JPH11328568A - 信号処理システムにおける多重チャネル光ファイバ干渉センサシステムを校正する装置及び方法 - Google Patents
信号処理システムにおける多重チャネル光ファイバ干渉センサシステムを校正する装置及び方法Info
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- JPH11328568A JPH11328568A JP11033480A JP3348099A JPH11328568A JP H11328568 A JPH11328568 A JP H11328568A JP 11033480 A JP11033480 A JP 11033480A JP 3348099 A JP3348099 A JP 3348099A JP H11328568 A JPH11328568 A JP H11328568A
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- G—PHYSICS
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
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- G01D5/35303—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using a reference fibre, e.g. interferometric devices
-
- G—PHYSICS
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- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
- G01H9/004—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means using fibre optic sensors
-
- G—PHYSICS
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- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
- G01N21/45—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length using interferometric methods; using Schlieren methods
-
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- G01N2021/458—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length using interferometric methods; using Schlieren methods using interferential sensor, e.g. sensor fibre, possibly on optical waveguide
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】信号処理システムに於いてレーザモジュールの
総合的校正を行う装置及びその方法を提供する。 【解決手段】信号処理システムのデータ獲得モジュール
のレーザに対する校正技術において、位相変調係数の適
切な値は各レーザ毎について算出され、レーザ出力信号
の位相変調にてレーザモジュール搬送波周波数のコサイ
ン波信号の振幅として用いられる。センサから戻される
信号の同相成分と直交成分の全Ｉ／Ｑ率の平均であり、
選択されたレーザモジュールの全チャネルについて算出
される全体平均Ｉ／Ｑ率から、位相変調係数が決定され
る。選択されたレーザモジュールに対する位相変調係数
は実験的に、あるいは前回決定された位相変調係数を前
回決定された全体平均Ｉ／Ｑ率で除算することによって
求められる。
総合的校正を行う装置及びその方法を提供する。 【解決手段】信号処理システムのデータ獲得モジュール
のレーザに対する校正技術において、位相変調係数の適
切な値は各レーザ毎について算出され、レーザ出力信号
の位相変調にてレーザモジュール搬送波周波数のコサイ
ン波信号の振幅として用いられる。センサから戻される
信号の同相成分と直交成分の全Ｉ／Ｑ率の平均であり、
選択されたレーザモジュールの全チャネルについて算出
される全体平均Ｉ／Ｑ率から、位相変調係数が決定され
る。選択されたレーザモジュールに対する位相変調係数
は実験的に、あるいは前回決定された位相変調係数を前
回決定された全体平均Ｉ／Ｑ率で除算することによって
求められる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は概して信号処理分野
に関し、特に信号処理システムにおける多重チャネル光
ファイバ干渉センサシステムを校正（キャリブレーショ
ン）する装置及び方法に関するものである。
に関し、特に信号処理システムにおける多重チャネル光
ファイバ干渉センサシステムを校正（キャリブレーショ
ン）する装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【関連する技術】水中用の音響リスニングシステムは当
該分野に於いてはよく知られている。当該システムには
一般に、高感度な水中受聴力を有し、相対位置情報の提
供が可能である複数の音響センサアレイが備えられてい
る。各センサは入力信号を変調することにより、入力の
気圧波に対して反応する。そして全てのセンサからの出
力が処理されて、音響及び位置の情報が求まる。これら
のセンサアレイは一般的には、潜水艦船体に取り付けら
れているか、もしくは潜水艦後部において曳航される。
理想としてはこれらセンサアレイを潜水艦船体に取り付
けた方がよいが、従来の音響センサは多くの潜水鑑にと
っては重すぎるものであった。しかし、最近の音響セン
サアレイ技術の進歩により、潜水艦船体への取り付けが
可能となる程の軽量で、しかも信号反応が依然高感度な
センサアレイが作られている。また、その重量が軽くな
ったことに伴い、センサの数を増やすことも可能となっ
た。
該分野に於いてはよく知られている。当該システムには
一般に、高感度な水中受聴力を有し、相対位置情報の提
供が可能である複数の音響センサアレイが備えられてい
る。各センサは入力信号を変調することにより、入力の
気圧波に対して反応する。そして全てのセンサからの出
力が処理されて、音響及び位置の情報が求まる。これら
のセンサアレイは一般的には、潜水艦船体に取り付けら
れているか、もしくは潜水艦後部において曳航される。
理想としてはこれらセンサアレイを潜水艦船体に取り付
けた方がよいが、従来の音響センサは多くの潜水鑑にと
っては重すぎるものであった。しかし、最近の音響セン
サアレイ技術の進歩により、潜水艦船体への取り付けが
可能となる程の軽量で、しかも信号反応が依然高感度な
センサアレイが作られている。また、その重量が軽くな
ったことに伴い、センサの数を増やすことも可能となっ
た。
【０００３】水中音響センサはその他地質調査産業、特
に海底油田の探鉱、においても用いられる。莫大な数の
センサアレイを、海底の既知の石油埋蔵量がある位置付
近に設置すればよい。水上艦船が空中大爆発により音響
圧力波を引き起こす。その音響圧力波と海洋底からの反
響が、センサアレイにより検知される。これらセンサか
らのデータが処理及び分析され、最適な掘削位置の決
定、あるいは既知のオイルプールの状態観測が行われ
る。
に海底油田の探鉱、においても用いられる。莫大な数の
センサアレイを、海底の既知の石油埋蔵量がある位置付
近に設置すればよい。水上艦船が空中大爆発により音響
圧力波を引き起こす。その音響圧力波と海洋底からの反
響が、センサアレイにより検知される。これらセンサか
らのデータが処理及び分析され、最適な掘削位置の決
定、あるいは既知のオイルプールの状態観測が行われ
る。
【０００４】上記のような応用例やその他関連する応用
例において、音響センサの数およびその複雑さが増加す
るにつれて、それに対応する信号処理電子モジュールも
同様に増加する。典型的な従来のシステムでは、アナロ
グ回路を用いて各センサに問い合わせるが、これらアナ
ログシステムはずれ易く、センサを正確に校正すること
が非常に困難である。最近の開発により、光ファイバ干
渉センサが作られている。この光ファイバ干渉センサ
は、１９８２年１０月号のアメリカ電気・電子通信学会
の量子エレクトロニクス学術誌 （IEEE Journal of Qua
ntum Electronics）ＱＥ-１８巻第１０号の中で、Antho
ny Dandriｄge、 Alan B. Tveten、ThomasG. Gialloren
ziによる「位相発生搬送波を用いた光ファイバセンサの
ホモダイン復調方式 ("Homodyne Demodulation Scheme
for Fiber Optic Sensors UsingPhase Generated Carri
er")」 という記事に記載されており、本願に於いて参
考として取り入れるものとする。当該参考資料には、Ｉ
成分とＱ成分では周波数が異なるような変調・復調技術
が教示されている。この技術を本発明で用いる。
例において、音響センサの数およびその複雑さが増加す
るにつれて、それに対応する信号処理電子モジュールも
同様に増加する。典型的な従来のシステムでは、アナロ
グ回路を用いて各センサに問い合わせるが、これらアナ
ログシステムはずれ易く、センサを正確に校正すること
が非常に困難である。最近の開発により、光ファイバ干
渉センサが作られている。この光ファイバ干渉センサ
は、１９８２年１０月号のアメリカ電気・電子通信学会
の量子エレクトロニクス学術誌 （IEEE Journal of Qua
ntum Electronics）ＱＥ-１８巻第１０号の中で、Antho
ny Dandriｄge、 Alan B. Tveten、ThomasG. Gialloren
ziによる「位相発生搬送波を用いた光ファイバセンサの
ホモダイン復調方式 ("Homodyne Demodulation Scheme
for Fiber Optic Sensors UsingPhase Generated Carri
er")」 という記事に記載されており、本願に於いて参
考として取り入れるものとする。当該参考資料には、Ｉ
成分とＱ成分では周波数が異なるような変調・復調技術
が教示されている。この技術を本発明で用いる。
【０００５】上述の関連する特許出願には、多重チャネ
