JPH03210840A - 光ファイバ式信号伝送システム - Google Patents

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） 本発明は、光ファイバを使用した電気信号の伝送システ
ムの改良に関し、特に光信号の負帰還を利用した、その
歪の補正方式に関する。

（従来の技術） 従来、光ファイバを使用した音声信号などの各種信号を
伝送するシステムは、公知であり、アナログ伝送方式や
パルス符号変調伝送方式（すなわち、ＰＣＭ伝送方式）
によって実現されている。

通常、このようなシステムは、光信号送信部、ケーブル
および光受信部とを主要構成回路として構成されている
。

光信号送信部は、音声信号やディジタルデータなどの信
号を入力し、これに適切な処理を加えて電光変換し、光
信号として取り出すものである。

例えば、音声信号を入力し、この音声信号周波数の２倍
よりも高い周波数のキャリアを発生し、このキャリアに
音声信号を変調波として加え周波数変調するものは、き
わめて一般的である。

上記キャリアは、パルス信号の形式のもので、このパル
ス周波数を変調信号で周波数変調している。周波数変調
されたパルス変調信号は、波形整形回路を通して発光ダ
イオード（ＬＥＤ）、あるいはレーザダイオード（Ｌ　
Ｄ）などの発光素子に加えられる。このような処理によ
って周波数変調された光パルス信号を得ることができる
。

光パルス信号は、ＣＩ形、あるいはプラスチック形など
の光ファイバを通して光受信部に送られ、光ファイバを
通して送られてきた光パルス信号は、光受信器に入力さ
れる。光受信部では、光パルス信号がＰＩＮダイオード
などの光信号検出素子によって電気パルス信号に変換さ
れる。そして電気パルス信号は、光送信部に内蔵された
パルス変調器と逆の過程の復調によって再生される。

例えば、上記パルス信号は、位相同期ループ形（ＰＬＬ
）復調回路を使用して再生される。

ＰＬＬ復調回路の電圧制御形発振回路は、ＦＭパルス信
号の中心周波数に等しい周波数で発振しているので、Ｆ
Ｍによる周波数偏位を信号として取り出せば復調出力が
得られるという原理によるものである。

このような光ファイバ式信号伝送システムでは、光送信
部の内部に生じた歪が直接、光受信部の出力に現れるの
で、歪率が比較的に大きい。

この歪率を改善するため、送信部内部で負帰還をかける
こともある。

（発明が解決しようとする課題） 以上、説明したように従来の技術では、光送信部の内部
で負帰還をかけ、歪率を改善することはできる。しかし
ながら、この方法によれば送信側で生じた歪のみを補正
できるにすぎないという欠点がある。

一方、光受信部の出力をケーブルを介して光送信部の入
力に戻すことは、理論的には可能であるが、現実には不
可能である。光送信部と光受信部との間は、光ケーブル
で接続され、光ケーブルの長さは一般に長く、ｌｋｍ以
上にも及ぶことがあるからである。

また、光ケーブルの性質上、電気信号をそのまま伝送す
ることは不可能であるので、負帰還用電気信号線を併設
しなければならないからである。

さらに、このような構成をとると、一般に負帰還ループ
による信号の位相回転量が多くなり、場合によっては、
寄生発振を生ずることがあるからである。

本発明の目的は、光受信部と同一構成の第２の光受信部
を送信側に並列して設け、この第２の光受信部の出力を
光送信器の入力に負帰還して戻し、光送信部に加えるこ
とにより上記欠点を除去し、光送信部と光受信部とで生
じた歪を同時に補正できるように構成した光ファイバ式
信号伝送システムを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明による光ファイバ式信号伝送システムは、光信号
送信部と、光分流器と、第１の光ファイバと、第２の光
ファイバと、第１の光受信手段と、第２の光受信手段と
、和回路手段とを具備して構成したものである。

