実施例で示すように無線周波数（Ｒ
Ｆ）入力信号は結合器５０に与えられ、そこで信号は分
割されて、信号の主な部分は１次パス５１に沿って送信
され、残りのわずかな部分は２次パスへ送信される。す
でに説明した実施例と同様に、１次パスは遅延５２を含
み、この遅延は以下に説明する複数の２次パスに固有の
遅延と多かれ少かれ整合する。
【００３３】１次パス内の信号はもう１つの結合器５３
によって２次パス内の信号と再結合される。この再結合
された信号は、レーザーのような出力デバイス（図示せ
ず）の固有のひずみとは反対のひずみ補正を持ってい
る。ひずみ補正回路と変調中の作動デバイスとの間で75
オーム乃至25オームの変圧器のようなインピーダンス整
合装置５４を使用するのが望ましい。
【００３４】入力結合器５０からの弱い信号はスプリッ
タ５５で偶数次２次パス５６と奇数次２次パス５７に分
割される。偶数次２次パスには、出力デバイスのひずみ
と同等でありしかも反対となるように調整される２次相
互変調積を形成する手段が設けてある。奇数次２次パス
には、出力デバイスのひずみと同等であり、しかも反対
である３次相互変調積を形成する手段が設けてある。２
次と３次のひずみ補正信号は結合器５８で結合され、更
に結合器５３によって１次パス５１の信号と結合され
る。
【００３５】偶数次２次パスは初期調整可能な減衰器５
９を含む。この減衰器並びに図６に示すその他の調整可
能な減衰器は図３に示す減衰器Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 と実質
的に同じである。調整可能な減衰器は、信号が印加され
るプッシュ・プッシュ２次ひずみ発生器６１の過負荷を
防ぐために信号強度を減じる。
【００３６】適切なプッシュ・プッシュひずみ増幅器６
１は図７に示してある。この増幅器は 180°スプリッタ
６２を含み、このスプリッタは信号を、大きさが同等で
符号が反対の信号である２つの平行パスに分割する。分
割された各信号は同一の増幅器６３に印加される。これ
らの増幅器からの出力信号は再結合され、これらは 180
°位相から外れている。この結果、基本的周波数は奇数
次相互変調積として相殺される。２次のより高い偶数次
相互変調積はそのままとされる。
【００３７】プッシュ・プッシュ増幅器からの２次積
は、図９に示す回路である全通過遅延等化器６４に印加
される。この全通過フィルタ６４は、信号を、同等及び
反対の符号を持つ部分に分割する 180°スプリッタ６６
を含む。このスプリッタからの各信号は誘導器６７に印
加される。一方の誘導器への入力はコンデンサ６８によ
って他方の誘導器の出力と接続される。出力信号は 180
°結合器６９によって再結合される。この全通過フィル
タは平坦な振幅応答を持っているが周波数の関数として
適切な位相遅延を与える。
【００３８】以下に説明するように、この全通過遅延等
化器は、中間周波数範囲内の２次相互変調積の位相の調
整に使用する。実際面では、継続調整可能よりもむしろ
容認し得る補正を与える幾つかの「プラグイン」等化器
を使用する。この全通過遅延等化器では、誘導と容量を
増大して中間周波数範囲内の補正量を増大する。この装
置では、容量に対する誘導の平方根を約50オームで一定
に保持する。所望ならば、ＬＣ装置の代りに、演算増幅
器を利用する遅延等化器を使用してもよい。しかしＬＣ
装置は安価で便利である。何故なら迅速な調整を行うた
めに、異なる特性の極く僅かな数の装置があればよいか
らである。
【００３９】遅延等化器６４からの出力は、切換可能な
ＲＦインバータ６５と他の調整可能な減衰器７１へ行
き、そこからバッファ増幅器７２へ行く。このインバー
タは、或る特定の出力デバイスが必要とする２次逆ひず
みが基本周波数に対して正または負であるので使用す
る。増幅器出力は遅延粗調整器７３に印加され、この調
整器は標準的にはプラグイン同軸ケーブルの長さであ