ル応用例にて光ファイバ干渉センサへ問い合わせる技術
や、図１に示す信号処理システム１００のディジタルダ
ウンコンバータを校正することにより受信カード１２２
を微調整する技術が開示されている。信号処理システム
１００は、レーザを備えた発信側と、センサと制御回路
と、受信側とから成る。各センサは発信側と受信側の間
に、船外遠隔測定器の一部として設置されている。これ
らセンサは光ファイバ干渉計によって検知された環境か
ら情報を得る光ファイバセンサである。光ファイバ干渉
計は、参照用ファイバと信号ファイバを有する。これら
２つのファイバ間での相対的な光の位相ずれが遠隔測定
器から返される情報であり、これを受信側が抽出する。
ル応用例にて光ファイバ干渉センサへ問い合わせる技術
や、図１に示す信号処理システム１００のディジタルダ
ウンコンバータを校正することにより受信カード１２２
を微調整する技術が開示されている。信号処理システム
１００は、レーザを備えた発信側と、センサと制御回路
と、受信側とから成る。各センサは発信側と受信側の間
に、船外遠隔測定器の一部として設置されている。これ
らセンサは光ファイバ干渉計によって検知された環境か
ら情報を得る光ファイバセンサである。光ファイバ干渉
計は、参照用ファイバと信号ファイバを有する。これら
２つのファイバ間での相対的な光の位相ずれが遠隔測定
器から返される情報であり、これを受信側が抽出する。
【０００６】図１は信号処理システム１００の概略ブロ
ック図である。必須の電子制御処理回路を含んだ船内受
信モジュール１０２は潜水艦船体内に設置されている。
軽量光ファイバ干渉センサアレイ１０４は、潜水艦船体
外に設置されている。アレイの各センサは、船内受信モ
ジュール１０２のレーザモジュール１１６から送られる
光信号１１８を位相変調することにより、入力される音
響圧力波に対して反応する。それぞれ異なる搬送周波数
で作動している別々のセンサからの複数の変調信号は、
単一の光ファイバケーブル戻り信号１２０へと受動的に
多重化され、受信モジュール１０２に返送される。それ
から、チャネル信号は受信モジュール１０２によって分
離（逆多重化）され、復調される。
ック図である。必須の電子制御処理回路を含んだ船内受
信モジュール１０２は潜水艦船体内に設置されている。
軽量光ファイバ干渉センサアレイ１０４は、潜水艦船体
外に設置されている。アレイの各センサは、船内受信モ
ジュール１０２のレーザモジュール１１６から送られる
光信号１１８を位相変調することにより、入力される音
響圧力波に対して反応する。それぞれ異なる搬送周波数
で作動している別々のセンサからの複数の変調信号は、
単一の光ファイバケーブル戻り信号１２０へと受動的に
多重化され、受信モジュール１０２に返送される。それ
から、チャネル信号は受信モジュール１０２によって分
離（逆多重化）され、復調される。
【０００７】船内受信モジュール１０２は電力接続１０
６を介して潜水艦の電力システム（図示せず）に接続さ
れている。船内受信モジュール１０２は、受信構成要素
に必要な電力を供給するための電力配電／調整ブロック
１１２を有する。各入力光信号１１８はそれぞれ対応す
るレーザモジュール１１６によって生成される。各レー
ザモジュールは、レーザ１１７、位相変調器１１９、レ
ーザ駆動カード９７、レーザ制御カード９８を含む。本
実施例で用いられるレーザ１１７はモデル番号１２５
の、２００ミリワット、Ｎｄ：ＹＡＧレーザであり、カ
リフォルニア州パロアルトにあるライトウェーブエレク
トロニクス社（Lightwave Electronics）にて入手可能
である。位相変調器１１９は、好ましくはニオブ酸リチ
ウム位相変調器がよい。
６を介して潜水艦の電力システム（図示せず）に接続さ
れている。船内受信モジュール１０２は、受信構成要素
に必要な電力を供給するための電力配電／調整ブロック
１１２を有する。各入力光信号１１８はそれぞれ対応す
るレーザモジュール１１６によって生成される。各レー
ザモジュールは、レーザ１１７、位相変調器１１９、レ
ーザ駆動カード９７、レーザ制御カード９８を含む。本
実施例で用いられるレーザ１１７はモデル番号１２５
の、２００ミリワット、Ｎｄ：ＹＡＧレーザであり、カ
リフォルニア州パロアルトにあるライトウェーブエレク
トロニクス社（Lightwave Electronics）にて入手可能
である。位相変調器１１９は、好ましくはニオブ酸リチ
ウム位相変調器がよい。
【０００８】図２に示すように、８のレーザ１１７ａ−
１１７ｈのそれぞれが備わった８のレーザモジュール
が、それぞれ対応する８のセンサアレイ１０４ａ−１０
４ｈを駆動する。各レーザ１１７は５６のセンサ（チャ
ネル）に電力を供給する。一般には、潜水艦の両側に２
８ずつ設置されている。レーザ１１７の結晶が周波数シ
ンセサイザ１４２（図１）から与えられる温度レベルに
より加熱される。当該分野に於いては公知であるよう
に、周波数シンセサイザ１４２は結晶の温度を各レーザ
１１７毎に個別に制御して、８つのそれぞれ異なる
「色」をした、すなわち１３１９ナノメートルで僅かに
異なる波長のレーザ出力を生成する。それらレーザ出力
は、対応する位相変調器１１９ａ−１１９ｈに与えられ
る。
１１７ｈのそれぞれが備わった８のレーザモジュール
が、それぞれ対応する８のセンサアレイ１０４ａ−１０
４ｈを駆動する。各レーザ１１７は５６のセンサ（チャ
ネル）に電力を供給する。一般には、潜水艦の両側に２
８ずつ設置されている。レーザ１１７の結晶が周波数シ
ンセサイザ１４２（図１）から与えられる温度レベルに
より加熱される。当該分野に於いては公知であるよう
に、周波数シンセサイザ１４２は結晶の温度を各レーザ
１１７毎に個別に制御して、８つのそれぞれ異なる
「色」をした、すなわち１３１９ナノメートルで僅かに
異なる波長のレーザ出力を生成する。それらレーザ出力
は、対応する位相変調器１１９ａ−１１９ｈに与えられ
る。
【０００９】船内受信モジュール１０２の受信側に戻る
途中で、各センサアレイ１０４からの全ての第１チャネ
ル出力は信号多重器１２１を介して、１つに多重化され
る。この動作は残り５５のチャネルに対して繰り返され
る。その結果、５６の光ファイバケーブル戻り信号１２
０がセンサアレイ１０４から返され、その時の各ファイ
バは８つの多重化信号を保持している。多重化信号は受
信カード１２２（図１）によって処理される。使用され
るセンサの数によるが、複数の受信カード１２２が必要
な場合もあろう。
途中で、各センサアレイ１０４からの全ての第１チャネ
ル出力は信号多重器１２１を介して、１つに多重化され
る。この動作は残り５５のチャネルに対して繰り返され
る。その結果、５６の光ファイバケーブル戻り信号１２
０がセンサアレイ１０４から返され、その時の各ファイ
バは８つの多重化信号を保持している。多重化信号は受
信カード１２２（図１）によって処理される。使用され
るセンサの数によるが、複数の受信カード１２２が必要
な場合もあろう。
【００１０】周波数シンセサイザ１４２は主システムク
ロックを含み、振幅−周波数制御ライン１４６上でレー
ザモジュール１１６に与えられるレーザカラー、電力、
温度などのレーザパラメータを定めることによって、レ
ーザモジュール１１６の動作を制御する。受信カード１
２２には信号タイミングライン１４４を介して、タイミ
ング情報が与えられる。ＣＰＵ１３０、対応するメモリ
１４０は、システムレベル制御情報及びシステムレベル
状態情報を、データライン１３２、１３８、１４１を介
して受信モジュール１０２の各構成要素に与える。ＣＰ
Ｕ１３０と受信カード１２２の間に位置するＶＭＥバス
１３８に取り付けられたＶＭＥインターフェース１３９
をＣＰＵ１３０は有している。ＣＰＵ１３０はデータラ
イン１４１を介して、周波数シンセサイザ１４２に接続
されている。
ロックを含み、振幅−周波数制御ライン１４６上でレー
ザモジュール１１６に与えられるレーザカラー、電力、
温度などのレーザパラメータを定めることによって、レ
ーザモジュール１１６の動作を制御する。受信カード１
２２には信号タイミングライン１４４を介して、タイミ
ング情報が与えられる。ＣＰＵ１３０、対応するメモリ
１４０は、システムレベル制御情報及びシステムレベル
状態情報を、データライン１３２、１３８、１４１を介
して受信モジュール１０２の各構成要素に与える。ＣＰ
Ｕ１３０と受信カード１２２の間に位置するＶＭＥバス
１３８に取り付けられたＶＭＥインターフェース１３９
をＣＰＵ１３０は有している。ＣＰＵ１３０はデータラ
イン１４１を介して、周波数シンセサイザ１４２に接続
されている。
【００１１】受信カード１２２は戻り信号１２０を分離
し、復調して、更なる信号処理を行うビーム形成カード
１２４に対して信号を出力する。ファイバチャネルカー
ド１２６は、外部のファイババス１１０に信号情報を送
る。各受信カード１２２は、７つのファイバ戻り信号１
２０を処理する。各ファイバには８つのレーザチャネル
があり、すなわち８つの異なる各センサアレイ１０４か
ら合計５６のチャネルがある。
し、復調して、更なる信号処理を行うビーム形成カード
１２４に対して信号を出力する。ファイバチャネルカー
ド１２６は、外部のファイババス１１０に信号情報を送
る。各受信カード１２２は、７つのファイバ戻り信号１
２０を処理する。各ファイバには８つのレーザチャネル
があり、すなわち８つの異なる各センサアレイ１０４か
ら合計５６のチャネルがある。
【００１２】図３は、図１に示す受信カード１２２の詳
細なブロック図である。８つのチャネルを含み、音響セ
ンサアレイ１０４によって出力される戻り信号 （
（ｔ））１２０は、 偏波ダイバーシチ検出器（ＰＤ
Ｄ）２００に入力される。３つの出力端子を有したＰＤ
Ｄの例は、発明の名称が「光ファイバ干渉センサシステ
ムに於いて偏波信号フェージングを防ぐ光信号検出装置
及びその方法」である米国特許出願番号５，４４８，０
５８に記載されている。本実施例では、２つのセルのＰ
ＤＤあるいは２つの出力端子を有したＰＤＤが用いられ
る。ＰＤＤ２００や受信カード１２２のその他いくつか
の素子が、戻り信号１２０の偏波信号フェージングを防
ぐ。ＰＤＤ２００は、２つのフォトダイオードを介し
て、光ファイバ戻り信号１２０の光子エネルギーを２つ
の別々の電流２００ａと２００ｂに変換する。
細なブロック図である。８つのチャネルを含み、音響セ
ンサアレイ１０４によって出力される戻り信号 （
（ｔ））１２０は、 偏波ダイバーシチ検出器（ＰＤ
Ｄ）２００に入力される。３つの出力端子を有したＰＤ
Ｄの例は、発明の名称が「光ファイバ干渉センサシステ
ムに於いて偏波信号フェージングを防ぐ光信号検出装置
及びその方法」である米国特許出願番号５，４４８，０
５８に記載されている。本実施例では、２つのセルのＰ
