JPH03181804A - Optical fiber distance measuring apparatus - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To restrict measuring errors of the distance by inputting a signal which has a phase of 90 deg. a modulated signal from that of inputting 0 deg. output and 90 deg. output to voltage control amplifiers, and controlling a switch to combine vectorially outputs of the respective amplifiers when the number of modulated signals is plural. CONSTITUTION:The phase of a carrier wave to be modulated is controlled by a 90 deg. hybrid circuit 7, voltage controlling amplifiers 2b, 2c, an adder 8 and a switch 9, so that the measuring errors are reduced. In other words, when there are a plurality of phase modulating signals, the switch 9 is switched, so that an output signal of the amplifier 2c is inputted to the adder 8, where the output signal is added and combined in vector with an output from the amplifier 2b. Thus, the phase of the carrier waves is controlled. Since it is possible to form a signal of a desired phase if the amplitude of the output signals of the amplifiers 2b, 2c is changed, the phase of a signal within the circuit can be controlled by controlling a gain of the amplifiers 2b, 2c. The number of modulating waves is detected by a two-signal detector 12, a three-signal detector 13 in accordance with a distance measuring signal and a switching command 23. A controlling voltage of the amplifiers 2b, 2c is outputted from a controlling voltage generator 10 based on the signal from the detectors 12, 13.

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、単一搬送波に位相変調された被変調信号を
光強度変調して光ファイバ長を測定する装置において、
長さを測定するための被変調信号を復調する光受信器の
遅延時間特性の改善に関するものであり、特に複数波同
時変調時における受信機内の遅延時間特性の改善に効力
を発揮するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention provides an apparatus for measuring the length of an optical fiber by modulating the optical intensity of a modulated signal that has been phase-modulated into a single carrier wave.
This relates to improving the delay time characteristics of an optical receiver that demodulates a modulated signal for length measurement, and is particularly effective in improving the delay time characteristics within the receiver when multiple waves are simultaneously modulated. .

［従来の技術］ 第３図は従来の光ファイバ測距装置の構成を示したもの
である。図において、（１）は増幅器。[Prior Art] FIG. 3 shows the configuration of a conventional optical fiber distance measuring device. In the figure, (1) is an amplifier.

（２）は電圧制御増幅器、（３）は位相検波器、（４）
はローパスフィルタ、（５）は検波器、（６）は発振器
、　（１７１は光入力信号を電気信号に変換するオート
ダイオードである。（１８）は光送信波と受信波を分波
する分波器。（１９）は光送信器である。（２０）は光
入出力端、　（２１）は位相同期系からの制御入力。(2) is a voltage controlled amplifier, (3) is a phase detector, (4)
is a low-pass filter, (5) is a detector, (6) is an oscillator, (171 is an autodiode that converts the optical input signal into an electrical signal, and (18) is a demultiplexer that separates the optical transmission wave and reception wave. (19) is an optical transmitter. (20) is an optical input/output terminal, and (21) is a control input from a phase synchronization system.

（２２）は位相同期信号出力である。(22) is a phase synchronization signal output.

光入出力端（２０）からオートダイオード（１７）を経
由して増幅器（１）に入力された被変調信号は、増幅さ
れ、電圧制御増幅器（２）を介して位相検波器（３）で
位相検波され、ローパスフィルタ（４）を通って測距用
信号として復調される。一方、増幅器（１１の出力信号
は位相同期系用の信号出力（２２）として出力される。The modulated signal input from the optical input/output terminal (20) to the amplifier (1) via the autodiode (17) is amplified, and the phase is determined by the phase detector (3) via the voltage control amplifier (2). The signal is detected, passed through a low-pass filter (4), and demodulated as a ranging signal. On the other hand, the output signal of the amplifier (11) is output as a signal output (22) for the phase synchronization system.

［発明が解決しようとする課題Ｊ 従来の光ファイバ測距装置では位相変調信号の変調信号
が大きくなると、歪が増大し９位相が回転し、遅延時間
が変動し、測距に誤差が生ずる。[Problem to be Solved by the Invention J] In a conventional optical fiber distance measuring device, when the modulation signal of the phase modulation signal becomes large, distortion increases, the nine phases rotate, the delay time changes, and an error occurs in distance measurement.

