KR200181632Y1 - 광전송 장치의 전송 파장 안정화 회로 - Google Patents

광전송 장치의 전송 파장 안정화 회로 Download PDF

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Abstract

본 고안은 광전송 장치(300)에 대하여 개시한다. 본 고안의 광전송 장치(300)는, 복수개의 광중계기 시스템(210)(220)(230)이 각각 광결합기(250)(260)(270)를 통해 하나의 광선로상에서 중앙국 광중계기 시스템(240)에 직렬로 연결되어 망을 구성하여 1:N으로 운영되는 경우에 있어서, 외부의 주 데이터 장치(400)로부터 주 클럭신호와 아날로그 국부발진 신호를 입력하여 정합기능을 수행하는 임피던스 변환기(310), 상기 임피던스 변환기(310)에서 정합된 신호를 광변환시키는 광전변환기(320), 상기 광전변환기(320)로부터 출력되는 온도 데이터를 상기 광전변환기(320)의 광파장 안정화를 위해 제어하는 온도보상 증폭기(330), 상기 온도보상 증폭기(330)의 출력신호를 입력받아 상기 광전변환기(320)의 구동전압과 전류를 제어하는 바이어스 제어회로(350), 상기 외부의 광신호 전송용 주 데이터 장치(400)로부터 주 클럭신호 및 아날로그 국부발진 신호를 입력하기 위한 외부 클럭 접속 연결단자(360), 상기 광전변환기(320)로부터 출력되는 신호와 상기 외부 클럭 접속 연결단자(360)로부터 출력되는 신호를 비교하여 차주파수를 발생시켜 상기 광전송 장치의 전송 파장을 안정화시키기 위한 광출력 감시 및 제어기(340) 및 상기 발생된 차주파수를 입력하여 처리한 뒤 상기 바이어스 제어회로(350)로 출력하는 CPU(540)를 포함하여 이루어진다.
그리고 본 고안은 바이어스 제어회로(350)를 제어함으로써 광파장을 안정화시킬 수 있고, 이러한 광파장의 안정화는 한 개의 광선로에 여러개의 광중계기 시스템(210)(220)(230)을 직렬로 연결하여 망을 구성하여 사용할 수 있게 하며, 이러한 직렬 구성의 광중계기 시스템 운영은 다수의 광 선로를 사용할 필요없이 한 개의 광선로로 구성 가능하기 때문에 이동통신망 구축시 광중계망을 효율적 및 경제적으로 운영할 수 있다.