ＤＤあるいは２つの出力端子を有したＰＤＤが用いられ
る。ＰＤＤ２００や受信カード１２２のその他いくつか
の素子が、戻り信号１２０の偏波信号フェージングを防
ぐ。ＰＤＤ２００は、２つのフォトダイオードを介し
て、光ファイバ戻り信号１２０の光子エネルギーを２つ
の別々の電流２００ａと２００ｂに変換する。
【００１３】光レシーバ２０２ａと２０２ｂのそれぞれ
では、トランスインピーダンス増幅器が入力電流を電圧
に変換する。信号対雑音のレベルが最大となるよう、ま
た電圧レベルがＡＤＣ２０４ａと２０４ｂの飽和度を確
実に下回るように、可変ゲイン増幅器は電圧レベルを設
定する。光レシーバ２０２ａと２０２ｂのアンチエイリ
アシングフィルタは信号を通過させ、その信号はＡＤＣ
２０４ａと２０４ｂへ移る。そこでは、光レシーバ２０
２ａと２０２ｂのアナログ出力が、高速（>=毎秒２５．
６メガサンプル(ＭＳＰＳ））で高分解能（>=１２ビッ
ト）のＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）２０４ａと２０４ｂによ
ってデジタル化される。本実施例に於いて用いられるＡ
ＤＣには、部品番号９０４２が付いており、アナログデ
バイセズ社（Analog Devices, Inc）によって製造され
ている。
では、トランスインピーダンス増幅器が入力電流を電圧
に変換する。信号対雑音のレベルが最大となるよう、ま
た電圧レベルがＡＤＣ２０４ａと２０４ｂの飽和度を確
実に下回るように、可変ゲイン増幅器は電圧レベルを設
定する。光レシーバ２０２ａと２０２ｂのアンチエイリ
アシングフィルタは信号を通過させ、その信号はＡＤＣ
２０４ａと２０４ｂへ移る。そこでは、光レシーバ２０
２ａと２０２ｂのアナログ出力が、高速（>=毎秒２５．
６メガサンプル(ＭＳＰＳ））で高分解能（>=１２ビッ
ト）のＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）２０４ａと２０４ｂによ
ってデジタル化される。本実施例に於いて用いられるＡ
ＤＣには、部品番号９０４２が付いており、アナログデ
バイセズ社（Analog Devices, Inc）によって製造され
ている。
【００１４】用いられるＡＤＣの数は、ＰＤＤ２００の
出力端子数に直接左右される。一般に、出力端子は２つ
であるが、３つでも可能である。この段階では、デジタ
ル化された出力は、光ファイバ戻り信号１２０での全て
のチャネルから成る複合信号を含んでいる。その全ての
チャネルは、情報搬送側波帯を有した周波数分割位相多
重によって作られた搬送波である。
出力端子数に直接左右される。一般に、出力端子は２つ
であるが、３つでも可能である。この段階では、デジタ
ル化された出力は、光ファイバ戻り信号１２０での全て
のチャネルから成る複合信号を含んでいる。その全ての
チャネルは、情報搬送側波帯を有した周波数分割位相多
重によって作られた搬送波である。
【００１５】ＡＤＣ２０４ａと２０４ｂの各出力は、そ
れぞれバッファリングされ、ＡＤＣ２０４ａと２０４ｂ
の各信号経路につながる多極切替（マルチスロー、マル
チポール）のバススイッチ２０６を通過する。後述する
ように、バススイッチ２０６の１つの出力は、校正チャ
ネルの一部として用いられる信号経路２３８を介してデ
ジタルダウンコンバータ（ＤＤＣ）２２８に移る。バス
スイッチ２０６の出力は信号チャネルＤＤＣ２０８ａ、
２０８ｂ、２０８ｎへと移る。バススイッチ２０６の目
的は、各ＤＤＣ２０８がどのＡＤＣ出力端子にも接続可
能とすることにある。後に図７を使って説明するが、こ
れはＰＤＤ２００の選択アルゴリズムにおいて必要とな
る。
れぞれバッファリングされ、ＡＤＣ２０４ａと２０４ｂ
の各信号経路につながる多極切替（マルチスロー、マル
チポール）のバススイッチ２０６を通過する。後述する
ように、バススイッチ２０６の１つの出力は、校正チャ
ネルの一部として用いられる信号経路２３８を介してデ
ジタルダウンコンバータ（ＤＤＣ）２２８に移る。バス
スイッチ２０６の出力は信号チャネルＤＤＣ２０８ａ、
２０８ｂ、２０８ｎへと移る。バススイッチ２０６の目
的は、各ＤＤＣ２０８がどのＡＤＣ出力端子にも接続可
能とすることにある。後に図７を使って説明するが、こ
れはＰＤＤ２００の選択アルゴリズムにおいて必要とな
る。
【００１６】ＤＤＣ２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｎのそ
れぞれは、デジタル情報のミックスダウン及びフィルタ
リングを行い、合成信号から１つのチャネルを分離する
デジタルデマルチプレクサとして作用する。本実施例に
於いて用いられるＤＤＣチップはグレイチップ社（Gray
chip, Inc）により製造されるＧＣ４０４１チップであ
る。本装置は２チャネルの能力を有している。その他の
実施例に於いての各チップは、１／２チャネルもしくは
１チャネルの能力だけの場合もある。必要とされるＤＤ
Ｃの数はその時の応用例で用いられるチャネル数に左右
される。例えば、戻り信号１２０が８の多重化チャネル
を有している場合、２チャネルの能力を持つＤＤＣチッ
プが４つ必要である。本実施例では後述するように、１
つの受信カード１２２につき、２チャネル機能のＤＤＣ
チップが２８用いられるが（つまり合計５６チャネ
ル）、校正ＤＤＣ２２８及び受信カード制御部２２６は
それぞれ１つだけでよい。従って、全ての５６の多重化
信号を処理するのには、多重化されたアレイ出力信号１
つ当たりに８のチャネルがあるチャネル群が７つ必要と
なる。
れぞれは、デジタル情報のミックスダウン及びフィルタ
リングを行い、合成信号から１つのチャネルを分離する
デジタルデマルチプレクサとして作用する。本実施例に
於いて用いられるＤＤＣチップはグレイチップ社（Gray
chip, Inc）により製造されるＧＣ４０４１チップであ
る。本装置は２チャネルの能力を有している。その他の
実施例に於いての各チップは、１／２チャネルもしくは
１チャネルの能力だけの場合もある。必要とされるＤＤ
Ｃの数はその時の応用例で用いられるチャネル数に左右
される。例えば、戻り信号１２０が８の多重化チャネル
を有している場合、２チャネルの能力を持つＤＤＣチッ
プが４つ必要である。本実施例では後述するように、１
つの受信カード１２２につき、２チャネル機能のＤＤＣ
チップが２８用いられるが（つまり合計５６チャネ
ル）、校正ＤＤＣ２２８及び受信カード制御部２２６は
それぞれ１つだけでよい。従って、全ての５６の多重化
信号を処理するのには、多重化されたアレイ出力信号１
つ当たりに８のチャネルがあるチャネル群が７つ必要と
なる。
【００１７】ＤＤＣ２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｎのそ
れぞれは、バススイッチ２０６からの位相信号の互いに
直交する成分を表す同相（Ｉ）データワードと直交成分
の位相(Ｑ)データワードを出力する。ＤＤＣ２０８ａ、
２０８ｂ、２０８ｎからのこれらＩ成分とＱ成分は、そ
れぞれＩバスとＱバスとに時分割多重化（ＴＤＭ）して
出力される。本発明においては、同じ位相角を定義する
Ｉ成分とＱ成分は異なる周波数を有する。これらＩ成分
とＱ成分は同じ周波数についての高調波であり、これら
成分の１つが通常は基本周波数であり、もう１つの方が
第１高調波である。出力信号経路２１０と２１２（これ
らは、直列の１方向もしくは２方向のデータ経路であれ
ばよい）は、８ビットのＩデータワードとＱデータワー
ドをバッファ２１４に出力する。バッファ２１４ではそ
れらデータワードをバッファリングし、８ビットワード
を１６ビットワードに変換する。
れぞれは、バススイッチ２０６からの位相信号の互いに
直交する成分を表す同相（Ｉ）データワードと直交成分
の位相(Ｑ)データワードを出力する。ＤＤＣ２０８ａ、
２０８ｂ、２０８ｎからのこれらＩ成分とＱ成分は、そ
れぞれＩバスとＱバスとに時分割多重化（ＴＤＭ）して
出力される。本発明においては、同じ位相角を定義する
Ｉ成分とＱ成分は異なる周波数を有する。これらＩ成分
とＱ成分は同じ周波数についての高調波であり、これら
成分の１つが通常は基本周波数であり、もう１つの方が
第１高調波である。出力信号経路２１０と２１２（これ
らは、直列の１方向もしくは２方向のデータ経路であれ
ばよい）は、８ビットのＩデータワードとＱデータワー
ドをバッファ２１４に出力する。バッファ２１４ではそ
れらデータワードをバッファリングし、８ビットワード
を１６ビットワードに変換する。
【００１８】それから、あるタイムシーケンスにおいて
全てのＤＤＣ２０８から出力されたＩデータワード及び
Ｑデータワードは復調される。ＩデータワードとＱデー
タワードは、座標変換器２１６によってデカルト座標表
現から極座標表現に変換され、極座標に於ける絶対値及
び位相角が求まる。本実施例では座標変換器２１６とし
て、レイシオン社(Raytheon Corp.)製造のＴＭＣ２３３
０Ａチップを用いるが、その他類似素子であってもよ
い。
全てのＤＤＣ２０８から出力されたＩデータワード及び
Ｑデータワードは復調される。ＩデータワードとＱデー
タワードは、座標変換器２１６によってデカルト座標表
現から極座標表現に変換され、極座標に於ける絶対値及
び位相角が求まる。本実施例では座標変換器２１６とし
て、レイシオン社(Raytheon Corp.)製造のＴＭＣ２３３
０Ａチップを用いるが、その他類似素子であってもよ
い。
【００１９】座標変換器２１６が出力するのは瞬時の位
相角であり、その変化は環境による音響信号の音響圧力
の変化に直接関係する。また、その変化率は用いられて
いる光ファイバセンサ毎の環境からの音響信号の周波数
に直接関係する。チャネル毎の瞬時位相角は、ＶＭＥバ
ス１３８にも接続された音響信号プロセッサ２１８に於
いて、積分及びフィルタリングアルゴリズムにより更に
処理される。音響信号プロセッサ２１８の出力は、表示
装置、オシロスコープ、その他いくつかの信号処理ブロ
ックに対して望み通りに供給されてもよい。２つのＤＡ
Ｃ２２２と２２４は、出力信号のテスト及び様子を見る
ために使用可能なＩ信号とＱ信号とを出す。
相角であり、その変化は環境による音響信号の音響圧力
の変化に直接関係する。また、その変化率は用いられて
いる光ファイバセンサ毎の環境からの音響信号の周波数
に直接関係する。チャネル毎の瞬時位相角は、ＶＭＥバ
ス１３８にも接続された音響信号プロセッサ２１８に於
いて、積分及びフィルタリングアルゴリズムにより更に
処理される。音響信号プロセッサ２１８の出力は、表示
装置、オシロスコープ、その他いくつかの信号処理ブロ
ックに対して望み通りに供給されてもよい。２つのＤＡ
Ｃ２２２と２２４は、出力信号のテスト及び様子を見る
ために使用可能なＩ信号とＱ信号とを出す。