位相変調信号が単一の場合、その信号の変調指数は一般
に小さく設定されているため、上記の問題が生じないが
、複数波により変調された場合、統合の変調指数が大き
くなり、歪に起因する位相回転が生じ、上記同様の測距
に誤差が生じるという欠点があった。When the phase modulation signal is a single signal, the modulation index of that signal is generally set small, so the above problem does not occur. However, when modulated by multiple waves, the integrated modulation index becomes large, resulting in problems caused by distortion. This has the drawback that a phase rotation occurs, resulting in errors in distance measurement similar to those described above.

この発明は、上記のような課題を解決するために、電圧
制御増幅器を２個追加し、その利得を制御電圧により制
御し、更に２個の増幅器出力をベクトル合成し、変調指
数が大きくなった場合においても歪による位相回転に起
因する測距誤差を改善する事を目的とする。In order to solve the above-mentioned problems, this invention adds two voltage-controlled amplifiers, controls their gain with a control voltage, and vector-combines the outputs of the two amplifiers, increasing the modulation index. The purpose is to improve distance measurement errors caused by phase rotation due to distortion.

［課題を解決するための手段］ この発明に係る光ファイバ測距装置は、被変調信号を９
０″ハイブリツドに入力し、０°出力と９０６出力をそ
れぞれ電圧制御増幅器に入力し。[Means for Solving the Problems] An optical fiber ranging device according to the present invention converts a modulated signal into 9
0" hybrid, and the 0° output and 906 output are respectively input to the voltage control amplifier.

各々の増幅器の利得を複数波変調波である事を検出する
検出器の出力信号により制御し、被変調信号が複数とな
った場合、スイッチを制御し各々の増幅器の出力をベク
トル合成し１次段に出力するものである。The gain of each amplifier is controlled by the output signal of a detector that detects a multi-wave modulated wave, and when there are multiple modulated signals, the switches are controlled and the outputs of each amplifier are vector-synthesized to generate the first-order signal. It outputs in stages.

［作用］ 、この発明における光ファイバ測距装置は被変調信号が
複数となった場合、スイッチを制御し、上記各々の電圧
制御増幅器の出力をベクトル合成し、複数波による位相
変調によって位相変調指数が大きくなった場合の歪によ
る位相回転を小さくする。[Function] When there are multiple modulated signals, the optical fiber ranging device of the present invention controls the switch, vector-synthesizes the outputs of the respective voltage-controlled amplifiers, and calculates the phase modulation index by phase modulation using multiple waves. Reduce phase rotation due to distortion when

［実施例］ 第１図は、この発明の一実施例を示す図であり、（１）
〜（６）　、　　（１７１〜（２２）は第３図と同一の
ものである。[Example] FIG. 1 is a diagram showing an example of the present invention, (1)
~(6), (171~(22)) are the same as in FIG.

（２ｂ１．　（２ｃ）は電圧制御増幅器Ｂ、Ｃ，（７）
は９０’ハイブリツド、（８）は加算器、（９）はスイ
ッチ、　（１０）は制御電圧発生器、　（ＩｌｌはＯＲ
ゲート、　（１２）は２信号検出器、　（１３）は３信
号検出器である。（２３）は２信号検出または３信号検
出器を切換えるコマンド入力端子である。(2b1. (2c) is voltage controlled amplifier B, C, (7)
is 90' hybrid, (8) is adder, (9) is switch, (10) is control voltage generator, (Ill is OR
gate, (12) is a two-signal detector, and (13) is a three-signal detector. (23) is a command input terminal for switching between two-signal detection and three-signal detection.

測距用信号の復調の動作は第３図と同一であるが９本発
明では９０’ハイブリツド（７）、電圧制御増幅器Ｂ及
び、　Ｃ（２ｂ）、　（２ｃｌ、加算器（δ）、スイッ
チ（９）を用いて、被変調搬送波の位相を制御し、遅延
時間の変動すなわち測距誤差を小さくするものである。The demodulation operation of the distance measurement signal is the same as that shown in FIG. 9) is used to control the phase of the modulated carrier wave and to reduce variation in delay time, that is, distance measurement error.

