KR970004780B1 - 신호전송장치의 광변조방식 - Google Patents

Abstract

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Description

신호전송장치의 광변조방식

제1도는 본 발명에 의한 광변조부의 구성도.

제2도는 제1도의 가산기에 있어 가산후의 주파수 스펙트럼의 도시도.

제3도는 제1도의 전기-광변환부(7)에 사용된 발광다이오드의 광-전류특성의 일예의 도시도.

제4도는 제3도의 광-전류특성과 변환신호의 레벨과의 관계설명도.

제5도는 본 발명의 전기-광변환부(7)의 구체예의 도시도.

제6도는 종래 AV 기기관의 신호전달장치의 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 영상신호단자 2,3 : 음성신호단자

4,5 : FM 변조기 6 : 가산기

7 : 전기-광변환기 8 : 전류공급단자

9 : 클램프회로 10 : 구동회로

본 발명은 오디오/비디오(AV) 기기 사이를 광섬유 케이블로 접속한 신호전송장치의 광변조방식에 관한 것으로, 특히 하나의 광섬유로 기기 사이를 접속하고 이 하나의 광섬유를 개재해서 영상신호 및 음성신호를 다중신호로써 전송하도록 한 신호전송장치의 광변조방식에 관한 것이다.

근래, 모니터 TV, 광디스크 플레이어(이하, LDP), 튜너, 비디오 테이프 레코더(이하, VTR)등 각종 AV기기를 접속하고 시스템 업(system up)해서 영상이나 음성을 즐기는 것이 보급되고 있다.

이들 각종 AV 기기 사이를 접속하는 방법은 주지의 사실과 같이 RCA 핀잭에 의한 방법이 일반적이다. 모니터 TV는 LDP, VTR 등으로부터 출력되는 영상신호 및 음성신호를 입력하기 위해 복수개의 입력 AV단자를 갖추고 있다. 예를들면 VTR로부터 신호를 입력하는 경우, 영상신호 1채널과 음성신호 2채널의 합계 3채널분의 RCA 핀 소켓을 갖추게 된다. 또 이외에 LDP나 튜너를 접속하기 위해서는 6개(3×2)분의 핀 소켓을 갖추어야 한다.

따라서, 모니터 TV는 이들 단자를 위해 꽤 큰 공간을 필요로 하게 된다. 또 모니터 TV에서 각 AV 기기로의 결선이 3-4세트분 갖춰지게 되면 선 굵기도 비교적 두꺼워지므로 각 기기의 후방측은 배선으로 차게된다. 게다가 비디오용도 오디오용도 핀잭의 형상은 동일하므로 결선시에 오인할 수도 있다.

제6도는 종래 AV 기기 사이의 신호전송장치의 구성도이다. 즉, 본 도면 구성은 일본 특원평 5-151952호(평성 5년 6월 23일 출원, 'AV 기기 사이의 신호전송장치')에 있어서 본 발명자가 제안한 장치이다.

본 발명에 의하면, 영상/음성신호를 발생하는 AV 기기(20)의 신호출력단자를 발광측 광커넥터 모듈(connector module)(22)로 구성하고, 영상/음성신호를 받는 TV 수상기(28)의 신호입력단자를 검출측 광커넥터 모듈(24)로 구성하며, 이들의 광커넥터 모듈 사이를 광섬유(23)로 접속하고, 영상/음성신호를 발광측 광커넥터 모듈(22)에 의해 광신호로 변환해서 광섬유(23)를 거쳐 송신된 광신호를 검출측 광커넥터 모듈(24)에 의해 영상/음성신호로 변환한다.

여기서 발광측 광 커넥터 모듈(22)은 발광 LED를 내장하고, 발광 LED는 구동회로(21)에 의해 구동되고, 한편 검출측 광 커넥터 모듈(24)은 광센서를 내장하고, 수신된 영상/음성신호는 증폭회로(25)에 의해 증폭된다.

이런 구성으로 사용하는 광섬유는 근래 신호의 전달수단으로써 널리 사용되어 왔고, 일반적인 광섬유의 선굵기는 기껏 수 mm-수 ㎛까지이다. 따라서, 종래의 RCA 핀용 케이블보다도 충분히 작게할 수 있다. 예를들면, 선굵기가 0.5mm 정도의 광섬유이면 피복이 거의 대부분을 차지하게 되고, 광섬유가 하나이든 두개이든 외형 크기에는 큰 차이는 없다. 또 복수개의 광섬유를 사용하고, 기기 사이의 접속을 위해 영상신호 1채널, 음성신호 2채널분을 방향성이 있는 광커넥터로 구성한다.

