JP6440574B2 - Optical microwave transmission device - Google Patents
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Description
この発明は、例えば、列車無線システムの基地局や中継器間の光張出部において、アナログの光マイクロ波伝送（Ａ−ＲｏＦ）を行う光マイクロ波伝送装置に関するものである。 The present invention relates to an optical microwave transmission apparatus that performs analog optical microwave transmission (A-RoF) at a light extension between a base station and a repeater of a train radio system, for example.
マイクロ波信号を遠隔に伝送する場合、伝送路である同軸ケーブルや導波管での損失が大きく、十分な信号レベルを確保するのが困難である。そのため、伝送路として光ファイバを利用し、マイクロ波信号を信号光に変換して伝送する光マイクロ波伝送（Ｒａｄｉｏ ｏｖｅｒ Ｆｉｂｅｒ：ＲｏＦ）技術が用いられることがある。
例えば、無線通信システムにおいて、基地局から高周波の無線信号（周波数が数１００ＭＨｚ上の無線信号）を中継器側の複数の送受信アンテナに光張出を行う場合、波長多重方式（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ：ＷＤＭ）を利用するＲｏＦを実施することで、複数のアンテナに対して、複数の無線バンド伝送を実現することができる。
When transmitting a microwave signal remotely, loss in a coaxial cable or waveguide as a transmission path is large, and it is difficult to ensure a sufficient signal level. For this reason, an optical microwave transmission (Radio over Fiber: RoF) technique that uses an optical fiber as a transmission path and converts a microwave signal into signal light for transmission may be used.
For example, in a wireless communication system, when a high-frequency wireless signal (a wireless signal having a frequency of several hundred MHz) is transmitted from a base station to a plurality of transmission / reception antennas on the repeater side, a wavelength division multiplexing (WDM) is applied. ) To implement a plurality of wireless band transmissions for a plurality of antennas.
また、遠隔地に対して電力を供給する技術として、光起電力素子を用いる光給電技術が知られており、この光給電技術は、給電用光源が、給電光を光ファイバによって遠隔地に低損失で伝送し、遠隔地に設置されている光起電力素子が、光ファイバによって伝送された給電光を電力に変換することで、その電力を利用する技術である（例えば、特許文献１，２を参照）。
In addition, as a technology for supplying power to a remote location, an optical power feeding technology using a photovoltaic element is known. This optical power feeding technology is a power source for supplying power to a remote location by using an optical fiber. This is a technology that utilizes power by transmitting a loss, and a photovoltaic device installed at a remote location converts the feed light transmitted by the optical fiber into power (for example,
従来の光マイクロ波伝送装置は以上のように構成されているので、光起電力素子を用いる光給電技術を用いれば、遠隔地に電源を設置することなく、遠隔地に設置されている光電変換器や電光変換器などの光デバイスの駆動電力を確保することができる。しかし、遠隔地に設置される光デバイスの数分の光起電力素子を設置する必要がある。このため、装置の大型化やコストの増加を招いてしまうという課題があった。 Since the conventional optical microwave transmission apparatus is configured as described above, if an optical power feeding technique using a photovoltaic element is used, a photoelectric conversion installed in a remote place without installing a power source in the remote place. It is possible to secure driving power for an optical device such as a measuring device or an electro-optic converter. However, it is necessary to install photovoltaic elements corresponding to the number of optical devices installed at remote locations. For this reason, there existed a subject that the enlargement of an apparatus and the increase in cost were caused.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、必要な光起電力素子の個数を低減することができる光マイクロ波伝送装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an optical microwave transmission apparatus that can reduce the number of necessary photovoltaic elements.