る。遅延の微調整は可変キャパシタンス７４で得られ
る。
【００４０】遅延調整の出力は、バッファ増幅器７７を
介して振幅チルト回路７６に印加される。振幅チルト回
路からの出力には結合器５８へ行って奇数次２次パスか
らの信号と結合する。遅延調整と振幅調整は上述した実
施例と同様である。
【００４１】図１０に適切な振幅チルト回路を示す。信
号線を、可変抵抗器７８、コンデンサ７９及び可変イン
ダクタ８１を介してアースすればチルトが得られる。実
際面では、変化する１個のインダクタの代りに、異なる
値の数個のインダクタのどれかを挿込んでチルトを変化
させる方が容易である。またチルト調整のために、多様
なコンデンサを挿込むこともできる。
【００４２】コンデンサ７９は、逆ひずみ回路の周波数
の低周波端に近い信号の位相調整用に選択されている。
これは、周波数範囲の低周波端の振幅に重要な変化を生
ずることなく変更できる。誘導値と抵抗値を適切に選択
することで、周波数関数としてのひずみの振幅を、直線
化されつつあるデバイスと整合するように設定できる。
一般的にいって、高周波端振幅を調整し、次にチルト回
路の抵抗を変更して、デバイスの周波数範囲内の低周波
端の振幅を変化させる。チルト回路内の誘導の変化は中
間周波数範囲の振幅を変化させる。
【００４３】奇数次２次パス５７の信号は調整可能な減
衰器８２へ行き、そこからプッシュ・プル３次ひずみ増
幅器８３へ行く。図８は適切なプッシュ・プル回路を示
す。この回路ではＲＦ信号は 180°スプリッタ８４で分
割され、その結果の各信号は同一の増幅器８６に印加さ
れる。これらの増幅器出力は 180°結合器８７で再結合
される。位相反転故に、奇数次相互変調積をもたらす回
路は３次周波数と基本周波数を含んでいる。
【００４４】必要とする３次ひずみ補正の大きさは通常
はかなり低く（例えば、60ｄＢ以下）、奇数次２次パス
で現わされる基本周波数の大きさは１次パス内の重力と
比較して微々たるものであることが判明した。従って、
奇数次パス内の基本周波数を更に抑制するための特別な
手段を通常は必要ない。
【００４５】比較すると、２次信号は１次パスの信号と
再結合されると標準的には基本周波数から約45ｄＢ低
い。４次及び高次相互変調積の大きさは非常に低く、標
準的には基本周波数から75ｄＢ以上も低い。勿論これら
の値は、補正されるデバイスによって異なる。
【００４６】３次ひずみ増幅器の出力は、上記したもの
と同様の振幅チルト調整回路８８に印加される。このチ
ルト調整回路の出力は、信号の極を変えるのに使用され
る切換可能なＲＦインバータ８９へ行く。このインバー
タを使用するのは、特定の出力デバイスが必要とする３
次逆ひずみが基本周波数に対して正または負であるから
である。奇数次２次パスはまた遅延粗調整９１を含み、
これは２つの逆ひずみ信号が結合器５８て結合される前
に、２次相互変調積とは無関係に３次相互変調積の遅延
を調整する。
【００４７】すでに指摘したように、２次パスに沿う回
路構成部品の順序は大して重要ではない。これは図６の
遅延の微調整用可変コンデンサ９２の位置で示されてお
り、遅延粗調整から数個の回路素子が除かれている。こ
れは、例としてのデバイスにおいて微調整を行うのにた
またま便利な場所であるからである。その他の回路素子
も異なった順序で配置できる。他の例としては、３次相
互変調積の符号を変更するインバータである。これは、
例えば、入力線をプッシュ・プルひずみ増幅器へ切換え
れば達成できる。その他の変更は明らかである。
【００４８】この改良逆ひずみ回路は、幾つかのその他
の特徴によって広い周波数範囲にわたってひずみの良好
な補正を与える。１つは、３次相互変調積を形成する別
個の奇数次２次パスでる。これによって、基本周波数を
実質的に完全に相殺する２次相互変調積を形成するため
に、偶数次２次パスに平衡プッシュ・プッシュ逆ひずみ