Description

광전송 장치의 전송 파장 안정화 회로{Circuit for stabilizing transmission wave in optical transmitting apparatus}
본 고안은 광전송 장치의 전송 파장 안정화를 위한 회로에 관한 것이다.
종래의 광전송 장치(100)는 도 1에서와 같이 사용되어졌다. 광전송 장치(100)는 아날로그 또는 디지털 신호를 광파장으로 변환시키는 장치이다. 도 1에서 320은 광전변환기로서, 디지털신호나 아날로그신호를 입력받아 광파장으로 변환시키는 역할을 수행하며, 광전변환기(320)로서는 광전변환 레이저(laser) 또는 광 다이오드(Photo Diode)가 주로 사용된다. 상기 광전변환기(320)는 여러 가지의 광파장을 발생시켜 전송한다. 330은 온도보상 증폭기로서 광전변환기(320)에서 제공되는 온도값을 보상 증폭하는 회로이다. 350은 바이어스 제어회로로서 광전변환기(320)의 보조회로로 광전변환기(320)의 동작전압과 전류를 제어하는 회로이다. 340은 광 출력 감시 및 제어기로서 광전변환기(320)에서 변환된 광파장을 모니터하여 보정하는 회로이다.
도 1의 구성에서 보듯이 종래의 광전송 장치에서는, 광전변환기(320)에 의해 발생되는 광파장의 안정화를 위해 광전변환기(320)의 온도센서 출력 데이터(s10)는 온도보상 증폭기(330)를 통해 감시(monitoring)되었고, 상기 온도보상 증폭기(330)는 온도보상 제어 신호(s13)를 발생하여 바이어스 제어회로(350)를 통해 광전변환기(320)의 바이어스를 제어함으로써 광전변환기(320)의 광파장 출력(s14)을 안정화하였다.
또한 광출력 감시 및 제어기(340)는 광전변환기(320)로부터 출력되는 주 전성신호 s12를 광출력 감시 및 제어기(340)를 통해 검파하여 바이어스 제어회로(350)에 출력신호(s15)를 보내고 이를 입력한 바이어스 제어회로(350)는 광전변환기(320)의 광출력(s14)을 제어하였다.
도 1과 같이 구성된 종래의 광전송 장치(100)는 광전변환기(320)에서 발생되는 열에 의해 광전변환기(320)에서 발생되는 광출력(s14)의 파장이 변화하게 된다.
이러한 광파장의 변화를 최소화하기 위해 온도보상 증폭기(330)와 바이어스 제어회로(350)를 조합하여 광전변환기(320)의 바이어스를 제어하고 또한 내외부에서 냉각하는 방식을 사용하나 광파장의 변화를 최소화하는 데는 한계가 있었다.
도 2 는 다수의 광중계기 시스템의 운영 예시도를 나타낸다. 도 1과 같은 광전송 장치로는 광중계기 시스템의 1:1 단독운영은 가능하나, 도 2에서와 같이 하나의 중심국 광중계기 시스템(240)에서 제공되는 1개의 광선로를 이용해 다수의 광중계기 시스템(210)(220)(230)으로 망을 구성하여 1:N 운영하는 것은 불가능하다는 문제점이 있었다.
광중계기 시스템(240)은 한 개의 광 신호를 이용해 광 커플러(250,260,270)를 통해 광중계기 시스템(240)의 신호(s21)를 광중계기 시스템(210)(220)(230)에 전송하여주며 이때 광중계기 시스템(210)(220)(230)의 송신 광 전송파장(기지국 HUB로 보내는 신호)은 서로 다른 광 파장을 사용하게 된다는 문제점이 있었다.
본 고안은 상기한 종래 기술들이 갖고 있던 문제점들을 해결하기 위하여 광 전송장치의 전송 파장 안정화 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히 본 고안은 광통신 시스템 구축에 있어서, 한 개의 중심국 광중계기 시스템과 다수의 직렬 광중계기 시스템으로 망 구성시 광전송 장치의 광파장을 안정화시켜 다수의 광중계기 시스템에 광파장 상호간의 간섭현상을 방지하기 위한 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 고안의 다른 목적과 장점은 하기된 고안의 상세한 설명을 읽고 첨부된 도면을 참조하면 보다 명백해질 것이다.
도 1 은 종래 광전송 장치의 구성도.
도 2 는 다수의 다수의 광중계기 시스템의 운영 예시도.
도 3 은 본 고안에 따른 광전송 장치의 구성도.
도 4 는 본 고안에 따른 광전송 장치의 전송 파장 안정화 회로 구성도.
〈 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명 >
100,300: 광전송 장치
210,220,230,240: 광중계기 시스템(광중계기 터미널이라고도 함)
250:,260,270: 광 커플러 310: 임피던스 변환기
320: 광전변환기
330: 온도보상 증폭기(온도 감시기라고도 함)
340: 광출력 감시 및 제어기 350: 바이어스 제어회로
360: 외부 클럭 접속 연결단자 400: 광신호 전송용 주 데이터 장치
510: 에러 검출기 520: 저주파 대역 여파기
530: A/D 변환기 540: CPU
s7: 주 클럭신호
s8: 아날로그 국부발진 신호(아날로그 캐리어 신호라고도 함)
s9: 광변환되기 전의 주 데이터 신호
s10: 광전변환기에서 출력되는 온도값
s11: 광전변환기를 구동하는 바이어스 신호
s12: 광전변환기에서 출력되는 주 전송신호.
s13: 온도보상 증폭기에서 제공되는 온도보상 제어 신호
s14: 광전변환기에서 출력되는 광파장 신호
s15: 광출력 감시 및 제어기의 출력신호
s16: CPU에서 보정된 신호 데이터
s17: 광출력 감시 및 제어기에서 출력되는 에러신호
s18: 외부 클럭 접속 연결단자의 출력신호
s19: 에러 검출기에서 출력되는 에러 신호
s20: 저주파 대역 여파기의 출력신호
s21: 광중계기 시스템(240)의 전송신호
s22: 광중계기 시스템(240)에서 전송되는 송신 광파장신호
s23,s24,s25: 광중계기 시스템(210)(220)(230)에서 전송되는 송신 광파장신호
도 3은 본 고안에 따른 광전송 장치의 구성도를 나타낸다. 도 3과 같이 구성된 광전송 장치(300)는 주 데이터 장치(400)으로부터 입력된 주 클럭신호(s7)와 아날로그 국부발진 신호를 임피던스 변환기(310)에서 입력하여 정합 기능을 수행하며, 임피던스 변환기(310)에서 정합된 신호(s9)를 광전변환기(320)에서 광변환시키게 된다. 이때 임피던스 변환기(310)는 입력되는 아날로그신호 또는 디지털신호와 광전변환기(320) 사이의 임피던스를 맞추어주는 역할을 한다.