【００２０】上述の米国特許出願番号０９／０２１，５
５７に記載されている校正手順では、受信カード１２２
の構成要素の校正用に受信カード１２２の微調整ループ
が使われている。そのために、バススイッチ２０６の出
力端子２３８が、校正チャネルＤＤＣ２２８に対する出
力に用いられる。ＰＤＤ２００が２以上ある場合は、校
正チャネルＤＤＣ２２８にＴＤＭ方法で出力するバスス
イッチ２０６も２以上となる。校正チャネルＤＤＣ２２
８は各信号チャネルを順に模倣するよう設定されてい
る。校正チャネルは、信号チャネル毎に、ＰＤＤ出力選
択、位相偏移調整、Ｉ／Ｑバランスを目立たずにチェッ
クすることを可能にする。そのために、データは信号チ
ャネルＤＤＣ２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｎの出力と類
似したＩワードとＱワードとへＤＤＣ２２８によって処
理される。そしてそのＩワードとＱワードは、チャネル
性能を調べるのに必要な情報を抽出するため、受信カー
ド制御部２２６（それ専用のＲＡＭ・ＲＯＭ２３２メモ
リを有したデジタル信号プロセッサ）により処理され
る。本実施例では、受信カード制御部２２６としてアナ
ログデヴァイシズ社（Analog Devices, Inc)製造のＡＤ
ＳＰ２１８１を用いる。
５７に記載されている校正手順では、受信カード１２２
の構成要素の校正用に受信カード１２２の微調整ループ
が使われている。そのために、バススイッチ２０６の出
力端子２３８が、校正チャネルＤＤＣ２２８に対する出
力に用いられる。ＰＤＤ２００が２以上ある場合は、校
正チャネルＤＤＣ２２８にＴＤＭ方法で出力するバスス
イッチ２０６も２以上となる。校正チャネルＤＤＣ２２
８は各信号チャネルを順に模倣するよう設定されてい
る。校正チャネルは、信号チャネル毎に、ＰＤＤ出力選
択、位相偏移調整、Ｉ／Ｑバランスを目立たずにチェッ
クすることを可能にする。そのために、データは信号チ
ャネルＤＤＣ２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｎの出力と類
似したＩワードとＱワードとへＤＤＣ２２８によって処
理される。そしてそのＩワードとＱワードは、チャネル
性能を調べるのに必要な情報を抽出するため、受信カー
ド制御部２２６（それ専用のＲＡＭ・ＲＯＭ２３２メモ
リを有したデジタル信号プロセッサ）により処理され
る。本実施例では、受信カード制御部２２６としてアナ
ログデヴァイシズ社（Analog Devices, Inc)製造のＡＤ
ＳＰ２１８１を用いる。
【００２１】受信カード制御部２２６の動作を、図４に
示すフローチャートを参照しながら説明する。以下に記
載するステップは、システム制御部のＲＯＭ２３２に記
憶されているソフトウェア、もしくはシステム初期化の
際にＣＰＵ１３０が信号プロセッサ２２６ ＤＳＰ ＲＡ
Ｍにダウンロードしたソフトウェアによって実行され
る。ステップ３００での電源初期化あるいはシステム再
初期化に際して、全ての割り込みがステップ３０２で禁
止となる。受信カード制御部２２６のデジタル信号処理
部（ＤＳＰ)は、それに対応しているＲＡＭメモリ及び
ＤＤＣ２０８と共に、ステップ３０４にて初期化され
る。そしてステップ３０６で、割り込み禁止が解除され
る。信号チャネルと校正チャネルがステップ３０８で選
択される。その後、各信号チャネル毎にADC選択を行う
ことにより、最良のＰＤＤ信号がステップ３１０にて選
択される。このＰＤＤ選択のステップは、図７を参照し
ながら更に後述する。
示すフローチャートを参照しながら説明する。以下に記
載するステップは、システム制御部のＲＯＭ２３２に記
憶されているソフトウェア、もしくはシステム初期化の
際にＣＰＵ１３０が信号プロセッサ２２６ ＤＳＰ ＲＡ
Ｍにダウンロードしたソフトウェアによって実行され
る。ステップ３００での電源初期化あるいはシステム再
初期化に際して、全ての割り込みがステップ３０２で禁
止となる。受信カード制御部２２６のデジタル信号処理
部（ＤＳＰ)は、それに対応しているＲＡＭメモリ及び
ＤＤＣ２０８と共に、ステップ３０４にて初期化され
る。そしてステップ３０６で、割り込み禁止が解除され
る。信号チャネルと校正チャネルがステップ３０８で選
択される。その後、各信号チャネル毎にADC選択を行う
ことにより、最良のＰＤＤ信号がステップ３１０にて選
択される。このＰＤＤ選択のステップは、図７を参照し
ながら更に後述する。
【００２２】同相のＩ成分に対する位相偏移アルゴリズ
ムは、ステップ３１２にて実行される。ステップ３１２
の詳細を図５に示す。同様に、Ｑ成分に対する位相偏移
アルゴリズムは、図６に示すステップ３１４にて実行さ
れる。Ｉ／Ｑバランスアルゴリズムはステップ３１６に
て実行され、その詳細を図８に示す。ステップ３０８〜
３１６は、全てのチャネルに対する校正が終了するまで
チャネル毎に繰り返される。実施例によってはシステム
の起動の際にだけ校正が行われるが、本実施例ではシス
テムが動作している間は各ＤＤＣ毎に校正手順が繰り返
される。その結果、信号処理機能に影響を与えず、目立
たずにシステムの校正を行う動的な校正システムが実現
される。
ムは、ステップ３１２にて実行される。ステップ３１２
の詳細を図５に示す。同様に、Ｑ成分に対する位相偏移
アルゴリズムは、図６に示すステップ３１４にて実行さ
れる。Ｉ／Ｑバランスアルゴリズムはステップ３１６に
て実行され、その詳細を図８に示す。ステップ３０８〜
３１６は、全てのチャネルに対する校正が終了するまで
チャネル毎に繰り返される。実施例によってはシステム
の起動の際にだけ校正が行われるが、本実施例ではシス
テムが動作している間は各ＤＤＣ毎に校正手順が繰り返
される。その結果、信号処理機能に影響を与えず、目立
たずにシステムの校正を行う動的な校正システムが実現
される。
【００２３】最良のＰＤＤ信号を選択する（ステップ３
１０）手順が、図７のフローチャートに示される。ステ
ップ６０２において第１ＡＤＣ２０４ａが選択され、ス
テップ６０４にてＩデータとＱデータのサンプルが得ら
れる。Ｑ値がゼロに近づくと、最大Ipeak-to-peak値が
ステップ６０６にて算出される。Ｑ＝０の時にIpeak-t
o-peak値は最大値となるが、その瞬間をとらえるのは困
難である。そのため、複数のＩ値が、Ｑ＝０となる前後
でのある期間中に収集される。Ipeak-to-peak値が最大
値となるような好ましいＩ値が３２収集される。これら
３２の最大Ipeak- to-peak値を平均して、平均最大I
peak-to-peak値が求められる。必要な場合には同様の処
理を、平均最大Qpeak-to-peak値を求める際に実行して
もよい。
１０）手順が、図７のフローチャートに示される。ステ
ップ６０２において第１ＡＤＣ２０４ａが選択され、ス
テップ６０４にてＩデータとＱデータのサンプルが得ら
れる。Ｑ値がゼロに近づくと、最大Ipeak-to-peak値が
ステップ６０６にて算出される。Ｑ＝０の時にIpeak-t
o-peak値は最大値となるが、その瞬間をとらえるのは困
難である。そのため、複数のＩ値が、Ｑ＝０となる前後
でのある期間中に収集される。Ipeak-to-peak値が最大
値となるような好ましいＩ値が３２収集される。これら
３２の最大Ipeak- to-peak値を平均して、平均最大I
peak-to-peak値が求められる。必要な場合には同様の処
理を、平均最大Qpeak-to-peak値を求める際に実行して
もよい。
【００２４】ステップ６０６にて算出された平均最大I
peak-to-peak値が、ステップ６０８にて記憶される。そ
して、第２ＡＤＣ２０４ｂがステップ６１０にて選択さ
れる。ステップ６１２にて、Ｉデータ及びＱデータのサ
ンプルが第２ＡＤＣ２０４ｂに対して求められる。ステ
ップ６１４で再度、平均最大Ipeak-to-peak値が算出さ
れ、この算出された値がステップ６１６にて記憶され
る。記憶された２つの平均最大Ipeak-to-peak値がステ
ップ６１８にて比較される。そして、より大きなI
peak-to-peak値を生成する方のＡＤＣ２０４が選択され
る（ステップ６２０、６２２）。異なるＡＤＣ２０４の
選択により、Ｉ及びＱの信号レベルが対称的に影響を受
けるため、この手順に於いて検討が必要となるのは１つ
の信号（ＩもしくはＱ)に対してだけである。ＰＤＤ２
００の選択ステップは、各チャネル毎に個別に実行され
る。従って、実際にＤＤＣ２０８内の異なるチャネルが
それぞれ異なるＡＤＣ２０４の入力を用いている場合も
あり得る。これが、各ＤＤＣ２０８を両方のＡＤＣに接
続しなければならない理由である。
peak-to-peak値が、ステップ６０８にて記憶される。そ
して、第２ＡＤＣ２０４ｂがステップ６１０にて選択さ
れる。ステップ６１２にて、Ｉデータ及びＱデータのサ
ンプルが第２ＡＤＣ２０４ｂに対して求められる。ステ
ップ６１４で再度、平均最大Ipeak-to-peak値が算出さ
れ、この算出された値がステップ６１６にて記憶され
る。記憶された２つの平均最大Ipeak-to-peak値がステ
ップ６１８にて比較される。そして、より大きなI
peak-to-peak値を生成する方のＡＤＣ２０４が選択され
る（ステップ６２０、６２２）。異なるＡＤＣ２０４の
選択により、Ｉ及びＱの信号レベルが対称的に影響を受
けるため、この手順に於いて検討が必要となるのは１つ
の信号（ＩもしくはＱ)に対してだけである。ＰＤＤ２
００の選択ステップは、各チャネル毎に個別に実行され
る。従って、実際にＤＤＣ２０８内の異なるチャネルが
それぞれ異なるＡＤＣ２０４の入力を用いている場合も
あり得る。これが、各ＤＤＣ２０８を両方のＡＤＣに接
続しなければならない理由である。
【００２５】Ｉ成分およびＱ成分に対する位相偏移アル
ゴリズム（ステップ３１２、３１４）を図５と図６にそ
れぞれ示す。これらアルゴリズムの目的は、レーザモジ
ュール１１６からの戻り信号１２０と内部受信カード１
２２内のＤＤＣ２０８の局部発信器信号のずれを補正す
ることである。このずれが起こるのは、レーザモジュー
ル１１６と受信カード１２２が周波数シンセサイザ１４
２からの同じ主クロックにて作動しているからである。
調整はＤＤＣ２０８にて行われる。当該アルゴリズム
は、結果的にチャネル毎の最大の位相信号（Ｉデータ）
及び直交成分の位相信号（Ｑデータ)となる位相オフセ
ット値を求める。これは、同じ位相増分でもって校正Ｄ
ＤＣの位相オフセット制御レジスタを連続してプログラ
ミングし、チャネル出力レジスタから対応するＩデータ
やＱデータを読み出すことにより達成される。校正ＤＤ
Ｃ２２８によって生成されたＩデータとＱデータは受信
カード制御部２２６により読み出され、２つの別々のバ
