JPH0879077A

JPH0879077A - Ａｄ変換器および該変換器を実施するａｄ変換システム

Info

Publication number: JPH0879077A
Application number: JP7210244A
Authority: JP
Inventors: Jean Chazelas; ショゼラジャン; Parquier Guy Le; ルパルキエギュイ; Francois Renault; ルノーフランソワ
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1995-07-27
Publication date: 1996-03-22
Also published as: FR2723277A1; FR2723277B1; EP0694805A1; US5629699A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ＡＤ変換器の動特性を改善する。【解決手段】ＮビットＡＤ変換器１は、変換する電気
信号Ｖ（ｔ）によって制御される電気光位相変調器２の
出力における位相差を非常に正確に符号化することによ
り、分解能を３ビットだけ大きくすることが可能であ
る。得られた光信号Ａ（ｔ）およびＢ（ｔ）は、位相の
サインおよびコサインの関数である電気信号Ｃ（ｔ）お
よびＳ（ｔ）を出力する電気光素子３によって処理させ
る。符号化手段４は、０と２πの間の４つの連続したセ
クタに分割された三角関数の円の対称性を利用して、位
相のホーム・セクタと無関係に、得られた電気信号の絶
対値をＮ−３ビットで符号化する。コード変換手段５
は、Ｎ−３ビットで符号化されたサインおよびコサイン
の数値を利用して、ホーム・セクタの関数として、Ｎビ
ットで電気信号の数値Ｖを出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、新しいアナログ・
デジタル変換器アーキテクチャ、および該変換器を具体
化するアナログ・デジタル変換システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】アナログ・デジタル変換器（以下ＡＤＣ
と呼ぶ）は、アナログ・データとして入力される情報を
デジタル処理するために、多くの技術分野、特に情報処
理量が非常に大きい電気通信およびレーダの分野におい
て広く使用されている。

【０００３】ＡＤＣ機能に必要とされる２つの主要な性
能は、処理する信号に対する高い動特性、高い情報入力
速度を必要とする最適処理速度であり、さらに、ナイキ
ストの判別法を考慮するために、使用される回路のクロ
ック周波数が、符号化する信号のスペクトルにおける最
大周波数の少なくとも２倍でなければならないことが周
知である。

【０００４】符号化の分野において遭遇する問題点は、
良好な動特性と良好な広帯域性能とを同時に得ることが
容易でないことに関係する。

【０００５】最先端のＡＤＣには、第１に、高速である
かまたは良好な動特性を有する純電気変換器（ランプ形
ＡＤＣ、連続的な近似を有するＡＤＣ、フラッシュ形Ａ
ＤＣ等）、第２に、非常に広帯域（１ないし２ＧＨｚ）
であるが、比較的動特性が小さい（４ビット）電気光学
効果変換器がある。論文"Wide-band electro-optic gui
ded-wave analogue-to-digital converters"（広帯域電
気光導波ＡＤ変換器）（ＩＥＥＥ、Ｖｏｌ．７２、Ｎ
ｏ．７、１９８４年７月）は、この第２の種類の変換器
を記載している。

【０００６】後者の型式の変換器は、光入力信号を受け
取り、同じ長さの２つの光チャネルにおいて全く同じ出
力を有する２つの成分を出力する光分周器が出力に結合
された電気光学結晶からなるＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ
干渉計変調器を使用しており、これらのチャネルの出力
にある光結合器は、チャネルから出力される信号を結合
する。変調器はまた２つの電極を備えており、１つは接
地され、他の１つは変換するアナログ信号（例えば、電
圧）を受信する。電界Ｅ（ｔ）は、電気信号Ｖ（ｔ）を
印加する結果生じるものである。ポッケルス効果は、電
気光学結晶に使用される材料の屈折率がこの電界Ｅ
（ｔ）とともに直線的に変化することを説明している。
再結合の前は、２つの光チャネルからの出力において２
つの光信号の間に位相差φ（ｔ）が存在し、次式で表さ
れる。

【数１０】ここで、λは干渉計への入力における光信号の波長、Ｌ
は光チャネルの長さ、または電気光線路の相互作用長で
ある。ｋは定数。Ｖ（ｔ）は符号化するアナログ電圧で
ある。

【０００７】過去の文献に記載されている電気光学効果
を用いたＡＤＣは、いくつかのＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅ
ｒ干渉計を並列に使用しており、相互作用長が２乗に比
例して増加するため、変換する信号Ｖ（ｔ）は個々の干
渉計に印加される。次いで、各干渉計の出力における再
結合信号は復調され、共通基準限度と比較されて、比較
の結果によって決まる２進数を発生させる。得られるす
べての２進値は信号Ｖ（ｔ）のディジタル化された値を
形成する。

【０００８】他の周知の同等な代案は、同じ相互作用長
を有するいくつかの干渉計を並列に使用して、干渉計を
変換する電圧に比例する１／２乗に比例して減少する電
圧によって駆動することである。

