JPS60187144A - Optical transmitter and receiver - Google Patents

Optical transmitter and receiver

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Publication number
JPS60187144A
JPS60187144A JP59043144A JP4314484A JPS60187144A JP S60187144 A JPS60187144 A JP S60187144A JP 59043144 A JP59043144 A JP 59043144A JP 4314484 A JP4314484 A JP 4314484A JP S60187144 A JPS60187144 A JP S60187144A
Authority
JP
Japan
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signal
frequency
optical
modulated
modulation
Prior art date
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Pending
Application number
JP59043144A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Haruji Matsuoka
松岡 春治
Kozo Ono
公三 小野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP59043144A priority Critical patent/JPS60187144A/en
Publication of JPS60187144A publication Critical patent/JPS60187144A/en
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50Transmitters
    • H04B10/501Structural aspects
    • H04B10/502LED transmitters
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50Transmitters
    • H04B10/516Details of coding or modulation
    • H04B10/54Intensity modulation
    • H04B10/541Digital intensity or amplitude modulation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50Transmitters
    • H04B10/58Compensation for non-linear transmitter output

Abstract

PURPOSE:To eliminate the influence of the nonlinearity of a light emitting element upon the quality of a transmission signal by processing a video, a sound, and a digital signal by frequency-division multiplexing and previous pulsation FM modulation, and then converting signals into light. CONSTITUTION:A video signal V, FM-modulated sound signal, and FSK-modulated digital signal D are supplied to a multiplexer 9 for frequency division multiplexing. The frequency-division multiplexed signal is supplied to a pulsation modulator 10, which imposes pulsation FM modulation. The pulsation FM-modulated signal is amplified by a driving circuit 11 and a light emitting element 12 is driven to impose light intensity modulation. This light signal is transmitted through an optical fiber 3 and frequency-divided by reception-side filters 16, 18, and 21 to obtain the video signal V, sound signal A, and digital signal D. The demultiplexed signals are demodulated by respective demodulators and outputted.

Description

【発明の詳細な説明】 ヴ) 技 術 分 野 この発明は、映像、音声、データの送受信システム、C
ATVシステム、光伝送システム等に関する。
[Detailed Description of the Invention] V) Technical Field This invention relates to a video, audio, and data transmission/reception system,
Related to ATV systems, optical transmission systems, etc.

(イ)従来技術とその問題点 (1) ベースバンド式、AM方式で、映像、音声、デ
ータ信号などを光送受信するとすれば、光送信機の主要
部品である発光素子として、駆動電流対発光出力特性の
直線領域の広いものを必要とする。この為高価になる、
という難点がある。
(B) Prior art and its problems (1) If video, audio, data signals, etc. are optically transmitted and received using the baseband method or the AM method, the drive current vs. the light emission is A wide linear range of output characteristics is required. This makes it expensive,
There is a drawback.

ベースバンド、AM方式においては、第2図に示すよう
に、発光素子の非直線領域を使うと、非直線ひずみが生
ずるので、直線領域しか使用できない。もしも、非直線
領域を使うと、彩度、色相か輝度レベルで変化し、伝送
信号品質を劣化させるからである。
In the baseband and AM systems, as shown in FIG. 2, only the linear region can be used because nonlinear distortion occurs when the nonlinear region of the light emitting element is used. This is because if a non-linear region is used, the saturation, hue, or luminance level will change, deteriorating the transmission signal quality.

第2図は発光素子の駆動電流Iと発光出力Pの関係を例
示するグラフである。中間部にIとPが直線関係になる
直線領域がある。
FIG. 2 is a graph illustrating the relationship between the drive current I and the light emission output P of the light emitting element. There is a linear region in the middle where I and P have a linear relationship.

(2) 温度変化等によって、発光素子の動作領域が変
化するが、常に直線領域で発光素子を動作さぜなGラメ
1ばならない。
(2) Although the operating range of the light emitting element changes due to changes in temperature, the light emitting element must always operate in a linear range.

この為、発光素子の動作領域を常に直線領域にもってく
る為の調整回路が必要となる。
Therefore, an adjustment circuit is required to always bring the operating range of the light emitting element into the linear range.

(3)複数の信号を周波数多重伝送する際、各信号間の
混変調か起こる。
(3) When frequency multiplexing multiple signals and transmitting them, cross-modulation occurs between each signal.

ベースバンド伝送する場合、伝送路歪、発76素r−1
iの影響を直接受けるためである。
In the case of baseband transmission, transmission line distortion, 76 elements r-1
This is because it is directly affected by i.

(4) FM方式をとる場合は、変調器が高411iと
なり、IC化に適さない、という欠点がある。
(4) When using the FM method, there is a drawback that the modulator has a high 411i and is not suitable for IC implementation.

FM方式に於ては、歪のない正弦波発振回路が必要であ
る。これには、水晶発振子やコイルが必要になる。
The FM system requires a distortion-free sine wave oscillation circuit. This requires a crystal oscillator and a coil.

(つ)発明の目的 本発明は、ベースバンドやAM方式、或いはFM方式に
よる映像、音声、デジタルfM 9の伝送による、前記
の欠点を克服する事を目的とする。
(1) Object of the Invention The present invention aims to overcome the above-mentioned drawbacks of transmitting video, audio, and digital fM9 using baseband, AM, or FM systems.

