JPS61177832A - 光受信装置の自動利得制御方式 - Google Patents

光受信装置の自動利得制御方式

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JPS61177832A
JPS61177832A JP60019397A JP1939785A JPS61177832A JP S61177832 A JPS61177832 A JP S61177832A JP 60019397 A JP60019397 A JP 60019397A JP 1939785 A JP1939785 A JP 1939785A JP S61177832 A JPS61177832 A JP S61177832A
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JP
Japan
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gain
amplifier
reference value
apd
optical
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Pending
Application number
JP60019397A
Other languages
English (en)
Inventor
Norihisa Oota
太田 紀久
Seiji Nakagawa
清司 中川
Norio Okawa
大川 典男
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.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPS61177832A publication Critical patent/JPS61177832A/ja
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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
    • H04B10/60Receivers
    • H04B10/66Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/69Electrical arrangements in the receiver
    • H04B10/693Arrangements for optimizing the preamplifier in the receiver
    • H04B10/6931Automatic gain control of the preamplifier

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明はディジタル光伝送方式に使用され、光受信装
置の自動利得制御方式に関するものである。
「従来の技術」 ディジタル伝送方式では、中継間隔(二おける伝ばん状
態の変動、温度変化などC二伴う伝送特性の変動に対し
ても、識別回路の入力信号振幅を一定とするため(:、
自動利得制御(a下AGCと記T)機能が受信装置(二
設けられている。上記変動に対して誤りなく動作する範
囲(ダイナミックレンジ)が広い物はど優れた装置であ
る。このためディジタル光伝送方式では、増幅機能を有
する光/電気変換素子を用いた装置C二おいて、光伝送
方式特有のAGC方式を用いてダイナミックレンジの拡
大を図っている。
増幅機能をもつ光/電気変換素子としてアバランシ・フ
ォト・ダイオード(APDと記す)が知られており、第
6図(二APDを用いた従来の光受信装置(−おけるA
GC方式の動作原理を示す。第6図において横軸は受信
した光電力を、縦軸は利得を示し、従来のAGC方式で
は、受光電力がある基準値p、)h a下では破線で示
すよう(二電気信号に変換した信号を増幅する増幅器(
以下単に増幅器と記す°)の利得を固定し、APDの増
幅度を受光電力が小さい径大【:変化するFull −
A G C方式と、実線で示すよう≦二受光電力が基準
値Pth以上(−ある範囲ではAPDの増幅度を固定し
く通常増幅度は1である)、増幅器の利得を受光電力が
大きい程小シニ変化する電気AGC方式とを併用したA
GC方式が用いられている。このようC二電気AGCC
Fu11−AGCを付加すること≦二より全体として1
点鎖線で示すようC:受光電力が大幅(−変化しても光
受信装置としての利得を大幅C二変化でき大きなダイナ
ミックレンジを得ている。APDの増幅器1得を1以下
にすることはできないので受光電力が小さい範囲でAP
Dの利得を制御していた。
「発明が解決しようとする問題点」 Ful l  A G Cfill域では受光電力が小
さくなる(二従ってAPDの増幅度を大きくする必要が
ある。
一方、APDI−おいては増幅度を大きくするに従って
アバランシ・ビルドアップ・タイムによる帯域劣化が生
じる。つまりアバランシ増゛倍領域−おけるキャリア走
行時間、すなわちキャリアがアバランシ増倍領域を通過
するのに必要な遅れ時間がAPDの増幅度(二比例する
ため増幅度を大きくすると同波数特性の劣化が生じる。
このためこのFull  AGC方式を高速ディジタル
伝送方式C二適用fる場合、アバランシ・ビルドアップ
・タイム(2起用する帯域劣化により符号量干渉が生じ
眸劣化を引き起こすため、使用できる増幅度が制限され
る。すなわち第7図(−破線で示すようCA PDの増
幅度(二上限が存在することC二なり、従来のAGC方
式では伝送方式の高速化C:伴い光受信装置の全体の利
得制御は1点鎖線で示すように受光電力の低レベル側が