ッファに記憶される。充分な数のデータサンプルが蓄積
されれば、Ｉデータ及びＱデータに対して位相偏移アル
ゴリズムが実行される。位相偏移アルゴリズムの出力は
Ｉ相オフセットとＱ相オフセットであり、これらが結果
的にそれぞれ最大振幅のＩ信号及Ｑ信号となる。これら
最適オフセット値は、対応する信号チャネルＤＤＣに記
憶される。
ゴリズム（ステップ３１２、３１４）を図５と図６にそ
れぞれ示す。これらアルゴリズムの目的は、レーザモジ
ュール１１６からの戻り信号１２０と内部受信カード１
２２内のＤＤＣ２０８の局部発信器信号のずれを補正す
ることである。このずれが起こるのは、レーザモジュー
ル１１６と受信カード１２２が周波数シンセサイザ１４
２からの同じ主クロックにて作動しているからである。
調整はＤＤＣ２０８にて行われる。当該アルゴリズム
は、結果的にチャネル毎の最大の位相信号（Ｉデータ）
及び直交成分の位相信号（Ｑデータ)となる位相オフセ
ット値を求める。これは、同じ位相増分でもって校正Ｄ
ＤＣの位相オフセット制御レジスタを連続してプログラ
ミングし、チャネル出力レジスタから対応するＩデータ
やＱデータを読み出すことにより達成される。校正ＤＤ
Ｃ２２８によって生成されたＩデータとＱデータは受信
カード制御部２２６により読み出され、２つの別々のバ
ッファに記憶される。充分な数のデータサンプルが蓄積
されれば、Ｉデータ及びＱデータに対して位相偏移アル
ゴリズムが実行される。位相偏移アルゴリズムの出力は
Ｉ相オフセットとＱ相オフセットであり、これらが結果
的にそれぞれ最大振幅のＩ信号及Ｑ信号となる。これら
最適オフセット値は、対応する信号チャネルＤＤＣに記
憶される。
【００２６】ステップ４０４においては、選択された位
相インクリメントが校正ＤＤＣ２２８に記憶され、Ｉデ
ータ値とＱデータ値が得られる。ステップ４０６では、
Ｉ成分に対する平均最大ピークツーピーク値が算出され
る。本実施例では３２のサンプルが用いられるが、その
時の応用例によってサンプル数はそれ以上あるいはそれ
以下であってもよい。ステップ４０６で算出されたＩ値
が前回得られた平均最大ピークツーピーク値以上である
場合には、最大I(n)peak-to-peak変数は現時点のI値に
設定され、対応する位相値もステップ４１０にて保存さ
れる。前回得られた平均最大ピークツーピーク値以上で
なければ、ステップ４１２において、最大Ｉ(n)変数は
前回得られたＩの平均最大ピークツーピーク値と同値に
設定され、それに対応する位相値も保存される。
相インクリメントが校正ＤＤＣ２２８に記憶され、Ｉデ
ータ値とＱデータ値が得られる。ステップ４０６では、
Ｉ成分に対する平均最大ピークツーピーク値が算出され
る。本実施例では３２のサンプルが用いられるが、その
時の応用例によってサンプル数はそれ以上あるいはそれ
以下であってもよい。ステップ４０６で算出されたＩ値
が前回得られた平均最大ピークツーピーク値以上である
場合には、最大I(n)peak-to-peak変数は現時点のI値に
設定され、対応する位相値もステップ４１０にて保存さ
れる。前回得られた平均最大ピークツーピーク値以上で
なければ、ステップ４１２において、最大Ｉ(n)変数は
前回得られたＩの平均最大ピークツーピーク値と同値に
設定され、それに対応する位相値も保存される。
【００２７】全てのＩ位相インクリメントのテストが終
了するまで、この手順は繰り返される。結果の最大Ｉ
(n)値は現時点のチャネルと関連するＤＤＣチップに記
憶される。図５に示すＱ位相偏移値を求める手順は、図
４に示すＩ位相偏移値を求める手順と全く同じである。
算出された位相オフセットを求めるこれらアルゴリズム
によって、ＤＤＣ２０８の発信器信号の起点が移動さ
れ、受信搬送波信号がＤＤＣ２０８に入った時に発信器
信号とそろい、この２つの信号が同相状態となる。
了するまで、この手順は繰り返される。結果の最大Ｉ
(n)値は現時点のチャネルと関連するＤＤＣチップに記
憶される。図５に示すＱ位相偏移値を求める手順は、図
４に示すＩ位相偏移値を求める手順と全く同じである。
算出された位相オフセットを求めるこれらアルゴリズム
によって、ＤＤＣ２０８の発信器信号の起点が移動さ
れ、受信搬送波信号がＤＤＣ２０８に入った時に発信器
信号とそろい、この２つの信号が同相状態となる。
【００２８】図８はＩ／Ｑバランスアルゴリズム（図１
のステップ３１６）を示したフローチャートである。こ
の手順は、最大Ｉベクトル及びＱベクトルを正規化し、
これによって位相角算出に於けるエラーを最小限にする
ために必要となる。ステップ７００において、現信号チ
ャネルのＩゲイン及びＱゲイン設定が読み出され、Ｉデ
ータ及びＱデータのサンプルが現チャネルに対して得ら
れる。ステップ７０４では、Ｉ値とＱ値が比較される。
もしＩがＱよりも大きければ、ステップ７０６で新たな
Ｉゲイン値が算出される。新たなＩゲイン値を、現Ｉゲ
イン値に商[Ｑ／Ｉ]を乗じた値と同値にする。しかし、
もしＩがＱより小さければ、ステップ７０８で新たなＱ
ゲイン値が算出される。新たなＱゲイン値を、現Ｑゲイ
ン値に商[Ｉ／Ｑ]を乗じた値と同値にする。求められた
ゲイン値を、現信号チャネルのＤＤＣ２０８へ書き込み
直す。
のステップ３１６）を示したフローチャートである。こ
の手順は、最大Ｉベクトル及びＱベクトルを正規化し、
これによって位相角算出に於けるエラーを最小限にする
ために必要となる。ステップ７００において、現信号チ
ャネルのＩゲイン及びＱゲイン設定が読み出され、Ｉデ
ータ及びＱデータのサンプルが現チャネルに対して得ら
れる。ステップ７０４では、Ｉ値とＱ値が比較される。
もしＩがＱよりも大きければ、ステップ７０６で新たな
Ｉゲイン値が算出される。新たなＩゲイン値を、現Ｉゲ
イン値に商[Ｑ／Ｉ]を乗じた値と同値にする。しかし、
もしＩがＱより小さければ、ステップ７０８で新たなＱ
ゲイン値が算出される。新たなＱゲイン値を、現Ｑゲイ
ン値に商[Ｉ／Ｑ]を乗じた値と同値にする。求められた
ゲイン値を、現信号チャネルのＤＤＣ２０８へ書き込み
直す。
【００２９】本実施例では、ＤＤＣ２０８の制御信号バ
スとデータバスは別々のものである。ＤＤＣ２０８と受
信カード制御部２２６の間の制御信号経路は、単独の２
方向の並列バスである。データ信号は別の直列バスに出
力される。ＤＤＣ２０８へのデータの出し入れに異なる
バスを用いることにより、バックグラウンド校正動作が
高速信号データ処理の流れと並行して実行される。その
結果、高速信号処理とバックグラウンド校正処理とが同
時に実行可能となる。他の実施例に於いては信号情報と
制御情報とが同一の並列バスを共用するが、バスの処理
能力に限界があるため、校正ルーチンが実行されるのは
起動時もしくは通常のシステム動作が中断した時のみで
ある。
スとデータバスは別々のものである。ＤＤＣ２０８と受
信カード制御部２２６の間の制御信号経路は、単独の２
方向の並列バスである。データ信号は別の直列バスに出
力される。ＤＤＣ２０８へのデータの出し入れに異なる
バスを用いることにより、バックグラウンド校正動作が
高速信号データ処理の流れと並行して実行される。その
結果、高速信号処理とバックグラウンド校正処理とが同
時に実行可能となる。他の実施例に於いては信号情報と
制御情報とが同一の並列バスを共用するが、バスの処理
能力に限界があるため、校正ルーチンが実行されるのは
起動時もしくは通常のシステム動作が中断した時のみで
ある。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した校正
技術は、受信カード１２２構成要素の微調整のみを実行
するものである。そのメリットは、初期化する間にレー
ザモジュール１１６に対して供給されるパラメータによ
って左右されるものである。よって、デジタル復調回路
と光ファイバ干渉センサアレイを備えた船内受信器に有
用なように校正方法に改良を加える必要がある。具体的
には、システムの初期化時に実行可能な、レーザシステ
ムの粗校正アルゴリズムが必要である。
技術は、受信カード１２２構成要素の微調整のみを実行
するものである。そのメリットは、初期化する間にレー
ザモジュール１１６に対して供給されるパラメータによ
って左右されるものである。よって、デジタル復調回路
と光ファイバ干渉センサアレイを備えた船内受信器に有
用なように校正方法に改良を加える必要がある。具体的
には、システムの初期化時に実行可能な、レーザシステ
ムの粗校正アルゴリズムが必要である。
【００３１】それ故、本発明の目的は、信号処理システ
ムに於いてレーザモジュールの総合的校正を行う装置及
びその方法を提供することである。
ムに於いてレーザモジュールの総合的校正を行う装置及
びその方法を提供することである。
【００３２】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的及びそ
の他の目的は、信号処理システムに於いてデータ収集モ
ジュールのレーザモジュールに対する粗校正技術によっ
て達成可能である。この粗校正技術は、ＣＰＵに制御さ
れる各レーザモジュール出力信号の位相変調に基づく。
の他の目的は、信号処理システムに於いてデータ収集モ
ジュールのレーザモジュールに対する粗校正技術によっ
て達成可能である。この粗校正技術は、ＣＰＵに制御さ
れる各レーザモジュール出力信号の位相変調に基づく。
【００３３】位相変調係数の最適値が各レーザ毎に算出
され、それがレーザ出力信号の位相変調に対するレーザ
モジュール搬送波周波数のコサイン波信号の振幅として
用いられる。位相変調係数は、センサから戻された信号
の同相成分と直交成分の全てのＩ／Ｑ率の平均として、
選択されたレーザモジュールの全チャネルに対して算出
された全体平均Ｉ／Ｑ率から求められる。選択されたレ
ーザモジュールに対するこの位相変調係数は、実験的に
求めるか、もしくは前回求められた位相変調係数を前回
求められた全体平均Ｉ／Ｑ率で除算して求める。
され、それがレーザ出力信号の位相変調に対するレーザ
モジュール搬送波周波数のコサイン波信号の振幅として
用いられる。位相変調係数は、センサから戻された信号
の同相成分と直交成分の全てのＩ／Ｑ率の平均として、
選択されたレーザモジュールの全チャネルに対して算出
された全体平均Ｉ／Ｑ率から求められる。選択されたレ
ーザモジュールに対するこの位相変調係数は、実験的に
求めるか、もしくは前回求められた位相変調係数を前回
求められた全体平均Ｉ／Ｑ率で除算して求める。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下の説明から当業者による本発
明の製造および使用が可能となる。また発明の実施に当
たり発明者が検討した最良の形態を以下に記載するが、
種々の変更や修正は当業者にとっては直ちに明瞭となる