発生器の使用ができる。従って、偶数次パス内の後続増
幅器で導入されるひずみを最小にできる。次に、全通過
遅延等化器は、逆ひずみ回路の周波数範囲内の高周波端
の近くでの位相調整に加えて、その周波範囲の中間周波
数での位相調整を可能とする。
【００４９】改良逆ひずみ回路の調整は、より簡単な回
路のものと大体似ているが、より多くの段階がありしか
も少々長時間かかる。当業者は逆ひずみ発生器を２分乃
至３分で設定できる。各逆ひずみ発生器を変調している
デバイス固有のひずみと整合するように調整する。何故
ならレーザー等は各々固有のひずみ特性を持っているか
らである。或る装置では、レーザーを変えたら新しいひ
ずみ補正するように逆ひずみ発生器を再調整する。この
調整は周知の信号を印加して、出力デバイスのひずみを
観察して行う。これらの調整は出力に見られるひずみを
減じるように行う。
【００５０】一般的な調整の順序は、まずプッシュ・プ
ッシュ増幅器に平衡を与えて、２次ひずみのみを形成し
かつ基本周波数を抑制することから始める。次にプッシ
ュ・プルひずみ増幅器に平衡を与えて３次逆ひずみのみ
を形成する。この時点で基本周波数に対する２次と３次
のひずみの相対極を確定し、夫々のＲＦインバータを設
定することが望ましい。
【００５１】通常は２次逆ひずみを最初に調整する。調
整可能な減衰器と遅延調整を使用して、関係している周
波数範囲の高周波端の近くの比較的高い周波数のひずみ
を相殺する。このひずみは通常は周波数範囲の端からい
くらか下の周波数で消える。次に振幅チルト調整を使用
して周波数範囲の低周波端の近くのひずみを消す。周波
数範囲の上端付近のひずみをチェックし、必要なら減衰
器、遅延調整及びチルト調整を繰り返して周波数範囲の
高周波端と低周波端のひずみを更に減じる。
【００５２】次に、全通過遅延等化器を調整して逆ひず
み回路の周波数範囲内の中間周波数での位相の相異を最
小にする。もしチルト調整が適切であるなら再度チルト
調整を行って、中間範囲の振幅を最善にする。周波数範
囲の高低周波数端の近くのひずみをチェックし、上記種
々の調整が必要であれば、減衰、遅延調整及びチルト調
整を繰り返す。
【００５３】この３個所調整の結果は、例えば周波数範
囲50乃至 860ＭＨｚに対する周波数ｆの関数としてのひ
ずみｄをグラフで示す図１１から理解できるであろう。
実線で示すカーブは非直線出力デバイスの振幅または位
相のひずみの任意のレベルを示す。点線で示すカーブ
は、50ＭＨｚに近い周波数でのひずみと、 860ＭＨｚに
近い比較的高い周波数でのひずみと、中間周波数でのひ
ずみと、を消している。点線のカーブは固有のひずみか
ら差引いた逆ひずみの量を示す。従って出力の最終的ひ
ずみはこれら２本のカーブ線間の相異である。このよう
なひずみの３個所相殺によって、出力の正味ひずみが、
周波数範囲の高端と低端に近いひずみのみを相殺した時
よりも小さいことが明らかである。
【００５４】偶数次２次パスを調整した後で奇数次２次
パスを調整する。最初に減衰と遅延素子を調整して周波
数範囲の高周波端に近い３逆ひずみを消す。次に、チル
トを調整して周波数範囲の低周波端の近くのひずみを消
す。そして高周波端をチェックし、必要ならばこれらの
調整を繰り返す。出力デバイスの所望の直線性を得るま
でこれらの調整を繰り返す。奇数次２次パスにおいては
周波数範囲の高端と低端での調整がほとんどの目的にと
って充分であり、通常は中間周波数での調整は行わな
い。
【００５５】偶数次パスとは別個に３次ひずみの調整の
ために２個の２次パスを使用する時は、最初にいずれか
一方のパスの振幅、チルト及び位相を調整する。何故な
らここの技術は、より良好なＴＶ信号を得るためにレー
ザー等の固有のひずみを補正することに加えて、認容し
得るひずみよりも大きな固有ひずみを有するレーザーも
使用できるという価値がある。応用する所与のレーザー
には許容レベルのひずみがある。また過剰なひずみを有