이때 광전변환기(320)에서 생성된 광신호(s14)는 광전송로에 제공된다. 광전변환기(320)의 온도 데이터(s10)는 광전변환기(320)의 광파장 안정화를 위해 온도보상 증폭기(330)로 입력되고 온도보상 증폭기(330)에서 제어된 신호(s13)는 바이어스 제어회로(350)로 입력된다.
광전변환기(320)에서 제공되는 s12 출력은 광출력 감시 및 제어기(340)에서 광파장 안정화를 위해 제공되며, 광출력 감시 및 제어기(340)는 s12에서 제공되어진 신호를 외부 클럭 접속 연결단자(360)에서 제공된 신호 s18과 비교하여 차주파수(s18)를 발생시킨다.
광출력 감시 및 제어기(340)에서 검출된 차주파수(s18)는 광전변환기(320)의 광파장 안정화를 위해 CPU(540)을 거쳐 바이어스 제어회로(350)에 신호(s16)으로 제공되며, 바이어스 제어회로(350)는 광전변환기(320)의 바이어스 제어신호 s11을 통해 광전변환기(320)의 광파장 변화가 최소화되도록 제어시켜준다.
도 3과 같이 구성되어 동작되는 본 고안에 따른 광전송 장치는 일반적으로 사용되는 레이저 다이오드의 온도 보상 회로(330)에 의한 광파장 안정화 회로에 추가하여, 실제 전송되는 주신호에 별도로 광신호 전송용 주 데이터 장치(400)에서 제공되는 주 클럭 신호(s7) 및 아날로그 캐리어(s8)를 광전변환기(320)와 외부 클럭 접속 연결단자(360)에 제공하며, 임피던스 변환기(310)를 통해 광전변환기(320)에서 광변환된 s7 과 s8 신호는 s12를 통해 광출력 감시 및 제어기(340)에 비교 데이터로 입력된다.
광출력 감시 및 제어기(340)는 신호 s12와 외부 클럭 접속 연결단자(360)에서 제공된 신호 s18을 비교하여, s12와 외부 클럭 접속 연결단자(360)에서 제공된 신호 s18의 차주파수(s17)를 검출하게 되며 검출된 차주파수(s17)는 아날로그에서 디지털신호로 변환된 뒤 계산을 위해 CPU(540)에 입력된다.
광전변환기(320)의 광파장 안정화를 위해서는 s12 신호와 외부 클럭 접속 연결단자(360)에서 제공되는 s18 신호의 차주파수(s17)가 제로주파수가 되어야만 안정적인 광전송을 할 수 있으며, 이러한 광파장의 안정화는 도 2에서와 같이 한 개의 광선로에 다수의 광중계기 시스템(210)(220)(230)을 직렬로(Cascade) 연결하여 망을 구성하여 운영하는 것을 가능하게 한다.
일반적으로 다수의 광중계기 시스템의 운영에 있어서 광전송장치의 광파장 안정화가 최대의 문제점으로 작용하며, 한 개의 광선로에 최소의 광파장 이격으로 다수의 광중계기 시스템을 연결하여 망을 운영할 경우 광파장 안정화를 유지하면서 최대 몇 개까지의 광중계기 시스템을 한 개의 광선로에 연결하여 망을 운영할 수 있는가 하는 것이 중요한 요소가 된다.
도 4는 본 고안에 따른 광전송 장치의 전송 파장 안정화를 위한 광출력 감시 및 제어기(340)의 구성도를 나타낸다. 여기서 510은 에러 검출기로서 s12와 s18의 신호를 비교하여 에러 신호를 검출하며, 검출된 에러 신호(s19)는 저주파 대역 여파기(520)에서 저역 필터링 된다. 저주파 대역 여파기(520)는 입력된 아날로그 신호(s19) 가운데에서 s12와 s18 신호를 차단하여 원하는 순수한 에러 신호(s20)만 통과시킨다.
아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 A/D 변환기(530)는 상기 에러 신호(s20)를 CPU(540)에서 제어할 수 있도록 디지털 신호로 변환시킨 뒤 신호 s17로 출력된다.
도 2 는 다수의 광전송 장치의 운영 예시도를 나타낸다. 즉 도 2는 기지국장치에 연결되는 광중계기 시스템(240)에서 광선로 한 개를 이용해 다수의 광중계기 시스템(210)(220)(230)을 직렬로 연결하여 망을 구성하여 운영하는 구성도를 나타낸다. 광중계기 시스템(240)은 광중계기 시스템(210)(220)(230) 등과 1:N으로 연결되어 운영되어진다.
이때 광중계기 시스템(S210, 220, 230)에서 광중계기 시스템(240)으로 전송되는 광송신파(s23)(s24)(s25)의 파장은 광중계기 시스템(210)(220)(230) 별로 전송 광파장을 다르게 사용함으로써 광중계기 시스템(210, 220, 230)간에 이들 신호가 서로 간섭을 주지않게 사용할 수 있다.
본 고안은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 고안의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 고안은 상기 고안의 상세한 설명에서 언급된 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 고안의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 고안을 기능적으로 볼 때 도 3에서와 같이 s12의 신호성분과 s7, s8은 동일한 신호 성분이나 s7과 s8 신호성분이 광전변환기(320)를 통해 광파장으로 변환되는 과정에서 원래의 s7, s8신호 성분이 변형된 것이 s12의 신호 성분이다.
이러한 s7, s8의 신호 변형은 광전변환기(320)의 내부 열에 의해 광전변환기(320)의 출력 광파장(s14)이 변화하기 때문에 나타나는 현상이다. 따라서 이러한 광전변환기(320)의 광파장(s14)의 변형을 바로 교정하기 위해서는 원래의 s7, s8 신호와 s12 신호를 혼합하여 에러 데이터(s17)를 생성하고, 생성된 에러 데이터(s17)를 CPU(540)에서 분석한 후 신호(s16)을 통해 바이어스 제어회로(350)를 제어함으로써 광파장을 안정화시킬 수 있다.
이러한 광파장의 안정화는 도 2와 같이 한 개의 광선로에 여러개의 광중계기 시스템(210)(220)(230)을 직렬로 연결하여 망을 구성하여 사용할 수 있게 하며 이러한 직렬 구성의 광중계기 시스템 운영은 다수의 광 선로를 사용할 필요없이 한 개의 광선로로 구성 가능하기 때문에 이동통신망 구축시 광중계망을 효율적 및 경제적으로 운영할 수 있다.

