DE4433872A1

DE4433872A1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Aussteuerung von optischen Empfängern

Info

Publication number: DE4433872A1
Application number: DE19944433872
Authority: DE
Inventors: Simon Plankl; Christian Soell
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Kathrein SE
Priority date: 1994-09-22
Filing date: 1994-09-22
Publication date: 1996-03-28

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Schal tungsanordnung zur Aussteuerung von optischen Empfänger nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 3.

Der Übertragung von Signalen mittels Lichtwellenleitern kommt insbesondere in der Breitbandkommunikationstechnik ständig größere Bedeutung zu.

Das üblicherweise das mittels der Fotodiode empfangene Lichtsignal wird in ein breitbandiges HF-Signal umgesetzt und einem Verstärker zugeführt.

Dabei besteht das Problem, daß der Ausgangspegel des opto elektrischen Wandlers linear von der optischen Eingangs leistung abhängig ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es von daher, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu überwinden und ein Steuerungsverfahren sowie eine zugehörige Schaltungsan ordnung zu schaffen, mittels der bei optischen Empfängern der HF-Ausgangspegel konstant oder zumindest in einem Bereich weitgehend konstant gehalten werden kann.

Die Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens entsprechend den im Anspruch 1 und bezüglich der Vorrichtung entsprechend den im Anspruch 3 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteil hafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen angegeben.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine automatische Aussteuerung z. B. eines Verstärkers zur Einstellung eines konstanten HF-Ausgangspegels von optischen Empfängern, wobei die automatische Aussteuerung zumindest in einem Fensterbereich unabhängig von der optischen Eingangslei stung ist.

Die erfindungsgemäße Aussteuerung erfolgt über eine breit bandige, aussteuerungsfeste Aussteuerungsstufe bevorzugt in Form eines Dämpfungsgliedes.

Diese Steuerungs- oder Aussteuerungsstufe kann im Falle eines Verstärkers zwischen der Fotodiode, an der das HF- Signal ausgekoppelt wird, und dem der Fotodiode nachgeord neten Verstärker angeordnet. Der Steuerungs- bzw. Dämp fungswert für die vorzugsweise in Form eines Dämpfungs gliedes ausgeführte Steuerungsstufe wird durch eine linea risierte und der einfallenden optischen Leistung propor tionale Spannung in einem zum HF-Zweig parallelen Zweig ermittelt.

Vorzugsweise wird also der durch die Fotodiode fließende und der optischen Leistung proportionale Strom in einem ersten Schritt in eine der optischen Empfangsleistung proportionale Spannung umgesetzt, die in einer dieser Umsetzungsstufe nachgeordneten Linearisierungsstufe linea risiert wird. Durch diese Linearisierung ist es dann mög lich, die Steuerungs- oder Dämpfungsstufe automatisch stets so einzustellen, daß der Ausgangspegel des optischen Empfängers unabhängig von der optischen Eingangsleistung konstant gehalten wird.

Ebenso ist es möglich, einen Verstärker zwischen der Foto diode und der erläuterten Aussteuerungsstufe anzuordnen, so daß in der Aussteuerungsstufe selbst der gewünschte konstante Ausgangspegel einstellbar ist. Dies kann, wie erwähnt, vorzugsweise in Form eines Dämpfungsgliedes er folgen. Aber auch andere Steuerungs- bzw. Regelungsein richtungen sind möglich.

Nur der Vollständigkeit halber wird angemerkt, daß dann, wenn beispielsweise der Ausgangspegel der Fotodiode aus reichend hoch ist, unter Umständen sogar auf einen Ver stärker verzichtet werden kann. In diesem Falle würde über den zweiten Steuerungs- und Regelzweig lediglich die Aus steuerungsstufe so angesteuert werden, daß an deren Aus gang der gewünschte konstante Ausgangspegel (in einem ausreichend groß bemessenen Bereich) vorliegt.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus dem anhand von Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel. Dabei zeigen im ein zelnen:

Fig. 1 eine schematische Schaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Steuerung;

Fig. 2 ein Schaltungsdetail aus Fig. 1;

Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung des Span nungsverlaufes.

