JPH0416028A - Digital optical receiver - Google Patents
Digital optical receiverInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
コノ発明は、Ａ Ｐ Ｄ （Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈ
ｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ ）等の受光素子を含みディジタル
光通信等の分野で用いられるディジタル光受信器、特に
その特性の安定化手段に関するものである。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] This invention is based on APD (Avalanche Ph
The present invention relates to a digital optical receiver including a light-receiving element such as a photodiode and the like and used in fields such as digital optical communication, and particularly to means for stabilizing its characteristics.
［従来の技術］
第３図は、昭和６１年度電子通信学会総合全国大会 講
演番号第２４９２号により発表された従来の光受信器の
ブロック図である。[Prior Art] FIG. 3 is a block diagram of a conventional optical receiver presented at Lecture No. 2492 at the 1985 IEICE General Conference.
第３図において、光信号（１）は、ＡＰＤなどの受光素
子（２）に受信される。更に、前置増幅器（３）、可変
減衰器（４）、可変利得増幅器（５）、主増幅Ｍ （６
） 、主増幅器（６）の出力波形から“高”が′低”が
を識別する識別器（７）及び識別器（７）の出力がら同
期データを得るためのフリップフロップ（８）を介して
、識別器出力端子（１５）から電気信号として出力され
る。In FIG. 3, an optical signal (1) is received by a light receiving element (2) such as an APD. Furthermore, a preamplifier (3), a variable attenuator (4), a variable gain amplifier (5), and a main amplifier M (6
), a discriminator (7) that identifies "high" and "low" from the output waveform of the main amplifier (6), and a flip-flop (8) for obtaining synchronization data from the output of the discriminator (7). , is output as an electrical signal from the discriminator output terminal (15).
また、フリップフロップ（８）には、同期データ及び主
増幅器（６）の出力からクロックを抽出するためのタイ
ミング再生回路（９）、主増幅器（６）の出力から振幅
ピーク値を得るピーク検波器（１０）、ピーク検波Ｂ（
１０）の出力を増幅する差動増幅器（１１）及び（１２
）、受光素子（２）にバイアスを与えるための高圧発生
回路（１３）が順次接続されている。更に、図において
は基準電圧端子（１４）、（１５）、タイミング再生出
力端子（１７）、及び可変減衰器（７）の制御端子（１
８）等が設けられている。The flip-flop (8) also includes a timing recovery circuit (9) for extracting a clock from synchronization data and the output of the main amplifier (6), and a peak detector for obtaining the amplitude peak value from the output of the main amplifier (6). (10), peak detection B (
Differential amplifiers (11) and (12) amplify the output of
), and a high voltage generating circuit (13) for applying a bias to the light receiving element (2) are connected in sequence. Furthermore, in the figure, reference voltage terminals (14), (15), timing reproduction output terminal (17), and control terminal (1) of the variable attenuator (7) are shown.
8) etc. are provided.
このような従来のディジタル光受信器において、光信号
（１）は、受光素子（２）において電気信号に変換され
る。この変換された電気信号は、前置増幅器（３）、可
変減衰器（４）、可変利得増幅器（５）、主増幅器（６
）からなる受光増幅系により適切な振幅値になるまで増
幅される。In such a conventional digital optical receiver, an optical signal (1) is converted into an electrical signal at a light receiving element (2). This converted electrical signal is sent to a preamplifier (3), a variable attenuator (4), a variable gain amplifier (5), and a main amplifier (6).
) is amplified until it reaches an appropriate amplitude value.
主増幅器（６）の出力は、識別器（７）に入力される。The output of the main amplifier (6) is input to the discriminator (7).
−識別器（７）は、“低゛高”を識別し、その結果をフ
リップフロップ（８）に出力する。フリップフロップ（
８）は、識別器出力端子（１６）から同期出力データを
出力させる。- The discriminator (7) discriminates between "low and high" and outputs the result to the flip-flop (8). flip flop(
8) outputs synchronous output data from the discriminator output terminal (16).