であろう。何故なら、本発明の基本原理は、データ収集
・信号処理システムに於ける位相変調に基づいたレーザ
モジュールの粗校正装置およびその方法を提供すること
と明確に定義されているからである。
明の製造および使用が可能となる。また発明の実施に当
たり発明者が検討した最良の形態を以下に記載するが、
種々の変更や修正は当業者にとっては直ちに明瞭となる
であろう。何故なら、本発明の基本原理は、データ収集
・信号処理システムに於ける位相変調に基づいたレーザ
モジュールの粗校正装置およびその方法を提供すること
と明確に定義されているからである。
【００３５】本発明の粗校正アルゴリズムは、図１、図
２、図３に示すような、デジタル復調回路と光ファイバ
干渉センサアレイ１０４を備えた船内受信器１０２シス
テムのレーザモジュール１１６に対して実行される。好
ましくは、レーザモジュール１１６の粗校正がＣＰＵ１
３０に制御され、微調整校正方法と協調的にシステム初
期化時に於いてのみ実行されるのがよい。
２、図３に示すような、デジタル復調回路と光ファイバ
干渉センサアレイ１０４を備えた船内受信器１０２シス
テムのレーザモジュール１１６に対して実行される。好
ましくは、レーザモジュール１１６の粗校正がＣＰＵ１
３０に制御され、微調整校正方法と協調的にシステム初
期化時に於いてのみ実行されるのがよい。
【００３６】初期化時にて、データ入出力プロトコルル
ーチンを含めた本発明の粗校正アルゴリズムのソフトウ
ェアコードの一部が、ＣＰＵ１３０のフラッシュメモリ
１４０から受信カード１２２や周波数シンセサイザ１４
２等、船内受信器１０２のその他のカードにダウンロー
ドされる。周波数シンセサイザ１４２には、レーザモジ
ュール１１６を適切な光動作周波数とレーザモジュール
搬送波周波数とに設定するレーザモジュール監視プログ
ラムを有したプロセッサを含む。ＣＰＵ１３０は粗校正
アルゴリズムの残りのソフトウェアコードを有する。Ｃ
ＰＵ１３０は操作者が操作するシステム制御パネルに接
続されている。操作者が入力する命令の１つに、船内受
信器開始初期化命令がある。操作者は、ＣＰＵ１３０か
らシステム状態報告を受け取る。
ーチンを含めた本発明の粗校正アルゴリズムのソフトウ
ェアコードの一部が、ＣＰＵ１３０のフラッシュメモリ
１４０から受信カード１２２や周波数シンセサイザ１４
２等、船内受信器１０２のその他のカードにダウンロー
ドされる。周波数シンセサイザ１４２には、レーザモジ
ュール１１６を適切な光動作周波数とレーザモジュール
搬送波周波数とに設定するレーザモジュール監視プログ
ラムを有したプロセッサを含む。ＣＰＵ１３０は粗校正
アルゴリズムの残りのソフトウェアコードを有する。Ｃ
ＰＵ１３０は操作者が操作するシステム制御パネルに接
続されている。操作者が入力する命令の１つに、船内受
信器開始初期化命令がある。操作者は、ＣＰＵ１３０か
らシステム状態報告を受け取る。
【００３７】周波数シンセサイザ１４２への校正コード
のダウンロードは、ＲＳ−２３２シリアルライン１４１
を介して達成される。ＣＰＵ１３０のＶＭＥバックプレ
ーンインターフェース１３９は、受信カード制御部ＡＤ
ＳＰ−２１８１カードのＩＤＭＡポートを用いることに
より、ＶＭＥバス１３８を介して受信カードＶＭＥイン
ターフェース１４３に結び付けられている。ＶＭＥバス
１３８は、ＶＭＥバックプレーンインターフェース１３
９を介してＣＰＵ１３０から受信カード１２２へのダウ
ンロードに用いられる。
のダウンロードは、ＲＳ−２３２シリアルライン１４１
を介して達成される。ＣＰＵ１３０のＶＭＥバックプレ
ーンインターフェース１３９は、受信カード制御部ＡＤ
ＳＰ−２１８１カードのＩＤＭＡポートを用いることに
より、ＶＭＥバス１３８を介して受信カードＶＭＥイン
ターフェース１４３に結び付けられている。ＶＭＥバス
１３８は、ＶＭＥバックプレーンインターフェース１３
９を介してＣＰＵ１３０から受信カード１２２へのダウ
ンロードに用いられる。
【００３８】レーザモジュール１１６の初期化は、レー
ザをオンするという命令がＣＰＵ１３０から周波数シン
セサイザ１４２に対して送られた時に達成される。各レ
ーザモジュール１１６毎に、複数のレーザ係数がレーザ
モジュール１１６のＥＥＰＲＯＭから読み出され、周波
数シンセサイザ１４２に送られる。それらレーザ係数に
は、各レーザ１１７毎の可能であり好ましい周波数及び
温度範囲に関するデータが含まれる。適切な電圧及び電
流を有するべきレーザモジュール１１６の状態確認をＣ
ＰＵ１３０において周波数シンセサイザ１４２から受け
取った後、ＣＰＵ１３０の内部タイマの起動がレーザ１
１７のウォームアップに用いられる。
ザをオンするという命令がＣＰＵ１３０から周波数シン
セサイザ１４２に対して送られた時に達成される。各レ
ーザモジュール１１６毎に、複数のレーザ係数がレーザ
モジュール１１６のＥＥＰＲＯＭから読み出され、周波
数シンセサイザ１４２に送られる。それらレーザ係数に
は、各レーザ１１７毎の可能であり好ましい周波数及び
温度範囲に関するデータが含まれる。適切な電圧及び電
流を有するべきレーザモジュール１１６の状態確認をＣ
ＰＵ１３０において周波数シンセサイザ１４２から受け
取った後、ＣＰＵ１３０の内部タイマの起動がレーザ１
１７のウォームアップに用いられる。
【００３９】各レーザ１１７はアレイパネル１０４の５
６のセンサチャネルに電力を供給する。要望される
「色」をした光レーザ出力正弦波信号を生成するため
に、レーザ１１７の結晶が、周波数シンセサイザ１４２
からの信号によって与えられる指定温度レベルまで加熱
される。搬送波周波数ｗ0も、光レーザ出力信号１１８
を位相変調するため、変調コサイン波信号９９の形で、
周波数シンセサイザ１４２によって対応する位相変調器
１１９ａ−１１９ｈに供給される必要がある。
６のセンサチャネルに電力を供給する。要望される
「色」をした光レーザ出力正弦波信号を生成するため
に、レーザ１１７の結晶が、周波数シンセサイザ１４２
からの信号によって与えられる指定温度レベルまで加熱
される。搬送波周波数ｗ0も、光レーザ出力信号１１８
を位相変調するため、変調コサイン波信号９９の形で、
周波数シンセサイザ１４２によって対応する位相変調器
１１９ａ−１１９ｈに供給される必要がある。
【００４０】図９は、本発明による単一レーザモジュー
ル１１６の粗校正にとって好ましい構成を示したブロッ
ク図である。周波数シンセサイザ１４２は、光レーザ出
力信号１１８’の位相を変調するために、図１の振幅−
周波数制御ライン１４６上で、レーザ周波数ｗ0を有し
た入力コサイン波制御信号９９（ｃｏｓ ｗ0ｔ)を対応
する位相変調器１１９に供給することによって各レーザ
１１７の動作を制御する。更に、周波数シンセサイザ１
４２は各レーザ制御カード９８、よって対応する位相変
調器１１９に対して、適切な位相変調振幅値「Ｃ」を供
給して、船内受信器１０２の粗校正ループにおいて各光
レーザ出力信号１１８の位相を制御する。
ル１１６の粗校正にとって好ましい構成を示したブロッ
ク図である。周波数シンセサイザ１４２は、光レーザ出
力信号１１８’の位相を変調するために、図１の振幅−
周波数制御ライン１４６上で、レーザ周波数ｗ0を有し
た入力コサイン波制御信号９９（ｃｏｓ ｗ0ｔ)を対応
する位相変調器１１９に供給することによって各レーザ
１１７の動作を制御する。更に、周波数シンセサイザ１
４２は各レーザ制御カード９８、よって対応する位相変
調器１１９に対して、適切な位相変調振幅値「Ｃ」を供
給して、船内受信器１０２の粗校正ループにおいて各光
レーザ出力信号１１８の位相を制御する。
【００４１】位相変調振幅値「Ｃ」は図１１と図１２に
示し後述するアルゴリズムに従い、ＣＰＵ１３０にて算
出される。従って、位相変調器１１９に与えられる信号
(Ｃ．ｃｏｓ ｗ0ｔ)は、対応するレーザ出力光信号１１
８にＩ＝Ａ＋Ｂ’．ｃｏｓ（Ｃ．ｃｏｓ ｗ0ｔ）の大き
さを与えるために、そのレーザ出力信号１１８を位相変
調することに用いられる。この信号の位相は、上述した
Dandridge氏らによる記事内に記載されているように、
アレイパネル１０４の各干渉センサ９５にて更に位相変
調され、Ｉ＝Ａ＋Ｂ．ｃｏｓ（Ｃ．ｃｏｓ ｗ0ｔ＋φ
（ｔ））となる大きさを有した戻り信号１２０を得る。
各干渉センサ９５は、その干渉センサ９５の混合効率と
位相角φ（ｔ）＝ｗｔ＋ψ（ｔ）に依って、Ｂ’−Ｂ間
で信号の大きさに変化をもたらす。
示し後述するアルゴリズムに従い、ＣＰＵ１３０にて算
出される。従って、位相変調器１１９に与えられる信号
(Ｃ．ｃｏｓ ｗ0ｔ)は、対応するレーザ出力光信号１１
８にＩ＝Ａ＋Ｂ’．ｃｏｓ（Ｃ．ｃｏｓ ｗ0ｔ）の大き
さを与えるために、そのレーザ出力信号１１８を位相変
調することに用いられる。この信号の位相は、上述した
Dandridge氏らによる記事内に記載されているように、
アレイパネル１０４の各干渉センサ９５にて更に位相変
調され、Ｉ＝Ａ＋Ｂ．ｃｏｓ（Ｃ．ｃｏｓ ｗ0ｔ＋φ
（ｔ））となる大きさを有した戻り信号１２０を得る。
各干渉センサ９５は、その干渉センサ９５の混合効率と
位相角φ（ｔ）＝ｗｔ＋ψ（ｔ）に依って、Ｂ’−Ｂ間
で信号の大きさに変化をもたらす。
【００４２】従来技術の記載にて上述したように、適切
な受信カード１２２と受信カード制御部２２６にて、各
センサチャネル毎に位相角φ（ｔ）のＩ成分及びＱ成分
とＩ／Ｑ率が求められ、最適化される。これらは、受信
カード１２２に対して実行される従来技術の微調整アル
ゴリズムと、船内受信器１０２全体に渡って実行される
本発明の粗調整アルゴリズムの両方にて用いられる。図
１０は、システム初期化時にＣＰＵ１３０の制御下で実
行される本発明の粗校正アルゴリズムのステップを示す
フローチャートである。ステップ９０２では、次の未校
正レーザが選択される。選択されたレーザが正しく開始
されたかどうかがステップ９０４にて判断された後、ス
テップ９０６で校正が選択されたレーザ１１７に対して
初めてであるかが確認される。もしそうであれば、ステ
ップ９０８にて、記憶された最適な位相変調係数値が周
波数シンセサイザ１４２を介して選択されたレーザに送
られる。もし初めてでなければ、図１０の位相変調係数
決定ルーチンがステップ９１０にて呼び出される。粗校
正アルゴリズムのステップは、各チャネル毎に出来るだ
け１．０近くのＩ／Ｑ率を得る必要がある限り繰り返さ
れる。それらが得られた時には、そのＣＰＵに制御され
る全てのレーザが校正されたことがステップ９１２にて
宣言される。ステップ９１４では、そのＣＰＵに制御さ
れる全てのレーザモジュールに対する位相変調係数の最
適値が、次の初期化時に備えてＣＰＵ１３０に記憶され
る。
な受信カード１２２と受信カード制御部２２６にて、各