【０００９】しかしながら、どちらの場合も、得られた
変換器は、得られる各分解ビットについて１つの干渉計
が必要であるので動特性が小さい。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、Ｍａ
ｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計などの電気光手段を使用す
ることによって、既存のＡＤ変換器（以下基本ＡＤ変換
器と呼ぶ）の動特性を向上させることができる新しいＡ
ＤＣアーキテクチャを提案することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】さらに詳細には、本発明
の第１の特徴は、ビット数Ｎで符号化された数値Ｖの電
気信号を出力するＡＤ変換器において、光入力信号およ
び変換する電気信号を受信し、変換する電気信号の関数
として直線的に変化する位相差が相互に関係している第
１および第２の光信号を出力する、所定の相互作用長Ｌ
で位相変調の電気光手段と、第１および第２の電気信号
が入力され、少なくともそれぞれ前記位相差のサインお
よびコサイン関数である、第１および第２の電気信号を
出力する光電気素子と、第１および第２の電気信号の絶
対値を、［Ｎ−３］ビットで符号化されたデジタル形式
で抽出する符号化手段であって、三角関数の円を２Πラ
ジアンに分割する４つの可能な連続したセクタのうちの
１つであるホーム・セクタ位相差を参照して、絶対値を
符号化するように調整された最大符号化動特性を有する
符号化手段と、［Ｎ−３］ビットで符号化された絶対値
および所与のホーム・セクタから始めて、前記位相差を
Ｎビットで符号化することによって、前記数値Ｖを出力
するコード変換手段と、を含むＡＤ変換器である。

【００１２】本発明によれば、前述の２つのＡＤ変換器
を使用して、（Ｎ−３）ビットを有する基本ＡＤ変換器
および２つのＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ形電気光変調器
から始めて、さらにビット数ｎを追加して合計（Ｎ＋
ｎ）ビットとすることにより分解能を増大させることが
可能である。

【００１３】本発明の他の特徴は、前記に定義したよう
に少なくとも第１および第２のＡＤ変換器を含む（Ｎ＋
ｎ）ビットによる変換システムにおいて、第１のＡＤ変
換器がＮビットで符号化された第１の数値Ｖ₁ を出力
し、電気光手段が、変換する電気信号の最大変位に対し
て２ⁿ ×（２π）ラジアンにわたって変化することが可
能な第１の位相差（φ₁ （ｔ））を発生するようになっ
ており、Ｎビットで符号化された第２の数値Ｖ₂ を出力
する第２の変換器が、変換する電気信号の前記最大変位
に対して２πラジアンで変化することが可能な第２の位
相差（φ₂ （ｔ））を発生させることが可能な電気光手
段を有しており、本システムが第１および第２の数値を
結合し、（Ｎ＋ｎ）ビットで復調された第３の数値Ｖ₃
を出力するための素子も備えている変換システムであ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明およびその利点は、添付図
面を参照する以下の説明を読むことによってよりよく理
解されるであろう。

【００１５】本発明による変換器および変換器システム
に使用されているＡＤ変換原理は、変換する電気信号Ｖ
（ｔ）により入力光信号の位相を変調することによって
得られる２つの光信号間の位相差φ（ｔ）を、一定の相
互作用長にわたって非常に正確に符号化することに依存
するものである。符号化の精度は、光信号から位相差の
サインおよびコサインを発生させ、かつ４つの連続した
セクタに２πラジアンに分割された三角関数の円の対称
性を利用して、位相が実際に属しているセクタと無関係
にサインおよびコサインの絶対値を符号化することによ
り得られる。

【００１６】次いで、位相差は符号化された絶対値から
始めて、この場合、位相が属するセクタを考慮して符号
化される。

【００１７】さらに、本発明により連続する４つのセク
タに分割された三角関数の円の対称性を利用して、本発
明によるＡＤ変換器が、（Ｎ−３）ビットのみで符号化
し、３ビットの全分解利得を与える既存の変換器を用い
て、Ｎビットで符号化された数値Ｖの電気信号Ｖ（ｔ）
をもたらせることを以下に示すことができる。

【００１８】図１は、本発明によってＡＤ変換器１を作
成するのに使用される手段を、簡単化されたブロック図
の形式で示す。

【００１９】図１に従えば、ＡＤ変換器１は、第１に、
光入力信号Ｓ_L （ｔ）およびＮビットで変換する電気信
号Ｖ（ｔ）から始めて、所定の相互作用長Ｌにわたって
位相変調を行うための電気光手段を備えている。例え
ば、これらの手段は、前述のようにＭａｃｈ−Ｚｅｈｎ
ｄｅｒ干渉計を形成するが、２つの光チャネルからの出
力は再結合されない。

【００２０】光信号Ｓ_L （ｔ）が以下の形で表される場
合、

【数１１】（ここで、Ｉ₀ は最大信号強度およびω₀ は信号パルス
である）電気信号手段２は、以下の形で表される第１の光信号Ａ
（ｔ）および第２の光信号Ｂ（ｔ）を出力する。

【数１２】ここで、φ（ｔ）は２つの光信号Ａ（ｔ）とＢ（ｔ）の
間の位相差を表す。

【００２１】位相差φの測定、したがってアナログ信号
Ｖ（ｔ）の変換に関するあらゆる曖昧さをなくすため
に、変換する信号の最大変位に対して位相差が２πラジ
アンだけ変化するように、光チャネルの長さＬを有する
電気光手段２を選択するのが好ましい。

【００２２】さらに、ＡＤ変換器１は、２つの入力光信
号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）を使用して、位相差のサイン関数
である少なくとも第１の電気信号Ｓ（ｔ）を発生するこ
とが可能な電気光素子３、および同位相差のコサイン関
数である第２の電気信号Ｃ（ｔ）を備えている。