本発明は、映像信号、音声信号、−デジタル信号を周波
数分割多重(、FDM)して、パルス化FMによる予変
調を施したものを、充電変換し光フアイバ伝送するよう
にした。こうして、システムの1’ffj略化、低価格
化、高品質化を図る。
In the present invention, a video signal, an audio signal, and a digital signal are subjected to frequency division multiplexing (FDM), premodulated by pulsed FM, and the signals are charged, converted, and transmitted through an optical fiber. In this way, it is possible to simplify the system 1'ffj, lower the price, and improve the quality.

(:I−)発明の構成 本発明は、映像信号(カラーTV信号)、音声信号、デ
ジタル信号(各々、懐数種類であっても良い)を、光信
号を用いて送信、受信するための光送受信装置を与える
(:I-) Structure of the Invention The present invention provides an optical system for transmitting and receiving a video signal (color TV signal), an audio signal, and a digital signal (each may be of several types) using an optical signal. Provide transmitting and receiving equipment.

第1図に本発明の光送受信回路のブロック図、周波数配
置を示す。
FIG. 1 shows a block diagram and frequency arrangement of an optical transmitter/receiver circuit according to the present invention.

本発明の送受信回路は、映像°を匡気伯号v1音声電気
信号A及びデジタル電気信号りを周波数分M多重(FD
M)して光信号に変えて送信する光送信機1と、この光
信号を伝送するための光7アイバ3と、受信した光信号
を、再び、映像電気信号V、音声71i気信号A1デジ
タル電気信号りに変換して、各々の信号を出力する光受
信機2とよりなる。
The transmitting/receiving circuit of the present invention multiplexes the video signal, the audio electrical signal A, and the digital electrical signal by M frequencies (FD
M) an optical transmitter 1 that converts the optical signal into an optical signal and transmits it; an optical transmitter 1 that transmits the optical signal; and an optical transmitter 1 that transmits the optical signal; It consists of an optical receiver 2 that converts the signal into an electrical signal and outputs each signal.

一伝送方式として、パルス化周波数変調方式を採用する
。パルス化F’M(と略記する)は、FMの一方式であ
り、パルスの繰返し周波数を変える事により信号を伝達
するものである。パルス繰返し周波数はアナログ的に変
化するが、パルスひとつひとつに関していえば、パルス
の°H゛の時間ど“L i+の時間が等しくなっており
、デユーティが50%のパルス列である。
As one transmission method, a pulsed frequency modulation method is adopted. Pulsed F'M (abbreviated as) is a type of FM that transmits a signal by changing the repetition frequency of pulses. Although the pulse repetition frequency changes in an analog manner, for each pulse, the "L i+ time" is equal to the "H" time of the pulse, and the duty is 50% of the pulse train.

パルス比FMは、電気/光変換素子の駆動電流対発光出
力特性に、広範囲の直線性を必要としない。発光出力が
連続的に変化する値をとるのではなく、HとLの2値し
かないからである。
The pulse ratio FM does not require a wide range of linearity in the drive current vs. light emission output characteristics of the electrical/optical conversion element. This is because the light emission output does not take values that change continuously, but only has two values, H and L.

第3図に発光素子の駆動電流Iと発光出力Pの関係を示
すが、非直線部を含んで広い許容動作領域を設定できる
。HとLの2レベルの差を大きく取れるから、搬送光パ
子−を大きくでき、濡一度変化などにより再調整しなけ
ればならないという11もない。
FIG. 3 shows the relationship between the drive current I and the light emission output P of the light emitting element, and it is possible to set a wide allowable operating range including a non-linear portion. Since the difference between the two levels H and L can be made large, the optical carrier can be made large, and there is no need to readjust it due to changes in the degree of wetting.

第4図に原信号(a)に対するパルスfヒFM変調波(
b)を示す。原信号が連続的にゆるやかに変動する。
Figure 4 shows the pulse fhi FM modulated wave (
b). The original signal fluctuates slowly and continuously.

原信号の電圧レベルに比例して、変調波のパルス繰返し
が速くなるようになっている。デユーティが50%で、
パルス幅(オンの幅とオフの幅が等しく)変動するから
、パルスの平均電力は大きいが、直流分は常に、H,!
:Lレベルの1/2の値になり、全く変動しない。
The pulse repetition rate of the modulated wave increases in proportion to the voltage level of the original signal. Duty is 50%,
Since the pulse width (on width and off width are equal) varies, the average power of the pulse is large, but the DC component is always H,!
: The value is 1/2 of the L level and does not change at all.

このように、LDやLED等の電気光変換素r・による
光強度変調を行う前に、信壮源がらの人力信号を変調し
ておく事を予変調という。
In this way, the process of modulating the human input signal from the Shinso source before performing light intensity modulation using an electro-optic conversion element such as an LD or LED is called premodulation.

予変調の形式としては、PPM(パルス位置変調)、P
WM(パルス幅変調)、PFM(パルス周波数変、J)
、PIMなとが他に知られている。
Premodulation formats include PPM (pulse position modulation), P
WM (Pulse Width Modulation), PFM (Pulse Frequency Modulation, J)
, PIM are also known.

しかし、これらの変調方式は、全て、オンとオフの時間
が一致するパルスを使わない。このため10流分が必ず
変動する。・ 今ひとつパルス化FMの良い点は、その発振波形かデユ
ーティサイクルが50%の矩形波列であるため、これを
フーリエ変換した場合、偶数次の歪成分が存在しない、
という事である。
However, all of these modulation schemes do not use pulses with coincident on and off times. For this reason, 10 streams will always fluctuate.・Another good thing about pulsed FM is that its oscillation waveform is a rectangular wave train with a duty cycle of 50%, so when it is Fourier transformed, there are no even-order distortion components.
That's what it means.