Claims (5)

  1. 복수개의 광중계기 시스템(210)(220)(230)이 각각 광결합기(250)(260)(270)를 통해 하나의 광선로상에서 중앙국 광중계기 시스템(240)에 직렬로 연결되어 망을 구성하여 1:N으로 운영되는 경우에 있어서,
    외부의 주 데이터 장치(400)로부터 주 클럭신호와 아날로그 국부발진 신호를 입력하여 정합기능을 수행하는 임피던스 변환기(310);
    상기 임피던스 변환기(310)에서 정합된 신호를 광변환시키는 광전변환기(320);
    상기 광전변환기(320)로부터 출력되는 온도 데이터를 상기 광전변환기(320)의 광파장 안정화를 위해 제어하는 온도보상 증폭기(330);
    상기 온도보상 증폭기(330)의 출력신호를 입력받아 상기 광전변환기(320)의 구동전압과 전류를 제어하는 바이어스 제어회로(350);
    상기 외부의 광신호 전송용 주 데이터 장치(400)로부터 주 클럭신호 및 아날로그 국부발진 신호를 입력하기 위한 외부 클럭 접속 연결단자(360);
    상기 광전변환기(320)로부터 출력되는 신호와 상기 외부 클럭 접속 연결단자(360)로부터 출력되는 신호를 비교하여 차주파수를 발생시켜 상기 광전송 장치의 전송 파장을 안정화시키기 위한 광출력 감시 및 제어기(340); 및
    상기 발생된 차주파수를 입력하여 처리한 뒤 상기 바이어스 제어회로(350)로 출력하는 CPU(540)를 포함하는, 광전송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광출력 감시 및 제어기(340)는,
    상기 외부 클럭 접속 연결단자(360)로부터 출력되는 신호와 상기 광전변환기(320)의 출력신호를 입력하여 에러 신호를 검출하는 신호에러 검출기(510);
    상기 신호에러 검출기(510)로부터 출력되는 아날로그신호 가운데에서 원하는 저주파 대역 신호만 통과시키는 저주파 대역 여파기(520); 및
    상기 저주파 대역 여파기(520)를 통과한 아날로그신호를 디지털신호로 변환하기 위한 A/D 변환기(530)를 포함하는, 광전송 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 광파장의 안정화를 위해 상기 CPU(540)로 상기 차주파수를 영이되게 제어하는, 광전송 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 에러신호를 기준으로 상기 광전변환기(320)의 냉각온도를 유지하도록 제어하는, 광전송 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 에러신호를 기준으로 상기 광전변환기(320)의 구동전압과 전류를 제어하는, 광전송 장치의 전송 파장 안정화 회로.
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