主増幅器（６）の出力は、ピーク検波器（１０）により
出力振幅ピーク値に比例した直流信号に変換される。こ
の直流信号は、一方で差動増幅器（１１）、（１２）に
より可変利得増幅器（５）の利得制御端子及び高圧発生
回路（１３）に供給され、受光素子（２）のバイアス端
子に直流の信号が入力される。この構成により、光信号
（１）の電力変動があっても、主増幅器（６）の出力振
幅ピーク値がほぼ一定になるよう、可変利得増幅器（５
）の利得及び受光素子信号の増倍率が制御される。The output of the main amplifier (6) is converted by a peak detector (10) into a DC signal proportional to the output amplitude peak value. On the other hand, this DC signal is supplied to the gain control terminal of the variable gain amplifier (5) and the high voltage generation circuit (13) by the differential amplifiers (11) and (12), and the DC signal is supplied to the bias terminal of the light receiving element (2). A signal is input. With this configuration, even if the power of the optical signal (1) fluctuates, the output amplitude peak value of the main amplifier (6) remains almost constant.
) and the multiplication factor of the light receiving element signal are controlled.
また、主増幅器（６）の出力は、他方でタイミング再生
回路（９）に入力されクロックか抽出され、タイミング
再生出力端子（１７）から出力される。The output of the main amplifier (6) is also input to a timing recovery circuit (9), where a clock is extracted and output from a timing recovery output terminal (17).
［発明が解決しようとする課題］
従来のディジタル光受信器は、以上のような構成だった
ため、良好な符号誤り率を得るためには、利得の調整、
識別閾値の調整、受光素子出力信号の増倍率の調整を行
わなければならず、また、温度や電源電圧変動等により
上記の諷整が不安定となり、符号誤り率特性が劣化して
しまう。[Problems to be Solved by the Invention] Conventional digital optical receivers have the above configuration, so in order to obtain a good bit error rate, it is necessary to adjust the gain,
It is necessary to adjust the discrimination threshold and the multiplication factor of the light-receiving element output signal, and the above-mentioned adjustment becomes unstable due to changes in temperature, power supply voltage, etc., and the code error rate characteristic deteriorates.
この発明は、かかる課題を解決するためになされたもの
で、受光素子の出力信号の増倍率を自動調整でき、かつ
温度や電源電圧による調整ずれや不安定動作による符号
誤り率特性の劣化を補償することのできるディジタル光
受信器を得ることを目的とする。This invention was made to solve these problems, and it is capable of automatically adjusting the multiplication factor of the output signal of the light receiving element, and also compensates for the deterioration of the bit error rate characteristics due to adjustment deviations and unstable operation due to temperature and power supply voltage. The objective is to obtain a digital optical receiver that can perform
〔課題を解決するための手段］
この発明に係るディジタル光受信器は、受光増幅系の出
力をそれぞれ識別器より高域または低域の閾値で識別す
る高域識別器及び低域識別器と、２０両域の出力を平滑
差動出力として受光増幅系に帰還入力して受光増幅系の
利得を調整する帰還手段と、を有するものである。[Means for Solving the Problems] A digital optical receiver according to the present invention includes a high-frequency discriminator and a low-frequency discriminator that identify the output of the light receiving amplification system using a threshold value higher or lower than the discriminator, respectively; 20 and a feedback means for adjusting the gain of the light receiving and amplifying system by feeding back the outputs of the 20 and 20 ranges as smooth differential outputs to the light receiving and amplifying system.
この発明によるディジタル先受信器においては、受光増
幅系の出力が高域識別器と低域識別器によりモニタされ
る、すなわち高域識別器及び低域識別器の出力により受
光増幅系の出力変動が帰還手段の平滑差動出力として検
出され、この出力により受光増幅系の出力が調整される
。従って、データの符号誤り率が増大した場合にも、こ
れを帰還により調整可能である。In the digital first receiver according to the present invention, the output of the light receiving amplification system is monitored by the high band discriminator and the low band discriminator, that is, the output fluctuations of the light receiving amplifying system are monitored by the outputs of the high band discriminator and the low band discriminator. It is detected as a smooth differential output of the feedback means, and the output of the light receiving and amplifying system is adjusted by this output. Therefore, even if the data bit error rate increases, this can be adjusted by feedback.
口実施例コ
次に、第１図及び第２図に示す実施例によって二の発明
を更に詳細に説明する。Embodiment Next, the second invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2.