第5図はデユー ティが50%のパルス列をフーリエ変
換するための説明図である。HとLの中間にX軸をとり
、Hを1に、LQ、−1にして計算している。第5図(
a)はy軸をパルス立」二りに合わせて取ったもので、
フーリエ級i f(x)は奇函数表示、(1) となる。第5図(b) +d 3’軸をパルスの中心に
取ったもので、ツー・リエ級数f (x)は、(2) となる。いずれにしても、デユーティサイクルが50%
の矩形波パルス列のフーリエ変換成分は、奇数次の高調
波ばかりで、偶数次の1瘍調波を含市右゛い。
FIG. 5 is an explanatory diagram for Fourier transforming a pulse train with a duty of 50%. The X-axis is set between H and L, and calculations are made with H set to 1 and LQ set to -1. Figure 5 (
A) is taken with the y-axis aligned with the pulse.
The Fourier class i f(x) is expressed as an odd function, (1). FIG. 5(b) With the +d 3' axis set at the center of the pulse, the Zulier series f (x) is (2). In any case, the duty cycle is 50%
The Fourier transform components of the rectangular wave pulse train include only odd-order harmonics, including one even-order harmonic.

高調波を受信すると、これは復調した時に51)成分と
なる。従って、高調波は歪成分という・]1もできる。
When a harmonic is received, it becomes a 51) component when demodulated. Therefore, harmonics can also be called distortion components.

高調波は、信号成分の整数倍の周波数を(jするが、変
dt4信号は有限の帯域幅を持つので、帯域幅Bの最小
周波数f minの整数倍が、最大周波数f +++a
xO値より小さくなる事もありうる。こうなると、帯域
幅Bの上限近くで、受信変調信号に高調波が含まれる事
になる。
Harmonics have a frequency that is an integer multiple of the signal component (j), but since the variable dt4 signal has a finite bandwidth, an integer multiple of the minimum frequency f min of the bandwidth B is the maximum frequency f +++ a
It may even be smaller than the xO value. In this case, the received modulated signal will contain harmonics near the upper limit of the bandwidth B.

変調された信号の基本波(1次)以外の最低次の高調波
かで次であるとすると、・計域tJt(lj Bから全
ての高調波を排1余するには、 l fmin ≧ fmax (3J でなければならない。
Assuming that the lowest order harmonic other than the fundamental wave (first order) of the modulated signal is as follows, ・To exclude all harmonics from B, l fmin ≧ fmax (Must be 3J.

搬送波の周波数をfcとする。これは変調(4号占有帯
域の中心であるから、 fmin = fc −B/2 (4)f’max =
 fc + B/2 (5)である。(4)、(5)を
(3)に代入して、となる。帯域幅Bは、伝送すべき信
号の量によって決定される。搬送波周波数fcは低い方
が便利である。電子回路素子の速度には制約があり、高
速動作するもの程、高価になるからである。
Let fc be the frequency of the carrier wave. Since this is the center of the modulation (No. 4 occupied band), fmin = fc - B/2 (4) f'max =
fc + B/2 (5). Substituting (4) and (5) into (3) yields. Bandwidth B is determined by the amount of signal to be transmitted. It is convenient that the carrier frequency fc is lower. This is because there are restrictions on the speed of electronic circuit elements, and the faster the electronic circuit elements operate, the more expensive they become.

(6)式のeに関する部分は、eが大きくなるほど減少
する。2次の高調波が存在する場合fcは(3/2 )
Bより大きくなければならない。しかし、本発明のよう
に、最低次の高調波が3次((1!=8)であわば、f
cはBより大きければ良い事になる。つまり、2次の高
調波がないから、B/2だけ、周波数の低い(般迭波を
選4ツクする事ができる。
The part related to e in equation (6) decreases as e becomes larger. If there is a second harmonic, fc is (3/2)
Must be greater than B. However, as in the present invention, the lowest harmonic is 3rd order ((1!=8), so to speak, f
It is good if c is larger than B. In other words, since there are no secondary harmonics, it is possible to selectively filter out harmonics with a lower frequency by B/2.

第6図は変調信号の周波数fに関するパワースペクト2
11を図式的に示す図である。K)は基本波成分と3次
高調波成分とが重なり合わない場合(f’c−−EI 
S −P−−−’、+ /I+1 +訃u’ −+ k
b l−Q ’/+ 6’ mM 油、J= 11 ’
L AZ斜線部に於て爪なっている場合(fc(B)を
示している。
Figure 6 shows the power spectrum 2 with respect to the frequency f of the modulation signal.
11 is a diagram schematically illustrating. K) is the case where the fundamental wave component and the third harmonic component do not overlap (f'c--EI
S −P−−−′, + /I+1 + 胃u′ −+ k
bl-Q'/+6'mM oil, J=11'
When there is a claw in the shaded area of LAZ (fc(B) is shown).

このようなパルス化FM用変調器は、第7図に示スよう
な、エミッタ結合マルヂバイブレークヲ基本とする電圧
制御発振器(Voltage ControlledO
scillator : V CO)を用いる事により
実現する事ができる。
Such a pulsed FM modulator is a voltage controlled oscillator based on emitter-coupled multi-by-break as shown in FIG.
This can be realized by using a scillator (VCO).

この回路は、水晶発振器やコイルなどの部品を必要とし
ない。モノリシンクICによって構成するのに最適であ
る。実際、既に市販されているICか存在する。例えば
モトローラMC4024:’、rとのVCOである。
This circuit does not require components such as crystal oscillators or coils. It is best suited to be constructed using a monolithic IC. In fact, there are already some ICs on the market. For example, it is a VCO with Motorola MC4024:', r.