【００２３】符号化手段４は、（Ｎ−３）ビットで信号
Ｓ（ｔ）およびＣ（ｔ）の絶対値を符号化する。符号化
手段は、三角関数の円を２πラジアンに分割する４つの
可能なホーム・セクタの中の１つのセクタのみに属する
位相差φ（ｔ）に対して、絶対値Ｓ、Ｃを符号化するよ
うに調整されている最大符号化動特性を有する。したが
って、符号化手段４は、以下に説明するように、相互作
用手段５を用いて（Ｎ−３）ビットで符号化したコサイ
ンおよびサインのＣおよびＳを出力し、次いで相互作用
手段５が、Ｎビットで符号化された数値Ｖの電気信号Ｖ
（ｔ）を出力する。

【００２４】図２ａおよび図２ｂは、図１における電気
光素子および符号化およびコード変換の第１の実施例を
示す。本実施例では、入力における信号の絶対値を符号
化する基本ＡＤ変換器が初めから存在し、３ビットによ
る１ビット入力の符号であると仮定している。説明を簡
単にするために、以下では利用可能な基本ＡＤＣは８ビ
ットに加えて１符号ビットであると仮定している。

【００２５】電気光手段２から出力される第１および第
２の光信号Ａ（ｔ）およびＢ（ｔ）は、図２ａにおける
電気光素子３ａに入力される（図１参照）。電気光素子
２ａは、以下の光学素子または電気光素子を用いて、そ
れぞれ位相差のサインおよびコサインによって決定され
る第１および第２の電気信号Ｓ（ｔ）およびＣ（ｔ）を
出力する。

【００２６】信号Ａ（ｔ）およびＢ（ｔ）は、まず、分
周器として使用されている２つの３ｄＢ光カプラ３０お
よび３３によって、出力の等しい２つの光信号に分割さ
れる。前記と同じ表記法を用いて、分周器３０の光出力
チャネル３１および３２に関する光信号は、次の形で表
すことができる。

【数１３】

【００２７】同様に、分周器３３の光出力チャネル３４
および３５の光信号は以下の形で表される。

【数１４】

【００２８】次いで、結合器として使用されている分周
器３３光カプラ３６ａは、分周器カプラ３３の出力３４
と分周器３０および３２のうちの１つを結合し、以下の
形で光信号を出力する。

【数１５】

【００２９】次いで、分周器３３からの第２の光出力３
５は、信号に

【数１６】の位相シフトを生じる光位相変調器に入力され、以下の
形の光信号を出力する。

【数１７】

【００３０】次いで、この後者の信号は、第２の３ｄＢ
光結合器３８ａによって第１の分周器３０からの出力に
結合され、以下の形で表される光信号を出力する。

【数１８】

【００３１】次いで、２つの３ｄＢ結合器３６ａおよび
３８ａからの出力における光信号は、電気信号に変換さ
れ、それぞれ二次検出を行う光検出器３９を通過する。

【００３２】計算により、結合器３６ａに接続された光
検出器からの電気信号および結合器３８ａに接続された
光検出器は、定数項を除いて、以下の形になることが分
かる。

【数１９】

【００３３】各光検出器３３からの出力における差動増
幅器４０ａは、当分野の技術者に周知の方法を用いて、
それぞれ位相差φ（ｔ）のサインおよびコサインの関数
である第１の電気信号Ｓ（ｔ）および第２の電気信号Ｃ
（ｔ）を出力するため、直流成分が不要になる。

【００３４】図２ｂに従えば、符号化手段４ａは、第１
の非制限的な実施では、図２ｂの電気光素子３ａから出
力される２つの電気信号Ｃ（ｔ）およびＳ（ｔ）を入力
として受信するものであって、以下の素子を備えてい
る。

【００３５】信号を符号化することが可能な２つ基本Ａ
ＤＣ４０ａは、電気信号Ｃ（ｔ）およびＳ（ｔ）を入力
として受信し、９ビットの数値を出力する。９ビットの
うち８ビットは入力の絶対値ＣまたはＳを表し、１ビッ
トは符号を表す。本発明により、基本ＡＤＣ４０ａは、
三角関数の円の４つのホーム・セクタのうちのいずれか
１つの位相差に対して、０と１の間のコサインまたはサ
インを表す１つの入力信号についての２５６個の可能な
符号化された絶対値を出力するように周知の方法で調整
されている。

【００３６】コード変換手段５ａは、二重アドレスＲＯ
Ｍ５０ａを備えており、アドレスは、２つの基本ＡＤＣ
４０ａから出力される符号化された絶対値ＣおよびＳか
らなる。このメモリ５０ａは、セクタのサインおよびコ
サインの種々の可能な数値に対応する位相差φ（ｔ）を
表す９ビットの予め記録された数値を含んでいる。位相
差の実際のホーム・セクタは２つのサインおよびコサイ
ンのビットによって与えられる。

【００３７】次いで、アセンブリ手段５１ａを使用し
て、１１ビットの位相差の符号化数値を形成する。低位
９ビットは、ＲＯＭ５０ａに読み込まれた符号化数値か
らなる。前記のコード変換の例としては、πラジアンよ
りわずかに小さい位相差は、Ｓの値が“０００００００
０”に等しく、サイン符号ビットが“１”に等しく、Ｃ
の数が“１１１１１１１１”に等しく、かつコサイン符
号ビットが“０”に等しい場合に相当する。したがっ
て、ＲＯＭから出力される値は“１１１１１１１１１”
となり、アセンブリから出力される値は“０１１１１１
１１１１１”となる。