光信号送信部は、入力された電気信号を処理し、電光変
換して光信号の形で送出するためのものである。

光分流器は、光信号送信部から出力された光信号を分割
し第１および第２の通路へ送出するためのものである。

第１の光ファイバは、光分流器の第１の通路から得られ
た第１の光信号を第１の光受信部へ伝送するためのもの
である。

第２の光ファイバは、光分流器の第２の通路から得られ
た第２の光信号を第２の光受信部へ伝送するためのもの
である。

第１の光受信手段は、光信号送信部から第１の通路を通
って送出された第１の光信号を、第１の光ファイバから
受信して該当する電気信号に変換し処理して入力信号と
相似な信号を出力するためのものである。

第２の光受信手段は、第１の光受信手段と同様な内部構
成を有し、第２の光ファイバから第２の光通路を通って
到来した第２の光信号を受信して該当する電気信号に変
換し処理して入力信号と相似な信号を出力するためのも
のである。

和回路手段は、光信号送信部に入力される電気信号に対
して第１の光受信手段の出力信号を逆極性で加え、光信
号送信部、光分流器および第１の光受信手段により帰還
ループを構成するためのものである。

（実施例） 以下、図面等を参照して、本発明をさらに詳しく説明す
る。

第１図は、本発明により映像信号を伝送するためのＰＬ
Ｌを使用した光ファイバ式信号伝送システムの一実施例
の概要を示すブロック図である。

第１図において、１は音声信号和回路、２はＰＬＬ式Ｖ
Ｃ０，３は光送信器、４は光分流器、５は音声信号帰還
増幅器、６は第１のＰＬＬ式受信器。

７は第１の光受信器、８は第１の光ファイバ、１０は送
信ユニット、２０は第２の光ファイバ、３０は受信ユニ
ット、３１は第２の光受信器、３２は第２のＰＬＬ式受
信器である。

本発明による光ファイバ式信号伝送システムは、送信ユ
ニット１０と、第２の光ファイバ２０と、受信ユニット
３０から成り立っている。送信ユニフ１−１０は、音声
信号和回路１と、ＰＬＬ式ＶＣ０２と、光送信器３と、
光分流器４と、第１の光ファイバ８と、光受信器７と、
ＰＬＬ式受信器６と、音声信号帰還増幅器５とから成り
立っている。

受信ユニット（第２の受信手段）３０は、第２の光受信
器３１と、第２のＰＬＬ式受信器３２とから成り立って
いる。光送信部は、ＰＬＬ式ＶＣＯ２と、光送信器３と
から構成されている。第１の光受信手段は、第１の光受
信器７と、第１のＰＬＬ式受信器６より構成されている
。和回路手段は、音声信号和回路１と、音声信号帰還増
幅器５より構成されている。

第２図は、第１図に示す光送信ユニットの和回路手段の
一実施例を示す回路ブロック図である。

第２図において、１０１は、音声信号入力側と音声信号
和回路１の内部とを隔離するためのＬＰＦ、１０２およ
び１０３は、それぞれ入力された音声信号および帰還さ
れた音声信号とを混合するための抵抗器、１０４および
１０５は、増幅器である。

また、５０１は、音声信号帰還増幅器５の内部に備えら
れた増幅器である。増幅器１０４，１０５および５０１
には、いずれも歪率をきわめて小さく保つための帰還抵
抗器１０６〜１０８．５０２および５０３が備えられて
いる。

音声信号和回路ｌに入力された音声信号は、光ファイバ
式信号伝送システムによって生ずる歪を補正するため、
音声信号帰還増幅器５からの出力と合成される。

送信ユニット１０において使用される第１の光受信器７
と第１のＰＬＬ式受信器６とはそれぞれ受信ユニットに
おいて使用される第２の光受信器３１と第２のＰＬＬ式
受信器３２と同じ内部構造な有する同じタイプのもので
ある。

ＰＬＬ式ＶＣＯ２は、＋５ボルトＤＣにおいて動作する
ＰＬＬ式ＶＣＯを利用し、音声入力信号を対応するＰＦ
Ｍ信号に変換する。ＰＬＬ式ＶＣ０２の出力は、ＴＴＬ
レベルであり、光送信器３（市場において、容易に入手
可能である）に送り出される。