するレーザーは使用されない。しかし、適切な逆ひずみ
を与えることで、使用不可のレーザーも利用でき製造工
程の歩留まりを高める。
【００５６】非直線性デバイスに発生する変化を補正す
るために逆ひずみ回路を自動的に調整するのみが望まし
い時がある。例えば、数年にわたるレーザーの作動によ
ってレーザーが古くなりひずみが変ってしまって、元の
逆ひずみ回路の設定では最早レーザーの出力のひずみを
完全に最小限に抑えられなくなる。この情況のもとで、
間欠的再校正が望ましい時は、レーザー出力内の残留す
るひずみを自動的に検知しかつ逆ひずみ回路の調整設定
を自動的に再調整して残留ひずみを最小限にする再校正
装置に接続する。
【００５７】また温度変化などの影響で生じるひずみの
変化を補正するためにより短い間隔で残留ひずみを自動
的に補正するのが望ましくない時もある。これが望まし
い時は、再校正回路を永久的に逆ひずみ回路と接続すれ
ばレーザー出力の残留ひずみを間欠的に検知しかつ逆ひ
ずみ回路の設定を変更して残留ひずみを最小限に抑え
る。この再校正回路は、レーザーの使用中にしかもレー
ザーの正規の作動を干渉することなく間欠的に作動させ
られ或いは継続作動さえ行える。この再校正技術は上記
２つの情況に対して同じであり、唯一の相違は再校正を
行う所望の頻度である。
【００５８】この再校正システムは、逆ひずみ発生器に
関する図１２から理解できるであろう。図１２で使用し
ている参照番号の中で図１に示す素子と同じものには図
１の番号に１００番を付してある。例えば、図１の入力
信号１２は、図１２では１１２となっている。この逆ひ
ずみ発生器では、入力ソース信号１１２は方向性結合器
１１０に供給され、そこで１次パス１１３と２次パス１
１４に分割される。この２次パスは、ひずみ発生器１
５、振幅調整ブロック１１７、チルトまたは周波数調整
ブロック１１９及び位相微調整ブロック１２１を直列に
有している。この回路出力は、半導体レーザーなどの非
直線性デバイス９０を変調するのに使用される。
【００５９】ひずみ発生器１１５の出力は入力周波数の
相互変調ひずみを含む。２次または２次と高次ひずみを
形成する。基本周波数は抑制される。振幅調整ブロック
は、変調半導体レーザーのような非直線性デバイス９０
の予測される固有のひずみと整合するようにひずみの振
幅を調整するのに使用する。
【００６０】１次パス内の変調信号１２４は遅延線１２
３によって遅延されて、１次パスと２次パスの信号を粗
い位相に持ってくる。２次パスの位相微調整ブロック１
２１は、２次パスの逆ひずみを非直線デバイス固有のひ
ずみと位相に持ってくる（より正確には 180°位相から
外れる）のに使用する。
【００６１】非直線性デバイスの周波数依存ひずみを調
整するには、振幅調整ブロックの出力を、チルトまたは
周波数調整ブロック１１９に供給する。チルト調整手段
は可変フィルタであり、これは低周波数での振幅に相対
する高周波数でのひずみの振幅を変化して非直線性デバ
イス固有のひずみ特性により精密に整合するようにす
る。２次パスのこれらの回路素子で形成されたひずみ信
号１２２は、第２の方向性結合器１１１によって１次変
調信号１２４と結合し、非直線性デバイスに入力信号と
して印加される。この逆ひずみ発生器の作動は上記した
ものと同じである。
【００６２】この逆ひずみ発生器を、非直線性デバイス
のひずみ変化に適合させるには、出力信号（レーザーの
場合は光線）の小部分をスプリッタ９１で受信器９２へ
向ける。受信器はデバイスからの出力信号に残留ひずみ
があればそれを検知して再校正制御回路９４に対してひ
ずみレベル信号９３を発生する。
【００６３】この受信器を、非直線性デバイスの出力の
残留ひずみを検知するために、ひずみが予測される周波
数を隔離するように設定する。代りの方法として、方向
性結合器またはスプリッタ９６を介して１セットのパイ
ロット信号音９５を入力信号に印加する。そして、受信