【００３８】図２ａおよび２ｂを参照した前記の説明で
は、基本ＡＤＣが入力として受信する信号の符号を符号
化することが可能である、換言すれば、第１の電気信号
Ｓ（ｔ）か、または第２の電気信号Ｃ（ｔ）のどちらか
から入手可能であると仮定している。

【００３９】ＡＤ変換器が、例えば８ビットで信号Ｓ
（ｔ）およびＣ（ｔ）の絶対値だけをを符号化するＡＤ
Ｃの代案を説明する。

【００４０】この代案では、図１の電気光素子３は、Ｓ
（ｔ）およびＣ（ｔ）の他に、Ｓ（ｔ）およびＣ（ｔ）
と絶対値は同じであるが、符号は反対の第３および第４
の電気信号を出力する。以下では、これらの補助信号を
−Ｓ（ｔ）および−Ｃ（ｔ）のように表す。

【００４１】図３ａは、光学手段２によって出力される
光信号Ａ（ｔ）およびＢ（ｔ）から、４つの電気信号Ｓ
（ｔ）、−Ｓ（ｔ）、Ｃ（ｔ）および−Ｃ（ｔ）を発生
する電気光素子３ｂの構成要素を示す簡略化されたブロ
ック図である（図１参照）。

【００４２】光カプラおよび光変調器を含む素子３ｂの
光学部分において、図２ａの素子３ａと同一の素子は同
じ参照番号を含んでおり、これらについての説明は繰り
返さない。

【００４３】しかしながら、ここでは図２ａの２つの３
ｄＢカプラ３６ａおよび３８ｂは、

【数２０】を基準にした２つのハイブリッド光カプラ３６ｂおよび
３８ｂに置き換えられている。第１の結合カプラ３６ｂ
は、以下の関係式で表すことができる２つの光出力信号
を出力する。

【数２１】第２のハイブリッド結合カプラ３８ｂも、以下の関係式
で表すことができる２つの光信号を出力する

【数２２】

【００４４】関係式（１）の系の２つの光信号は一組の
光検出器３９に入力され、光検出器からの出力は差動増
幅器４０ｂへの２つの入力となり、その２つの入力は第
１および第３の電気信号Ｓ（ｔ）および−Ｓ（ｔ）に対
応する。

【００４５】同様に、光検出器３９と差動増幅器４０ｂ
の第２の組の直列結合は、関係式（２）の系の光信号か
ら始まる第２および第４の電気信号Ｃ（ｔ）および−Ｃ
（ｔ）を出力する。

【００４６】図３ａの電気光素子３ｂからの出力におい
て使用されている符号化手段は、図３ｂに概略的に示さ
れている。

【００４７】符号化手段は、入力信号の絶対値だけを符
号化することが可能な４つの基本ＡＤＣ４０ｂ、すなわ
ちＳ（ｔ）、−Ｓ（ｔ）、Ｃ（ｔ）および−Ｃ（ｔ）を
含んでいる。前記のように、ＡＤＣの最大符号化動特性
は、例えば８ビットで、１つのホーム・セクタに関して
０と１の間の絶対値を符号化するように調整されてい
る。

【００４８】コード変換手段５ｂは、二重アドレスを有
する４つのＲＯＭを含んでおり、各ＲＯＭは、この位相
差φのホーム・セクタの関数として、１１ビットで符号
化された位相差φ（ｔ）の予め記録された数値を含んで
いる。実際、異なるメモリに含まれる数値は、ホーム・
セクタを示す２つの高位ビットが異なるだけである（０
とπ／２の間のφ（ｔ）に対して“００”、π／２とπ
の間のφ（ｔ）に対して“０１”、πと３π／２の間の
φ（ｔ）に対して“１０”、３π／２の２πの間のφ
（ｔ）に対して“１１”）。

【００４９】各種のメモリは種々の基本ＡＤＣから派生
する数値ＳおよびＣによってアドレスされる。

【００５０】０とπ／２の間の角度セクタに対する第１
のメモリ５０ｂは、それぞれ第１および第２の信号Ｓ
（ｔ）およびＣ（ｔ）から派生する数値ＳおよびＣによ
ってアドレスされる。

【００５１】π／２とπの間の角度セクタに対する第２
のメモリ５１ｂは、それぞれ第１および第４の信号Ｓ
（ｔ）および−Ｃ（ｔ）から派生する数値ＳおよびＣに
よってアドレスされる。

【００５２】πと３π／２の間の角度セクタに対する第
３のメモリ５２ｂは、それぞれ第３および第４の信号−
Ｓ（ｔ）および−Ｃ（ｔ）から派生する数値ＳおよびＣ
によってアドレスされる。

【００５３】最後に、３π／２と２πの間の角度セクタ
に対する第４のメモリ５３ｂは、それぞれ第３および第
２の信号−Ｓ（ｔ）およびＣ（ｔ）から派生する数値Ｓ
およびＣによってアドレスされる。