センサチャネル毎に位相角φ（ｔ）のＩ成分及びＱ成分
とＩ／Ｑ率が求められ、最適化される。これらは、受信
カード１２２に対して実行される従来技術の微調整アル
ゴリズムと、船内受信器１０２全体に渡って実行される
本発明の粗調整アルゴリズムの両方にて用いられる。図
１０は、システム初期化時にＣＰＵ１３０の制御下で実
行される本発明の粗校正アルゴリズムのステップを示す
フローチャートである。ステップ９０２では、次の未校
正レーザが選択される。選択されたレーザが正しく開始
されたかどうかがステップ９０４にて判断された後、ス
テップ９０６で校正が選択されたレーザ１１７に対して
初めてであるかが確認される。もしそうであれば、ステ
ップ９０８にて、記憶された最適な位相変調係数値が周
波数シンセサイザ１４２を介して選択されたレーザに送
られる。もし初めてでなければ、図１０の位相変調係数
決定ルーチンがステップ９１０にて呼び出される。粗校
正アルゴリズムのステップは、各チャネル毎に出来るだ
け１．０近くのＩ／Ｑ率を得る必要がある限り繰り返さ
れる。それらが得られた時には、そのＣＰＵに制御され
る全てのレーザが校正されたことがステップ９１２にて
宣言される。ステップ９１４では、そのＣＰＵに制御さ
れる全てのレーザモジュールに対する位相変調係数の最
適値が、次の初期化時に備えてＣＰＵ１３０に記憶され
る。
【００４３】図１１は、本発明による、選択されたレー
ザに対して実行される粗校正アルゴリズムの位相変調係
数決定モジュールのステップを示したフローチャートで
ある。ステップ１００２に於いて、選択されたレーザに
割り当てられているチャネル毎について、平均最大I
peak-to-peak値と平均最大Qpeak-to-peak値から算出さ
れ、図３のアルゴリズムに従って求められたＩ／Ｑ率の
値を収集するように命令が対応する受信カード１２２の
受信カード制御部２２６に送られる。Ｉ／Ｑ率は、平均
最大Ｑ値（すなわちＩがゼロに近い時の値）で除算され
た平均最大Ｉ値（すなわちＱがゼロに近い時の値）の比
としてチャネル毎に算出される。このとき、平均のＩ値
及びＱ値は、そのチャネルの所定サンプル数から取られ
る。従って、適切な受信カード１２２においてシステム
初期化時の微調整校正の間に算出されたＩ／Ｑ値は、Ｃ
ＰＵ１３０にＶＭＥバックプレーンインターフェース１
３９を介して送られる。
ザに対して実行される粗校正アルゴリズムの位相変調係
数決定モジュールのステップを示したフローチャートで
ある。ステップ１００２に於いて、選択されたレーザに
割り当てられているチャネル毎について、平均最大I
peak-to-peak値と平均最大Qpeak-to-peak値から算出さ
れ、図３のアルゴリズムに従って求められたＩ／Ｑ率の
値を収集するように命令が対応する受信カード１２２の
受信カード制御部２２６に送られる。Ｉ／Ｑ率は、平均
最大Ｑ値（すなわちＩがゼロに近い時の値）で除算され
た平均最大Ｉ値（すなわちＱがゼロに近い時の値）の比
としてチャネル毎に算出される。このとき、平均のＩ値
及びＱ値は、そのチャネルの所定サンプル数から取られ
る。従って、適切な受信カード１２２においてシステム
初期化時の微調整校正の間に算出されたＩ／Ｑ値は、Ｃ
ＰＵ１３０にＶＭＥバックプレーンインターフェース１
３９を介して送られる。
【００４４】ＣＰＵ１３０にて実行されるステップ１０
０４では、選択されたレーザに制御される全てのチャネ
ルに対する全体平均Ｉ／Ｑ率を求めるため、選択された
レーザに制御される全てのチャネルの収集されたＩ／Ｑ
率の値が加算される。許容外のセンサ値は破棄される。
ステップ１００６に於いては、新たな全体平均Ｉ／Ｑ率
が前回の全体平均Ｉ／Ｑ率よりも良いかどうかが確認さ
れる。前回よりも良く、得られた値が１．０に充分近い
（現在０．０１に設定されている適切な許容範囲内で）
場合、ステップ１００８にてレーザの状態は校正済を示
すものに設定され、ここでルーチンが終了する。新たな
全体平均Ｉ／Ｑ率が前回よりも良くなければ、選択され
たレーザに対する位相変調係数の新たな最適値がステッ
プ１０１０にて求められ、ステップ１０１２にて選択さ
れたレーザに送られる。
０４では、選択されたレーザに制御される全てのチャネ
ルに対する全体平均Ｉ／Ｑ率を求めるため、選択された
レーザに制御される全てのチャネルの収集されたＩ／Ｑ
率の値が加算される。許容外のセンサ値は破棄される。
ステップ１００６に於いては、新たな全体平均Ｉ／Ｑ率
が前回の全体平均Ｉ／Ｑ率よりも良いかどうかが確認さ
れる。前回よりも良く、得られた値が１．０に充分近い
（現在０．０１に設定されている適切な許容範囲内で）
場合、ステップ１００８にてレーザの状態は校正済を示
すものに設定され、ここでルーチンが終了する。新たな
全体平均Ｉ／Ｑ率が前回よりも良くなければ、選択され
たレーザに対する位相変調係数の新たな最適値がステッ
プ１０１０にて求められ、ステップ１０１２にて選択さ
れたレーザに送られる。
【００４５】選択されたレーザに対する位相変調係数の
新たな最適値は、ステップ１０１０に於いて実験的に求
めてもよいし、計算によって求めてもよい。本発明の好
ましい実施例では、ＣＰＵ１３０内で実行される適切な
数学的アルゴリズムによって求めてもよい。位相変調係
数の新たな値は、例えば、以前の位相変調係数の値を以
前の全体平均Ｉ／Ｑ率の値で除算することによって求め
てもよい。
新たな最適値は、ステップ１０１０に於いて実験的に求
めてもよいし、計算によって求めてもよい。本発明の好
ましい実施例では、ＣＰＵ１３０内で実行される適切な
数学的アルゴリズムによって求めてもよい。位相変調係
数の新たな値は、例えば、以前の位相変調係数の値を以
前の全体平均Ｉ／Ｑ率の値で除算することによって求め
てもよい。
【００４６】こうして、本発明の粗校正アルゴリズムの
ステップに従い、ＣＰＵ１３０は各レーザモジュール１
１６毎に位相変調係数の最適値を求める。この係数が実
際に、図８に示すように、周波数シンセサイザ１４２が
位相変調器１１９に供給するコサイン波信号９９の位相
変調振幅値Ｃの最適値である。アレイパネル１０４の各
センサが割り当てられたレーザ１１７から それぞれ僅
かに異なる信号を受け取ることもあり得るので、全ての
センサにとって理想的な位相変調振幅値Ｃとなる完璧な
値を求めることは不可能であり、ただ殆どのセンサにと
っては最適な値が求められる。よって、上述の従来技術
である特許出願に記載されているように、各受信カード
１２２のチャネルを微調整しなければならない。
ステップに従い、ＣＰＵ１３０は各レーザモジュール１
１６毎に位相変調係数の最適値を求める。この係数が実
際に、図８に示すように、周波数シンセサイザ１４２が
位相変調器１１９に供給するコサイン波信号９９の位相
変調振幅値Ｃの最適値である。アレイパネル１０４の各
センサが割り当てられたレーザ１１７から それぞれ僅
かに異なる信号を受け取ることもあり得るので、全ての
センサにとって理想的な位相変調振幅値Ｃとなる完璧な
値を求めることは不可能であり、ただ殆どのセンサにと
っては最適な値が求められる。よって、上述の従来技術
である特許出願に記載されているように、各受信カード
１２２のチャネルを微調整しなければならない。
【００４７】本発明の１つの実施例として、各ＣＰＵ１
３０は、そのＣＰＵに制御される受信カード１２２の内
どれが選択されたレーザモジュール１１６と関連してい
るかを判断するためのメモリマップを有する。各ＣＰＵ
１３０は望ましくは８のレーザを制御する。レーザモジ
ュール１１６の５６全てのチャネルが同一の受信カード
１２２上で受信される場合、それら全てを各ＣＰＵ１３
０がアシストするのが理想である。しかし実用的な理由
から、本発明の実施では各受信カード１２２は各レーザ
モジュール１１６の２８チャネルのみアシストする。従
って、各アレイパネル１０４のセンサチャネルは２つの
ＣＰＵ間で分けられ、対応するＣＰＵに割り当てられた
２８チャネルからのデータに基づいて、アレイパネル１
０４全体に対して実行する校正に用いられるのはどのＣ
ＰＵ粗校正モジュールであるかが、本実施例のメモリマ
ップによって特定される。しかし、他の実施例として、
各ＣＰＵがそれ自身の全体平均Ｉ／Ｑ率を算出し、１．
０に近い値もしくは２つの値の平均値を選んで該当する
レーザの位相変調振幅値Ｃを求める、ということも考え
られる。
３０は、そのＣＰＵに制御される受信カード１２２の内
どれが選択されたレーザモジュール１１６と関連してい
るかを判断するためのメモリマップを有する。各ＣＰＵ
１３０は望ましくは８のレーザを制御する。レーザモジ
ュール１１６の５６全てのチャネルが同一の受信カード
１２２上で受信される場合、それら全てを各ＣＰＵ１３
０がアシストするのが理想である。しかし実用的な理由
から、本発明の実施では各受信カード１２２は各レーザ
モジュール１１６の２８チャネルのみアシストする。従
って、各アレイパネル１０４のセンサチャネルは２つの
ＣＰＵ間で分けられ、対応するＣＰＵに割り当てられた
２８チャネルからのデータに基づいて、アレイパネル１
０４全体に対して実行する校正に用いられるのはどのＣ
ＰＵ粗校正モジュールであるかが、本実施例のメモリマ
ップによって特定される。しかし、他の実施例として、
各ＣＰＵがそれ自身の全体平均Ｉ／Ｑ率を算出し、１．
０に近い値もしくは２つの値の平均値を選んで該当する
レーザの位相変調振幅値Ｃを求める、ということも考え
られる。
【００４８】当業者は、この発明の精神にもとることな
く、発明の範囲内にて、上述した好ましい実施例に対す
る種々の適応及び修正を行うことが可能であると正しく
認識するであろう。従って、特許請求の範囲の諸項の範
囲内で、本発明がここに特に記載されていない様式で実
施されることが可能だということは理解されるであろ
う。例えば、上述した水中での適用に加えて、本発明は
商業上および軍事上での地震検査にも適用可能である。
く、発明の範囲内にて、上述した好ましい実施例に対す
る種々の適応及び修正を行うことが可能であると正しく
認識するであろう。従って、特許請求の範囲の諸項の範
囲内で、本発明がここに特に記載されていない様式で実
施されることが可能だということは理解されるであろ
う。例えば、上述した水中での適用に加えて、本発明は
商業上および軍事上での地震検査にも適用可能である。
【００４９】
本発明の正確な性質は、その諸目的及び利益とともに、
添付図面に示した内容により、直ちに明瞭となるであろ
う。なお、図面中、同一数字は同一部分を示すものであ
る。
添付図面に示した内容により、直ちに明瞭となるであろ
う。なお、図面中、同一数字は同一部分を示すものであ
る。
【図１】図１は、本発明と共に用いられるデジタル復調
回路を備えた信号処理システムの概略ブロック図であ
る。