飽和し、ダイナミックレンジの低下を招く欠点があった
「問題点を解決するための手段」 この発明C二よれば受光電力が第1の基準値、例えば光
/電気変換素子の増幅度が飽和する程度の値以上から、
第2の基準値、一般には光/電気変換素子の増幅度が1
となる程度の値以下の範囲では光/磁気変換素子の増幅
度が受光電力(二叉比例するように制御され、受光電力
が前記第1の基準値以下、及び前記第2の基準値以上で
は増幅器の利得がそれぞれ受光電力C;反比例するよう
(二制御される。このよう(−シて低レベルの受光電力
において光/電気変換素子の増幅度を飽和させることな
く、増幅器の利得シーよりACfσ制御することかで永
、かつ同様(−大レベルの受光電力≦二おいて従来と同
様(二利得制御することができ、高い周波数C:おいて
も広いダイナミックレンジを得ることができる。なお増
幅器(−より利得制御の時定数と光/電気変換素子の増
幅度の利得制御の時定数とを異ならせて、全体として安
定に動作するようi二される。
「、実施例」 原  理 第1図はこの発明≦二よる自動利得制御方式の動作原理
を示すものである。受光電力が第1の基準値Pths、
例えば信号周波数及び光/磁気変換素子の特性などで決
る増幅度が飽和する最小レベル以下では実線で示すよう
C二元受信装置中°の電気的増幅器(単(−増幅器と記
す)を受光電力(二叉比例して利得を制御する電気A 
G C(1)とし、光/磁気変換素子は破線で示すよう
Cユ最大利得(APD増倍率の上限)とする。受光電力
が第1の基準値Ptbt以上で1.かつ第2の基準値P
thz、つまり光/電気変換素子の増幅度1以下では増
幅度の利得は実線で示すようζ;一定とし、光/電気変
換素子の増幅度を破線で示すようC;受光電力(二叉比
例して変化するFull  AGCとする。受光電力が
第2の基準値Ptbs+以上では増幅器の利得を実線で
示すように受光電力C二叉比例して制御する電気A G
 C(2)とし、光/電気変換素子の増幅度は破線で示
すように一定C二する。このよう(二して全体の利得制
御特性は1点鎖線のようζ;なり、広いダイナミックレ
ンジが得られる。
第2図はこの発明による光受信装置の自動利得制御方式
の実施例を示す。光信号入力端子11より受信された光
信号は光/電気変換素子(0/E)12で電気信号C変
換され、その電気信号は前置増幅器13、可変利得増幅
器14,15、更(二装置増幅器16で順次増幅されて
識別回路17へ供給され、その識別出力信号は出力端子
18へ出力される。後置増幅器16の出力はピーク検出
回路19へ分岐供給され、その検波出力はAGC切替回
路21へ供給される。AGC切替回路21から利得制御
端子22.23を通じて利得制御が可変利得増幅器14
.15に利得制御信号として供給され、またDC/DC
コンバータ24を通じ、更に増幅度制御端子25を通じ
て光/電気変換素子12C:増幅度制御信号を供給する
。AGC切替回路21i二はそれぞれ切替点入力端子2
6.27を通じて電気AGCとFull  AGCとの
切替え基準値が与えられる。
この光受信装置は光/電気変換により得られた電気信号
は増幅され、識別回路17(:よってディジタル信号″
O″+、a1”の判定がなされる。この場合その識別動
作が安定C二行えるようC;増幅後の信号振幅のピーク
検出を行い、その出力C二より増幅器14.15の利得
、または光/電気変換素子12の増幅度を変えることに
より、゛識別回路17の入力信号振幅が一定(二される
受光電力をPin、電気AGCとFull−AGCとの
切替点をPtht t Pth2(Ptht < Pt
h2)とした場合、この実施例では(a)Pin≧Pt
hzでは、可変利1得増幅器14または15のいずれか
一方のみの利得を端子22または23T=印加される制
御信号C二より変え、地方の利得を最小値ζ;固定し、
かつ光/電気変換素子12の増幅度を下限値GIC固定
する。第1図における電気AGC(2)の範囲。
(b)Pthl≦Pin < Pthzでは前記(a)
項で動作した可変利得増幅器14または15の利得を最
大値C:、もう一方の増幅器15または14の利得を最
小値(=固定し、光/電気変換素子12の増幅度を端子
24に印加され今制御信号叫Iより変える。第1図(−
おけるFull  A G Cの範囲。DC/DCコン
ノ(−夕24は光/電気変換素子12(二対する制御信
号が増幅器14または15(二対する制御信号よりずっ
と大きく、その大きい制御信号を得るためである。
(C) Pin< Pth、では、光/電気変換素子1
2の増幅度は上限値G2に、また前記(a)項で動作し
た可変利得増幅器14または15の利得は最大値にそれ
ぞれ固定し、もう一方の可変利得増幅器15または14
の利得を端子23または22に印加される制御信号によ
り変える。第1図における電気AGC(1)の範囲。
このようC二AGC切替回路21C;おいて制御端子2
6.27及び25(−印加される利得制御信号を切替え
ることにより、第1図に示したAGC方式を実現できる
。切替え点Ptht f Pthzは第2図(二おける
端子26.27+ユ印加される制御信号(−より調整で
きる。AGC切替回路21(:は例えば二つの比較器が
設けられ、これら比較器C二それぞれ端子26.27の
基準値Ptht m Pth2が基準信号として与えら
れ、それぞれピーク検出回路19の出力と比較され、P
in≧Pthzが検出されると、その出力でアナログス
イッチが制御され、そのアナログスイッチを通じてピー
ク検出回路19の出力が端子22(=与えられ、Pth
t≦Pin < Pthgが検出されると、その出力で
池のアナゴブスイッチが制御され、そのアナログスイッ
チを通じてピーク検出回路19の出力がDC/DCコン
