JPS6041498B2 - 入力信号断検出回路 - Google Patents

入力信号断検出回路

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JPS6041498B2
JPS6041498B2 JP55072172A JP7217280A JPS6041498B2 JP S6041498 B2 JPS6041498 B2 JP S6041498B2 JP 55072172 A JP55072172 A JP 55072172A JP 7217280 A JP7217280 A JP 7217280A JP S6041498 B2 JPS6041498 B2 JP S6041498B2
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JP
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amplitude
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JP55072172A
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好博 松本
重明 斎藤
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver
    • H04B10/691—Arrangements for optimizing the photodetector in the receiver
    • H04B10/6911—Photodiode bias control, e.g. for compensating temperature variations

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  • Optical Communication System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はアバランシ・フオトダイオード(APDとも
いう)を光/電気変換素子として用いるパルス光伝送用
受信装置において、APDのなだれ増倍度を負帰還によ
り制御して等イb増幅器の出力振幅を安定化する方式を
とる上記受信装置の入力信号断検出回路に関する。
一般に光伝送用受信装置にはAPDが光/電気変換素子
としてよく用いられる。
これは逆バイアスされたAPDにはなだれ効果を利用し
た光電流の増倍効果があり、簡単に高感度を得ることが
できるからである。しかし、APDの逆バイアス電圧対
なだれ増情度特性(以下Vr−M特性と略記する)は原
理的に周囲温度の影響を大きく受けるため、何らかのな
だれ増幅度M(以下増幅度M又は単にMと略記する)安
定化対策が必要となる。通常の方式ではM安定化は受信
用等化増幅回路最終段の出力振幅を一定にするように負
帰還制御によって逆バイアス電圧Vr(以下単にVrと
いうことあり)を変化させ増幅度Mを安定化する方法を
採用している。上記のようなパルス光伝送用受信装置に
おいて、入力信号断を検出するには信号成分の断を検出
するかクロック成分断を検出するかすればよいのである
が、入力信号断の場合には逆バイアス電圧VrがAPD
のブレークダウン電圧まで上昇してあとに説明するよう
にAPDからは大きな雑音が発生するため、従来におい
ては前者の方式は雑音の除去が困難であるとの理由で取
り上げられず、後者の方式はクロック断を検出する時期
をIJミッタの動作の中間とすれば一応雑音の影響をほ
ぼなくすことが出来るところから実用化されている。
しかし乍らこの後者方式では入力信号断時と信号入力時
のレベル差が圧縮されるので検出はできるものの安定性
という点では問題があり、またパルス繰返し周波数が2
00MHZ程度になると使用できなかった。なおクロッ
ク断の検出をリミッタのあとで行なうことは、信号断で
もAPDからの大きな雑音により通常のレベルより10
ないし2■旧小さいクロック成分が抽出され、これがリ
ミッタ回路でふつうのクロックと同程度の大きさにまで
増幅されるので、全く不可能となる。又リミッタの前で
検出しようとすると大利得の増幅器が必要となり、回路
規模および消費電力の増大を生じ不都合である。したが
って本発明の目的はパルス繰返し周波数が高い場合でも
入力信号断を確実に検出する回路を提供するものである
。
本発明は上記の目的を達成するのに、先述の雑音の除去
が困難で取り上げられなかった信号成分断検出による方
式を再検討し、あとに説明するように特別の信号処理を
行ない、今までとは逆に雑音が相当大きいことを利用し
てこれを実現するようにしたものである。
すなわち本発明によれば、アバランシ・フオトダィオー
ドを光/電気変換素子として用い、前記ァバランシ・フ
オトダィオードの増幅度の温度などによる変化を受信増
幅回路の出力の振幅を一定にするように負帰還をかけて
制御する形式のパルス光伝送用受信装置における入力信
号の断を検出する回路において、前記出力にパルス繰返
