NL1019047C2 - Werkwijze en stelsel voor het via een multi-modus optische vezel overdragen van microgolfsignalen. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze en stelsel voor het via een multi-modus optische vezel overdragen van microgolfsignalen.

BESCHRIJVING

5 De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en stelsel voor het via een multi-modus optische vezel overdragen van elektrische signalen, in het bijzonder radiosignalen.

Draadloze radiocommunicatie heeft in de afgelopen jaren een snelle groei doorgemaakt. Niet alleen voor openbare, mobiele telefonie en 10 datatransmissie, maar ook voor gebruik als draadloze lokale netwerken voor zakelijk en particulier gebruik. In het bijzonder voor zakelijke toepassingen noodzaakt het groeiend aantal gebruikers, alsmede de per gebruiker vereiste bandbreedte, tot een steeds sterkere verhoging van de transmissiecapaciteit van draadloze systemen.

15 De momentaan in gebruik zijnde draadloze lokale netwerken ("Local Area Networks (LANs)") werkend in de ISM-frequentieband rond 2,4 GHz, bieden transmissie-capaciteiten van rond 11 Mbit/s per draaggolf-frequentie. De zogeheten HIPERLAN/2 systemen zijn geschikt voor informatietransport tot aan 54 Mbit/s per draaggolffrequentie in de 5,2 20 GHz band en momenteel vindt er onderzoek plaats naar LANs die een transmissiecapaciteit hoger dan 100 Mbit/s kunnen verschaffen, op draaggolffrequenties ver boven 10 GHz.

Draadloze verbindingen met hoge bitsnel heden noodzaken tot relatief hoge draaggolffrequenties en kleine radiocellen. Voor elk van 25 deze cellen is een basisstation met een antenne nodig, waarbij als gevolg van de hoge transmissiesnelheden informatiesignalen met voordeel via optische vezel verbindingen aan de basisstations wordt overgedragen.

Voor een adequate bedekking binnenshuis of in kleine kantoorgebouwen is reeds een relatief groot aantal cellen nodig, hetgeen 30 leidt tot een uitgebreid bedradingsnetwerk voor het verbinden van de bij de cellen behorende basisstations. Het aanleggen van de bedrading dient 2 dan ook zo gemakkelijk en eenvoudig mogelijk te zijn, evenals het uitbreiden van het netwerk.

Uit polymeer samengestelde optische vezels voldoen aan deze eisen vanwege hun relatief grote kerndiameter en hoge numerieke apertuur 5 en mede omdat deze optische vezels gemakkelijk kunnen worden gebogen, gesplitst en met andere inrichtingen worden gekoppeld. Voor het transporteren van signalen met hoge bitrate is het begrensde bandbreedte-lengteproduct van dit type vezel een aandachtspunt. Anderzijds, binnenshuis zijn de afstanden relatief kort, zodat deze beperking van dit 10 type vezel op zichzelf het gebruik hiervan in een bekabelingsnetwerk niet in de weg hoeft te staan.

Voor het direct overdragen van radiosignalen over mono-modus optische vezels wordt in de praktijk onder andere gebruik gemaakt van optische heterodynetechnieken, waarmee direct microgolffrequenties 15 kunnen worden opgewekt voor het via een antenne uitzenden van radio signalen.

Multi-modus optische vezels, in het bijzonder uit polymeer vervaardigde optische vezels, zijn echter niet geschikt voor gebruik van heterodynetechnieken als gevolg van de spreiding in de faserelaties 20 tussen de verschillende voortplantingsmodi.

Aan de uitvinding ligt daarom de opgave ten grondslag een oplossing te verschaffen voor het via een multi-modus optische vezel direct transporteren van analoge elektrische signalen, in het bijzonder radiosignalen, zodat het mogelijk is om zonder verdere signaalverwerking 25 bij de basisstations het overgedragen radiosignaal uit te zenden. In het bijzonder bij gebruik van een groot aantal basisstations, zoals bij draadloze netwerken zoals in het voorgaande toegelicht, is het van voordeel om de basisstations zo eenvoudig mogelijk van opzet te houden. Dit biedt niet alleen een direct financieel voordeel voor wat betreft de 30 kosten van het basisstation zelf, maar ook een aanzienlijke besparing op de onderhouds- en reparatiekosten van het netwerk.