制御電圧vdはTr5のベースにIj、えられる。Tr
5のエミッタは、4つのトランジスタTr6・〜Tr9
のベースにつながっている。これら4つのトランジスタ
のエミッタは、同一の値の抵抗Rθによってly地され
ている。
Control voltage vd is applied to the base of Tr5 at Ij. Tr
The emitter of 5 is connected to four transistors Tr6 to Tr9.
is connected to the base of The emitters of these four transistors are grounded by resistors Rθ of the same value.

エミッタフォロワであるから、これら4つのトランジス
タのエミッタ電圧は、全て等しく、制御γ11゛庄vd
から、ベース、エミッタ市1f:降下分(忽10.7■
)の2倍、2vbeを引いたものになる。すると、4つ
のトランジスタのコレクダ屯圧の最小価が、この共通エ
ミッタ電圧ve Me = Va −2Vba (7) によって制限される事になる。
Since they are emitter followers, the emitter voltages of these four transistors are all equal, and the control γ11゛shovd
From, base, emitter city 1f: descent (忽10.7■
) minus 2vbe. Then, the minimum value of the collector voltages of the four transistors is limited by this common emitter voltage ve Me = Va - 2Vba (7).

一方、発振器を構成する、ダーリントン接続された2組
のトランジスタTrlとTr4 、及びTr2とTr3
は択一的にオン、オフする。
On the other hand, two sets of Darlington-connected transistors Trl and Tr4 and Tr2 and Tr3 constitute an oscillator.
is selectively turned on or off.

この例では、Tri 、 Tr4がオン、Tr3、Tr
2がオフの場合を例示する。Vcc(電源)は5vであ
るとする。ダーrオー ドDi、D2は、Tr3、Tr
40ベース重圧が、4.3v以下にならないようにつり
」二げている。
In this example, Tri, Tr4 are on, Tr3, Tr
2 is off. It is assumed that Vcc (power supply) is 5V. Di, D2 are Tr3, Tr
The 40 base pressure is increased so that it does not fall below 4.3v.

Tr4のベースは、Tr2がオフであるから、5vであ
る。Tr3のベースは、’Trlがオンであるかう、4
.3vである。
The base of Tr4 is 5V since Tr2 is off. The base of Tr3 is 4 when Trl is on.
.. It is 3v.

Trlのベースは、Tr4・のベースより0.TV、ベ
ース・エミッタ分下るから、4.3V(厳蕾にはこれよ
り少し高い)である。Trlのエミッタは、これよりベ
ース・エミッタ分下るので3.6Vである。
The base of Trl is 0.0% lower than the base of Tr4. Since the voltage is lowered by the base and emitter of the TV, it is 4.3V (slightly higher than this for serious people). The emitter of Trl is 3.6V because it is lower than this by the base emitter.

エミッタ電流を2夏とすると、半分のIはTr6に流れ
る。ところが残りの■はコンデンサCに流れこれを充電
してゆく。
Assuming that the emitter current is 2 summers, half of I flows through Tr6. However, the remaining ■ flows into capacitor C and charges it.

コンデンサCの他端は、オフであるTr2のエミッタに
つながっているから、′電圧は1. Tr9によって決
まる。
Since the other end of capacitor C is connected to the emitter of Tr2 which is off, the voltage is 1. Determined by Tr9.

2つのトランジスタTr5、Tr9は、同じへ〜ス″区
圧が与えられ、エミッタ抵抗は同一なのであるから、コ
レクタ電流は等しいはずである。このため、コンデンサ
Cは、Trlのコレクク電)6ε、2 Iの事−分の電
流工が流れる。もちろんIの値は充電とともに変化する
The two transistors Tr5 and Tr9 are given the same forward voltage and have the same emitter resistance, so their collector currents should be equal.Therefore, the capacitor C has the collector current of Trl)6ε,2 A current of -minutes I flows.Of course, the value of I changes with charging.

充電が進むと、Trlのエミッタ電IEが一]二るので
、Triがオフになる。Tr3のベース屯圧が5vに1
;るから、Tr3 、Tr2がオンになる。Tr4はオ
フになる。コンデンサCのTr2のエミッタにつながる
方が持ち上げられ、Tri 、 Tr4のオフがより確
実になる。(極めて短時間に正帰還がかかる)コンデン
サCは、逆方向に充電される。このようにコンデンサは
両方向に充放電を繰返す。充放電に必要へ時間が、パル
ス幅に等しい。
As charging progresses, the emitter voltage IE of Trl increases, so Tri is turned off. The base pressure of Tr3 is 1 per 5v.
; Therefore, Tr3 and Tr2 are turned on. Tr4 is turned off. The capacitor C connected to the emitter of Tr2 is lifted up, and Tri and Tr4 are turned off more reliably. Capacitor C (which undergoes positive feedback in a very short period of time) is charged in the opposite direction. In this way, the capacitor is repeatedly charged and discharged in both directions. The time required for charging and discharging is equal to the pulse width.

コンデンサCが充電された時、一方の電圧は3.6Vで
、他方の電圧は(7)式のVeである。充放電すべき′
電圧は(3,6−Ve )である。これが少なければ短
い時間で充放電できるから、パルス繰返し周波数か高く
なる。
When capacitor C is charged, one voltage is 3.6V and the other voltage is Ve in equation (7). Should be charged and discharged
The voltage is (3,6-Ve). If there is less of this, charging and discharging can be done in a shorter time, so the pulse repetition frequency will be higher.