【００５４】したがって、前記によれば、本発明による
ＮビットＡＤＣは、電気光変調器、少なくとも２つの基
本ＡＤＣ、符号化素子、および特定のコード変調素子手
段を使用することによって、既存の基本ＡＤＣの分解能
を３ビット増加させることが可能である。

【００５５】この型式の変換器の動作を最適化するため
にいくつかの予防手段を講じることが有益である。

【００５６】電気光手段２への入力における光信号Ｓ_L
（ｔ）は、レーザ光源によってパルスの形で出力させる
のが好ましく、パルスの持続時間は手段２の光チャネル
の電気信号Ｖ（ｔ）の通過時間（例えば、０．５ナノ秒
台）と一致する。レーザ光源の光出力は、光検出器から
の出力において、入力信号Ｖ（ｔ）の通過帯域における
雑音以上のＮ−３ビットをＲＭＳ電圧にもたらすように
選択される。

【００５７】さらに、入力信号Ｖ（ｔ）は、レーザ信号
Ｓ_L （ｔ）との相互作用時に、信号レベルＶ（ｔ）の振
幅を安定させるために、電気光手段２に印加する前に、
サンプラ・ブロッカに入力することが可能である。この
サンプラ・ブロッカは、ＡＤ変換器と同じ速度で動作
し、かつ同じ動特性、すなわちＮビットを有していなけ
ればならない。

【００５８】好ましくは、光電気素子３に使用される光
検出器３ａまたは３ｂは、処理する信号の通過帯域と一
致する瞬時通過帯域を有していなければならない。

【００５９】さらに、アナログ素子および基本ＡＤＣを
安定化させることが必要である。

【００６０】これは、コード変換テーブルを用いて、成
分（Ｓ（ｔ）およびＣ（ｔ））を有するベクトルの振幅
ρを測定し、若干の非直線性を修正することによって行
うことができる。すなわち、すべてが完全であれば、こ
の振幅ρは位相差と無関係に一定となり、関数ρ＝ｆ
（φ）は円になる。しかしながら、振幅ρは大きすぎた
り小さすぎたりする可能性があり、その場合、例えばレ
ーザの出力を変えることにより変換器の全利得を調整す
る必要がある。また、関数ρ＝ｆ（φ）は楕円形になる
場合があり、サインおよびコサインの関数である種々の
電気信号を得るために、振幅の相対利得を調整すること
によって修正する必要がある。要するに、ρの変動を記
述する関数を位相差の関数として分析すれば、逆作用に
よりある程度の欠陥を修正することができる。

【００６１】最後に、位相変調および位相外れ信号の生
成に使用される光電気手段２の相互作用長Ｌを短くする
のが有利な場合がある。これは、Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄ
ｅｒ干渉計を使用することによって行うことができ、そ
の場合、変換する信号Ｖ（ｔ）は第１の電極に入力さ
れ、−Ｖ（ｔ）は、前述のように接地する代わりに第２
の電極に入力される。

【００６２】したがって、電気光学手段２の出力におい
て得られる２つの光信号の位相差は、２φ（ｔ）に等し
いことを示すことができる。したがって、電極への対称
入力は相互作用長Ｌを２分することになる。

【００６３】以下に、前述の種類の２つのＮビットＡＤ
変換器を並列に使用し、さらにｎビットの分解能を得る
ことが可能な、換言すれば、電気信号Ｖ（ｔ）を（Ｎ＋
ｎ）ビットで変換することが可能な変換システムについ
て説明する。

【００６４】これを行うために、本発明による変換シス
テムでは、使用される２つのＡＤ変換器のうちの１つ
（精密変換器と呼ぶ）が、それ専用の光電気手段が変換
する入力信号Ｖ（ｔ）の最大変位に対応する最大変位が
２ⁿ ×（２π）ラジアンに等しい位相差φ₁ （ｔ）を発
生するように調整されており、また、第２の（あいまい
さ除去変換器と呼ぶ）は、同じ入力信号Ｖ（ｔ）の最大
変位に対応する最大変位が２πラジアンに等しい位相差
φ₂ （ｔ）を発生するように調整されている。

【００６５】本システムを実施する可能な手段は２つあ
る。

【００６６】第１の場合、Ｌが、２ⁿ ×（２π）ラジア
ンに等しい位相差の最大変位を得るために精密変換器の
位相変調手段に与えられる相互作用長であるとすると、
あいまいさ除去変換器に対する相互作用長の値は、

【数２３】に固定される。この場合、同じ電気信号Ｖ（ｔ）は２つ
の変換器に同時に入力される。

【００６７】代わりの実施例では、すべての点で同一で
ある２つの変換器を使用しており、電気信号Ｖ（ｔ）が
精密変換器に入力され、

【数２４】に等しい電気信号があいまいさ除去変換器に入力され
る。この代案は、

【数２５】が処理する帯域の雑音よりも大きい場合に可能である。

【００６８】すべての場合において、同じ光信号Ｓ_L
（ｔ）が使用される２つの変換器に入力される。

【００６９】各変換器は、前述のようにＮビットで符号
化された数値を出力する。入力信号Ｖ（ｔ）をデジタル
化する最後の数値は、低位ビット用の精密変換器によっ
て出力されるＮビット、およびあいまいさ除去変換器に
よって出力される低位のビットに対応する高位のｎビッ
トからなる（Ｎ＋ｎ）ビットを含んでいる。

