JPWO2006016537A1

JPWO2006016537A1 - 光信号受信機

Info

Publication number: JPWO2006016537A1
Application number: JP2006531603A
Authority: JP
Inventors: 浩二菊島; 池田　智; 智池田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2005-08-05
Publication date: 2008-05-01
Also published as: EP1777960A1; WO2006016537A1; US20080253776A1; CN1914920A

Abstract

高周波の信号により強度変調された光信号を、所望の周波数の電気信号に変換して出力するための光信号受信機を提供する。本発明による光信号受信機（５０）は、マイクロ波やミリ波などの高周波信号により強度変調された光信号を受光し、電気信号に変換して、ブロックダウンコンバータ（５２）により所望の中間周波数に変換する。高周波信号を所望の中間周波数に変換することにより、同軸ケーブル（６０）などの伝送媒体における伝送損失が低減される。また、伝送媒体などの接点に使用される電気コネクタに要求される高周波特性が緩和され、安価なコネクタを使用することができる。

Description

本発明は、強度変調された光信号を受信する技術に関する。特に、周波数多重された映像信号などの高周波信号により強度変調された光信号を受信する技術に関する。

ＣＡＴＶなどの映像伝送システムでは、その幹線系に光ファイバが用いられ、分配系には同軸ケーブルが用いられている。このようなシステムの幹線系における光ファイバ伝送には、さまざまな多チャンネル映像信号を周波数分割多重し、半導体レーザ光を強度変調して、光ファイバで伝送する方式が用いられている。この構成例を図１に示す。

図１の映像伝送システム１００は、周波数多重された多チャンネル映像信号により強度変調された光信号を光ファイバ２０に出力する光信号送信機１０と、幹線系の伝送に使用される光ファイバ２０と、光ファイバ２０を介して受光した光信号を電気信号に変換して出力する光信号受信機３０と、分配系の伝送に使用される同軸ケーブル６０と、同軸ケーブル６０を介して受信した電気信号を復調するセットトップボックス（ＳＴＢ）７０と、復調された電気信号を映像として映し出すテレビ受像機８０から構成されている。

従来の光信号受信機３０は、光ファイバ２０を介して受光した光信号を電気信号に変換する光電変換器３２と、変換された電気信号を同軸ケーブルによる伝送に先立って増幅するプリアンプ３４から構成されている。光電変換器３２は、受光した光信号をフォトダイオード（ＰＤ）またはアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）などの光電変換素子により電気レベル変換し、多チャンネル映像信号が周波数多重された電気信号を出力する。このような光信号受信機は、例えば特許文献１に開示されている。

ＣＡＴＶなどの映像伝送システムでは、ＶＨＦ帯およびＵＨＦ帯の地上波映像信号の他、様々な多チャネル映像信号を９０〜７７０ＭＨｚの周波数帯域で周波数分割多重して伝送する。このような映像伝送システムにおける図１のＡ点およびＢ点での電気信号スペクトルは、それぞれ図２Ａおよび２Ｂのようになる。

また、衛星放送の映像信号は、衛星から放射される空中波における無線周波数（ＲＦ）の信号であり、通常、１１．７〜１２．８ＧＨｚである。このＲＦ信号は、通常、衛星アンテナなどで受信され、例えば１．０〜２．１ＧＨｚの中間周波数（ＩＦ）信号に変換されてセットトップボックスなどで復調される（特許文献２）。

そのため、衛星放送の多チャンネル映像信号を、幹線系に光ファイバを使用して伝送する映像伝送システムの場合、ＲＦ信号をＩＦ信号に変換して伝送する方式が用いられている。このような映像伝送システムにおける図１のＡ点およびＢ点での電気信号スペクトルは、それぞれ図３Ａおよび３Ｂのようになる。