이렇게 기기 사이의 신호전달에 광섬유를 채용함에 의해 선굵기가 종래의 RCA 핀형과 비교해 1/3-1/6정도로 감소시킬 수 있으므로 배선시의 공간을 절약할 수 있다. 방향성이 있는 3채널의 광커넥터를 사용함에 의해 TV와 다른 기기와의 접속을 용이하게 행할 수 있다.

한편, 다른 발명자들에 의한 일본 특원평 5-14297호(평성 3년 6월 27일 출원, '신호전송방식')에 있어서, 동축케이블로 AV 기기 사이의 신호를 전송하는 방식을 제안하고 있다. 이 방식에는 2종류(도시않음)가 있고, 그 한편은 영상신호 대역외의 고주파부분에 음성신호를 삽입하는 방법이고, 다른 한편은 영상동기신호의 수직귀선구간에 음성신호를 시간압축해서 삽입하는 방법이다. 후자는 시간축 압축후에 가산해서 복조후에 시간축 신장하는 과정이 있고, 시스템으로서는 고가이고 복잡하게 된다는 문제가 있다. 한편, 전자는 텔레비젼 방송에 사용되는 방식이고 동축케이블을 사용하는 유선방식이므로 영상신호와 고주파변환된 음성신호는 단순 가산되어 전송된다. 영상신호와 음성신호에 의해 다중화된 다중신호는 동축케이블을 개재해서 송출되고 수신후에 분리되어 각각 원래의 영상신호와 음성신호로 복귀된다.

그래서 상술한 '일본 특원평 5-14297호'에서는 영상신호와 음성신호를 다중화해서 하나의 동축케이블로 전송하는 방식으로 동축케이블의 사용은 본래의 유선방식을 하나로 묶은 것에 지나지 않는다. 따라서 TV와 AV 기기 사이의 접속에 있어서 배선의 수가 증대하고 상기 '일본 특원평 5-151952호'에 개시된 것과 같은 TV측의 절연 트랜스를 제거하기까지의 효과는 갖고 있지 않다는 문제가 있다.

한편, 상기 '일본 특원평 5-151952호'의 방법은 그 명세서에 개시한 것과 같이, 동축케이블과 비교해 배선수를 현저하게 저감하고 또 TV측의 절연 트랜스를 제거할 수 있지만 광섬유, 특히 유리섬유가 고가이고 3채널분의 광섬유와 양단의 광커넥터의 비용도 포함하면 현저하게 비용상승한다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 상기의 문제를 해소하기 위해 기기 사이의 접속에 광섬유를 사용한 신호전송장치에 있어서, 영상신호 1채널과 음성신호 2채널을 하나의 광섬유로 다중화해서 전송하는 광변조방식을 제공함에 의해 배선의 삭감과 비용저감을 꾀함에 있다.

본 발명은 오디오/비디오 신호를 발생하는 오디오/비디오 기기측의 신호출력단자를 발광측 광커넥터 모듈(22)로 구성하고, 상기 오디오/비디오 신호를 받는 TV 수상기측의 신호입력단자를 검출측 광커넥터 모듈(24)로 구성하며, 이들의 광커넥터 모듈 사이를 광섬유(23)로 접속해서 상기 오디오/비디오 신호를 상기 발광측 광커넥터 모듈에 의해 광신호로 변환해서 상기 광섬유를 거쳐 송신된 상기 광신호를 상기 검출측 광커넥터 모듈에 의해 상기 오디오/비디오 신호로 변환하는 신호전송장치에 있어서, 상기 광섬유는 하나로 영상신호 1채널과 음성신호 2채널로 된 다중신호를 전송하고, 상기 하나의 광섬유로 상기 다중신호를 전송할시, 상기 영상신호는 기저대역 그대로 전송하고, 상기 음성신호는 2채널 모두 고주파변환한 후에 상기 영상신호의 대역외에 반송주파수를 배치하고, 상기 반송주파수의 배치에 있어, 상기 음성신호의 가산레벨은 상기 영상신호의 최대 진폭보다도 낮은 레벨로 한 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 배치에 있어서 가산레벨은 상기 영상신호의 최대 진폭에 대해 약 1/10 정도로 한다.

또 상기 발광측 모듈은 발광 다이오드를 전류구동하는 소자로써 전계효과형 트랜지스터를 구비한다.

하나의 광섬유에 의해 영상신호 및 음성신호를 합한 3채널분의 신호를 전달하는 방법으로써 영상신호 1채널과 음성신호 2채널을 다중화하고 고주파변환된 2채널의 음성신호를 영상신호의 대역외에 배치함과 동시에 가산하고 발광다이오드의 광출력을 직접 변조함에 있다.