^ λ s~\ (f\ /!·! "rf 3

De uitvinding verschaft in eerste instantie een werkwijze voor het via een multi-modus optische vezel overdragen van elektrische signalen, in het bijzonder radiosignalen, gekenmerkt door de stappen van het: 5 - opwekken van een optisch signaal dat periodiek een bepaald golflengtebereik doorloopt, - in amplitude moduleren van het optische signaal met het over te dragen elektrische signaal, - overdragen van het optische signaal via de optische 10 vezel, - optisch filteren van het overgedragen optische signaal in een aantal doorlaatbanden met een onderlinge afstand kleiner dan het golflengtebereik dat het optische signaal doorloopt, en - in een elektrisch signaal omzetten van het gefilterde 15 optische signaal.

De uitvinding is gebaseerd op frequentievermenigvuldiging met behulp van een periodiek in frequentie c. q. golflengte gevarieerde optische bron aan de zendzijde en een optisch multi-doorlaatbandfilter aan de ontvangzijde. Door het overgedragen optische signaal in een aantal 20 doorlaatbanden te filteren, welk een onderlinge afstand hebben die kleiner is dan het golflengtebereik dat het optische signaal doorloopt, wordt frequentievermenigvuldiging bewerkstelligd van het, uit het gefilterde optische signaal omgezette elektrisch signaal.

De frequentievermenigvuldigingsfactor hangt af van de 25 filtereigenschappen, c.q. het aantal doorlaatbanden van het filter dat het optische signaal doorloopt en de snelheid c.q. frequentie waarmee dit gebeurt.

Wanneer het optische signaal het golflengtebereik periodiek doorloopt (zwaait) met een (zwaai)frequentie fsw en het optische filter 30 een aantal van N doorlaatbanden bezit, zal het optische signaal tijdens elke periode 2N doorlaatbanden passeren, hetgeen resulteert in een 4 frequentie van het gefilterde optische signaal en bijgevolg het hieruit verkregen elektrische signaal ter grootte van f^ = 2N*fsw.

Het qua intensiteit gemoduleerde elektrische signaal, dat de omhullende van het gezwaaide optische signaal is, wordt niet in 5 frequentie omhoog geconverteerd, zodat na omzetting een elektrisch signaal resulteert op een frequentie f^ = 2N-fsw.

Door een geschikte keuze van de zwaai frequentie en het aantal filterbanden, kan het verkregen elektrische signaal direct, zo nodig na geschikte versterking, aan een antenne worden aangeboden voor 10 het als radiosignaal uitzenden daarvan.

Teneinde door het frequentievermenigvuldigingsproces opgewekte, ongewenste hogere harmonischen te onderdrukken wordt, in een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding, het overgedragen elektrische signaal in banddoorlaat gefilterd op een 15 frequentie welke geschikt is voor het direct uitzenden van het elektrische signaal. Het bandfilter onderdrukt niet alleen hoger harmonischen maar reduceert ook ruis.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een stelsel voor het via een multi-modus optische vezel overdragen van elektrische 20 signalen, in het bijzonder radiosignalen, omvattende: - eerste middelen voor het opwekken van een optisch signaal dat periodiek een bepaald golflengtebereik doorloopt, - modulatormiddelen voor het in amplitude moduleren van het optische signaal met het over te dragen elektrische signaal, 25 - optische filtermiddelen voor het filteren van het overgedragen optische signaal in een aantal doorlaatbanden met een onderlinge afstand kleiner dan het golflengtebereik dat het optische signaal doorloopt, en - eerste middelen voor het in een elektrisch signaal 30 omzetten van het gefilterde optische signaal.

In een uitvoeringsvorm van het stelsel volgens de ά Λ 1 É A Δ / 5 uitvinding bestaan de eerste middelen voor het opwekken van het optische signaal uit een snelle afstembare eerste laserdiode, met hierop aangesloten oscillatormiddelen voor het met een periodiek variërende stroom sturen van de laserdiode. De laserdiode is bij voorkeur geschikt 5 voor emissie in het 1,3 μιη golflengtegebied van uit polymeer samengestelde optische vezels, in welk golflengtegebied deze vezels relatief lage verliezen bezitten. De stroom van de oscillatormiddelen kan elke geschikte vorm hebben, zoals een sinusvorm of driehoekvorm, met een duty-cycle van 50% of anderszins.

10 Voor het in amplitude moduleren van het door de eerste laserdiode afgegeven optische signaal wordt, in een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding, bij voorkeur een symmetrisch gestuurde Mach-Zehndermodulator toegepast, waarmee additionele "chirp"-effecten worden geminimaliseerd.