バータ24へ供給され、かつ増幅器14の利得は最大と
され、更C′−Pin < Pthlが検出されると、
更(:池のアナログスイッチがオンとされ、これを通じ
てピーク検出回路19の出力が端子23へ供給され、か
つ光/電気変換素子12の利得、可変利得増幅器14の
各利得は最大C:作持される。
DC/DCコンバータ24はAGC切替回路21からの
制御信号を光/電気変換素子12C:対し十分な制御を
行うことができるようにレベル変換するためのものであ
る。APDの場合、バイアス電圧(二よって増幅度が変
わり、一般に数十〜数百ポルト程度の大きなバイアス電
圧が必要となる。
第3図はこの発明による自動利得制御方式の池の実施例
を示し、第2図と対応する部分(−同一符号を付けであ
る。第1図C二おける電気A G C(2)及び電気A
 G C(1)の動作をそれぞれ可変利得増幅器14及
び151;より行うとすると増幅器14の出力をピーク
検出回路28でピーク検出し、その出力をAGC#JJ
替回路21aに入力して端子26の基準値と比較し、第
1図C二おける電気A G C(2)及びFull  
AGCの範囲では可変利得増幅器14の出力電圧が一定
となるようC二動作−rる。この時、可変利得増幅器1
5の電圧利得は最小値C二固定される。受光電力Pin
が低下し、光/電気変換素子12の増幅度が上限値(二
連すると、AGC切替回路21aからAGC切替回路2
1bの制御信号入力端子29に切替制御信号が送られ、
可変利得増幅器15の電圧利得を変えること(二より、
第1図(二示す電気A G C(1)の動作を実現でき
ることがわかる。電気AGCとFull−AGCとの切
替点及びAGC切替回路からの制御信号の極性を変えて
可変利得増幅器14及び15の動作範囲を交換しても同
様の効果が得られるのは明らかである。
第4図は第3図における二つのピーク検出回路28を後
置増幅器16の出力側(二接続した場合の実施例であり
、第3図の場合と同様の効果が得られることは明らかで
ある。第5図は第4図の実施例においてAGC切替回路
21aF2・1bからの可変利得増幅器14.15(Z
対する利得制御を交換した場合であり、第4図の場合と
同様の効果が得られる。第4図及び第5図の実施例でピ
ーク検出回路28を省略してピーク検出回路19の出力
をAGC切替回路213.21bの両者へ供給してもよ
い。
また上記の各実施例(;おいて電気AGCを構成する負
帰還ループの時定数とF鱈1−AGCを構成する負帰還
ループの時定数とC:差を設けることにより、電気AG
CとFuH−A G Cとの切替点においても、必ず時
定数の小さい方が先(;動作して、同時(ユニつのAG
C動作が生じて動作が不安定になるようなことを避ける
。一般(−はFull  AGCを構成する負帰還ルー
プを二はDC/DCコンバータ24が含まれるため、こ
の負帰還ループより電気AGCを構成する負帰還ループ
の時定数を小さくするのが容易である。
「発明の効果」 以上説明したよう(−この発明(二よる自動利得制御方
式C二よれば、Full −A G Cm域(二上限が
ある場合に対しても十分なダイナミックレンジを確保す
ることができる利点がある。また第1図(二おける電気
A G C(1)の動作を行う可変利得増幅器の利得を
固定すること(二より、従来のAGC方式と同様な動作
も実現できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明(二よるAGC方式の動作原理を示す
利得特性図、第2図乃至第5図はそれぞれこの発明(二
よるAGC方式を示すブロック図、第6図は従来のAG
C方式の動作原理を示す利得特性図、第7図1まFul
l −A G C動作領域に上限がある場合の従来のA
GC方式の動作原理を示す利得特性図である。 11:光信号入力端子、12:光/電気変換素子、13
:前置増幅器、14,15:可変利得増幅器、16:後
置増幅器、17:識別回路、18:識別信号出力端子、
19.28:ピーク検出回路、21,213,21b:
AGC切替回路、22 、23 :可変利得増幅器の利
得制御端子、24 : DC/DCコンバータ、25:
光/電気変換素子の増幅度割面端子、26,27゜29
:電気A G C/ Full −A G C切替点制
御端子。 特許出願人  日本電信電話公社 代  理  人   草   野     卓;771
 因 か 2 図 オ 4 図 75 図 オ6 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)増幅機能を有する光/電気変換素子を用いたディ
    ジタル光受信装置において、受光電力が第1の基準値以
    上または第2の基準値以下において上記光受信装置中の
    増幅器の利得を受光電力に反比例するよう制御し、受光
    電力が上記第1の基準以上かつ上記第2の基準値以下の
    範囲において上記光/電気変換素子の増幅度を受光電力
    に反比例するように変えることを特徴とする光受信装置
    の自動利得制御方式。
JP60019397A 1985-02-04 1985-02-04 光受信装置の自動利得制御方式 Pending JPS61177832A (ja)

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Cited By (4)

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JPS6373723A (ja) * 1986-09-16 1988-04-04 Nec Corp 光受信回路
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