In Fig. 1 ist eine Fotodiode 1 dargestellt, die u. a. einen Anschlußpin besitzt, an dem das empfangene optische Eingangssignal in Form eines elektrischen HF-Signals aus gekoppelt wird. Die HF-Auskopplung kann abhängig vom Dio dentyp an der den Fotodiodenstrom führenden Leitung bei spielsweise über einen in den Zeichnungen nicht näher dargestellten Kondensator oder beispielsweise bei einem anderen Diodentyp über einen Pin-Anschluß erfolgen, bei welchem die Auskopplung im Diodengehäuse integriert er folgt.

Das HF-Signal wird in dem HF-Zweig 3 einem Verstärker bzw. einer Verstärkungsstufe 5 zugeführt.

Der Verstärkungsstufe 5 vorgeschaltet ist eine Aussteue rungsstufe 7, worüber das HF-Signal so eingestellt bzw. gedämpft werden kann, daß am Ausgang der Verstärkerstufe 5 ein konstanter HF-Ausgangspegel unabhängig von der opti schen Eingangsleistung der Fotodiode vorliegt.

Dazu ist ein zur Fotodiode 1 und der Aussteuerungssstufe 7 parallel geschalteter Regelungszweig 9 vorgesehen.

Aus Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, daß in dem Regelungs zweig 9 der Fotodiode 1 nachgeschaltet zunächst ein Umset zer 11 zur Umsetzung der empfangenen optischen Leistung in einer ihr proportionalen Spannung sowie eine Linearisie rungsstufe 13 nachgeordnet ist.

Gemäß Detaildarstellung nach Fig. 2 ist in einer Fotodio denleitung 17 ein Referenzwiderstand 19 in Reihe geschal tet, an dem beidseitig an Anschlüssen über je einen Wider stand 21 und 23 die am Referenzwiderstand 19 abfallende Spannung U_p hochohmig abgegriffen und den beiden Eingängen des in Fig. 2 gezeigten Differenz-Verstärkers 25 zuge führt wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist noch in einer Zweigleitung 27 zwischen dem Plus-Eingang und der Betriebsspannung ein weiterer Widerstand 29 geschaltet. Der Ausgang des Differenzverstärkers 25 ist über einen weiteren Widerstand 31 mit dem Minus-Eingang des Diffe renzverstärkers 25 rückgekoppelt.

Dadurch wird gewährleistet, daß die Ausgangsspannung U₁ am Ausgang des Differenzverstärkers 25 dem Spannungsabfall U_p an dem Referenzwiderstand 19 entspricht, wobei der Span nungsabfall U_p durch den Fotostrom I_p hervorgerufen wird. Somit erhält man also eine Spannung am Ausgang des Diffe renzverstärkers 25, der der einfallenden optischen Lei stung proportional ist, die aber aufgrund des logarithmi schen/linearen Maßstabes gemäß der vereinfachten Darstel lung nach Fig. 3 gekrümmt ist.

Um eine Linearisierung dieser gekrümmten Spannungskurve zu erzielen, ist die erwähnte Linearisierungsstufe 13 dem Ausgang des Differenzverstärkers 25 im gezeigten Ausfüh rungsbeispiel unter Zwischenschaltung eines Widerstandes 35 als Kompensationsnetzwerk nachgeschaltet. Die Lineari sierungsstufe 13 besteht beispielsweise aus einer oder mehreren Dioden. Bei entsprechender Schaltung der Dioden in der Zweigleitung 39 zu einem Betriebsspannungs-Anschluß 41 ergibt sich dann am Ausgang des Steuerungszweiges 9 die nunmehr linearisierte Ausgangsspannung U₂ entsprechend der Darstellung in Fig. 3.

Mittels dieser nunmehr linearisierten Steuerungsspannung kann die erwähnte Aussteuerungsstufe 7 nunmehr so ange steuert werden, daß der elektrische HF-Ausgangspegel am Ausgang des Verstärkers 5 unabhängig von der optischen Eingangsleistung, d. h. dem empfangenen einfallenden Licht, zumindest in einem ausreichend groß bemessenen Wertebe reich konstant gehalten werden kann.

Die Aussteuerungsstufe 7 besteht dabei vorzugsweise aus einem Pin-Dioden-Stellglied.

Abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel könnte der in Fig. 1 gezeigte Verstärker auch in dem HF-Zweig zwischen Fotodiode 1 und Aussteuerungsstufe 7 angeordnet sein. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel könnte die Aussteuerungs stufe 7 nach Art einer Dämpfungsstufe oder eines Dämp fungsgliedes arbeiten, um den Ausgangspegel in einem aus reichenden Bereich konstant zu halten.

Insbesondere dann, wenn der Ausgangspegel der Fotodiode ausreichend hoch ist, kann unter Umständen ganz auf den Verstärker verzichtet werden. Auch hier könnte der Aus gangspegel der Aussteuerungsstufe 7 in einem weiten Be reich konstant eingestellt und eingehalten werden. Auch in diesem Ausführungsbeispiel könnte die Aussteuerungsstufe bevorzugt in Form eines Dämpfungsgliedes umgesetzt sein.

Claims

1. Verfahren zur Aussteuerung eines optischen Empfängers, bei welchem das optische Signal mittels einer Fotodiode (1) in ein elektrisches HF-Signal umgesetzt und eine Aus steuerungsstufe (7) zugeführt wird, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale

- es wird ein der optischen Empfangsleistung proportiona les Spannungssignal erzeugt,
- das von der optischen Empfangsleistung abhängige Span nungssignal wird linearisiert, und
- in Abhängigkeit des linearisierten Spannungssignals erfolgt in der Aussteuerungsstufe (7) eine Aussteuerung zur Erzielung eines zumindest in einem Bereich konstan ten oder quasi-konstanten Ausgangspegels.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Aussteuerungsstufe (7) in Abhängigkeit der lineari sierten und der einfallenden optischen Leistung proportio nalen Spannung das von der Fotodiode (1) kommende ausge koppelte HF-Signal so gedämpft wird, daß am Ausgang der Aussteuerungsstufe (7) oder eines nachgeschalteten oder im HF-Zweig (3) vorgeschalteten Verstärkers zumindest in einem gewissen Bereich ein von der optischen Eingangslei stung der Fotodiode (1) unabhängiger konstanter Ausgangs pegel erzielbar ist.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Fotodiode (1) und einer der Fotodiode (1) nachgeschalteten Aussteue rungsstufe (7), gekennzeichnet durch die folgenden Merkma le

- parallel zu einem von der Fotodiode (1) zu der Aus steuerungsstufe (7) führenden HF-Zweig (3) ist ein Steuerungszweig (9) geschaltet,
- in dem Steuerungszweig (9) ist ein Umsetzer (11) zur Erzeugung eines der optischen Eingangsleistung der Fotodiode (1) proportionalen Spannungssignales (U₁) vorgesehen, worüber die Aussteuerungsstufe (7) zumin dest mittelbar zur Aussteuerung der Ausgangsstufe (7) ansteuerbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß in dem Steuerungszweig (9) dem Umsetzer (11) eine Linearisierungsstufe (13) nachgeschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer (11) einen Differenzver stärker (25) umfaßt, an dessem Ausgang ein der optischen Empfangsleistung der Diode proportionales Spannungssignal (U₁) erzeugbar ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die beiden Eingänge des Differenzverstärkers (25) mit den beiden Anschlüssen eines Referenzwiderstandes (19) verbunden sind, der in Reihe mit der Fotodiode (1) geschaltet ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearisierungsstufe (13) zumindest eine Diode (37) umfaßt, die in einer von dem Steuerungszweig (9) wegführenden und zu einem Betriebs spannungs-Anschlußpol (41) führenden Zweigleitung (39) sitzt.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussteuerungsstufe (7) aus einem Dämpfungsglied besteht.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Aussteuerungsstufe (7) zumindest eine Pin-Diode als Stellglied umfaßt.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Aussteuerungsstufe (7) im HF-Zweig (3) ein Verstärker (5) vorgeschaltet ist.

11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Aussteuerungsstufe (7) ein Verstärker (5) nachgeschaltet ist, dessen Ausgangspegel über die Aussteuerungsstufe (7) zumindest in einem Bereich konstant oder quasi-konstant gehalten wird.