この発明に係る光マイクロ波伝送装置は、基地局側の装置とアンテナ側の装置とが第１及び第２の光ファイバで接続されており、基地局側の装置が、送信信号である電気信号を互いに異なる単一波長の信号光に変換する複数の電光変換器と、複数の電光変換器により変換された単一波長の信号光を合波し、合波後の信号光である波長多重信号光を第１の光ファイバに出力する一方、アンテナ側の装置から第１の光ファイバを通じて伝送された波長多重信号光を複数の単一波長の信号光に分離する波長分割多重器と、波長分割多重器により分離された単一波長の信号光を電気信号に変換する複数の光電変換器と、給電光を第２の光ファイバに出力する給電用光源とを備え、アンテナ側の装置が、基地局側の装置から第２の光ファイバを通じて伝送された給電光を分岐する給電光分岐部と、給電光分岐部により分岐された給電光を電力に変換する複数の光起電力素子と、アンテナの受信信号である電気信号を互いに異なる単一波長の信号光に変換する複数の電光変換器と、基地局側の装置から第１の光ファイバを通じて伝送された波長多重信号光を複数の単一波長の信号光に分離する一方、アンテナ側の装置における複数の電光変換器により変換された単一波長の信号光を合波し、合波後の信号光である波長多重信号光を第１の光ファイバに出力する波長分割多重器と、光起電力素子により変換された電力によって駆動され、アンテナ側の装置における波長分割多重器により分離された単一波長の信号光を電気信号に変換する複数の光電変換器と、アンテナ側の装置における光電変換器により変換された電気信号から直流成分を分離し、直流成分を駆動用電力としてアンテナ側の装置における電光変換器に供給するとともに、直流成分を分離した電気信号をアンテナに出力する複数の直流成分分離部とを備えるようにしたものである。 In the optical microwave transmission device according to the present invention, a base station side device and an antenna side device are connected by first and second optical fibers, and the base station side device is an electrical signal that is a transmission signal. A plurality of electro-optic converters that convert the signal light into different single-wavelength signal lights, and a single-wavelength signal light converted by the plurality of electro-optic converters, and a wavelength multiplexed signal that is the combined signal light while for outputting light to the first optical fiber, a wavelength division multiplexer for separating the wavelength-multiplexed signal light transmitted through the first optical fiber from the apparatus antenna side to the signal light of multiple single wavelengths, wavelength division A plurality of photoelectric converters that convert single-wavelength signal light separated by the multiplexer into electrical signals, and a power supply light source that outputs the power supply light to the second optical fiber. Transmission from the station side equipment through the second optical fiber And feeding light branching section for branching the feeding light, a plurality of the photovoltaic elements, a single wavelength different electrical signal which is a reception signal of an antenna that converts a power supply light branched to the power by feeding light branching section A plurality of electro-optic converters that convert the signal light into a plurality of single-wavelength signal lights transmitted from the base station side device through the first optical fiber, while the antenna side device a wavelength division multiplexer for outputting a signal light of a single wavelength converted by the plurality of electro-optical transducers multiplexes the wavelength-multiplexed signal light is signal light after multiplexed into the first optical fiber in an optical electromotive A plurality of photoelectric converters that are driven by the power converted by the power element and that are separated by a wavelength division multiplexer in the antenna side device into a single wavelength signal light, and photoelectric conversions in the antenna side device vessel The DC component is separated from the converted electrical signal, and the DC component is supplied to the electro-optic converter in the device on the antenna side as the driving power, and the DC component is separated and output to the antenna. Part .
この発明によれば、アンテナ側の装置が、基地局側の装置から第２の光ファイバを通じて伝送された給電光を電力に変換する第１の光起電力素子を備え、光電変換器が、第１の光起電力素子により変換された電力によって駆動され、第１の光ファイバにより伝送された波長多重信号光を電気信号に変換し、信号分岐部が、光電変換器により変換された電気信号を分岐して、分岐後の電気信号を複数のアンテナに出力するように構成したので、信号の送信系においては、１個の光起電力素子を備えるだけで足り、必要な光起電力素子の個数を低減することができる効果がある。 According to the present invention, the antenna-side device includes the first photovoltaic element that converts the feeding light transmitted from the base station-side device through the second optical fiber into electric power, and the photoelectric converter includes the first photovoltaic device, The wavelength-multiplexed signal light that is driven by the power converted by the one photovoltaic element and transmitted by the first optical fiber is converted into an electric signal, and the signal branching unit converts the electric signal converted by the photoelectric converter Since it is configured to branch and output the branched electrical signals to a plurality of antennas, it is sufficient to provide one photovoltaic element in the signal transmission system, and the number of necessary photovoltaic elements. There is an effect that can be reduced.