光送信器３の出力は、光分流器４を通して第１および第
２の光ファイバ８．２０に送り出される。

光分流器４は、光送信″ａ３からの光パワーを第２の光
ファイバ２０と、送信ユニット１０内の第１の光受信器
７との両方に送り出すためのものである。内部に分岐さ
れた光パワーは、入力された送信ユニットｌＯ内の第１
の光受信器７に送られる。

受信ユニット３０内の第２の光受信器３１は、光パルス
を電気パルスに変換するもので、電気パルスはさらに第
２のＰＬＬ式受信器３２により復調される。上記光受信
器３１より出力される電気パルスは、復調により、上記
送信ユニット１０内の第１のＰＬＬ式受信器６の出力に
等しい値の音声信号に変換される。

光電帰還ループは、光ファイバ式信号伝送システムにお
ける総合的な歪を低減するために確立したものである。

したがって、上記ループには、電気と光の両方の回路が
含まれている。

光送信器３から光受信器７．３１に伝送された光パルス
信号が歪んでいるとすれば、第１のＰＬＬ式受信器６の
出力ならびに第２のＰＬＬ式受信器３２の出力に現れる
音声信号に歪を生ずることとなる。しかしながら、受信
ユニット３０において使用されている回路と同じ形の回
路が送信ユニ・７ト１０内の帰還ループにも使用されて
いるので、送信ユニット１０に生ずるものと同じモード
の歪が受信ユニット３０内において生じ、これが帰還に
より除去される。

送信ユニット１０において、音声信号の歪は、主にＰＬ
Ｌ式ＶＣＯ２および第１のＰＬＬ式受信器６で生ずる。

第２の光受信器３１や第２のＰＬＬ式受信回路３２を受
信ユニ・ノド３０に取り付けなければ、音声信号の歪は
、主にＰＬＬ式ＶＣ０２に生ずることとなる。帰還ルー
プが形成されることな（、音声信号が入力され、その振
幅が大きければ、ＰＬＬ式ＶＣＯ２に生ずる音声信号の
歪は、増加する。ＰＬＬ式ＶＣＯ２の出力が通常の電気
信号による帰還を確立するための音声信号和回路１に帰
還されるので、ＰＬＬ式ＶＣＯ２から出力される信号の
歪は減じられる。

しかし、受信ユニ７ト３０の第２のＰＬＬ５［器３２の
出力には、たとえ送信ユニット１０の歪が補正されたと
しても、入力された音声信号の振幅が大きければ、歪が
発生する。この形式の歪は、負帰還ループが受信ユニッ
ト３０のＰＬＬ受信器３２内で確立されていなければ、
補正されることはない。もし負帰還ループがＰＬＬ受信
器３２内で確立されていれば、受信出力における信号電
圧は減少するので、付加的に増幅器を増設して出力信号
電圧を増加させる必要がある。しかし、この増幅器は、
製造コストを上昇させ、受信ユニット３０の回路構成を
複雑にする。したがって、これらの内部増幅に固有な歪
のばらつきを避ける必要があることはいうまでもない。

入出力間の受信ユニット３０に取り付けられる第２の光
受信器３１とＰＬＬ受信器３２は、製造コストを増加さ
せるが、２力所以上の場所に音声信号を送るために第３
図に示すように、２台もしくはそれ以上の受信器を送信
器に縦続接続すれば、総合的なシステムコストは変わら
ない。

第３図において、１０は送信器ユニソ）、２０１〜２０
４は光ファイバ、３０１〜３０４は受信器ユニットであ
る。

システム構成においては、第１図の受信ユニッ）３０に
おいて使用されているものと同じ内部構成の光受信器と
ＰＬＬ受信器とが各々の受信ユニット３０１〜３０４に
使用される。

音声信号帰還増幅器５の出力に生ずるものと同じ音声信
号波形が受信器３０１，３０２．３０３および３０４の
出力において見られる場合、第３図の光ファイバ式信号
伝送システムに生ずる歪は除去することができる。この
ようなシステムにおいては、送信ユニット１０の内部の
音声信号和回路１と音声信号帰還増幅器５とは、両方と
も歪が極端に低い値になるように設計されている。