このようにして、vdに比例した周波数のパルス列を得
る小ができる。
In this way, it is possible to obtain a pulse train with a frequency proportional to vd.

コンデンサCは外付けになるが、トランジスタ、ダイオ
ード、抵抗よりなる部分はモノリシックICにまとめら
れる。
Although the capacitor C is external, the transistor, diode, and resistor are integrated into a monolithic IC.

Trl、Tr2、Tr(3、Tr9は互に対称であるが
ら、コンデンサCの充′市放電も対称に行われる。この
ため、パルスのHの時間とLの時間の長さは等しい。従
ってデユーティ50%のパルス列が得られる。
Although Trl, Tr2, Tr(3, and Tr9 are symmetrical to each other, the charging and discharging of the capacitor C is also performed symmetrically. Therefore, the length of the H pulse and the pulse L time are equal. Therefore, the duty A 50% pulse train is obtained.

第8図は出力vOのパルス波形図である。4.3vと5
vの二値をとるパルスになる。
FIG. 8 is a pulse waveform diagram of the output vO. 4.3v and 5
It becomes a pulse that takes two values of v.

次に、送信機1と受信機2と、光ファイバ3よりtrン
ζソtド(ベシイ蛮iるb律腎の村〃虚を貢V日11七
トンーー映像信号Vは、必要なレベルまで増幅器4で増
幅する。
Next, the transmitter 1, the receiver 2, and the optical fiber 3 are connected to the transceiver (transmitter 1, receiver 2, and optical fiber 3) to transmit the video signal V to the required level. It is amplified by amplifier 4.

音声信号Aは、増幅器5で適当なレベルまで増幅され、
FM変調器7でFM変、11.+イされる。これはAM
変調する事にしても良い。
The audio signal A is amplified to an appropriate level by an amplifier 5,
FM modulation by FM modulator 7, 11. +I am ejaculated. This is AM
You may decide to modulate it.

デジタル信号りは、F S K (Frequenc、
y 5hif’tKeying )変調される。これは
、2種類の同波数のパルスを発生させる装置、例えば発
振器と分周器により、′″H′をfh周波数のパルスに
、L′をf1周波数のパルスに対応させるものである。
The digital signal is FSK (Frequency,
y5hif'tKeying) is modulated. This uses a device that generates two types of pulses of the same wave number, such as an oscillator and a frequency divider, to make ``H'' correspond to a pulse of fh frequency and L' to a pulse of f1 frequency.

デジタ/l/信号りは、或いは、P S K (Pha
seShift Keying )変調する事にしても
良い。
Digital / l / signal or P S K (Pha
seShift Keying) may be modulated.

映像信号Vと、FM変調(又はAM変調)された8複信
号Aと、FSK変調(又はPSK変調)されたデジタル
信号りとか、合成器9に於て、周波数分割多重される。
A video signal V, an 8-multiple signal A subjected to FM modulation (or AM modulation), and a digital signal subjected to FSK modulation (or PSK modulation) are frequency-division multiplexed in a synthesizer 9.

合成器9に於ける周波数スペクトラムを第1図左下に示
した。横軸は周波数で、低い周波数の方から順に映像信
号v1音声複信A1デジタル信号りが含まれるように合
成されている。周波数の−1;限は7MH2である。
The frequency spectrum in the synthesizer 9 is shown in the lower left of FIG. The horizontal axis represents the frequency, and the signals are synthesized so that the video signal v1, audio duplex signal, A1 digital signal, and the like are included in order from the lowest frequency to the lowest. -1 of the frequency; the limit is 7MH2.

このように、周波数分割多重(FDM)された信号は、
パルス化FM変調器10によって、パルス化FM変調さ
れる。パルス化FM変調する理由は、先に述べた通りで
ある。
In this way, the frequency division multiplexed (FDM) signal is
A pulsed FM modulator 10 performs pulsed FM modulation. The reason for pulsed FM modulation is as described above.

パルス化FM変調された信号は、駆動回路11によって
増幅され、発光素子12を駆動する。発光素子12は、
発光ダイオード(LED)又はレーザダイオード(LD
)である。発光素子12は光強度変調される。この光伝
送信号は、光ファイバ3の中を伝送される。
The pulsed FM modulated signal is amplified by the drive circuit 11 and drives the light emitting element 12 . The light emitting element 12 is
Light emitting diode (LED) or laser diode (LD)
). The light intensity of the light emitting element 12 is modulated. This optical transmission signal is transmitted through the optical fiber 3.

光伝送信号の周波数スペクトラムを第1図右下に示した
。横軸は周波数(MHz)である。
The frequency spectrum of the optical transmission signal is shown in the lower right of Figure 1. The horizontal axis is frequency (MHz).

−例を述べる。- Give an example.

パルス化FM信号の最高周波数fmax 30 MHz
パルス化FM信号の最低周波数fmin IQ MH2
搬送波周波数fc 20 MH2 変θ1ば信号占有帯域幅8 20 MH2最大周波数偏
移Δf6 MH2 周波数分割多重信号の最高周波数fh 7 MH2のよ
うに選ぶ事ができる。これらの間°には、B = fm
ax −fmin (3)B = 八f +’2fh 
(9) の関係がある。
Maximum frequency of pulsed FM signal fmax 30 MHz
Minimum frequency of pulsed FM signal fmin IQ MH2
Carrier wave frequency fc 20 MH2 Variation θ1 Signal occupied bandwidth 8 20 MH2 Maximum frequency deviation Δf6 MH2 The highest frequency of the frequency division multiplexed signal fh 7 MH2 can be selected. Between these degrees, B = fm
ax −fmin (3) B = 8f + '2fh
(9) There is the following relationship.