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。 Hereinafter, in order to describe the present invention in more detail, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による光マイクロ波伝送装置を示す構成図である。
図１の光マイクロ波伝送装置は、基地局側の装置１とアンテナ側の装置２から構成されており、基地局側の装置１とアンテナ側の装置２は、信号光を伝送する光ファイバ３（第１の光ファイバ）と、給電光を送信する光ファイバ４（第２の光ファイバ）とによって接続されている。
1 is a block diagram showing an optical microwave transmission apparatus according to
The optical microwave transmission device of FIG. 1 is composed of a base
基地局側の装置１は、電光変換器であるＥ／Ｏ（Ｅｌｅｃｔｒｏ／Ｏｐｔｉｃａｌ）変換器１１−１〜１１−Ｎと、波長分割多重器であるＷＤＭ１２と、光電変換器であるＯ／Ｅ（Ｏｐｔｉｃａｌ／Ｅｌｅｃｔｒｏ）変換器１３−１〜１３−Ｍと、給電用光源１４とから構成されている。
Ｅ／Ｏ変換器１１−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）は送信信号である電気信号をＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号で変調し、その変調した信号である送信マイクロ波信号を単一波長の信号光である波長λｔｎの信号光に変換する変換器である。
The
The E / O converter 11-n (n = 1, 2,..., N) modulates an electrical signal, which is a transmission signal, with an RF (Radio Frequency) signal, and transmits a transmission microwave signal, which is the modulated signal. a converter for converting the signal light of the wavelength .lamda.t n is a signal light of a single wavelength.
ＷＤＭ１２はＥ／Ｏ変換器１１−１〜１１−Ｎにより変換された波長λｔ１〜λｔＮの信号光を合波して、合波後の信号光である波長多重信号光を光ファイバ３に出力する一方、アンテナ側の装置２から光ファイバ３を通じて伝送された波長多重信号光を波長λｒ１〜λｒＭの信号光に分離し、分離後の波長λｒｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）の信号光をＯ／Ｅ変換器１３−ｍに出力する。
Ｏ／Ｅ変換器１３−ｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）はＷＤＭ１２から出力された単一波長の信号光である波長λｒｍの信号光を受信マイクロ波信号（ＲＦ信号で変調されている電気信号）に変換する変換器である。
給電用光源１４は給電光を光ファイバ４に出力する光源である。
WDM12 the multiplexes signal light of the converted wavelength λt 1 ~λt N by E / O converters 11-1 to 11-N, the wavelength-multiplexed signal light is signal light after multiplexing the optical fiber 3 On the other hand, the wavelength-division multiplexed signal light transmitted from the antenna-
O / E converter 13-m (m = 1,2, ···, M) is a receiving microwave signal (RF signal a signal light having a wavelength .lambda.r m is a signal light outputted single wavelength from WDM12 It is a converter that converts it into a modulated electrical signal.