器を入力パイロット信号音からひずみを検知するように
設定する。例えばパイロット信号音が周波数ｆ1 とｆ2
を含んでいるとする。すると受信器は周波数ｆ1 ＋ｆ2
及びｆ1 −ｆ2 を検知する。幾つかのそのようなパイロ
ット信号音をシステムの周波数範囲内の種々の個所で入
力して、周波数範囲内のどの場所でもひずみを相殺す
る。
【００６４】再校正用の制御回路９４はアルゴリズムに
従って出力のひずみレベルをチエックし、逆ひずみ回路
の設定を変更し、ひずみレベルの変化を感知し、逆ひず
み回路の設定の変更が適切であればその変更を行ってひ
ずみを最小限にする。制御回路は幾つかのアルゴリズム
を使用して複数の設定ポイントで調整を行ってひずみを
最小限にする。
【００６５】最も理解し易い方法は、各パラメータの設
定ポイントでのシーケンス増分変更を含む方法である。
例えば、最初に振幅設定を調整する。まず制御回路は少
量の増分で設定ポイント（例えば電圧）を増大し、その
増分変更の結果のひずみの変化を測定する。もしひずみ
が増大していれば、増分調整を逆にする。即ち制御回路
は反対方向に増分調整を行う。もしひずみが再度増大し
ていれば元の設定ポイントが正しかったことが解り、制
御回路は元の設定ポイントに戻る。
【００６６】他方、増分調整の結果ひずみが減じている
なら、更に設定ポイントでの増分調整を加えて、ひずみ
を再測定する。各増分がひずみを減じている限り追加の
増分変更を加える。設定ポイントにおける追加の増分変
更がひずみの増大をもたらせば、最善の設定ポイントを
過ぎてしまったことが解り、制御回路はその増分調整を
逆にする。
【００６７】最善の振幅設定ポイントがひとたび見つか
ると、位相微調整の設定ポイントについて一連の同様な
増分調整を行う。この増分調整は、位相調整の最善の設
定ポイントが達成されるまで継続する。
【００６８】次にチルト調整の連続増分変更を行い、低
周波ひずみを測定して最善のチルト調整設定を決定す
る。振幅調整、位相調整、チルト調整は完全に独立した
ものではない。従って「最善」の位相調整とチルト調整
が行われた時、振幅調整は最早最善の設定ではない。従
って振幅設定の連続増分調整、及び各設定ポイントでの
これらの調整を所望の最小ひずみが得られるまで行うの
が望ましい。
【００６９】調整アルゴリズムのその他のタイプは周知
でありかつその他の目的に使用される。例えば、傾斜探
索法と呼ばれるようなより複雑な技術は、多パラメータ
を同時に調整するのに使用され、これによって上記した
シーケンス増分調整よりも迅速に最善の設定が得られ
る。
【００７０】これらの技術の１つは、調整設定を１乃至
10Ｈｚも低い低周波数で変調し、この周波数でのひずみ
の変調を観察する。もしひずみの変調が調整設定の変調
と位相にあれば、調整が高すぎることになり、ひずみの
変調が位相から外れていれば調整設定が低すぎることに
なる。調整設定が最善であれば、設定の変調周波数では
ひずみのゼロ変調となり、代りに入力周波数の２倍の周
波数でのひずみ変調が見られる。
【００７１】この傾斜探索技術では、第２の調整パラメ
ータを第２周波数で変調できかつ第１の変調と同時に測
定する。追加の設定ポイント調整は追加の周波数で変調
する。従って原則的には迅速な再校正を得るために、ど
のような数の設定ポイント調整でも同時に行える。ここ
に記載した逆ひずみ発生器では、標準的に３つまたは４
つの設定ポイント調整のみを偶数次２次パス内で行うの
を必要としている。３つまたは４つの設定ポイント調整
は３次パス内で行ってもよい。
【００７２】振幅、位相及びチルトの設定ポイントの調
整のためにその他の自動アルゴリズム方法も使用でき
る。逆ひずみ発生器の自動調整は、典型的には、例えば
電圧に応答して変化する抵抗器やコンデンサの使用を必
要とする。適切な可変抵抗器はピンダイオードである。
バラクタダイオードは適切な電圧可変コンデンサであ