光伝送信号は、光ファイバ3などの光伝送路によって所
望の場所まで伝送され、光受信機2へ導かれる。
The optical transmission signal is transmitted to a desired location via an optical transmission path such as an optical fiber 3 and guided to an optical receiver 2 .

光受信機2は、フォI・ダイオード又d−アバランンエ
フオトダイオードAPD等の光電気変換素f13を備え
ている。光電気変換素子13は、光伝送信号を電気信号
に変換する。
The optical receiver 2 includes a photoelectric conversion element f13 such as a photo diode or a d-avalan photo diode APD. The photoelectric conversion element 13 converts the optical transmission signal into an electrical signal.

変換?[気信号は前置増幅器14によって増幅される。conversion? [The signal is amplified by preamplifier 14.]

増幅された信号は、パルス化FM復調器15によって復
調される。すると、第1図左下に示すような周波数スペ
クトラムを有する合成信号になる。
The amplified signal is demodulated by a pulsed FM demodulator 15. This results in a composite signal having a frequency spectrum as shown in the lower left of FIG.

映像信号vS音声信号A1デジタル信号りは周波数が異
なるので、フィルタ1B、1B、21によって周波数分
割分離される。つまり、映像信号Vsft声信号A1及
びデジタル信号り成分に分離されるわりである。
Since the video signal vs. the audio signal A1 and the digital signal have different frequencies, they are frequency-divided and separated by filters 1B, 1B, and 21. That is, the video signal Vsft is separated into audio signal A1 and digital signal components.

ば複信’72’ Aは、F’M変調されている場合は、
FM復調器19によって復調する。AM変調されている
場合は、AM復−jdする。
For example, if duplex '72' A is F'M modulated, then
The FM demodulator 19 demodulates the signal. If AM modulated, AM de-jd is performed.

デジタル信号りは、FSK復調器22によって、原デジ
タル信号に復WjJされる。
The digital signal is demodulated into the original digital signal by the FSK demodulator 22.

増幅器17.20.23は、映像信号v1音声複信A1
デジタル信号りを増幅し、これらを外部回路へ出力する
Amplifiers 17, 20, 23 output video signals v1 audio duplex A1
Amplify digital signals and output them to external circuits.

第1図の例では、テジタル信号り1音複信号A1映像信
ひvの順に周波数軸を割り当てている。しかし、これに
限られるものではなく、デジタル信号りと音声信号Aと
は、これを入れ換えても良いのである。
In the example shown in FIG. 1, the frequency axes are assigned in the order of digital signal, single-tone multiple signal, A, video signal, and V. However, the present invention is not limited to this, and the digital signal and the audio signal A may be interchanged.

又、映像、音声、デジタル信号は、それぞれひとつに限
られず、2以上あってもかまわない。
Further, the number of video, audio, and digital signals is not limited to one each, and there may be two or more.

例えば、映像子弟1音声十第2音声+デジタル、などの
組合わせであっても、−同様に光送受信装置を構成でき
る。
For example, an optical transmitter/receiver can be constructed in the same manner even if the combination is video, audio, audio, secondary audio, and digital.

け) 効 果 (1)送信機に用いる発光素子として、駆動筒:流対発
光出力特性が広範囲にわたって直線的であるものを必要
としない。
Effects (1) The light-emitting element used in the transmitter does not need to have a drive tube: current vs. light emission output characteristic that is linear over a wide range.

伝送方式として、光強度変調する前にE変調として、周
波数変調方式を採用している。このため、発光素子の非
直線性は、伝送信号の品質に影響を及ぼさない。
As a transmission method, a frequency modulation method is adopted as E modulation before optical intensity modulation. Therefore, the nonlinearity of the light emitting element does not affect the quality of the transmitted signal.

発光素子に対する要求が緩和され、必ずしも高価な発光
素子を用いる必要がない。
Requirements for light emitting elements are relaxed, and it is not necessarily necessary to use expensive light emitting elements.

(2) 温度変化や、必要光耽の変化などに2=lする
発光素すの動作点のH)4整か不要である。従って、こ
のための調整用回路CAGC)も不要となる。
(2) The operating point of the light emitting element, which is 2=1 due to changes in temperature, changes in required light exposure, etc., is not necessary. Therefore, the adjustment circuit CAGC) for this purpose is also unnecessary.

又搬送波パワーも大きくする事ができる。周波数変調(
パルス化FM)方式を用いるため、直線性が必要でなく
、第3図に示すように、許容動作領域が拡がる。このた
め、オンとオフの光量の差を大きくでき、搬送波パワー
を大きくできるわけである。
Furthermore, the carrier wave power can also be increased. Frequency modulation (
Since the pulsed FM) method is used, linearity is not required, and the allowable operating range is expanded as shown in FIG. Therefore, the difference between the on and off light amounts can be increased, and the carrier wave power can be increased.

(3) 広帯域利得によるS/Nの改善効果がある。(3) There is an effect of improving S/N due to wideband gain.

また、映像信号に対する無Fl’ f+lli S/N
に対してJゝ1ζ価S/Nは約10dB大きくなる。
In addition, no Fl' f+lli S/N for the video signal
Compared to this, the J1ζ value S/N is approximately 10 dB larger.

これはパルス化FMも、やはり周波数変調のひとつであ
り、弁別器に入る雑音スペクトルか、トミ角剥[音であ
るためである。
This is because pulsed FM is also a type of frequency modulation, and is either a noise spectrum or a noise spectrum that enters the discriminator.