The
アンテナ側の装置２は、給電光分岐部２１と、第１の光起電力素子であるＰＶ２２と、第２の光起電力素子であるＰＶ２３−１〜２３−Ｍと、光サーキュレータ２４と、光電変換器であるＯ／Ｅ変換器２５と、信号分岐部であるＲＦ分岐部２６と、電光変換器であるＥ／Ｏ変換器２７−１〜２７−Ｍと、波長分割多重器であるＷＤＭ２８とから構成されている。
The antenna-
給電光分岐部２１は給電用光源１４から光ファイバ４を通じて伝送された給電光を（Ｍ＋１）個に分岐する。
ＰＶ２２は給電光分岐部２１により分岐された給電光を電力に変換し、その電力をＯ／Ｅ変換器２５に供給する。
ＰＶ２３−ｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）は給電光分岐部２１により分岐された給電光を電力に変換し、その電力をＥ／Ｏ変換器２７−ｍに供給する。
The feeding
The
PV23-m (m = 1, 2,..., M) converts the feed light branched by the feed
光サーキュレータ２４はＷＤＭ１２から光ファイバ３を通じて伝送された波長多重信号光をＯ／Ｅ変換器２５に出力する一方、ＷＤＭ２８から出力された波長多重信号光を光ファイバ３に出力する。
Ｏ／Ｅ変換器２５はＰＶ２２から出力された電力によって駆動され、光サーキュレータ２４から出力された波長多重信号光を送信マイクロ波信号（ＲＦ信号で変調されている電気信号）に変換する変換器である。
ＲＦ分岐部２６はＯ／Ｅ変換器２５により変換された送信マイクロ波信号をＮ個に分岐し、分岐したＮ個の送信マイクロ波信号を送信アンテナ＃１〜＃Ｎに出力する。
The
The O /
The
Ｅ／Ｏ変換器２７−ｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）はＰＶ２３−ｍから出力された電力によって駆動され、受信アンテナ＃ｍの受信信号である受信マイクロ波信号（ＲＦ信号で変調されている電気信号）を単一波長の信号光である波長λｒｍの信号光に変換する変換器である。
ＷＤＭ２８はＥ／Ｏ変換器２７−１〜２７−Ｍにより変換された波長λｒ１〜λｒＭの信号光を合波して、合波後の信号光である波長多重信号光を光サーキュレータ２４に出力する。
The E / O converter 27-m (m = 1, 2,..., M) is driven by the power output from the PV 23-m and receives a reception microwave signal (RF signal) that is a reception signal of the reception antenna #m. in a converter for converting an electrical signal) that is modulated on the signal light of the wavelength .lambda.r m is a signal light of a single wavelength.
The
次に動作について説明する。
最初に、光マイクロ波伝送装置が信号を送信する場合の処理内容を説明する。
基地局側の装置１におけるＥ／Ｏ変換器１１−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）は、電気信号である送信信号＃ｎを受けると、その送信信号＃ｎをＲＦ信号で変調し、その変調した信号である送信マイクロ波信号＃ｎを単一波長の信号光である波長λｔｎの信号光に変換する。
これにより、送信マイクロ波信号＃１〜＃Ｎは、互いに異なる波長λｔ１〜λｔＮの信号光に変換される。
Next, the operation will be described.
First, processing contents when the optical microwave transmission apparatus transmits a signal will be described.
When the E / O converter 11-n (n = 1, 2,..., N) in the
Thereby, the transmission
基地局側の装置１におけるＷＤＭ１２は、Ｅ／Ｏ変換器１１−１〜１１−Ｎから波長λｔ１〜λｔＮの信号光を受けると、波長λｔ１〜λｔＮの信号光を合波して、合波後の信号光である波長多重信号光を光ファイバ３に出力する。
これにより、この波長多重信号光は、光ファイバ３を通じてアンテナ側の装置２に伝送される。
また、基地局側の装置１における給電用光源１４は、給電光を光ファイバ４に出力する。
これにより、この給電光は、光ファイバ４を通じてアンテナ側の装置２に伝送される。
WDM12 the
As a result, the wavelength multiplexed signal light is transmitted to the antenna-
In addition, the power
Thereby, this feed light is transmitted to the antenna-
アンテナ側の装置２における光サーキュレータ２４は、基地局側の装置１から出力された波長多重信号光を受けると、その波長多重信号光をＯ／Ｅ変換器２５に出力する。
アンテナ側の装置２における給電光分岐部２１は、基地局側の装置１から出力された給電光を受けると、その給電光を（Ｍ＋１）個に分岐する。