つまり１位相変調信号が複数の場合は、スイッチ（９）
を切換えて、電圧制御増幅器Ｃ（２ｃ）の出力信号を加
算器（８）に入力し、電圧制御増幅器Ｂ　（２ｂ）の出
力信号と加算、ベクトル合成する事により搬送波の位相
を制御するものである。ベクトル合成の原理は第２図に
示すとおりで、　（１４）は電圧制御増幅器Ｂ　（２ｂ
）の出力信号。In other words, if there are multiple 1 phase modulation signals, switch (9)
The phase of the carrier wave is controlled by switching the output signal of voltage control amplifier C (2c) to the adder (8), adding it with the output signal of voltage control amplifier B (2b), and performing vector synthesis. be. The principle of vector synthesis is as shown in Figure 2, and (14) is voltage controlled amplifier B (2b
) output signal.

（１５）は電圧制御増幅器Ｃ（２ｃ）の出力信号、　（
１６）は加算器（８）の出力のベクトル合成後の信号で
ある。第１図から分かる様に、電圧制御増幅器Ｂ及びＣ
の出力信号（１４）、　（１５）の振幅を変える事によ
り、任意位相φの信号を形成出来るため、電圧制御増幅
器Ｂ、Ｃの利得を制御する事により１回路内の信号の位
相を制御出来る。電圧制御増幅器Ｂ　、　Ｃ（２ｂ）　
（２ｃ）の制御電圧は、測距用信号及び切換用コマンド
入力（２３）から２信号検出器（１２）、　３信号検出
器（１３）により変調波の数を検出し、その信号に基づ
き、制御電圧発生器（１０）により制御電圧が出力され
る。(15) is the output signal of voltage controlled amplifier C (2c), (
16) is a signal after vector synthesis of the output of the adder (8). As can be seen from Figure 1, voltage controlled amplifiers B and C
By changing the amplitude of the output signals (14) and (15), a signal with an arbitrary phase φ can be formed, so by controlling the gains of voltage control amplifiers B and C, the phase of the signal within one circuit can be controlled. . Voltage control amplifier B, C (2b)
The control voltage (2c) is determined by detecting the number of modulated waves from the ranging signal and switching command input (23) using the two-signal detector (12) and the three-signal detector (13), and based on the signal, A control voltage is output by a control voltage generator (10).

なお、上記実施例では２信号検出器（１２）、　３信号
検出器（１３）を設けたが、これは搬送波に位相変調す
る変調波の数により変更する事は云うまでもない。また
、実施例では９０″ハイブリツド（７）を用いているが
、これは９０°、０°の位相に分割出来るものであれば
他のもの１例えば９０″分配器などでも良い。In the above embodiment, a two-signal detector (12) and a three-signal detector (13) are provided, but it goes without saying that these can be changed depending on the number of modulated waves phase-modulated to the carrier wave. Further, although a 90'' hybrid (7) is used in the embodiment, any other device such as a 90'' distributor may be used as long as it can be divided into phases of 90° and 0°.