15 Als optische fi1termiddelen kan, overeenkomstig een weer verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding, met voordeel een Fabry-Perot (FP) etalon worden toegepast, bij voorkeur opgenomen tussen twee lenzen voor het op het relatief smalle actieve gebied van de eerste fotodiode afbeelden van de relatief grote kern van de multi-modus, uit polymeer 20 samengestelde optische vezels.

In een verdere uitvoeringsvorm van het stelsel volgens de uitvinding wordt het gefilterde optische signaal door een snelle eerste fotodiode omgezet in een elektrisch signaal dat na banddoorlaatfi 1 tering direct aan een HF-vermogensversterker wordt toegevoerd, voor het via op 25 de versterker aangesloten antennemiddelen op de frequentie fm = 2N-fsw uitzenden van het betreffende elektrische signaal.

Signaaloverdracht over de multi-modus vezel in twee richtingen wordt in een nog weer verdere uitvoeringsvorm van het stelsel volgens de uitvinding daardoor bewerkstelligd, dat de modulatormiddelen 30 zijn aangesloten op een ingang van eerste optische splitsingsmiddelen, op een uitgang waarvan tweede middelen voor het in een elektrisch signaal _ Λ ,---- 6 omzetten van een optisch signaal zijn aangesloten en dat de optische fi 1 termiddelen zijn aangesloten op een eerste uitgang van tweede optische splitsingsmiddelen, op een ingang waarvan tweede middelen voor het opwekken van een optisch signaal zijn aangesloten, welke eerste en tweede 5 optische splitsingsmiddelen zijn ingericht voor het verbinden daarvan met behulp van een multi-modus optische vezel.

Door de eerste middelen voor het opwekken van een optisch signaal en de tweede middelen voor het opwekken van een optisch signaal in te richten om te werken op verschillende golflengtegebieden, kan een 10 bi-directioneel systeem worden verschaft voor het overdragen van elektrische signalen, in het bijzonder radiosignalen voor gebruik in een transmissiesysteem dat in tijdverdeelmultiplex werkt.

In een praktische uitvoeringsvorm van het bi-directionele stelsel volgens de uitvinding, omvatten de tweede middelen voor het 15 opwekken van een optisch signaal een tweede laserdiode, waarvan de elektrische ingang is aangesloten op een mengschakeling voor het naar basisband omzetten van een (door de antennemiddelen) ontvangen radiosignaal .

In een praktische uitvoeringsvorm van het bi-directionele 20 stelsel volgens de uitvinding, zijn de vermogensversterker, de antennemiddelen en een ingang van de mengschakeling aangesloten op een circulator, waarbij een tweede ingang van de mengschakeling is aangesloten op de vermogensversterker en een uitgang van de mengschakeling via een versterkerschakeling en 1aagdoorlaatfi1 ter is 25 aangesloten voor het sturen van de tweede laserdiode.

In deze uitvoeringsvorm wordt het overgedragen radiosignaal eveneens gebruikt om het op de antenne arriverende radiosignaal, bijvoorbeeld afkomstig van een mobiel station, door middel van een mengschakeling naar basisband omlaag te brengen, waarin het door de tweede 30 laserdiode over de optische vezel kan worden overgedragen naar een centrale verwerkingsinrichting of dergelijke, welke is voorzien van 4 n 1 η η A *7 7 tweede middelen voor het in een elektrisch signaal omzetten van een optisch signaal, zoals een tweede fotodiode, en een op de elektrische uitgang van deze tweede fotodiode aangesloten laagdoorlaatfilter en versterkerschakeling.

5 De uitvinding heeft tevens betrekking op een radiotoegangs- of basisstation, omvattende één of meer van de boven besproken middelen voor het in een radiosignaal omzetten van een ontvangen optisch signaal en/of voorzien van middelen voor het verschaffen van bi-directionele signaaloverdracht.

10 De uitvinding heeft ook betrekking op een eind- of verwerkingsstation, omvattende één of meer van de boven besproken middelen voor het in een optisch signaal omzetten van een over te dragen radiosignaal en/of middelen voor het in een radiosignaal omzetten van een optisch overgedragen basisbands!gnaal.

15 De uitvinding zal in het navolgende meer gedetailleerd worden besproken aan de hand van de bijgesloten figuren, waarin:

Fig. 1 een uitvoeringsvorm van het stelsel volgens de uitvinding toont, geschikt voor uni-directionele signaaloverdracht.

Fig. 2 een banddoorlaatkarakteristiek van een voor gebruik 20 in het stelsel volgens de uitvinding geschikt optisch filter illustreert.