即ち、送信系における１個のＰＶ２２と、受信系におけるＭ個のＰＶ２３−１〜２３−Ｍとの合計の数分だけ、基地局側の装置１から出力された給電光を分岐する。
When receiving the wavelength multiplexed signal light output from the base
When the feeding
That is, the feed light output from the base
アンテナ側の装置２におけるＰＶ２２は、給電光分岐部２１により分岐された給電光を電力に変換し、その電力をＯ／Ｅ変換器２５に供給する。
アンテナ側の装置２におけるＰＶ２３−ｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）は、給電光分岐部２１により分岐された給電光を電力に変換し、その電力をＥ／Ｏ変換器２７−ｍに供給する。
The
PV23-m (m = 1, 2,..., M) in the antenna-
アンテナ側の装置２におけるＯ／Ｅ変換器２５は、ＰＶ２２から出力された電力によって駆動され、光サーキュレータ２４から出力された波長多重信号光を送信マイクロ波信号（ＲＦ信号で変調されている電気信号）に変換し、その送信マイクロ波信号をＲＦ分岐部２６に出力する。
アンテナ側の装置２におけるＲＦ分岐部２６は、Ｏ／Ｅ変換器２５から送信マイクロ波信号を受けると、その送信マイクロ波信号をＮ個に分岐し、分岐したＮ個の送信マイクロ波信号を送信アンテナ＃１〜＃Ｎに出力する。これにより、送信アンテナ＃１〜＃Ｎから送信マイクロ波信号が送信される。
この実施の形態１では、ＲＦ分岐部２６が送信マイクロ波信号の電力をＮ分配するものを想定しているが、送信マイクロ波信号を周波数で分配し、異なる周波数の信号を送信アンテナ＃１〜＃Ｎに出力するようにしてもよい。
The O /
When receiving the transmission microwave signal from the O /
In the first embodiment, it is assumed that the
次に、光マイクロ波伝送装置が信号を受信する場合の処理内容を説明する。
アンテナ側の装置２におけるＥ／Ｏ変換器２７−ｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）は、ＰＶ２３−ｍから出力された電力によって駆動され、受信アンテナ＃ｍの受信信号である受信マイクロ波信号（ＲＦ信号で変調されている電気信号）を単一波長の信号光である波長λｒｍの信号光に変換し、波長λｒｍの信号光をＷＤＭ２８に出力する。
アンテナ側の装置２におけるＷＤＭ２８は、Ｅ／Ｏ変換器２７−１〜２７−Ｍから波長λｒ１〜λｒＭの信号光を受けると、波長λｒ１〜λｒＭの信号光を合波して、合波後の信号光である波長多重信号光を光サーキュレータ２４に出力する。
アンテナ側の装置２における光サーキュレータ２４は、ＷＤＭ２８から波長多重信号光を受けると、その波長多重信号光を光ファイバ３に出力する。
これにより、この波長多重信号光は、光ファイバ３を通じて基地局側の装置１に伝送される。
Next, processing contents when the optical microwave transmission apparatus receives a signal will be described.
The E / O converter 27-m (m = 1, 2,..., M) in the antenna-
When the
When receiving the wavelength multiplexed signal light from the
Thus, the wavelength multiplexed signal light is transmitted to the base
基地局側の装置１におけるＷＤＭ１２は、アンテナ側の装置２から出力された波長多重信号光を受けると、その波長多重信号光を波長λｒ１〜λｒＭの信号光に分離し、分離後の波長λｒｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）の信号光をＯ／Ｅ変換器１３−ｍに出力する。
基地局側の装置１におけるＯ／Ｅ変換器１３−ｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）は、ＷＤＭ１２から波長λｒｍの信号光を受けると、波長λｒｍの信号光を受信マイクロ波信号（ＲＦ信号で変調されている電気信号）に変換する。
Upon receiving the wavelength multiplexed signal light output from the
The
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、アンテナ側の装置２が、基地局側の装置１から光ファイバ４を通じて伝送された給電光を電力に変換するＰＶ２２，２３−１〜２３−Ｍを備え、Ｏ／Ｅ変換器２５が、ＰＶ２２により変換された電力によって駆動され、基地局側の装置１から光ファイバ３を通じて伝送された波長多重信号光を電気信号に変換し、ＲＦ分岐部２６が、Ｏ／Ｅ変換器２５により変換された電気信号を分岐して、分岐後の電気信号を送信アンテナ＃１〜＃Ｎに出力するように構成したので、信号の送信系においては、１個のＰＶ２２を備えるだけで足り、必要なＰＶの個数を低減することができる効果を奏する。
したがって、Ｎ個の送信アンテナ＃１〜＃Ｎから信号を送信する場合でも、Ｎ個のＰＶを実装する必要がなく、１個のＰＶ２２を備えるだけで足りるため、装置の小型化を図ることができるとともに、コストを低減することができる。