【００７０】図４ａは、１５ビット変換システムにおけ
る第１の実施例を示す。図４では第１の変換器（精密変
換器）の相互作用長と第２の変換器（あいまいさ除去変
換器）の相互作用長が異なっている。

【００７１】この図では、レーザ・モジュール８は、そ
れぞれ第１および第２の変換器の光電気手段２₁ および
２₂ に対して同時に入力信号Ｓ_L （ｔ）を出力する。変
換する電気信号Ｖ（ｔ）は、好ましくはサンプラ・ブロ
ッカ７を通過した後、これらの変換器にも入力される。
精密変換電気光手段２₁ では、これらの手段からの出力
において２つの信号Ａ₁ （ｔ）とＢ ₁（ｔ）の間の位相
差φ₁ （ｔ）が、信号Ｖ（ｔ）の最大変位に対して２⁵
πラジアンだけ変位するように、相互作用長が決定され
ている。

【００７２】さらに、あいまいさ除去変換電気光手段２
₂ では、これらの手段から出力される２つの光信号Ａ₂
（ｔ）とＢ₂ （ｔ）の間の位相差φ₂ （ｔ）が、信号Ｖ
（ｔ）の最大変位に対して２πラジアンだけ変化するよ
うに、相互作用長が

【数２６】に固定されている。信号Ａ₁ （ｔ）およびＢ₁ （ｔ）
は、位相差φ₁ （ｔ）および位相差φ₂ （ｔ）をそれぞ
れ１１ビットで符号化する第１の数値Ｖ₁ および第２の
数値Ｖ₂ を出力するように、図１における電気光素子
３、符号化手段４、およびコード変換手段５を含むブロ
ック１０内で処理される。第１の変換器は、電気信号Ｖ
（ｔ）の非常に正確な符号化が可能であるが、位相差φ
₁ （ｔ）については回転数に関するあいまいさが残る。
第２の変換器はこのあいまいさを除去することができ
る。数値Ｖ₁ およびＶ₂ は、１５ビットで符号化された
信号Ｖ（ｔ）を表す数値Ｖ₃ を出力するアセンブリ素子
１１に入力される。１１の低次ビットは精密変換器から
出力される第１の数値Ｖ₁ からなり、４つの高次ビット
は第２の数値Ｖ₂ のうちの４つの低次ビットからなる。
システム全体の動作は、同じクロック９により、例えば
周波数３３０ＭＨｚの周波数で同期がとられている。

【００７３】図４ｂは、本発明による１５ビットを有す
る変換システムにおける第２の実施例を示す。図４ｂで
は、使用されている２つの変換器１は同じものである。
電気信号Ｖ（ｔ）は、サンプラ・ブロッカ７を通過した
後、精密変換器に入力され、一方、モジュール１２は、
信号Ｖ（ｔ）を２⁴ で割ってから、割り算の結果をあい
まいさ除去変換器に印加する。

【００７４】図４ａおよび図４ｂによる変換システムで
は、変換はクロック速度９、換言すれば、選択される数
値例においては３３０ＭＨｚで起こる。符号化周波数
は、本発明によるいくつかの変換システムを一時的に多
重化することにより大きくすることができる。

【００７５】例えば、３３０ＭＨｚで動作する基本８ビ
ット変換器を含む６つの多重変換システムを使用して、
１５ビット符号化システムを２ＧＨｚで動作させるのに
本発明を使用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＮビットＡＤ変換器を表すブロッ
ク図である。

【図２ａ】Ｎが１１ビットの場合、図１のＡＤ変換器に
使用される電気光素子を実施する第１の例を表すブロッ
ク図である。

【図２ｂ】図２ａの電気光素子からの出力に配置される
符号化手段およびコード変換を実施する例を表すブロッ
ク図である。

【図３ａ】図１のＡＤ変換器に使用される電気光素子の
好ましい実施例を表すブロック図である。

【図３ｂ】図３ａの電気光素子からの出力に配置される
符号化手段およびコード変換を実施する例を表すブロッ
ク図である。

【図４ａ】本発明による（Ｎ＋ｎ）ビットＡＤ変換シス
テムを実施する第１の例の概略図である。

【図４ｂ】本発明による（Ｎ＋ｎ）ビットＡＤ変換シス
テムを実施する第２の例の概略図である。

【符号の説明】

２電気光変調器３サインおよびコサインの形成３ａ光電気素子３ｂ光電気素子４符号化４ａ符号化手段４ｂ符号化手段５コード変換５ａコード変換手段５ｂコード変換手段７サンプラ・ブロッカ８レーザ・モジュール９クロック１０ブロック１１アセンブリ素子３０第１の３ｄＢ光分周カプラ３１第１の光出力チャネル３２第２の光出力チャネル３３第２の３ｄＢ光分周カプラ３４第１の光出力チャネル３５第２の光出力チャネル３６ａ第１の３ｄＢ光結合カプラ３６ｂ第１のπ／２ハイブリッド光結合カプラ３７ π／２位相変調器３８ａ第２の３ｄＢ光結合カプラ３８ｂ第２のπ／２ハイブリッド光結合カプラ３９光検出器４０ａ差動増幅器４０ｂ差動増幅器５０ａ二重アドレスＲＯＭ５０ｂ第１のメモリ５１ａアセンブリ手段５１ｂ第２のメモリ５２ｂ第３のメモリ５３ｂ第４のメモリ２₁ 精密変換電気光手段２₂ あいまいさ除去変換電気光手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者フランソワルノーフランス国， 92400 クールブヴワ，リュジ．ペ．タンボー， 50番地