제1도는 본 발명에 의한 광변조부의 구성도이다. 단자(1)는 영상신호 입력단자이고, 통상은 NTSC 방식의 복합신호가 입력된다. 단자(2,3)는 스트레오 음성신호의 좌신호 및 우신호의 입력단자이다. 이들 영상신호 및 음성신호는, 예를들면 광디스크 플레이어(LDP)의 재생출력이다. 두가지 음성신호는 채널 1용의 FM변조기(4) 및 채널 2용의 FM 변조기(5)에 입력되고, 이들 FM 변조기(4,5)에 있어 그 반송주파수가 f1(FM 변조기) 및 f2(FM 변조기 5)이고 주파수편이가 예를들면 ±50kHz로 변조된 후, 가산기(6)에 의해 기저대역(base band)의 NTSC 복합영상신호에 가산되고, 또 가산된 신호는 전기-광변환부(7)에 있어서 전기신호로부터 광신호로 광변조되고 광섬유(23)를 개재해서 TV측에 전송된다. 전기-광변환부(7)는 예를들면 발광다이오드와 광섬유 접속부가 일체로 된 모듈로 구성되어 있다.

제2도는 제1도의 가산기(6)에 있어 가산후의 주파수 스펙트럼을 나타낸다. 도시한 바와 같이, 휘도신호 B 및 색신호 C로 구성된 영상신호의 대역외에 음성신호 A1 및 A2가 배치된다. 즉 종축은 신호레벨이고 횡축은 주파수이다.

제3도는 제1도의 전기-광변환부(7)에 사용되는 발광 다이오드의 광-전기특성의 일예이다. 종축 Po는 발광다이오드의 상대 광출력이고, 횡축 I는 순방향 전류(mA)이다. 도시한 바와 같이 직선성이 꽤 양호하다.

제4도는 제3도의 광-전류특성과 영상신호의 레벨과의 관계설명도이다. 도시한 바와 같이, 영상신호에 대응해서 발광다이오드에 전류를 흐르게 함으로써 이것에 비례한 광출력을 취출할 수 있다. 영상신호는 빛의 명암에 의해 그 레벨이 변동하므로 도시한 바와 같이 동기신호의 선단 E(싱크팁이라 칭한다)를 직선적으로 고정하는 클램프회로(제5도 참조)를 이용해 광전력 Ps에 대응시킨다(백 피크는 Pw).

본 도면에서는 영상신호 IM만을 기재하고 있으나 전술한 제3도와 같이 음성신호는 가산되어 있고, 음성신호의 반송주파수 f1, f2는 영상신호의 피크값에 대해서 약 -20dB의 신호레벨(즉, 영상신호의 최대 진폭에 대해서 약 1/10 정도)이므로 도면상에서 생략하고 있다.

제5도는 본 발명의 전기-광변환부(7)의 구체예이다. 도면중, R1, R2, R3, R4는 바이어스 저항, C1은 클램프전위를 보지하는 콘덴서, C2는 직류저지 콘덴서, D1은 클램프용 다이오드, Tr1은 버퍼용 트랜지스터, Tr2는 발광다이오드 D2의 광출력을 구동전류에 의해 직접 변조하는 N채널 MOS형 전계효과 트랜지스터이다. 또 단자(8)는 전류공급단자, 9는 클램프회로, 10은 구동회로이다.

제1도의 가산기(6)에 의해 고주파변환되어 그 반송주파수가 음성신호 f1, f2의 2파와 NTSC 복합영상신호가 가산되고 콘덴서 C2의 한쪽 단에 입력된다. 제5도에서 나타낸 것과 같이, 클램프회로(9)에서 영상신호의 동기선단부 E를 직선적으로 고정하기 위한 것이다. 버퍼 트랜지스터 Tr1을 통과한 신호는 그 게이트 전압에 따라 드레인전류가 변화하는 N채널 MOS형 전계효과 트랜지스터 Tr1의 게이트에 입력되어 발광다이오드 D2를 드레인전류로 직선구동하고, 그 결과 발광다이오드 D2는 전류에 따른 광출력을 발생한다.

구동회로(10)에서 드레인전류(제4도에 나타낸 발광다이오드 전류 If)는 영상신호의 동기신호 선단 E로부터 백 피크레벨 Pw까지, 예를들면 10mA-40mA와 약 30mA의 폭으로 변화한다. 이런 대진폭의 전류영역에서는 트랜지스터는 선형 동작에서 벗어나 소위 비선형 동작영역에서도 동작하게 된다. 이때문에 비선형 영역에 있어 다중신호의 혼변조를 고려해야만 한다.