As is apparent from the above, according to the first embodiment, the
Therefore, even when signals are transmitted from N transmitting
また、この実施の形態１によれば、基地局側の装置１とアンテナ側の装置２が、光ファイバ３，４によって接続されており、電気ケーブルによる接続ではない。このため、落雷時のサージ電流による装置の故障を防止することができ、耐雷性が向上している。また、電気ケーブルによる接続ではないため、絶縁性が高くなり、アンテナ放射パターンへの影響を極小化することが可能である。
なお、図１の光マイクロ波伝送装置には実装されていないが、アンテナ側の装置２がＲＦ増幅器などのアクティブデバイスを実装している場合には、給電光分岐部２１により分岐された給電光を電力に変換して、その電力をアクティブデバイスに出力するＰＶをアンテナ側の装置２に実装するようにしてもよい。
Further, according to the first embodiment, the base
Although not mounted on the optical microwave transmission device of FIG. 1, when the antenna-
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２による光マイクロ波伝送装置を示す構成図であり、図２において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ＰＶ３１−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）は給電光分岐部２１により分岐された給電光を電力に変換し、その電力をＯ／Ｅ変換器３３−ｎに供給する光起電力素子である。
ＷＤＭ３２は基地局側の装置１から光ファイバ３を通じて伝送された波長多重信号光を波長λｔ１〜λｔＮの信号光に分離し、分離後の波長λｔｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）の信号光をＯ／Ｅ変換器３３−ｎに出力する一方、Ｅ／Ｏ変換器２７−１〜２７−Ｍにより変換された波長λｒ１〜λｒＭの信号光を合波して、合波後の信号光である波長多重信号光を光ファイバ３に出力する波長分割多重器である。
2 is a block diagram showing an optical microwave transmission apparatus according to
PV31-n (n = 1, 2,..., N) converts the feed light branched by the feed
The
Ｏ／Ｅ変換器３３−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）はＰＶ３１−ｎから出力された電力によって駆動され、ＷＤＭ３２から出力された波長λｔｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）の信号光を送信マイクロ波信号（ＲＦ信号で変調されている電気信号）に変換する光電変換器である。
直流成分分離部３４−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）はＯ／Ｅ変換器３３−ｎにより変換された送信マイクロ波信号から直流成分を分離し、その直流成分を駆動用電力としてＥ／Ｏ変換器２７−ｍに供給するとともに、その直流成分を分離した送信マイクロ波信号を送信アンテナ＃ｎに出力する。
この実施の形態２では、送信系の数Ｎが受信系の数Ｍ以上（Ｎ≧Ｍ）であるものとし、Ｎ＞Ｍである場合には、直流成分分離部３４−１〜３４−Ｍが直流成分を駆動用電力としてＥ／Ｏ変換器２７−１〜２７−Ｍに供給するが、直流成分分離部３４−（Ｍ＋１）〜３４−Ｎは、対応するＥ／Ｏ変換器２７が存在していないので、直流成分を駆動用電力として出力することはない。したがって、直流成分分離部３４−（Ｍ＋１）〜３４−Ｎは、実装されていなくてもよい。
The O / E converter 33-n (n = 1, 2,..., N) is driven by the power output from the PV 31-n, and the wavelength λt n (n = 1, 2,...) Output from the
The direct current component separation unit 34-n (n = 1, 2,..., N) separates the direct current component from the transmission microwave signal converted by the O / E converter 33-n, and drives the direct current component. While supplying to the E / O converter 27-m as electric power, the transmission microwave signal which isolate | separated the DC component is output to transmission antenna #n.