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ビット数Ｎで符号化された電気信号Ｖ
（ｔ）の値Ｖを出力するＡＤ変換器（１）において、光入力信号（Ｓ_L （ｔ））および変換する電気信号（Ｖ
（ｔ））を受信し、前記変換する電気信号の関数として
直線的に変化する位相差を互いに関して有する第１およ
び第２の光信号（Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ））を出力する、所
定の相互作用長Ｌによる位相変調の電気光手段（２）
と、第１および第２の光信号（Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ））が入力
され、かつ少なくとも第１および第２の電気信号（これ
らは前記位相差と無関係なサインおよびコサインの関数
である）を出力する光電気素子（３、３ａ、３ｂ）と、第１および第２の電気信号の絶対値（Ｓ、Ｃ）を［Ｎ−
３］ビットで符号化されたデジタル形式で抽出する符号
化手段（４、４ａ、４ｂ）であって、三角関数の円を２
πラジアンに分割している４つの可能な連続セクタのう
ちの１つであるホーム・セクタに含まれる位相差（φ
（ｔ））を参照して、絶対値（Ｓ、Ｃ）を符号化するよ
うに調整された最大符号化動特性を有する符号化手段
と、［Ｎ−３］ビットで符号化された絶対値（Ｓ、Ｃ）およ
び所与のホーム・セクタから始めて、前記位相差（φ
（ｔ））をＮビットで符号化することによって、前記数
値Ｖを出力するコード変換手段（５、５ａ、５ｂ）とを
含んでいることを特徴とする、ＡＤ変換器。
【請求項２】前記電気光素子（３、３ａ）が第１の光
信号（Ａ（ｔ））が入力され、第１の光出力チャネル
（３１）および第２の光出力チャネル（３２）を含む第
１の３ｄＢ光分周カプラ（３０）と、第２の光信号（Ｂ（ｔ））が入力され、第１の光出力チ
ャネル（３４）および第２の光出力チャネル（３５）を
含む第２の３ｄＢ光分周カプラ（３３）と、第２の分周カプラ（３３）により第２の光出力チャネル
（３５）に接続された【数１】位相変調器（３７）と、第２の３ｄＢ光分周カプラ（３３）および第１の光分周
カプラ（３０）により、それぞれ第１の光出力チャネル
（３４）および第２の光出力チャネル（３５）に接続さ
れた第１の３ｄＢ光結合カプラ（３６ａ）、第１の分周器（３０）から第１の光出力チャネル（３
１）および【数２】位相変調器（３７）からの出力に接続された第２の３ｄ
Ｂ光結合カプラ（３８ａ）と、第１の３ｄＢ光結合カプラ（３６ａ）および第２の３ｄ
Ｂ光結合カプラ（３８ａ）の出力にそれぞれ接続された
２つの光検出器（３９）と２つの光検出器（３９）の出
力において、前記第１および第２の電気信号を出力する
２つの差動増幅器（４０ａ）とを含んでいることを特徴
とする請求項１に記載のＡＤ変換器。
【請求項３】符号化手段（４、４ａ）が、第１および
第２電気信号（Ｓ（ｔ）、Ｃ（ｔ））が入力され、第１
に、［Ｎ−３］ビットの符号化された絶対値（Ｓ、Ｃ）
を出力し、第２に、第１および第２の電気信号を１ビッ
トで出力する２つの基本ＡＤ変換器（４０ａ）を含んで
いることを特徴とする、請求項１または２に記載のＡＤ
変換器。
【請求項４】コード変換手段が、前記符号化された絶対値（Ｓ、Ｃ）からなる２つのアド
レスを使用して、ホーム・セクタと無関係に、［Ｎ−
２］ビットで位相差（φ（ｔ））の予め記録された数値
を出力する二重アドレス・メモリ（５０ａ）と、Ｎビットで符号化された数値Ｖを出力し、［Ｎ−２］の
低次ビットが二重アドレス・メモリによって出力される
符号化された数値からなり、２つの高次ビットが、基本
ＡＤ変換器（４０ａ）から出力される第１および第２の
電気信号の符号ビットからなるアセンブリ手段（５１
ａ）とを含んでいることを特徴とする、請求項３に記載
のＡＤ変換器。
【請求項５】電気光素子（３、３ｂ）が、絶対値がそ
れぞれ第１および第２の電気信号に等しいが、符号が反
対の第３および第４の電気信号（−Ｓ（ｔ）、−Ｃ
（ｔ））をも出力することを特徴とする、請求項１に記
載のＡＤ変換器。
【請求項６】前記電気光素子（３、３ｂ）が、第１の光信号（Ａ（ｔ））が入力され、第１の光出力チ
ャネル（３１）および第２の光出力チャネル（３２）を
含む第１の光分周カプラ（３０）と、第２の分周カプラ（３３）により第２の光出力チャネル
（３５）に接続された【数３】位相変調器（３７）と、第２の光分周カプラ（３３）および第１の光分周カプラ
（３０）により、それぞれ第１の光出力チャネル（３
４）および第２の光出力チャネル（３２）に接続され