일반적으로 바이폴라 트랜지스터의 에미터-베이스간 전압 대 콜렉터 전류특성(전도특성)은 이승(二乘)특성에 가깝다고 알려져 있다. 한편, 전계효과형 트랜지스터(FET)의 전달특성은 3/2승 특성에 가깝다. 이하에서 설명하는 것과 같이, 이승특성이면 혼변조에 대해서 좋지 않음이 알려져 있다. 두가지 음성신호에서 그 반송주파수가 f1, f2라 하면 비선형 영역을 통과한 가산신호(f1+f2)는 출력에 a(f1+f2)²(여기서 a는 정수)성분을 포함하게 된다.

f1, f2가 코사인파라 하면 위 식을 전개한 제2항 f1, f2는 f1±f2가 되므로 (f1-f2) 성분이, 예를들면 제2도에 나타낸 영상신호의 대역내에 발생할 가능성이 있다. 이것이 혼변조라 불리우는 방해파가 되어 영상신호에 비트상의 노이즈가 되어 나타난다. 이것을 회피하기 위해 이승성분이 적은 전계효과형 트랜지스터를 사용하고, f1, f2 성분을 작게함과 동시에 (f1+f2) 성분이 영상신호의 대역외에 배치되도록 설정하는 것으로 상기의 혼변조의 발생을 방지하게 된다.

또 제2도에서는 색신호영역 C에 겹쳐지도록 기재되어 있는 휘도신호 B의 고주파영역에서는 실제의 화상에 있어 휘도성분의 고역성분은 작고, 그보다도 fsc를 중심으로 하는 색신호 성분이 극히 우세하다. 이때문에 (f1-f2)와 같이 (f1-fsc) 성분도 무시할 수 없다. 그러므로 (f1-fsc) 성분도 전술과 같은 이유로 영상신호대역의 밖(外)이 되도록 설정했다.

이상 설명했듯이, 본 발명에 의하면 처리하지 않은 영상신호와 고주파변환한 두가지 음성신호를 가산한 다중신호에 의해 직접 구동변조하는 변조회로에 있어서, 발광다이오드를 구동하는 전류구동소자로써 전계효과형 트랜지스터를 사용함과 동시에 고주파변환된 두가지 음성신호의 반송주파수를 영상신호의 대역외에 최적 배치함에 의해 영상신호에 발생하는 혼변조 방해를 제거할 수 있다. 그 결과 종래 영상신호와 음성신호를 각각 광섬유에 전송하고 있던 것을(최대 3개의 섬유), 하나의 광섬유로 전송할 수 있으므로 배선수의 저감과 장치비용을 대폭으로 내릴 수 있다.

Claims (3)

1. 오디오/비디오 신호를 발생하는 오디오/비디오 기기측의 신호출력단자를 발광측 광커넥터 모듈(22)로 구성하고, 상기 오디오/비디오 신호를 받는 TV 수상기측의 신호입력단자를 검출측 광커넥터 모듈(24)로 구성하며, 이들의 광커넥터 모듈간을 광섬유(23)로 접속하고, 상기 오디오/비디오 신호를 상기 발광측 광커넥터 모듈에 의해 광신호로 변환해서 상기 광섬유를 거쳐 송신된 상기 광신호를 상기 검출측 광커넥터 모듈에 의해 상기 오디오/비디오 신호로 변환하는 신호전송장치에 있어서, 상기 광섬유는 하나로 영상신호 1채널과 음성신호 2채널로 된 다중신호를 전송하고, 상기 하나의 광섬유로 상기 다중신호를 전송함에 있어 상기 영상신호는 기저대역 그대로 전송하고, 상기 음성신호는 2채널 모두 고주파변환한 후에 상기 영상신호의 대역외에 반송주파수를 배치하고, 상기 반송주파수의 배치에 있어 상기 음성신호의 가산레벨은 상기 영상신호의 최대 진폭보다도 낮은 레벨로 한 것을 특징으로 하는 신호전송장치의 광변조방식.
2. 제1항에 있어서, 상기 배치시의 가산레벨은 상기 영상신호의 최대 진폭에 대해 약 1/10 정도로 하는 것을 특징으로 하는 신호전송장치의 광변조방식.
3. 제1항에 있어서, 상기 발광측 모듈은 발광다이오드를 전류구동하는 소자로써 전류효과형 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호전송장치의 광변조방식.