In the second embodiment, it is assumed that the number N of transmission systems is equal to or greater than the number M of reception systems (N ≧ M), and when N> M, the DC component separation units 34-1 to 34-M A direct current component is supplied to the E / O converters 27-1 to 27 -M as drive power, but the direct current component separation units 34-(M + 1) to 34 -N have corresponding E /
次に動作について説明する。
最初に、光マイクロ波伝送装置が信号を送信する場合の処理内容を説明する。
基地局側の装置１におけるＥ／Ｏ変換器１１−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）は、電気信号である送信信号＃ｎを受けると、その送信信号＃ｎをＲＦ信号で変調して、その変調した信号である送信マイクロ波信号＃ｎを単一波長の信号光である波長λｔｎの信号光に変換し、波長λｔｎの信号光をＷＤＭ１２に出力する。
これにより、送信マイクロ波信号＃１〜＃Ｎは、互いに異なる波長λｔ１〜λｔＮの信号光に変換される。
ただし、この実施の形態２では、アンテナ側の装置２におけるＥ／Ｏ変換器２７−１〜２７−Ｍの駆動電力を常に確保する観点から、Ｅ／Ｏ変換器１１−ｎは、電気信号である送信信号＃ｎを受けていないときには、送信信号＃ｎが変調されていない波長λｔｎの信号光をＷＤＭ１２に出力する。つまり、Ｅ／Ｏ変換器１１−ｎは、常に、波長λｔｎの信号光をＷＤＭ１２に出力している。
Next, the operation will be described.
First, processing contents when the optical microwave transmission apparatus transmits a signal will be described.
When the E / O converter 11-n (n = 1, 2,..., N) in the
Thereby, the transmission
However, in the second embodiment, the E / O converter 11-n is an electric signal from the viewpoint of always securing the driving power of the E / O converters 27-1 to 27-M in the antenna-
基地局側の装置１におけるＷＤＭ１２は、Ｅ／Ｏ変換器１１−１〜１１−Ｎから波長λｔ１〜λｔＮの信号光を受けると、波長λｔ１〜λｔＮの信号光を合波して、合波後の信号光である波長多重信号光を光ファイバ３に出力する。
これにより、この波長多重信号光は、光ファイバ３を通じてアンテナ側の装置２に伝送される。
また、基地局側の装置１における給電用光源１４は、給電光を光ファイバ４に出力する。
これにより、この給電光は、光ファイバ４を通じてアンテナ側の装置２に伝送される。
WDM12 the
As a result, the wavelength multiplexed signal light is transmitted to the antenna-
In addition, the power
Thereby, this feed light is transmitted to the antenna-
アンテナ側の装置２におけるＷＤＭ３２は、基地局側の装置１から出力された波長多重信号光を受けると、その波長多重信号光を波長λｔ１〜λｔＮの信号光に分離し、分離後の波長λｔｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）の信号光をＯ／Ｅ変換器３３−ｎに出力する。
アンテナ側の装置２における給電光分岐部２１は、基地局側の装置１から出力された給電光を受けると、その給電光をＮ個に分岐する。
即ち、送信系におけるＮ個のＰＶ３１−１〜３１−Ｎの数分だけ、基地局側の装置１から出力された給電光を分岐する。
When the
When the feeding
That is, the feed light output from the base
アンテナ側の装置２におけるＰＶ３１−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）は、給電光分岐部２１により分岐された給電光を電力に変換し、その電力をＯ／Ｅ変換器３３−ｎに供給する。
アンテナ側の装置２におけるＯ／Ｅ変換器３３−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）は、ＰＶ３１−ｎから出力された電力によって駆動され、ＷＤＭ３２から出力された波長λｔｎの信号光を送信マイクロ波信号に変換し、その送信マイクロ波信号を直流成分分離部３４−ｎに出力する。
PV31-n (n = 1, 2,..., N) in the antenna-
The O / E converter 33-n (n = 1, 2,..., N) in the antenna-
ここで、Ｏ／Ｅ変換器３３−ｎが、例えば、フォトダイオードで構成されており、フォトダイオードが、周波数ωＲＦの無変調連続波であるＣＷ信号によって強度変調されている信号光を電気信号に変換する場合の電界式は、下記の式（１）によって与えられる。
また、Ｃは光搬送波の電界振幅、Ａは強度変調による側波帯の電界振幅である。
ω０は光搬送波の周波数、φｃは光搬送波の位相、φＲＦはＣＷ信号の位相、ｔは時間である。
Here, O / E converter 33-n is, for example, is composed of a photodiode, photodiode, an electrical signal a signal light that is intensity-modulated by the CW signal is unmodulated continuous wave frequency omega RF The electric field formula in the case of converting to is given by the following formula (1).