Fign. 3 en 4 het verloop van in het stelsel volgens de uitvinding opgewekte optische signalen tonen.

Fig. 5 een uitvoeringsvorm van het stelsel volgens de uitvinding toont, geschikt voor bi-directionele signaaloverdracht.

25 Fig. 1 toont een uni-directionele uitvoeringsvorm van een stelsel 1 voor het via een multi-modus optische vezel, zoals een uit polymeer samengestelde optische vezel 2, overdragen van een elektrisch signaal, in het bijzonder een radiosignaal in het microgolfbereik.

Vanaf een eind- of verwerkingsstation 3, bijvoorbeeld een 30 zogeheten "head end"-station worden radiosignalen via de optische vezel 2 aan verschillende basisstations of radiotoegangsstations ("Radio Access 8

Points (RAPs)") 4 overgedragen.

Hoewel in fig. 1 slechts één RAP 4 is getoond, zal het voor een deskundige duidelijk zijn dat op de optische vezel 2 verschillende RAPs kunnen zijn aangesloten, zoals schematisch geïllustreerd middels de 5 vertakkingen 5, 6, 7 van de optische vezel 2.

Het eindstation 3 bevat eerste middelen 10 voor het opwekken van een optisch signaal, zoals een eerste afstembare laserdiode. De laserdiode 10 wordt elektrisch gestuurd via een oscillator 11, welke is ingericht voor het met een frequentie fsw opwekken van een periodiek 10 variërend stroomstuursignaal isw, waarmee de laserdiode 10 wordt bekrachtigd. Als een resultaat hiervan zal de laserdiode 10 een optisch signaal afgeven dat over een vooraf bepaald golf1engtebereik λ0 periodiek varieert c.q. zwaait.

Fig. 3 toont grafisch een op de periodetijd T genormeerd 15 driehoekvormig periodiek stroom-signaal isw met een duty-cycle van 50% en het door de laserdiode 10 opgewekte optische signaal u, dat varieert over een golflengtebereik λ0 tussen 1309.6 en 1310.5 mm.

Fig. 4 toont een soortgelijke grafische representatie als fig. 3, echter met een sinusvormig variërend stroomsignaal isw.

20 Voor het doel van de uitvinding kan de duty-cycle van het periodieke stroomsignaal isw worden gevarieerd en deze dient niet noodzakelijkerwijs 50% te zijn.

Het door de laserdiode 10 opgewekte optische signaal wordt door middel van modulatormiddelen 12 met het over te dragen elektrische 25 signaal optisch in amplitude gemoduleerd. Hiertoe kan een symmetrisch gestuurde Mach-Zehnder modulator worden toegepast, met ingangen + data in en - data in, waarmee additionele "chirp"-effecten worden geminimaliseerd. Een dergelijke modulator is op zichzelf in de praktijk bekend en behoeft voor een deskundige geen verdere toelichting.

30 Het aldus gemoduleerde optische signaal wordt via de optische vezel 2 en zijn vertakkingen 5, 6, 7 aan het radiotoegangs- . n i ηΠ Π 9 station 4 overgedragen.

Het radiotoegangsstation 4 is voorzien van optische filter-middelen 13, zoals een Fabry-Perot (FP) etalon, dat in de getoonde uitvoeringsvorm is opgenomen tussen een eerste lens 14 met een 5 brandpuntsafstand en een tweede lens 15 met een brandpuntsafstand fl2. De lenzen 14, 15 zijn zodanig gekozen, dat het beeld van de relatief grote kern van de multi-modus optische vezel op het relatief smalle gebied van eerste middelen 16, zoals een snelle fotodiode, voor het in een elektrisch signaal omzetten van het ontvangen optische signaal wordt 10 afgebeeld.

Voor het doel van de uitvinding bezit het optische filter 13 een aantal doorlaatbanden of transmissiebanden 17, met een onderlinge afstand AAFSR ("Free Spectral Range"), kleiner dan het bandbreedtebereik λ0 waarover het door de laserdiode 10 opgewekte optische signaal u 15 varieert.

Fig. 2 toont een voorbeeld van een periodiek optisch filter met doorlaatbanden genummerd 0, 1, 2, ... N. Dergelijke optische filters zijn op zichzelf in de praktijk bekend en hoeven voor een deskundige geen verdere toelichting.