し周期に等しい遅延時間を与える遅延回路と、遅延した
出力の符号と原動力の符号のいずれか一方を反転しこの
反転した符号と他方の符号を加算して加算信号を発生す
る手段と、前記加算信号の振幅のピーク値を検出するピ
ーク振幅回路と、検出した振幅のピーク値の大きさから
前記入力信号の断を検出する手段とを有することを特徴
とする入力信号断検出回路が得られる。
次に図面を参照して本発明につき詳細に説明する。
第1図は受信装置の入力信号が断になったときにAPD
から発生する雑音のスペクトル特性を示す図である。
この雑音は2種類の成分から成っていて、図にAで示し
た1つの雑音成分はAPDの結晶構造などの不均一性に
起因する増倍領域の部分的なブレークダウンによるマイ
クロプラズマ雑音(MP雑音ともいう)であり、ほぼ台
形のパルス状雑音でそのスペクトルの拡りは数十MHZ
である。Bで示した他の1つの雑音成分はショット雑音
と呼ばれ、APDの階電流が増倍されたもので、そのス
ペクトルは周波数に無関係でほぼ平坦な特性を示してい
る。CはAとBを加算した綜合雑音である。なおAPD
が信号入力時に発する雑音はAPDの状態によって周波
数に無関係に−3の旧ないし−5中旧程度の小さな値を
示し、その中間の値−4のBを○として同じ図に点線で
附記した。ここで曲線Cと○を比較すればすぐ分るよう
に、Dの値を仮に一3MBとしても、入力信号断におけ
るAPDの発する雑音が如何に大きいかが分り、このた
め先に述べたように入力信号断の検出が困難になるので
ある。第2図は本発明の一実施例の回路構成をブロック
であらわした図である。
この第2図において、11はパルス繰返し周期Tに等し
い遅延時間tdを与える遅延回路、12は符号反転回路
、13は加算回路、14はピーク振幅検出回路、15は
比較回路をそれぞれ表わしている。なお信号をあらわす
aないしdについてはあとに説明する。第3図は第2図
の回路の動作を説明するためのタイムチャートであり、
図の左側に示した記号alとa2は第2図のaに、bl
とb2はbに、clとc2はcにそれぞれ対応するもの
である。ここにalは入力信号が入力されているときの
波形をあらわしており、この場合パルス繰返し周期Tと
して2.8ね(40皿MHZ)、立上り時間として1船
、デューティ比として0.0振幅Vp,として1ボルト
の“01lloo01びの符号列とする。blとclは
反転回路12と加算器13の出力をそれぞれ示している
。a2、b2、およびc2は入力信号が断のとき発する
雑音およびその変化をあらわしたものである。次に第2
図の回路の動作を第3図を併用して説明する。
入力信号有りすなわち通常動作時において、信号alが
入力されると、この信号は遅延回路11でtdだけ遅延
を与えられ、反転回路12で反転されてblで示すよう
な信号となる。そしてこの信号は加算回路13で入力信
号alと加算され、clに示すような振幅が2Vp,す
なわち2ボルトの大きな信号となる。この場合図からも
分るように、原信号alに“1”の符合が連続するとこ
ろでは、その1運の符合に対してclでは離間した上下
1組のパルスが残るだけである。この信号clは比較器
1 5において2Vp,よりは小さくたとえばVp,と
等しく選んである基準電圧Vrd(更に詳しくは後述)
と比較され、比較出力dとしてclの電圧が基準電圧V
rerより高いことをあらわす符合“1”を出力する。
この場合2Vp,は2ボルト、Vrdは1ボルトとなる
ので、比較出力dの送出は容易である。なお信号clは
別にタイミング抽出のためにも使用される。次に信号が
断となった場合について説明すると、入力信号alが前
記のような特性を持っている場合は入力雑音a2は立上
り時間1仇s程度でゆるやかに安定化電圧Vp,に達し
、信号断が終れば同様にゆるやかにゼロになる。
したがってtdだけ遅延され反転された信号b2は図に
示すようになり、このb2とblを加算すればc2に示
すように振幅Vp2が非常に小さい信号、単純な数値Z
計算によれば入力信号が断でない場合の振幅2Vp2の
4分の1の0.5ボルトの振幅を持つ信号となる。この
信号c2は比較器15で基準電圧Vrefと比較される
が、電圧VrefはVp,すなわち1ボルトに選んであ
るので、両電圧の菱は約0.5ボルJトあり、比較器1
5は信号c2が基準電圧VMよりは小さいことをあらわ
す符号“0”を出力する。したがって比較出力dの内容
を知ることにより入力信号断を容易に検出することがで
きる。
なお以上において理解を易くするため特定の数値を入れ
て説明したが、これらの数値はいずれも単なる例であっ
てこれらに限定されるものでないことはいうまでもない
。例えばデューティ比は1であってもよい。又回路構成
についていえば、インバータ12は図とは異って入力信
号を遅延させない方の線路に設けてもよい。第4図は本
発明の他の実施例の構成回路を示した図であって、CA
Iは終点短絡長さLで特性インピーダンスRTの同軸ケ
ーブルであり、D,とD2はピーク検出用ダイオードで
ある。
この同軸ケーブルにおいて終点短絡長さLは公伝達時間
がtdとなるように選んであり、第2図の回路と実質的