(4) 伝送波形のスペクトル成分として、2次歪成分
か存で1″しないので、第6図に示すように、搬送波周
波数fcを低く設定しても(f’c≧B)、基本波と高
調波(3′6<以1−)の重なりを防ぐ事ができるみ第
6図によって説明した。
(4) As a spectral component of the transmitted waveform, there is always a second-order distortion component, so as shown in Figure 6, even if the carrier frequency fc is set low (f'c≧B), it will not be equal to the fundamental wave. The overlapping of harmonics (3'6<1-) can be prevented as explained with reference to FIG.

第5図に示したように、パルス化F Mの発娠波形は、
デユー アイーリイクル50%の矩形波であるから、ツ
ー・リエ成分に偶数次のものが含まねない。
As shown in Figure 5, the pulsed FM onset waveform is:
Since it is a rectangular wave with a due-recycle of 50%, there is no chance that even-order components will be included in the two-reel components.

(5) ベースバンド成分か存r1ミしないため、こね
と変調信号成分間の、伝送路歪による混変調の心配がな
い。
(5) Since there is no baseband component, there is no need to worry about cross-modulation between the signal and modulation signal components due to transmission path distortion.

デユーi゛イザイクルが50%の矩形波の平均値は一定
である( fCx)の平均値−一定)。このため直流レ
ベル変動かない。従って、ベースバンド成分は存在しな
い。
The average value of a rectangular wave with a frequency of 50% is constant (average value of fCx - constant). Therefore, there is no DC level fluctuation. Therefore, there is no baseband component.

第91図にこれを示す。破線でベースバント伯号を現わ
す。変調信号成分は斜線を施した。もしも、ベースバン
ト信壮成分かあれは、(1<送il”t′I歪によって
、高調波か生ずる惧れがあり、これと変調信号成分が湿
度i:aするわけである。
This is shown in Figure 91. The broken line represents the name of the Earl of Bassvant. Modulation signal components are shaded. If it is a baseband pompous component, there is a risk that harmonics will be generated due to (1<transmission il"t'I distortion, and this and the modulation signal component have a humidity i:a.

第41瑠(C)にパルスF”lV変調(P F M )
の波形を示す。パルスIIIMは一定で極めて狭い。こ
の場合、iU流成分は、原借りに似た変化を示す。直流
成分か変動するのでベースバンド成分が生ずる。
Pulse F''lV modulation (P F M ) on No. 41 (C)
The waveform of is shown. Pulse IIIM is constant and very narrow. In this case, the iU flow component shows changes similar to the original borrowing. Since the DC component fluctuates, a baseband component is generated.

(6) パルス(TISFMの変調器はIC化に適して
いる。
(6) Pulse (TISFM modulator is suitable for IC implementation.