光ファイバ伝送の広帯域性を利用して、衛星放送の映像信号をＲＦ信号のまま伝送したい場合がある。例えば、衛星放送のＩＦ信号と周波数帯域が重なる他の信号と多重して伝送したい場合、衛星放送の映像信号をＲＦ信号のまま伝送することができれば都合が良い。

図１の映像伝送システムにおいて、衛星放送の映像信号を、例えば１１．７〜１２．８ＧＨｚのＲＦ信号のまま伝送する場合のＡ点およびＢ点における電気信号スペクトルをそれぞれ図４Ａおよび４Ｂに示す。

しかしながら、図１の構成では、光信号受信機から出力される電気信号の周波数が１１．７〜１２．８ＧＨｚと高周波になるので、光信号受信機とセットトップボックス間の同軸ケーブル６０の伝送損失が大きくなるという問題がある。また、同軸ケーブルの接続に使用する電気コネクタも高周波に対応したものが必要になるという問題がある。

上記の例に限らず、一般に、マイクロ波帯（３〜３０ＧＨｚ）、ミリ波帯（３０〜３００ＧＨｚ）などの高周波の電気信号によって強度変調された光信号を伝送する場合、従来の構成では、光信号受信機の出力は伝送された高周波の電気信号となる。このような高周波の電気信号をさらに同軸ケーブルなどで伝送する場合、同軸ケーブルの周波数特性により伝送損失が大きくなるという問題がある。また、ケーブルなどの接続に使用する電気コネクタもその高周波信号に対応したものが必要になるという問題がある。

特開平５−２５２１４３号公報特開平８−３３０８２０号公報

本発明は、高周波の電気信号によって強度変調された光信号を伝送する光信号送信機および光信号を電気信号に変換して効率的な伝送を可能にする光信号受信機を対象とする。

本発明の一態様によれば、光信号受信機において、高周波電気信号によって強度変調された光信号を受光する受光手段と、受光手段により受光した光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、光電変換手段により変換された電気信号をより低い周波数に変換する周波数変換手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の別の態様によれば、光信号受信機において、高周波信号は、衛星放送のＲＦ信号であることを特徴とする。

本発明のさらに別の態様によれば、光信号送信機において、光信号を衛星放送のＲＦ信号によって強度変調する変調手段を備えたことを特徴とする。

本発明に係る光信号送信機によれば、光ファイバ伝送の広帯域性を利用して衛星放送の映像信号をＲＦ信号のまま伝送することができる。また、本発明に係る光信号受信機によれば、出力される電気信号がより低い周波数帯域に変換されているので、伝送に使用する同軸ケーブルなどの伝送損失が小さくなる。また、同軸ケーブルや電気コネクタなどの部品に要求される高周波特性も緩和されるので、安価な部品を使用することができる。

図１は従来の光信号受信機を使用した光信号伝送システムの構成例を示す図である。図２Ａは図１の構成例において、９０〜７７０ＭＨｚの周波数帯域で周波数多重された信号を伝送した場合のＡ点での周波数スペクトルを示す図である。図２Ｂは図１の構成例において、９０〜７７０ＭＨｚの周波数帯域で周波数多重された信号を伝送した場合のＢ点での周波数スペクトルを示す図である。図３Ａは図１の構成例において、１．０〜２．１ＧＨｚの周波数帯域で周波数多重された信号を伝送した場合のＡ点での周波数スペクトルを示す図である。図３Ｂは図１の構成例において、１．０〜２．１ＧＨｚの周波数帯域で周波数多重された信号を伝送した場合のＢ点での周波数スペクトルを示す図である。図４Ａは図１の構成例において、１１．７〜１２．８ＧＨｚの周波数帯域で周波数多重された信号を伝送した場合のＡ点での周波数スペクトルを示す図である。図４Ｂは図１の構成例において、１１．７〜１２．８ＧＨｚの周波数帯域で周波数多重された信号を伝送した場合のＢ点での周波数スペクトルを示す図である。図５は本発明による光信号受信機を使用した光信号伝送システムの構成例を示す図である。図６Ａは図５の構成例において、１１．７〜１２．８ＧＨｚの周波数帯域で周波数多重された信号を光信号として伝送し、光信号受信機により受光した光信号を光電変換して１．０〜２．１ＧＨｚの周波数帯域に周波数変換した場合のＡ点での周波数スペクトルの一例を示す図である。図６Ｂは図５の構成例において、１１．７〜１２．８ＧＨｚの周波数帯域で周波数多重された信号を光信号として伝送し、光信号受信機により受光した光信号を光電変換して１．０〜２．１ＧＨｚの周波数帯域に周波数変換した場合のＢ点での周波数スペクトルの一例を示す図である。図６Ｃは図５の構成例において、１１．７〜１２．８ＧＨｚの周波数帯域で周波数多重された信号を光信号として伝送し、光信号受信機により受光した光信号を光電変換して１．０〜２．１ＧＨｚの周波数帯域に周波数変換した場合のＣ点での周波数スペクトルの一例を示す図である。