る。
【００７３】逆ひずみ発生器の設定ポイントの間欠調整
は、正方向送り直線化とは区別されるべきである。正方
向送り直線化では、サンプルは非直線性デバイスからの
出力を継続してとったものである。このサンプルを入力
信号と比較してその相違をひずみとして確定する。相違
は必要に応じて増幅されて非直線性デバイスに類似のデ
バイスに印加され、ひずみに対応する第２の出力信号を
形成する。この第２の出力信号を適切な遅延をもってひ
ずみ出力に加え、これら加えた信号間に適切な位相関係
を持たせてひずみの補正をする。換言すると、非直線性
デバイスへの入力信号を逆ひずみさせる代りに、非直線
性デバイスの出力に反対のひずみを加えてひずみを相殺
するのである。この変更はリアルタイムにおけるひずみ
において連続して行われる。
【００７４】以上の説明では半導体レーザー及び発光ダ
イオードを変調するＴＶ信号について述べたが、本発明
は増幅器のようなその他の非直線性デバイスにも適用で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ひずみ補正回路の最初の実施例を示すブロック
図である。
【図２】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図
である。
【図３】ひずみ補正回路を略示する説明図である。
【図４】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。
【図５】２つ以上の「２次」パスを有するひずみ補正回
路のブロック図である。
【図６】広い周波数範囲にわたって有効なひずみ補正回
路の他の実施例のブロック図である。
【図７】プッシュ・プツシュ増幅器の回路図である。
【図８】プッシュ・プル増幅器の回路図である。
【図９】全通過帯域遅延等化器の回路図である。
【図１０】振幅チルト回路を示す図である。
【図１１】非直線性デバイスのひずみの補正を示すグラ
フである。
【図１２】逆ひずみ発生器を有するひずみ補正回路の実
施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０，１１０ 方向性結合器 １１，１１１ 方向性出力結合器 １２，１１２ 入力ソース信号 １３，１１３ １次パス（信号） １４，１１４，２１４ ２次パス（信号） １５，１１５，２１５ ひずみ発生器 １７，１１７，２１７ 振幅調整 １９，１１９，２１９ 周波数調整 ２１，１２１，２２１ 位相微調整 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 ４２ レーザー ５４ インピーダンス整合装置 ５９，７１ 減衰器 ６４ 全通過遅延等化器 ６５，８９ インバータ ７２，７７ バッファ増幅器 ７３，９１ 遅延粗調整器 ７６，８８ 振幅チルト回路 ８３ ひずみ増幅器 ９０ 非直線デバイス ９３ レベル信号 ９４ 再校正制御回路 Ｙ0 入力ソース信号 Ｙ1 ，Ｙ2 信号 Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 可調減衰器
───────────────────────────────────────────────────── 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 10/18 (72)発明者 ジョン エス．フレイム アメリカ合衆国，90503 カリフォルニア 州，トランス，パロス ベルデス ブール バード 21513 (56)参考文献 特開 昭60−25310（ＪＰ，Ａ) 米国特許3732502（ＵＳ，Ａ)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力変調信号を１次パス、偶数次２次パ
    ス及び奇数次２次パスに分割する手段と、 偶数次２次パス内にあって入力周波数の少なくとも２次