パルス化FM用の変調器は、エミッタ結合マルチハイブ
レーク(第7図に例示)を用いたVCOによって実現で
きる。これには、水晶発振子やコイルなとが不要である
から、容易にIC化できる。
A modulator for pulsed FM can be realized by a VCO using an emitter-coupled multi-high break (illustrated in FIG. 7). Since this does not require a crystal oscillator or a coil, it can be easily integrated into an IC.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は不発リイの光送受信機のす14成ブロック図。 第2図は発光素子の駆動電流■と発光出力Pの関係を示
す特性図。ベースバンド、AM方式の場合のd′1容動
作領域を直線領域として示した。 第3図は第2図と同し特性図。本発明の消容動作領域を
示した。 第4図はパルス化FM変調方式を説明するだめの図で、
(a)は原信号の波形図、(b)はパルス化F’M変調
の波形図、(C)はパルスFM変調(PFM)の波形図
を示す。 第5図は、デューテイザイクルが50%のパルス(り1
?形波)のフーリエ変換を61算するための説明図。(
a)はパルス立子りにX=Qをとったもの、(b)はパ
ルスの°H°゛の中心にX−0をとったものを示してい
る。 第6図は基本波成分と高調波(3吹成分)の屯ならない
1局合(a)とl【なる場合のスペクトラム説明1y!
1゜ 第7図はパルス化FM変調するために用いられる電圧制
御発振器(Voltage Controlled 0
scillator? VCO)の回路例図。 #0トKAIA−イーkQl:VIIT1+1.;盲1
−L岬−C・111VLjJ4−+ahlしくIいA岬
1ジ、5enV、Lが4.3■の矩形波である。 第9図は本発明の信号はベースバンド成分を1′甜まな
いので、混変調の惧れかない事を説明するためのスペク
トラム図。 1 ・・・・・・・・・ 光 送 信 器2 ・・・・
・・・・・ 光 受 fri 器3 ・・・・・・・ 
・・・ 光 フ ァ イ バ4〜6・・・・・・・・ 
増 幅 器 7 ・・・・・・・・・ FM変調器 8 ・・・・・・・−・ FSK変調器9 ・・・・・
・・・・ 合 成 器 10 ・・・・・・・・・ パルス化FM変調器11 
・・・・・・・・・ LD又はLEDの駆動1Hil路
12 ・・・・・・・・・ 発 光 素 r・13 ・
・・・・・・・・ 光電気変換米子14 ・・・ ・・
・ ・・・ 前 i唯 増 申出 器15 ・・・・・
・・・・ パルス化FM復調器19 ・・・・・・・・
 FM 復 rill 器23 22 ・・・・・・・・・ FSK 復 、1!1 器
fc ・・・・・・・・ パルス化FM変i1!iの搬
送波周波数fh ・・・・・・・・・ IM坂数分割多
重信吋の最高周波数f max・・ ・・・・・・ パ
ルス化FM信号のノ1り高周波数f’min・・・・・
・・ パルス化FM信号の最低周波数B ・・・・・・
−・ 変調f4壮占有・jl)域幅Δf ・・ ・・・
・・・ パルス化FMの最大周波数偏移ンI゛−明 K
 松 111η イト 冶小 野 公 王 !l’!r 、i’r Ilt l+、a’iノ(fl
、友市気に業H5式会判第2図 PFM 第6図
FIG. 1 is a block diagram of the 14-piece optical transceiver of the unexploded optical transceiver. FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the drive current (2) of the light emitting element and the light emission output P. The d'1 capacity operating region in the case of baseband and AM systems is shown as a linear region. Figure 3 is the same characteristic diagram as Figure 2. The consummation operation area of the present invention is shown. Figure 4 is a diagram for explaining the pulsed FM modulation method.
(a) shows a waveform diagram of the original signal, (b) shows a waveform diagram of pulsed F'M modulation, and (C) shows a waveform diagram of pulsed FM modulation (PFM). Figure 5 shows a pulse with a duty cycle of 50% (R1
? An explanatory diagram for calculating 61 Fourier transforms (shaped waves). (
(a) shows the case where X=Q is taken at the beginning of the pulse, and (b) shows the case where X-0 is taken at the center of the pulse. Figure 6 shows the spectrum explanation when the fundamental wave component and the harmonics (triple components) are in one phase (a) and l[1y!
1゜Figure 7 shows a voltage controlled oscillator (Voltage Controlled 0) used for pulsed FM modulation.
scillator? VCO) circuit example diagram. #0 KAIA-EkQl: VIIT1+1. ;blindness 1
-L cape-C・111VLjJ4-+ahl is a rectangular wave with 5enV and L of 4.3■. FIG. 9 is a spectrum diagram for explaining that there is no risk of cross-modulation because the signal of the present invention does not include the baseband component. 1 ...... Light transmitter 2 ...
・・・・・・ Light receiver 3 ・・・・・・・
... Optical fibers 4 to 6...
Amplifier 7...FM modulator 8...FSK modulator 9...
...... Synthesizer 10 ...... Pulsed FM modulator 11
...... LD or LED drive 1Hil path 12 ...... Light emitting element r・13 ・
・・・・・・・・・ Photoelectric conversion Yonago 14 ・・・ ・・
・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・
... Pulsed FM demodulator 19 ......
FM repeater 23 22 ...... FSK restorer, 1!1 device fc ...... Pulsed FM change i1! Carrier wave frequency fh of i ...... Maximum frequency f max of IM slope division multiplexing signal... ... Higher frequency f'min... of pulsed FM signal...・・・
・・Minimum frequency B of pulsed FM signal ・・・・・
−・Modulation f4 main occupation・jl) Bandwidth Δf...
... Maximum frequency deviation of pulsed FM I゛-K
Matsu 111η Ito Yokono King! l'! r, i'r Ilt l+, a'iノ(fl
, Tomichi Kigyo H5 Ceremony Meeting Figure 2 PFM Figure 6

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)1つあるいは複数の入力映像信号Vと、1つある
いは複数の入力音声信号Aで搬送波を周波数変調あるい
は振幅変調した信号と、1つあるいは複数の入力デジタ
ル信号りで搬送波を周波数シフトキーイング変調あるい
は位相シフトキーイング変調した信号とを周波数分割多
重した信号で、チューティサイクル50%の矩形搬送波
をパルス化周波数変調し、この信号を電気/光変換素子
により光信号に変換する光送信機1と、前記光信号を光
/電気変換素子により電気信号に変換した後、パルス化
周波数復#!g して周波数分割多重信号に戻し、フィ
ルターで変調音声信号と変調デジタル信号を分離し、こ
れらを復調して、元の映像信号v1音声信号A、及びデ
ジタル信号りを得る光受信機2と、−光送信機1と光受
信機2間を接続する光伝送路3とを有する事を特徴とす
る光送受信装置。
(1) Frequency shift keying of the carrier wave using one or more input video signals V, a signal obtained by frequency modulating or amplitude modulating the carrier wave with one or more input audio signals A, and one or more input digital signals An optical transmitter 1 that pulses and frequency modulates a rectangular carrier wave with a duty cycle of 50% using a frequency division multiplexed signal with a modulated or phase shift keying modulated signal, and converts this signal into an optical signal by an electrical/optical conversion element. After converting the optical signal into an electrical signal by an optical/electrical conversion element, the pulsed frequency is returned to #! an optical receiver 2 which converts the signal into a frequency division multiplexed signal, separates the modulated audio signal and modulated digital signal with a filter, and demodulates them to obtain the original video signal v1 audio signal A and digital signal; - An optical transmitting/receiving device characterized by having an optical transmission line 3 connecting an optical transmitter 1 and an optical receiver 2.
(2)矩形搬送波周波数fcの値を、パルス化FM信号
占有帯域幅Bの値より大きいか又は等しくした特許請求
の範囲第(1)項記載の光送受信装置。
(2) The optical transmitting/receiving device according to claim (1), wherein the value of the rectangular carrier frequency fc is greater than or equal to the value of the pulsed FM signal occupied bandwidth B.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01185037A (en) * 1988-01-20 1989-07-24 Hitachi Ltd Optical transmitter and optical receiver and method for controlling optical transmission equipment and optical receiver
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