20 Tijdens elke periode van de bekrachtigingsstroom i5W van de laserdiode 10 worden N filtertransmissieperioden van het filter 13 tweemaal doorlopen, zodat de intensiteit van het optische signaal dat op de fotodiode 16 treft fluctueert met een frequentie 2N-fsw. Dit resulteert in een door de fotodiode 16 afgegeven elektrische signaal met een 25 frequentie f^, = 2N-fsw.

Naast het radiosignaal op een draaggolffrequentie fm, worden ook hogere harmonischen gegenereerd, welke door middel van een banddoorlaatfilter BPF 18 worden onderdrukt. Het aldus resterende radiosignaal kan zonder verdere verwerking direct aan een vermogensversterker 30 19 worden toegevoerd, voor transmissie daarvan via een antenne 20. Naast het onderdrukken van ongewenste hogere harmonischen, reduceert het 10 bandfiUer 18 ook ruis in het elektrische signaal.

Het qua intensiteit gemoduleerde elektrische signaal, hetgeen de omhullende van het optische, in frequentie gezwaaide signaal is, wordt eveneens door de fotodiode 16 gedetecteerd, maar niet in 5 frequentie omhoog geconverteerd.

Doordat, zoals boven uiteengezet, het elektrische signaal, zoals een radiosignaal, in het radiotoegangsstation direct op een voor uitzending geschikte draaggolffrequentie uit het optische signaal kan worden teruggewonnen, kan het radiotoegangsstation 4 van een zeer 10 eenvoudige opbouw zijn, in wezen alleen omvattende een optisch filter 13, zo nodig lenzen 14, 15, een fotodiode 16 of andere middelen voor het omzetten van het optische signaal in een elektrisch signaal en elektrische filtermiddelen, zoals het banddoorlaatfilter 18, een vermogensversterker 19 en een antenne 20 voor het uitzenden van het 15 radiosignaal. De antenne 20 kan, in het bijzonder bij radiosignalen in het GHz bereik, als korte staafantenne of zelfs als een strip op een plaat met gedrukte bedrading ("printed circuit board") worden uitgevoerd. De radiotoegangsstations 4 kunnen derhalve zeer kostengunstig worden gefabriceerd. Hierdoor zijn deze radiotoegangsstations 4 in het bijzonder 20 geschikt voor gebruik in draadloze netwerken met relatief kleine cellen, d.w.z. hoge frequenties en hoge transmissiecapaciteiten zoals in het voorgaande uiteengezet. Het bekabelingsnetwerk van het eindstation 3 naar de radiotoegangsstations 4 kan daarbij met voordeel uit multi-modus optische vezels worden opgebouwd, zoals uit polymeer vervaardigde 25 optische vezels welke geen bijzondere eisen stellen aan het monteren daarvan. In de Engelstalige vakliteratuur worden dergelijke vezels ook aangeduid met het acroniem GIPOF.

Fig. 5 toont een verdere uitvoeringsvorm van het stelsel volgens de uitvinding, geschikt voor bi-directionele signaaloverdracht.

30 Naast het uni-directionele systeem van de uitvinding zoals getoond in fig. 1, omvat het bi-directionele stelsel een retourpad voor A Λ A A Λ Ê Μ 11 van de antenne 20 ontvangen signalen vanaf het radiotoegangsstation 27 naar het eindstation 22.

In de uitvoeringsvorm van het bi-directionele stelsel 21 zoals getoond in fig. 5, is het eindstation 22 voorzien van optische 5 vermogenssplitsingsmiddelen 23, op een ingang waarvan de modulator- middelen 12 zijn aangesloten, en op een uitgang waarvan tweede middelen voor het in een elektrisch signaal omzetten van een ontvangen optisch signaal zijn aangesloten, zoals een tweede fotodiode 24. Het door de tweede fotodiode 24 afgegeven elektrische signaal wordt door middel van 10 een laagdoorlaatfilter LPF 25 en een versterker 26 afgegeven aan een uitgang data uit, voor verdere verwerking van het signaal.

Het radiotoegangsstation 27 is van tweede optische vermogenssplitsingsmiddelen 28 voorzien, op een uitgang waarvan het optische filter 13 met de lenzen 14, 15 is aangesloten en op een ingang 15 waarvan tweede middelen 29 voor het in een optisch signaal omzetten van een elektrisch signaal zijn aangesloten, zoals een tweede laserdiode 29. De eerste en tweede optische vermogenssplitsingsmiddelen 23 en 28 zijn ingericht om te koppelen met een multi-modus vezel 2, zoals een uit polymeer vervaardigde multi-modus optische vezel.