に同じ機能を有している。第5図は本発明による入力断
検出回路を用いたパルス光伝送用受信装置の構成の一例
をブロックで示した図である。
受信装置に入力された光信号はAPD21で電気信号に
変えられ、等化増幅回路22で所要の振幅まで増幅され
信号aとして出力される。この信号aは3方に分岐し、
その第1の信号は出力振幅検出回路23で検出され、A
PDバイアス用直流昇圧回路24を動作ごせて員帰還的
にAPDの増幅度を制御し、安定化増幅器22の出力振
幅を一定に保っている。次に第2の信号は信号断検出回
路25(第3図又は第4図の回路に相当)に入り、先に
説明したような動作によりタイミング抽出用信号ともい
うべき信号cおよび比較出力dを出力する。繰返し周期
がTである信号cはタイミング回路26に送られ、図に
は示してないが、ここで両波整流され、繰返し周波数1
/Tのフィル夕を通してクロツクeとして抽出され、識
別回路27を動作させる。比較出力dはスイッチ回路2
8に送られる。更に第3の信号はスイッチ回路28に直
接送られるが、このスイッチ回路は比較出力dが“ピー
ク振幅>Vrer”をあらわす出力、先の場合では符合
“1”、であるときは接続となり、“ピーク振幅>VM
f”をあらわす出力、先の場合では“0”、のときは断
となるような性質を持たせてあるので、入力信号aが断
であるかa2否であるかalに従って第3の信号はスイ
ッチ回路28のところで終るかこのスイッチ回路を通っ
て識別回路27に入力されるかする。識別回路はクロッ
クeで動作状態になるので、識別動作が行なわれる。以
上のようにしてパルス光伝送用受信装置の動作が行なわ
れる。上記の第5図の装置は入力信号aのパルス繰返し
周波数が400MH2に相当するものであるが、回路特
性を適当に選べば、800MHZ程度までは可能である
。すなわち本発明によればAPDから生ずる雑音の特性
と通常の信号の特性の相違を利用して十分余裕があり而
も高い周波数において動作する信号検出回路を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は受信装置の入力信号が断になったときにAPD
から発生する雑音のスペクトル特性を示す図、第2図は
本発明の一実施例の回路構成をブロックであらわした図
、第3図は第2図の回路の動作を説明するためのタイム
チャート、第4図は本発明の他の実施例の回路構成をあ
らわした図、第5図は本発明による入力断検出回路を用
いたパルス光伝送用受信装置の構成の一例をブロックで
あらわした図である。 記号の説明:11は遅延回路、12は反転回路、13は
加算器、14はピーク振幅検出回路、15は比較回路、
21はアバランシ・フオトダィオード(APD)、22
は等化増幅回路、23は出力振幅検出回路、24はAP
Dバイアス用直流昇圧回路、25は信号断検出回略、2
6はタィミング回路、27は識別回路、28はスイッチ
回路をそれぞれあらわしている。 界1図 第2図 第3図 稀ム図 界5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 アバランシ・フオトダイオードを光/電気変換素子
    として用い、前記アバランシ・フオトダイオードの増幅
    度の温度などによる変化を受信増幅回路の出力の振幅を
    一定にするように負帰還をかけて制御する形式のパルス
    光伝送用受信装置における入力信号の断を検出する回路
    において、前記出力にパルス繰返し周期に等しい遅延時
    間を与える遅延回路と、遅延した出力の符号と原出力の
    符号のいずれか一方を反転しこの反転した符号と他方の
    符号を加算して加算信号を発生する手段と前記加算信号
    の振幅のピーク値を検出するピーク振幅検出回路と、検
    出した振幅のピーク値の大きさから前記入力信号の断を
    検出する手段とを有することを特徴とする入力信号段検
    出回路。
JP55072172A 1980-05-31 1980-05-31 入力信号断検出回路 Expired JPS6041498B2 (ja)

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JPS56169443A JPS56169443A (en) 1981-12-26
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JPH044192U (ja) * 1990-04-26 1992-01-14
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69932043T2 (de) * 1999-07-02 2007-02-01 Csem Centre Suisse D'electronique Et De Microtechnique S.A. Adaptiver Matrixsensor und elektrische Schaltung hierzu

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