第１図において、受光素子（２）の電気出力は、前置増
幅器（３）、可変減衰器（４）、可変利得増幅器（５）
及び主増幅器（６）からなる受光増幅系によって増幅さ
れ、識別器（７）、フリップフロップ（８）を経て識別
器出力端子（１６）からデータとして出力される。In Figure 1, the electrical output of the photodetector (2) is determined by the preamplifier (3), variable attenuator (4), and variable gain amplifier (5).
and a main amplifier (6), and is output as data from a discriminator output terminal (16) via a discriminator (7) and a flip-flop (8).
この受光増幅系において、可変減衰器（４）の制御端子
（１８）には、電圧レベルシフト回路（１９）が接続さ
れている。In this light receiving and amplifying system, a voltage level shift circuit (19) is connected to a control terminal (18) of a variable attenuator (4).
一方、識別器（７）及びフリップフロップ（８）と並列
に、識別閾値（識別器（７）の閾値）よりΔｖ１だけ高
い閾値を有する高域識別器（２０）及びフリップフロッ
プ（２１）と、識別閾値よりΔｖ２だけ低い閾値を有す
る低域識別器（２２）及びフリップフロップ（２３）と
、が設けられている。フリップフロップ（２１）及び（
２２）の出力は、それぞれ積分回路（２４）及び（２５
）によって平滑化される。積分回路（２４）及び（２５
）は、差動増幅器（２６）の入力端に接続される。電圧
レベルシフト回路（１９）には、差動増幅器（２６）の
出力が入力される。On the other hand, in parallel with the discriminator (7) and the flip-flop (8), a high-frequency discriminator (20) and a flip-flop (21) having a threshold that is higher than the discrimination threshold (threshold of the discriminator (7)) by Δv1; A low-pass discriminator (22) and a flip-flop (23) having a threshold value Δv2 lower than the discrimination threshold value are provided. Flip-flop (21) and (
The outputs of
) is smoothed by Integrating circuits (24) and (25
) is connected to the input terminal of the differential amplifier (26). The output of the differential amplifier (26) is input to the voltage level shift circuit (19).
ここで、両フリップフロップ（２１）、（２３）には、
フリップフロップ（８）と同様、タイミング再生回路（
９）よりのクロックが供給され、このクロックに基づき
各々識別動作を行う。Here, both flip-flops (21) and (23) have the following:
Similar to the flip-flop (8), the timing recovery circuit (
A clock is supplied from 9), and each identification operation is performed based on this clock.
このように構成された本実施例によるディジタル光受信
器において、受光増幅系の主増幅器（６）を経て識別器
（７）に入力される波形が第２図に示されている。In the digital optical receiver according to this embodiment configured in this way, the waveform input to the discriminator (7) via the main amplifier (6) of the light receiving amplification system is shown in FIG.
第２図において、主増幅器（６）の出力波形（２７）と
、光受信波形に特有で受光素子の特性に関連した・ショ
ット雑音波形（２８）と、電子回路に固有の熱雑音波形
（２９）とが示されている。In Figure 2, the output waveform (27) of the main amplifier (6), the shot noise waveform (28) which is unique to the optical reception waveform and related to the characteristics of the light receiving element, and the thermal noise waveform (29) which is unique to the electronic circuit. ) is shown.
高域識別器（２０）および低域識別器（２２）にも、識
別器（７）と同じ波形の信号すなわち主増幅器（６）出
力が入力される。A signal having the same waveform as the discriminator (7), that is, the main amplifier (6) output, is also input to the high-frequency discriminator (20) and the low-pass discriminator (22).
ここで、識別器（７）の識別閾値Ｘｔｈを、主増幅器（
６）の出力波形の“低”時Ｘ。と“高゛時Ｘ の中間値
（ｘｏ＋ｘ１）／２に定め、高載置別器（２０）の閾値
ｘｔｈｕをｘｔｈ＋Δ■１（０くΔｖ ＜ ｌ ｘ
ｔｈ ｌ ）とし、低域識別器（２１）の閾値ｘｔｈｄ
をｘｔｈ−ΔＶ２ （０くΔＶ２くｘ ｔｈ ｌ ）と
する。Here, the discrimination threshold Xth of the discriminator (7) is set to
6) when the output waveform is “low”. and "high time X" are set to the intermediate value (xo +
th l ), and the threshold xthd of the low frequency discriminator (21)
Let be xth−ΔV2 (0 × ΔV2 × x th l ).