た、２つの出力信号を発生する第１の【数４】ハイブリッド光結合カプラ（３６ｂ）と、第２の光分周カプラ（３３）および第１の光分周カプラ
（３０）により、第１の分周器（３０）からの第１の光
出力チャネル（３１）および【数５】位相変調器（３７）からの出力に接続された、出力信号
を発生する第２の【数６】ハイブリッド光結合カプラ（３８ｂ）と、各光検出器が第１の【数７】ハイブリッド光カプラ（３６ｂ）からの１つまたは２つ
の出力信号を受信し、かつ２つの入力および２つの出力
を第１および第３の電気信号（Ｓ（ｔ）、−Ｓ（ｔ））
に対応させて差動増幅器（４０ｂ）に出力する第１の一
組の光検出器（３９）と、各光検出器が第２の【数８】ハイブリッド光カプラ（３８ｂ）からの１つまたは２つ
の出力信号を受信し、かつ２つの入力および２つの出力
を第２および第４の電気信号（Ｃ（ｔ）、−Ｃ（ｔ））
に対応させて差動増幅器（４０ｂ）に出力する第２の一
組の光検出器（３９）とを含んでいることを特徴とす
る、請求項５に記載のＡＤ変換器。
【請求項７】符号化手段（４、４ｂ）が、各基本ＡＤ
変換器が、電気光素子（３、３ｂ）から出力される４つ
の信号（Ｓ（ｔ）、−Ｓ（ｔ）、Ｃ（ｔ）、−Ｃ
（ｔ））のうちの１つを受信し、［Ｎ−３］ビットで符
号化された絶対値（Ｓ、Ｃ）を出力する４つの基本ＡＤ
変換器（４０ｂ）を含んでいることを特徴とする、請求
項５または６に記載のＡＤ変換器。
【請求項８】コード変換手段が、それぞれ前記位相差
のホーム・セクタの関数としてＮビットで符号化された
位相差φ（ｔ）の予め記録された数値を含んでいる二重
アドレスを有する４つのメモリ、すなわち、第１および第２の電気信号（Ｓ（ｔ）、Ｃ（ｔ））を符
号化する２つの基本ＡＤ変換器の出力によってアドレス
付けされた０とπ／２の間の位相差についての第１のメ
モリ（５０ｂ）、第１および第４の電気信号（Ｓ（ｔ）、−Ｃ（ｔ））を
符号化する２つの基本ＡＤ変換器の出力によってアドレ
ス付けされたπ／２とπの間の位相差についての第２の
メモリ（５１ｂ）、第３および第４の電気信号（−Ｓ（ｔ）、−Ｃ（ｔ））
を符号化する２つの基本ＡＤ変換器の出力によってπと
３π／２の間の位相差についての第３のメモリ（５２
ｂ）、第２および第３の電気信号（Ｃ（ｔ）、−Ｓ（ｔ））を
符号化する２つの基本ＡＤ変換器の出力によってアドレ
ス付けされた３π／２の２πの間の位相差についての第
４のメモリ（５３ｂ）とを含んでいることを特徴とす
る、請求項７に記載のＡＤ変換器。
【請求項９】電気光手段（２）が、第１の電極は接地
され、第２の電極には変換する電気信号が入力される２
つの電極を備えているＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計
を含んでいることを特徴とする、請求項１ないし８のい
ずれか一項に記載のＡＤ変換器。
【請求項１０】電気光手段（２）が、第１の電極には
変換する電気信号が入力され、第２の電極には変換する
電気信号と反対のものが入力される２つの電極を備えて
いるＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計を含んでいること
を特徴とする、請求項１に記載のＡＤ変換器。
【請求項１１】相互作用長Ｌが、変換する電気信号の
最大変位に対して位相差が２πだけ変化するように決定
されることを特徴とする、請求項１に記載のＡＤ変換
器。
【請求項１２】少なくとも請求項１ないし１０に規定
した第１および第２のＡＤ変換器を含んでいる（Ｎ＋
ｎ）ビットの変換システムにおいて、Ｎビットで符号化
された第１の数値Ｖ₁ を出力するＡＤ変換器が、その電
気光手段（２₁）が変換する電気信号の最大変位に対し
て２ⁿ ×（２π）ラジアン以上で変化することが可能な
第１の位相差φ₁ （ｔ）を発生するものであり、かつＮ
ビットで符号化された第２の数値Ｖ₂ を出力するＡＤ変
換器が、その電気光手段（２₂ ）が変換する電気信号の
前記最大変位に対して２πラジアンで変化することが可
能な第２の位相差φ₂ （ｔ）を発生するものであり、該
システムは、第１および第２の数値をアセンブルし、Ｎ
＋ｎビットで符号化された第３の数値Ｖ₃ を出力する素
子（１１）も含んでいることを特徴とする変換システ
ム。
【請求項１３】第１の変換器の相互作用長がＬに等し
いので、第２の相互作用長が【数９】に固定されることを特徴とする、請求項１２に記載の変
換システム。
【請求項１４】アセンブリ素子（１１）が、Ｎの低次
ビットが第１の数値Ｖ₁ のＮビットに等しく、Ｎの高次
ビットが第２の数値Ｖ₂ のｎの低次ビットに等しい第３
の数値Ｖ₃ を出力することを特徴とする、請求項１１ま
たは１２に記載の変換システム。