［発明の効果Ｊ この発明は２以上に示した様に、複数波で位相変調され
ている場合において、その変調波の数に応じて搬送波の
位相を変える事により１回路内の位相を制御し、歪に起
因する遅延時間変動、すなわち、測距の誤差を抑制する
効果がある。[Effect of the Invention J As shown in 2 above, this invention controls the phase within one circuit by changing the phase of the carrier wave according to the number of modulated waves when phase modulation is performed by multiple waves. This has the effect of suppressing delay time fluctuations caused by distortion, that is, distance measurement errors.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は、この発明の一実施例を示す光ファイバ測距装
置のブロック図、第２図はこの発明において位相を制御
するための信号のベクトル合成の原理を示す図、第３図
は従来の光ファイバ測距装置のブロック図である。 （１）は増幅器、　（２ａ）　、　（２ｂ）　、　（２
ｃ）　、は電圧制御増幅器、（３）は位相検波器、（４
）はローパスフィルタ、（５）は検波器、（６）は発振
器、（７）は９０°ハイブリツド、（８）は加算器、（
９）はスイッチ、　（１０）は制御電圧発生器、　（１
１）はＯＲゲート、　（１２）は２信号検出器、　（１
３）は３信号検出器。 （１４）は電圧制御増幅器Ｂ　（２ｂ）の出力信号、　
（ｔＳ）は電圧制御増幅器Ｃ（２ｃ）の出力信号、　（
１６）は加算器（８）の出力信号、　（１７）はホトダ
イオード、　（１８）は分波器である。（１９）は光送
信器である。（２０）は光入出力端子、　（２１）は位
相同期系からの制御入力。 （２２）は位相同期用信号出力、　（２３）は２信号又
は３信号検出器を切換えるコマンド入力端子である。 なお１図中、同一あるいは相当部分には同一符号を付し
て示しである。Fig. 1 is a block diagram of an optical fiber ranging device showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the principle of vector synthesis of signals for controlling the phase in this invention, and Fig. 3 is a conventional FIG. 2 is a block diagram of an optical fiber ranging device. (1) is an amplifier, (2a), (2b), (2
c) , is a voltage controlled amplifier, (3) is a phase detector, (4
) is a low-pass filter, (5) is a detector, (6) is an oscillator, (7) is a 90° hybrid, (8) is an adder, (
9) is a switch, (10) is a control voltage generator, (1
1) is an OR gate, (12) is a two-signal detector, (1
3) is a 3-signal detector. (14) is the output signal of voltage controlled amplifier B (2b),
(tS) is the output signal of voltage controlled amplifier C (2c), (
16) is the output signal of the adder (8), (17) is a photodiode, and (18) is a duplexer. (19) is an optical transmitter. (20) is the optical input/output terminal, and (21) is the control input from the phase synchronization system. (22) is a phase synchronization signal output, and (23) is a command input terminal for switching the 2-signal or 3-signal detector. In FIG. 1, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 単一搬送波に位相変調された被変調信号を光強度変調し
て光ファイバ長の測距を行う装置において被変調信号を
復調する光受信器で、被変調信号から位相の９０゜異な
る信号を出力する９０゜ハイブリッドと、上記ハイブリ
ッドの０゜出力に接続され、外部印加電圧により利得を
制御出来る電圧制御増幅器Ｂと、上記ハイブリッドの９
０゜出力に接続される電圧制御増幅器Ｃと後者の電圧制
御増幅器Ｃに接続され、その信号をＯＮ／ＯＦＦするス
イッチと上記ハイブリッドの０゜出力に接続された電圧
制御増幅器Ｂの出力信号と上記スイッチの出力信号を加
算する加算器と位相変調された信号が２信号及び３信号
である事を検出する２信号検出器、３信号検出器と２つ
の検出器に接続されて、２信号及び３信号変調の場合、
上記スイッチを切換えるための信号を出力するＯＲゲー
トと上記２つの検出器の出力信号より、上記２つの電圧
制御増幅器Ｂ、Ｃへ、制御電圧を出力する制御電圧発生
器を備え、複数信号により位相変調された場合でも光受
信機内での遅延時間が一定となり、測距を精度良く行う
事が出来るようにした事を特徴とする光ファイバ測距装
置。An optical receiver that demodulates the modulated signal in a device that measures the length of an optical fiber by optically intensity modulating the modulated signal that has been phase-modulated onto a single carrier wave, and outputs a signal that is 90° different in phase from the modulated signal. a voltage controlled amplifier B connected to the 0° output of the hybrid and whose gain can be controlled by an externally applied voltage;
A voltage controlled amplifier C connected to the 0° output of the latter, a switch connected to the latter voltage controlled amplifier C to turn the signal ON/OFF, an output signal of the voltage controlled amplifier B connected to the 0° output of the hybrid, and the above An adder that adds the output signals of the switch, a 2-signal detector that detects that the phase-modulated signals are 2 signals and 3 signals, and a 3-signal detector are connected to the two detectors to detect that the phase-modulated signals are 2 signals and 3 signals. For signal modulation,
It is equipped with an OR gate that outputs a signal for switching the switch and a control voltage generator that outputs a control voltage from the output signals of the two detectors to the two voltage control amplifiers B and C. An optical fiber distance measuring device characterized in that the delay time within an optical receiver is constant even when modulated, and distance measurement can be performed with high accuracy.