すると、各識別器（７）、 （２０）、 （２２）
は、実際の波形と雑音（熱雑音またはショット雑音）と
の和を閾値と比較する。それぞれの閾値が異なることか
ら、第２図からもわかるように、雑音の様相（ショット
雑音が熱雑音より大、又はその逆）及び識別閾値の大小
に応じ識別器（７）。Then, each discriminator (7), (20), (22)
compares the sum of the actual waveform and noise (thermal noise or shot noise) with a threshold. Since each threshold value is different, as can be seen from FIG. 2, the discriminator (7) is used depending on the noise aspect (shot noise is larger than thermal noise, or vice versa) and the size of the identification threshold value.
（２０）、 （２２）それぞれの出力の値が異なるこ
ととなる。即ち、ショット雑音が支配的な場合には、識
別閾値がｘｔｈｕである高域識別器（２ｏ）において“
高”を“低”と誤る確率が増加し、逆に熱雑音が支配的
な場合には、閾値がｘｔｈｄである識別器（２２）にお
いて“低”を“高”と誤る確率が増加する。また、雑音
の様相については、受光素子（２）の増倍率が最適値よ
り大きい場合ショット雑音が支配的となり、並の場合は
熱雑音が支配的となる。従って、受光素子の増倍率か最
適値からずれている場合、高域識別器（２０）と低域識
別器（２２）の出力を比較すると差異が大きく出る。(20), (22) The respective output values will be different. That is, when shot noise is dominant, the high-frequency discriminator (2o) whose discrimination threshold is xthu
The probability that "high" is mistaken for "low" increases, and conversely, when thermal noise is dominant, the probability that "low" is mistaken for "high" increases in the classifier (22) whose threshold is xthd. Regarding the noise aspect, when the multiplication factor of the light receiving element (2) is larger than the optimum value, shot noise becomes dominant, and when it is normal, thermal noise becomes dominant.Therefore, whether the multiplication factor of the light receiving element (2) is optimal If there is a deviation from the value, a large difference will appear when the outputs of the high-frequency classifier (20) and the low-frequency classifier (22) are compared.
本実施例においては、これを利用して可変減衰器（４）
を調整する。In this embodiment, using this, the variable attenuator (4)
Adjust.
まず、高低両域の識別器（２０）、（２２）に係る出力
をそれぞれ積分して平滑化し、更に差動増幅器（２６）
に入力する。すると、差動増幅器（２６）の出力は識別
器（２０）、（２２）の出力の差に比例した電圧となる
。この電圧を、電圧レベルシフト回路（１９）により電
圧変換して、可変減衰器（４）の制御端子（１８）に入
力する。First, the outputs of the high and low range discriminators (20) and (22) are integrated and smoothed, and then the differential amplifier (26)
Enter. Then, the output of the differential amplifier (26) becomes a voltage proportional to the difference between the outputs of the discriminators (20) and (22). This voltage is converted into voltage by a voltage level shift circuit (19) and inputted to a control terminal (18) of a variable attenuator (4).
これにより、可変減衰器（４）の減衰量が調整され、受
光素子（２）の最適増倍率に近づくように受光増幅系出
力が自動調整される。Thereby, the amount of attenuation of the variable attenuator (4) is adjusted, and the output of the light receiving amplification system is automatically adjusted so as to approach the optimum multiplication factor of the light receiving element (2).
なお、上記実施例では、受光増幅系の増倍率の調整に可
変減衰器（４）を用いた例を示したが、その代りに可変
増幅器を設けてもよい。In the above embodiment, the variable attenuator (4) is used to adjust the multiplication factor of the light receiving and amplifying system, but a variable amplifier may be provided instead.
［発明の効果］
この発明は以上説明したとおり、ディジタル光受信器の
出力の一部を受光増幅系に帰還するようにしたため、受
光素子の増倍率を符号誤り率が低減する方向に自動調整
でき、手動調整が不要とな２る。更に、温度や電源変動
に対しても安定な特性が得られる。[Effects of the Invention] As explained above, in this invention, a part of the output of the digital optical receiver is fed back to the light receiving amplification system, so that the multiplication factor of the light receiving element can be automatically adjusted in the direction of reducing the bit error rate. , no manual adjustment is required. Furthermore, stable characteristics can be obtained even with variations in temperature and power supply.