第３図に示されるような同報システムにおいては、送信
ユニット１０は高価なものであるが、受信ユニット３０
１，３０２．３０３および３０４が高価でなければ問題
はない。

第４図は、第１図の実施例の入力と出力との関係を示す
グラフである。入力信号と出力信号の１．５ｖ　ｐ−ｐ
付近まで直線性が保持され、歪が低減されている。

第５図は、第１図の実施例の周波数応答特性を示すグラ
フで、周波数２０ＫＨｚ付近が一３ｄＢとなっており、
応答性が十分確保されている。

第６図および第７図は、第１図の帰還ループがある送信
ユニットを用いた場合と、帰還がない場合の送信ユニッ
トを用いた場合の歪率を比較したグラフである。第６図
において、本発明によるシステムによれば、出力電圧に
関係なくほぼ１％前後に低減できる。従来例では出力信
号電圧に対応して２％〜４．５％と歪率が大きくなって
いる。

第７図は周波数１２ＫＨｚまでの歪率を示したものであ
るが、本発明によれば、信号周波数１２ＫＨｚ付近まで
歪率が１％前後になっているが、従来例では、３％〜５
．５％と大きくなっている。

（発明の効果） 以上、説明したように本発明は、受信ユニットの光受信
器と同一構成の第２の光受信器を送信ユニットに並列し
て設け、第２の光受信器の出力を光送信器の入力に負帰
還して戻し、光送信器に加えることにより、光送信器と
光受信器で生じた歪をシステムとして安定、かつ総括的
に補正することができるので、変復調回路で生ずる歪成
分をほぼ完全に除去できるという効果がある。

また、本発明では光ケーブルを使用して信号を伝送して
いるので、電気信号を直接帰還して生ずる、例えば高周
波数において生ずる位相回転による寄生信号が生ずるこ
とがないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による光ファイバ式信号伝送システム
の一実施例を示すブロック図である。 第２図は、第１図に示す光送信ユニットの音声信号和回
路および音声信号帰還増幅器の一実施例を示すブロック
図である。 第３図は、本発明により構成した送受信ユニットを縦続
接続した一例を示すブロック図である。 第４図は、第１図により得られた入出力間の直線性の一
例を示すグラフである。 第５図は、第１図により得られた周波数応答特性の一例
を示すグラフである。 第６図は、第１図により得られた歪率の入力レベルに対
する変化の一例を示すグラフである。 第７図は、第１図により得られた歪率の周波数に対する
変化の一例を示すグラフである。 １・・・音声信号和回路 ２−Ｐ　Ｌ　Ｌ式ＶＣＯ ３・・・光送信器 ４・・・光分流器 ５・・・音声信号帰還増幅器 ６．３２・・・ＰＬＬ式受信器 ７．３１・・・光受信器 ８．２０，２０１〜２０４・・・光ファイバ３０．３０
１〜３０４・・・受信ユニット１０１・・・ＬＰＦ １０４．１０５．５０１・・・増幅器 １０２．１０３．１０６〜１０８，５０２゜５０３・・
・抵抗器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　入力された電気信号を処理し、電光変換して光信号の
   形で送出するための光信号送信部と、前記光信号送信部
   から出力された光信号を分割し第１および第２の通路へ
   送出するための光分流器と、前記第１の通路から得られ
   た第１の光信号を伝送するための第１の光ファイバと、
   前記第２の通路から得られた第２の光信号を伝送するた
   めの第２の光ファイバと、前記光信号送信部から前記第
   １の通路を通って送出された第１の光信号を、前記第１
   の光ファイバから受信して該当する電気信号に変換し処
   理して前記入力信号と相似な信号を出力するための第１
   の光受信手段と、前記第１の光受信手段と同様な内部構
   成を有し、前記第２の光ファイバから前記第２の光通路
   を通って到来した第２の光信号を受信して該当する電気
   信号に変換し処理して前記入力信号と相似な信号を出力
   するための第２の光受信手段と、前記光信号送信部に入
   力される前記電気信号に対して前記第１の光受信手段の
   出力信号を逆極性で加え、帰還ループを形成するための
   和回路手段と、を具備して構成したことを特徴とする光
   ファイバ式信号伝送システム。