図５に、本発明の一実施形態による光信号伝送システム２００の構成を示す。このシステムは、高周波の電気信号により強度変調された光信号を光ファイバ２０に送出する光信号送信機１０と、光ファイバ伝送路２０を介して受光した光信号を電気信号に変換して出力する光信号受信機５０とを備えている。

衛星放送などの映像信号を伝送する場合、周波数多重された映像信号が光信号送信機１０に入力される。光信号受信機５０の出力は、同軸ケーブル６０を介してセットトップボックス（ＳＴＢ）７０に接続され、周波数多重された映像信号の中から所望の信号が選択され、選択された映像信号が復調されてテレビ受像機８０に映し出される。

以下、光信号送信機１０の入力として、１１．７〜１２．８ＧＨｚの多チャンネル衛星放送映像信号のＲＦ信号を、光信号受信機５０の出力として、１．０〜２．１ＧＨｚの多チャンネル衛星放送映像信号のＩＦ信号を想定し、本発明の一実施形態について説明する。

ただし、本発明は、高周波の電気信号を、強度変調された光信号として伝送し、その後より低い周波数の電気信号に変換してさらに伝送する一般的な用途に適用することができ、下記の実施形態に限定されるものではない。

周波数分割多重された多チャンネル衛星放送のＲＦ信号（１１．７〜１２．８ＧＨｚ）が光信号送信機１０に入力され、半導体レーザ１２などにより強度変調された光信号として出力される。強度変調された光信号は、光ファイバ２０を介して伝送され、光信号受信機（ＯＮＵ）５０に入力される。

光信号受信機５０は、光ファイバ２０を介して受光した光信号を電気信号に変換する光電変換器３２と、光電変換された電気信号を必要に応じて増幅するプリアンプ３４と、必要に応じて増幅された電気信号を所望の中間周波数に周波数変換するブロックダウンコンバータ５２とから構成されている。

光ファイバ２０を介して受光した光信号は、フォトダイオード（ＰＤ）またはアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）などを用いた光電変換器３２により、電気信号に変換される。この電気信号は、プリアンプ３４によって所望の振幅に増幅された後、ブロックダウンコンバータ（ＬＮＢ）５２により、所望のＩＦ周波数に一括して周波数変換される。

周波数変換された信号は、次いで、同軸ケーブル６０を介してセットトップボックスに伝送され、映像信号に復調される。ここで、同軸ケーブルを伝搬する信号は、ＩＦ信号に周波数変換されているので、ＲＦ信号として伝搬する場合に比べて、同軸ケーブル６０における伝送損失が大幅に低減される。また、光信号受信機および同軸ケーブル間、ならびに同軸ケーブルおよびＳＴＢ間のような電気信号の接続に使用される電気コネクタについても、ＲＦ信号の場合に比べて、電気コネクタに要求される周波数特性が大幅に緩和される。