第１図はこの発明の一実施例によるディジタル光受信器
のブロック構成図、第２図は動作説明のための出力波形
図、第３図は従来のディジタル光受信器のブロック構成
図である。
図中、（１）は光信号、（２）は受光素子、（３）は前
置増幅器、（４）は可変減衰器、（５）は可変利得増幅
器、（６）は主増幅器、（７）は識別器、（８）はフリ
ップフロップ、（９）はタイミング再生回路、（１０）
はピーク検波器、（１１）、（ユ２）は差動増幅器、（
１３）は高圧発生回路、（１４）、（１５）は基準電圧
端子、（１６）は識別器出力端子、（１７）はタイミン
グ再生出力端子、（１８）は減衰量制御端子、（１９）
は電圧レベルシフト回路、（２０）は高載置別器、（２
１）はフリップフロップ、（２２）は低域識別器、（２
３）はフ１ルソブフ口・ツブ、（２４）、（２５）は積
分回路、（２６）は差動増幅器、（２７）は出力波形、
（２８）はシヨ・ソト雑音波形、（２９）は熱雑音波形
である。
なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。FIG. 1 is a block diagram of a digital optical receiver according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an output waveform diagram for explaining the operation, and FIG. 3 is a block diagram of a conventional digital optical receiver. In the figure, (1) is an optical signal, (2) is a light receiving element, (3) is a preamplifier, (4) is a variable attenuator, (5) is a variable gain amplifier, (6) is a main amplifier, and (7) is a variable gain amplifier. ) is a discriminator, (8) is a flip-flop, (9) is a timing recovery circuit, (10)
is a peak detector, (11) and (U2) are differential amplifiers, (
13) is a high voltage generation circuit, (14) and (15) are reference voltage terminals, (16) is a discriminator output terminal, (17) is a timing reproduction output terminal, (18) is an attenuation amount control terminal, (19)
is a voltage level shift circuit, (20) is a high-mounted separate device, (2
1) is a flip-flop, (22) is a low frequency discriminator, (2
3) is a full-circuit opening, (24) and (25) are integrating circuits, (26) is a differential amplifier, (27) is an output waveform,
(28) is a horizontal noise waveform, and (29) is a thermal noise waveform. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
出力する受光増幅系と、この受光増幅系の出力の高低を
所定の閾値に基づき識別してデータを出力する識別器と
、受光増幅系の出力の高低を前記識別器より高い閾値で
識別する高域識別器と、受光増幅系の出力の高低を前記
識別器より低い閾値で識別する低域識別器と、高域識別
器及び低域識別器の同期化出力を平滑してその差を前記
受光増幅系に帰還させ受光増幅系の利得を調整する帰還
手段と、を備えるディジタル光受信器。A light-receiving element, a light-receiving amplification system that adjusts the gain of the electrical signal of the light-receiving element and outputs it, a discriminator that identifies the height of the output of the light-receiving amplification system based on a predetermined threshold value and outputs data, and a light-receiving amplification system. a high-frequency discriminator that identifies high and low outputs of the system using a threshold higher than the discriminator; a low-pass discriminator that identifies high and low outputs of the light receiving and amplifying system using a lower threshold than the discriminator; A digital optical receiver comprising feedback means for smoothing the synchronized output of the area discriminator and feeding back the difference to the light receiving amplification system to adjust the gain of the light receiving amplifying system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2120561A JPH0416028A (en) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | Digital optical receiver |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2120561A JPH0416028A (en) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | Digital optical receiver |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0416028A true JPH0416028A (en) | 1992-01-21 |
Family
ID=14789359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2120561A Pending JPH0416028A (en) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | Digital optical receiver |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0416028A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140099260A (en) * | 2011-12-05 | 2014-08-11 | 독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트 | Drive train of a purely electrically all-wheel drivable motor vehicle |
-
1990
- 1990-05-09 JP JP2120561A patent/JPH0416028A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140099260A (en) * | 2011-12-05 | 2014-08-11 | 독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트 | Drive train of a purely electrically all-wheel drivable motor vehicle |
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