20 Aan de elektrische ingang van de fotodiode 29 bevindt zich een laagdoorlaatfilter LPF 30 met een voorgeschakelde versterker 31 welke op een uitgang van een mengschakeling of menger 32 is aangesloten.

Een eerste ingang van de menger 32 is via een circulator 33 met de antenne 20 gekoppeld. De uitgang van de vermogensversterker 19 is 25 in de uitvoeringsvorm van het radiotoegangsstation 27 eveneens via de circulator 33 met de antenne 20 gekoppeld. De circulator 33 is zodanig ingericht, dat een radiosignaal van de versterker 19 aan de antenne 20 wordt afgegeven en dat door de antenne 20 ontvangen radiosignalen via de circulator 33 op de menger 32 terecht komen. Een verdere ingang van de 30 menger 32 is met de uitgang van de versterker 19 gekoppeld. In de aldus verkregen schakeling wordt een op de antenne 20 arriverend signaal,

J. r\ ·* . Λ 'T

12 bijvoorbeeld een radiosignaal van een mobiel station, omlaag gebracht naar basisband en door de tweede laserdiode 29 in een optisch signaal omgezet dat via de vermogensspl itser 28, de multi-modus vezel 2 en de vermogenssplitser 23 aan de tweede fotodiode 24 in het eindstation 22 5 wordt overgebracht en in een elektrisch signaal, voor verdere verwerking wordt omgezet.

De tweede laserdiode 29 en de tweede fotodiode 24 zijn zodanig ingericht, dat zij werkzaam zijn voor optische signalen op een andere golflengte Aj dan de golflengte A0 waarop de eerste laserdiode 10 10 en de eerste fotodiode 16 werkzaam zijn.

Met het bi-directionele stelsel 21 zoals getoond in fig. 5 kan dataverkeer in tijdverdeelduplex ("time division duplex") worden overgebracht, d.w.z. dat er afwisselend informatie tussen het eindstation 22 en het radiotoegangsstation 27 wordt uitgewisseld.

15 Het radiotoegangsstation 27 zoals getoond in fig. 5 bezit daartoe een zeer eenvoudige opbouw, waarbij met voordeel gebruik wordt gemaakt van de frequentie f^, van het door de eerste fotodiode 16 afgegeven elektrische signaal om het van de antenne 20 ontvangen radiosignaal naar basisband omlaag te brengen. In het geval van 20 radiosignalen werkend volgens de tijdverdeelduplex-werkwijze is de draaggolf f^ in de tijdsloten waarin informatie door de antenne 20 wordt ontvangen ongemoduleerd, omdat in deze tijdsloten geen informatie vanaf het eindstation 22 naar het radiotoegangsstation 27 wordt gezonden. Dit biedt de mogelijkheid om de uitgang van de versterker 19 direct op de 25 ingang van de menger 32 aan te sluiten.

In de schakeling volgens de uitvinding wordt de zwaai-frequentie fsw van de osei 11atormiddelen 11 begrensd door de snelheid waarmee de eerste laserdiode 10 kan worden afgestemd alsmede door de dispersie van de multi-modus vezel 2. Als gevolg van de zeer lage 30 materiaal dispersie van uit polymeer samengestelde multi-modus vezels, vormt multi-modus dispersie de hoofdbeperking in de toepassing van deze . rt <1 Λ Λ Λ *? 13 vezels. Recente ontwikkelingen op het gebied van uit polymeer vervaardigde optische vezels tonen bandbreedte-!engteproducten van 1 GHz.km, waardoor zwaai frequent!es tot aan 2 GHz mogelijk zijn bij vezellengtes tot aan 500 m. Recente ontwikkelingsresultaten voor op perfluoronaat-5 polymeer gebaseerde vezels tonen bandbreedte-1engteproducten tot aan 10 GHz.km bij een golflengte van 1,3 μπ».

Een Fabry-Perotfilter met een etalonplaatafstand van bijvoorbeeld 1,5 cm heeft een vrij spectraal gebied ("Free Spectral Range") van ΔλΓ$κ = 10 GHz. Door de golflengte λ0 van de laserdiode 10 10 in het 1,3 μπι gebied over bijvoorbeeld 0,57 nm (corresponderend met 100 GHz) te zwaaien, wordt een frequent!evermenigvuldigingsfactor van 2N=20 verkregen. Een zwaai frequentie fsw = 500 MHz levert derhalve een draaggolffrequentie f^ = 10 GHz op.