    相互変調積を形成する手段と、 奇数次２次パス内にあって入力周波数の少なくとも３次
    相互変調積を形成する手段と、 １次パス内にあって、１次パスと２次パス間の相対位相
    の相違を減じる遅延手段と、 予測し得るひずみ特性を持つ非直線性デバイスを変調す
    るために１次と２次信号パスの信号を結合して単一信号
    にする手段と、 前記各２次パス内にあって、２つの２次パスの相互変調
    積と非直線デバイスのひずみとの間の相対位相相違を補
    正する遅延手段と各２次パス内にあってそのパス内の信号の相対振幅と位
    相を周波数の関数として調整して相互変調信号に予めひ
    ずみをつけて非直線性デバイスの周波数依存ひずみを相
    殺する調整手段とを含み、 前記偶数次２次パス内の前記位相調整手段が、 偶数次２次パス内の相互変調積と、比較的高い周波数で
    の非直線性デバイスのひずみとの間の相対位相相違を補
    正する第１の時間遅延と、 偶数次２次パス内の相互変調積と、比較的低い周波数で
    の非直線性デバイスのひずみとの間の相対位相相違を補
    正する第２の時間遅延と からなることを特徴とする電子
    信号及び光信号を直線化するひずみ補正回路。
  2. 【請求項２】 入力変調信号を１次パス、偶数次２次パ
    ス及び奇数次２次パスに分割する手段と、 偶数次２次パス内にあって入力周波数の少なくとも２次
    相互変調積を形成する手段と、 奇数次２次パス内にあって入力周波数の少なくとも３次
    相互変調積を形成する手段と、 １次パス内にあって、１次パスと２次パス間の相対位相
    の相違を減じる遅延手 段と、 予測し得るひずみ特性を持つ非直線性デバイスを変調す
    るために１次と２次信号パスの信号を結合して単一信号
    にする手段と、 前記各２次パス内にあって、２つの２次パスの相互変調
    積と非直線デバイスのひずみとの間の相対位相相違を補
    正する遅延手段と、 各２次パス内にあってそのパス内の信号の相対振幅と位
    相を周波数の関数として調整して相互変調信号に予めひ
    ずみをつけて非直線性デバイスの周波数依存ひずみを相
    殺する調整手段と、 前記偶数次２次パス内にあって基本周波数を抑制する手
    段とを含み、 前記偶数次２次パス内の前記位相調整手段が、 偶数次２次パス内の相互変調積と、比較的高い周波数で
    の非直線性デバイスのひずみとの間の相対位相相違を補
    正する第１の時間遅延と、 偶数次２次パス内の相互変調積と、比較的低い周波数で
    の非直線性デバイスのひずみとの間の相対位相相違を補
    正する第２の時間遅延と からなることを特徴とする電子
    信号及び光信号を直線化するひずみ補正回路。
  3. 【請求項３】 非直線性デバイスの入力変調信号を１次
    パスと２次パスに分割する手段と、 非直線性デバイスのひずみの振幅に対応する位相振幅を
    有する少なくとも２次相互変調積を２次パス内に発生す
    る手段と、 周波数範囲内の中間周波数における相互変調積と非直線
    性デバイスのひずみの相対位相を調整する手段と、 周波数範囲内の高周波における相互変調積と非直線性デ
    バイスのひずみの相対位相を調整する手段と、 １次パスと２次パスの信号を加算再結合して、非直線性
    デバイスに印加する信号とし基本信号及び周波数依存相
    互変調積逆ひずみからなる単一信号を形成する手段と、 周波数範囲の低周波において相互変調積と非直線性デバ
    イスのひずみとの相対位相を調整する手段と からなり、 選択周波数範囲に亘って作動することを特徴とする電子
    信号及び光信号を直線化するひずみ補正回路。
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