回路を備えた信号処理システムの概略ブロック図であ
る。
【図２】図２は、レーザモジュール起動センサアレイを
備えた船内受信器の好ましい構成を示すブロック図であ
る。
備えた船内受信器の好ましい構成を示すブロック図であ
る。
【図３】図３は、図１の受信器の詳細なハードウェアの
ブロック図である。
ブロック図である。
【図４】図４は、システム制御部の動作を示したフロー
チャートである。
チャートである。
【図５】図５は、同相信号（Ｉデータ）に対する位相偏
移アルゴリズムを示したフローチャートである。
移アルゴリズムを示したフローチャートである。
【図６】図６は、直交成分の位相信号（Ｑデータ）に対
する位相偏移アルゴリズムを示したフローチャートであ
る。
する位相偏移アルゴリズムを示したフローチャートであ
る。
【図７】図７は、偏波ダイバーシチ検出器（ＰＤＤ）選
択手順の機能的フローを示したフローチャートである。
択手順の機能的フローを示したフローチャートである。
【図８】図８は、Ｉ／Ｑバランスアルゴリズムを示した
フローチャートである。
フローチャートである。
【図９】図９は、本発明による、単一レーザモジュール
の粗校正を得るための好ましい構成を示したブロック図
である。
の粗校正を得るための好ましい構成を示したブロック図
である。
【図１０】図１０は、本発明による、粗校正アルゴリズ
ムのステップを示したフローチャートである。
ムのステップを示したフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明による、粗校正アルゴリズ
ムの位相変調係数決定モジュールのステップを示したフ
ローチャートである。
ムの位相変調係数決定モジュールのステップを示したフ
ローチャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローレンス ジェイ．ハーシュマン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91306、ウィネッカ、ヴォース ストリー ト 20730 (72)発明者 ケビン アール、ワグ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 93063、シミ バリー、ハル コート 2019
Claims (13)
- 【請求項１】 信号処理システムに於けるレーザモジュ
ールの校正方法であって、 校正の対象となる次のレーザモジュールを選択するステ
ップと、 選択されたレーザモジュールがこれまでに校正されたか
どうかを判断するステップと、 もしこれまでに校正されていなければ、保存されている
位相変調係数をレーザモジュール出力信号の位相変調に
用いられるように前記選択されたレーザモジュールに送
るステップと、 もしこれまでに校正されていれば、レーザモジュール出
力信号の位相変調に用いられる新たな位相変調係数を決
定するステップと、 全てのレーザモジュールに対する校正が終了するまで、
前記信号処理システムに於いて上記のステップを各レー
ザ毎に繰り返すステップと、 全てのレーザモジュールに対する前記新たな位相変調係
数を保存するステップとを含むレーザモジュールの校正
方法。 - 【請求項２】 請求項１に於いて、新たな位相変調係数
を決定するステップは更に、 前記選択されたレーザモジュールの全チャネルについ
て、同相成分と直交成分との比率（Ｉ／Ｑ率）を得るス
テップと、 前記全てのＩ／Ｑ率の平均である新たな全体平均Ｉ／Ｑ
率を、前記選択されたレーザモジュールの全チャネルに
ついて算出するステップと、 前記新たな全体平均Ｉ／Ｑ率を前回決定された全体平均
Ｉ／Ｑ率と比較するステップと、 前記新たな全体平均Ｉ／Ｑ率が前回決定された全体平均
Ｉ／Ｑ率よりも更に１に近く、所定の許容範囲内である
なら、前記選択されたレーザモジュールを校正済状態と
し、あるいは前記新たな全体平均Ｉ／Ｑ率が前回決定さ
れた全体平均Ｉ／Ｑ率より１に近くはない、もしくは前
記所定の許容範囲にないなら、前記選択されたレーザモ
ジュールに対する新たな位相変調係数を決定するステッ
プと、 前記新たな位相変調係数を、前記選択されたレーザモジ
ュールに、当該レーザモジュールの搬送波周波数を有し
たコサイン波信号の振幅値として当該レーザモジュール
の出力信号の位相変調に用いられるべきものとして送る
ステップとを含む。 - 【請求項３】 請求項２に於いて、前記選択されたレー
ザモジュールに対して新たな位相変調係数を決定するス
テップは、決定を実験的な方法で行うものである。 - 【請求項４】 請求項２に於いて、前記選択されたレー
ザモジュールに対して新たな位相変調係数を決定するス
テップは更に、 前記前回決定された位相変調係数を前記前回決定された
全体平均Ｉ／Ｑ率で除算することにより、前記新たな位
相変調係数を得るステップを含む。 - 【請求項５】 請求項２に於いて、前記選択されたレー
ザモジュールの全チャネルについて同相成分と直交成分
の比率（Ｉ／Ｑ率）を得るステップは更に、 該当するチャネルについて受信された位相角の同相成分
の平均最大値を算出するステップと、 該当するチャネルについて受信された位相角の直交成分
の平均最大値を算出するステップと、 位相角の同相成分の算出された前記平均最大値を、位相
角の直交成分の算出された前記平均最大値で割るステッ
プと、 前記選択されたレーザモジュールの各チャネル毎に、上
記ステップを繰り返すステップとを含む。 - 【請求項６】 請求項５に於いて、位相角の同相成分の
平均最大値を算出するステップは更に、 前記直交成分がゼロに近い時あるいはゼロの時に、同相
成分の複数の最大ピークツーピーク値を求めるステップ
と、 前記同相成分の複数の最大ピークツーピーク値から、前
記同相成分に対する平均最大値を算出するステップとを
含む。 - 【請求項７】 請求項５に於いて、位相角の直交成分に
対する平均最大値を算出するステップは、更に、 前記同相成分がゼロに近い時あるいはゼロの時に、直交
成分の複数の最大ピークツーピーク値を求めるステップ
と、 前記直交成分の複数の最大ピークツーピーク値から、前
記直交成分に対する平均最大値を算出するステップとを
含む。 - 【請求項８】 信号処理システムを校正する装置であっ
て、 出力光信号をセンサチャネルの関連するアレイに送る少
なくとも１のレーザモジュールと、 位相角の同相成分と直交成分を有した戻り信号を、各セ
ンサチャネルから受信する少なくとも１の受信器と、 前記センサチャネルから前記戻り信号を受信し、前記レ
ーザモジュールに対する位相変調係数を決定するシステ
ムプロセッサと、 レーザモジュール光出力信号の位相変調に用いられるコ
サイン波信号であって、搬送波周波数であり前記位相変
調係数と等しい振幅のコサイン波信号を受信する位相変
調器とを備える。 - 【請求項９】 請求項８に於いて、 前記位相変調係数は、前記レーザモジュールの全てのセ
ンサチャネルについて算出される全体平均Ｉ／Ｑ率に左
右され、 前記全体平均Ｉ／Ｑ率は、前記レーザモジュールの全て
のセンサチャネルについて受信された同相成分と直交成
分の比率(Ｉ／Ｑ率)の平均として算出される。 - 【請求項１０】 請求項９に於いて、前記位相変調係数
は実験的に決定される。 - 【請求項１１】 請求項９に於いて、前記位相変調係数
は、前回決定された位相係数を前回決定された全体平均
Ｉ／Ｑ率で除算することによって算出される。 - 【請求項１２】 請求項９に於いて、同相成分と直交成
分の各比率(Ｉ／Ｑ率）は、適切な受信器にて決定さ
れ、前記適切な受信器は位相角の同相成分に対する平均
最大値を算出し、それを前記位相角の直交成分に対する
平均最大値で割る。 - 【請求項１３】 請求項１２に於いて、 前記位相角の同相成分に対する平均最大値は、直交成分
がゼロに近い時あるいはゼロの時に取られる同相成分の
複数の最大ピークツーピーク値の平均として算出され、 前記位相角の直交成分に対する平均最大値は、同相成分
がゼロに近い時あるいはゼロの時に取られる直交成分の
複数の最大ピークツーピーク値の平均として算出され
る。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US7427398P | 1998-02-10 | 1998-02-10 | |
| US60/074273 | 1998-02-10 | ||
| US09/074781 | 1998-05-05 | ||
| US09/074,781 US6008900A (en) | 1998-02-10 | 1998-05-08 | Method and apparatus for calibration of a multi-channel fiber optic interferometric sensor system in a signal processing system |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11328568A true JPH11328568A (ja) | 1999-11-30 |
| JP4401464B2 JP4401464B2 (ja) | 2010-01-20 |
| JP4401464B6 JP4401464B6 (ja) | 2010-05-26 |
Family
ID=
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IL128451A0 (en) | 2000-01-31 |
| US6008900A (en) | 1999-12-28 |
| NO990611L (no) | 1999-08-11 |
| AU1636799A (en) | 1999-08-26 |
| DE69922426D1 (de) | 2005-01-13 |
| CA2259527A1 (en) | 1999-08-10 |
| EP0936452A3 (en) | 2000-07-12 |
| AU740040B2 (en) | 2001-10-25 |
| EP0936452A2 (en) | 1999-08-18 |
| NO322356B1 (no) | 2006-09-18 |
| DE69922426T2 (de) | 2005-12-08 |
| JP4401464B2 (ja) | 2010-01-20 |
| NO990611D0 (no) | 1999-02-09 |
| KR19990072555A (ko) | 1999-09-27 |
| IL128451A (en) | 2001-10-31 |
| EP0936452B1 (en) | 2004-12-08 |
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