Een symmetrische, driehoekvormige golflengtezwaai, d.w.z. 15 met een duty-cycle van 50%, zoals getoond in fig. 3, levert een goed gedefinieerde draaggolffrequentie op.

De zwaai dient bij voorkeur zodanig te zijn, dat het optische signaal N gehele transmissiebanden c.q. N vrije spectrale gebieden (Free Spectral Ranges) AAFSR doorloopt, zoals getoond in fig. 2. 20 Dat wil zeggen het optische signaal dient op spiegel symmetrische wijze het optische filter te doorlopen, bijvoorbeeld zodanig dat de doorlopen doorlaatbanden op elkaar aansluiten, bijvoorbeeld op de toppen daarvan, zoals in fig. 2 is getoond met de dubbele pijl λ0. Of met andere woorden, de lasergolflengte dient bij voorkeur een geheel aantal doorlaatbanden 25 c.q. vrije spectrale gebieden van het optische filter te doorlopen. Wanneer de zwaai geen geheel aantal banden doorloopt, zal het uitgangssignaal van de fotodiode een periodiciteit gelijk aan het zwaai-interval vertonen, hetgeen aanleiding geeft tot spectraallijnen rond de zwaaifrequentie fsw, dicht bij de fundamentele component en hogere 30 harmonischen. Met een sinusoïdale zwaai zullen veel van deze spectraallijnen met een relatief hoog vermogen in het signaal aanwezig zijn, 14 waardoor hogere kwaliteitseisen aan het banddoorlaatfilter 18 en de versterker 19 worden gesteld. Bijgevolg verdient een symmetrische, driehoekvormige golflengtezwaai de voorkeur.

Het is uiteraard mogelijk om als draaggolffrequentie voor 5 het via de antenne 20 uit te zenden signaal ook één van de hogere-orde harmonischen te selecteren, in het bijzonder wanneer deze met een voldoende vermogen in het door de eerste fotodiode 16 afgegeven elektrische signaal aanwezig zijn.

Hoewel de uitvinding in het voorgaande is geïllustreerd aan 10 de hand van een toepassing voor draadloze netwerken, zal een deskundige begrijpen dat de nieuwe en inventieve werkwijze voor het via een multi-modus optische vezel overdragen van elektrische signalen ook voor een groot aantal andere applicaties kan worden toegepast, in het bijzonder waarbij frequentievermenigvuldiging van elektrische signalen gewenst is, 15 zoals bij microgolftoepassingen en radiogolftoepassingen.

Claims (21)

1. Werkwijze voor het via een multi-modus optische vezel overdragen van elektrische signalen, in het bijzonder radiosignalen zoals 5 microgolfsignalen, gekenmerkt door de stappen van het: - opwekken van een optisch signaal dat periodiek een bepaald golflengtebereik doorloopt, - in amplitude moduleren van het optische signaal met het over te dragen elektrische signaal, 10. overdragen van het optische signaal via de optische vezel, - optisch filteren van het overgedragen optische signaal in een aantal doorlaatbanden met een onderlinge afstand kleiner dan het golflengtebereik dat het optische signaal doorloopt, en 15. in een elektrisch signaal omzetten van het gefilterde optische signaal.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, verder gekenmerkt door de stap van het in banddoorlaat filteren van het overgedragen elektrische signaal op een voor het uitzenden daarvan geschikte radiofrequentie.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het optische signaal met een frequentie fM het golflengtebereik doorloopt, dat het optische signaal in een aantal van N doorlaatbanden optisch wordt gefilterd, en dat het elektrische banddoorlaatfliter is afgestemd op een frequentie f^ = 2N-fsw.

4. Stelsel voor het via een multi-modus optische vezel overdragen van elektrische signalen, in het bijzonder radiosignalen zoals microgolfsignalen, omvattende: - eerste middelen voor het opwekken van een optisch signaal dat periodiek een bepaald golflengtebereik doorloopt, 30. modulatormiddelen voor het in amplitude moduleren van het optische signaal met het over te dragen elektrische signaal, - optische fi1termi ddel en voor het filteren van het overgedragen optische signaal in een aantal doorlaatbanden met een onderlinge afstand kleiner dan het golf1engtebereik dat het optische signaal doorloopt, en 5. eerste middelen voor het in een elektrisch signaal omzetten van het gefilterde optische signaal.

5. Stelsel volgens conclusie 4, verder gekenmerkt door elektrisch banddoorlaatfi1termi ddelen voor het in banddoorlaat filteren van het overgedragen elektrische signaal.