この実施形態における図５のＡ点、Ｂ点およびＣ点における電気信号スペクトルをそれぞれ図６Ａ〜６Ｃに示す。ここで、光信号受信機のブロックコンバータ５２には、近年、一般に普及している衛星テレビ放送受信アンテナに使用されているものを使用することができる。このようなブロックコンバータを使用することにより、安価に光信号受信機を構成することができる。また、標準的なブロックコンバータを使用することにより、ＳＴＢ７０との互換性も確保することができる。

また、光電変換器の後段に、所望の周波数帯域の信号を通過させるフィルタを設けてもよい。これにより、光電変換された電気信号に他の信号が多重されている場合や、雑音が含まれる場合に所望の周波数帯域の信号を分離することができる。同様の理由により、光電変換器３２、プリアンプ３４およびブロックコンバータ５２に所望の周波数選択特性を持たせるようにしてもよい。

上記の実施形態では、光信号送信機１０の入力として、１１．７〜１２．８ＧＨｚの多チャンネル衛星放送映像信号のＲＦ信号を例に挙げて説明したが、高周波の信号であれば何でも良く、例えば、マイクロ波周波数帯（３〜３０ＧＨｚ、ＳＨＦ：ＳｕｐｅｒＨｉｇｈＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）、またはミリ波周波数帯（３０〜３００ＧＨｚ、ＥＨＦ：ＥｘｔｒｅｍｅｌｙＨｉｇｈＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）などの周波数の電気信号とすることができる。

また、上記の実施形態では、光信号受信機５０の出力として、１．０〜２．１ＧＨｚの多チャンネル衛星放送映像信号のＩＦ信号を例に挙げて説明したが、所望のＩＦ周波数であれば何でも良く、伝送システムの目的および用途、同軸ケーブルの伝送路の特性などに応じて適切な周波数に設定することができる。

以上、本発明について、特定の実施形態に基づいて説明したが、本発明の原理を適用できる多くの実施可能な形態に鑑みて、ここに記載した実施形態は、単に例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。ここに例示した実施形態は、本発明の趣旨から逸脱することなく構成と詳細を変更することができる。さらに、説明のための構成要素は、本発明の趣旨から逸脱することなく変更、補足、および／またはその順序を変えてもよい。

Claims

高周波電気信号によって強度変調された光信号を受光する受光手段と、
前記受光手段により受光した光信号を電気信号に変換する光電変換手段と、
前記光電変換手段により変換された電気信号をより低い周波数に変換する周波数変換手段と
を備えたことを特徴とする光信号受信機。
前記高周波電気信号は、マイクロ波周波数帯またはミリ波周波数帯の信号であることを特徴とする請求項１に記載の光信号受信機。
前記高周波電気信号は、周波数多重された電気信号であることを特徴とする請求項１または２に記載の光信号受信機。
前記高周波電気信号は、衛星放送のＲＦ信号であることを特徴とする請求項１に記載の光信号受信機。
前記周波数変換手段によって変換された電気信号は、衛星放送のＩＦ信号であることを特徴とする請求項４に記載の光信号受信機。
前記ＲＦ信号は、略１１．７ＧＨｚから略１２．８ＧＨｚの周波数帯域の信号であることを特徴とする請求項５に記載の光信号受信機。
前記ＩＦ信号は、略１．０ＧＨｚから略２．１ＧＨｚの周波数帯域の信号であることを特徴とする請求項６に記載の光信号受信機。
前記周波数変換手段でより低い周波数に変換された電気信号を、同軸ケーブルを介してさらに伝送する伝送手段を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光信号受信機。
光信号を衛星放送のＲＦ信号によって強度変調する変調手段を備えたことを特徴とする光信号送信機。
前記ＲＦ信号は、略１１．７ＧＨｚから略１２．８ＧＨｚの周波数帯域の信号であることを特徴とする請求項９に記載の光信号送信機。