6. Stelsel volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de eerste middelen voor het opwekken van het optische signaal zijn ingericht voor het opwekken van een optisch signaal dat met een frequentie fsw het golflengtebereik doorloopt, dat de optische fi1termi ddelen een aantal van N filterdoorlaatbanden bevatten, en dat de banddoorlaatfiltermiddelen 15 zijn ingericht voor het in banddoorlaat filteren van het elektrische signaal op een frequentie fm = 2N-fsw.

7. Stelsel volgens conclusie 4, 5 of 6, met het kenmerk, dat de eerste middelen voor het opwekken van het optische signaal een snelle afstembare laserdiode omvatten met hierop aangesloten oseillatormiddelen 20 voor het met een periodiek variërende stroom sturen van de laserdiode.

8. Stelsel volgens conclusie 4, 5, 6 of 7, met het kenmerk, dat de modulatormiddelen een symmetrisch gestuurde Mach-Zehnder modulator omvatten.

9. Stelsel volgens conclusie 4, 5, 6, 7 of 8, met het kenmerk, 25 dat de eerste middelen voor het in een elektrisch signaal omzetten van het gefilterde optische signaal een snelle fotodiode omvatten.

10. Stelsel volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de optische fi1termi ddelen een periodiek doorlaatfilter omvatten, opgenomen tussen tenminste twee lenzen voor het afbeelden van het beeld van de 30 optische vezel op het actieve gebied van de fotodiode.

11. Stelsel volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het periodieke doorlaatfiUer een Fabry-Perot etalon omvat.

12. Stelsel volgens conclusie 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 of 11, gekenmerkt door zendmiddelen, omvattende een HF-vermogensversterker en antennemiddelen, voor het versterken en uitzenden van het in banddoorlaat 5 gefilterde, overgedragen elektrische signaal.

13. Stelsel volgens conclusie 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 of 12, met het kenmerk, dat de modulatormiddelen zijn aangesloten op een ingang van eerste optische splitsingsmiddelen, op een uitgang waarvan tweede middelen voor het in een elektrisch signaal omzetten van een optisch 10 signaal zijn aangesloten en dat de optische filtermiddelen zijn aangesloten op een eerste uitgang van tweede optische splitsingsmiddelen, op een ingang waarvan tweede middelen voor het opwekken van een optisch signaal zijn aangesloten, welke eerste en tweede optische splitsingsmiddelen zijn ingericht voor het verbinden daarvan met behulp van een 15 multi-modus optische vezel.

14. Stelsel volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de eerste middelen voor het opwekken van een optisch signaal en de tweede middelen voor het opwekken van een optisch signaal zijn ingericht om te werken op verschillende golflengtebereiken.

15. Stelsel volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de tweede middelen voor het opwekken van een optisch signaal een tweede laserdiode omvatten, waarvan een elektrische ingang is aangesloten op een mengschakeling voor het naar basisband omzetten van een ontvangen radiosignaal.

16. Stelsel volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de vermogensversterker, de antennemiddelen en een ingang van de mengschakeling zijn aangesloten op een circulator, dat een tweede ingang van de mengschakeling is aangesloten op de vermogensversterker en dat een uitgang van de mengschakeling via een versterkerschakeling en 30 1aagdoorlaatfi1 ter is aangesloten voor het sturen van de tweede laserdiode.

17. Stelsel volgens conclusie 14, 15 of 16, met het kenmerk, dat de tweede middelen voor het in een elektrisch signaal omzetten van een optisch signaal een tweede fotodiode en een op een elektrische uitgang van de tweede fotodiode aangesloten 1 aagdoorlaatfilter en 5 versterkerschakeling omvatten.

18. Radiotoegangsstation, omvattende één of meer van de middelen volgens conclusie 4 tot en met 17 voor het in een radiosignaal omzetten van een ontvangen optisch signaal.

19. Radiotoegangsstation volgens conclusie 18, verder 10 omvattende één of meer van de middelen volgens conclusie 13 tot en met 17 voor het naar basisband converteren van een ontvangen radiosignaal en voor het in een optisch signaal omzetten daarvan.

20. Eindstation, omvattende één of meer van de middelen volgens conclusie 4 tot en met 17 voor het in een optisch signaal omzetten van 15 over te dragen radiosignaal.

21. Eindstation volgens conclusie 20, verder omvattende één of meer van de middelen volgens conclusie 13 tot en met 17 voor het in een radiosignaal omzetten van een optisch overgedragen basisbandsignaal. λ n 1 η n A i