C is the electric field amplitude of the optical carrier wave, and A is the electric field amplitude of the sideband by intensity modulation.
ω 0 is the frequency of the optical carrier, φ c is the phase of the optical carrier, φ RF is the phase of the CW signal, and t is time.
フォトダイオードによる光信号のＯ／Ｅ変換は、電流／光パワー変換を行う二乗検波であるため、フォトダイオードの出力電流ｉＰＤは、下記の式（２）によって与えられる。
アンテナ側の装置２における直流成分分離部３４−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）は、Ｏ／Ｅ変換器３３−ｎが波長λｔｎの信号光を送信マイクロ波信号に変換すると、その送信マイクロ波信号から直流成分を分離し、その直流成分を駆動用電力としてＥ／Ｏ変換器２７−ｍに供給するとともに、その直流成分を分離した送信マイクロ波信号を送信アンテナ＃ｎに出力する。
例えば、Ｏ／Ｅ変換器３３−ｎがフォトダイオードで構成されている場合、直流成分分離部３４−ｎが、送信マイクロ波信号から式（２）における右辺第１項及び第２項の直流成分を分離し、その直流成分を駆動用電力としてＥ／Ｏ変換器２７−ｍに供給する。また、式（２）における右辺第３項の変調ＣＷ信号を送信アンテナ＃ｎに出力する。
ここでは、直流成分分離部３４−ｎが直流成分を分離した送信マイクロ波信号を送信アンテナ＃ｎに出力する例を示しているが、送信マイクロ波信号がＲＦ信号で変調されている電気信号である場合に限り、送信アンテナ＃ｎに出力するようにして、送信マイクロ波信号がＲＦ信号で変調されていない電気信号である場合には、送信アンテナ＃ｎに出力しないようにしてもよい。
DC in the antenna side of the
For example, when the O / E converter 33-n is configured by a photodiode, the direct current component separation unit 34-n detects the direct current component of the first term and the second term on the right side in the expression (2) from the transmission microwave signal. And the DC component is supplied to the E / O converter 27-m as drive power. Also, the modulated CW signal of the third term on the right side in equation (2) is output to transmitting antenna #n.
Here, an example is shown in which the direct current component separation unit 34-n outputs the transmission microwave signal from which the direct current component has been separated to the transmission antenna #n. However, the transmission microwave signal is an electric signal modulated by an RF signal. Only in some cases, the signal may be output to the transmission antenna #n, and may not be output to the transmission antenna #n when the transmission microwave signal is an electric signal that is not modulated with the RF signal.
次に、光マイクロ波伝送装置が信号を受信する場合の処理内容を説明する。
アンテナ側の装置２におけるＥ／Ｏ変換器２７−ｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）は、直流成分分離部３４−ｎから出力された電力によって駆動され、受信アンテナ＃ｍの受信信号である受信マイクロ波信号（ＲＦ信号で変調されている電気信号）を単一波長の信号光である波長λｒｍの信号光に変換し、波長λｒｍの信号光をＷＤＭ３２に出力する。
アンテナ側の装置２におけるＷＤＭ３２は、Ｅ／Ｏ変換器２７−１〜２７−Ｍから波長λｒ１〜λｒＭの信号光を受けると、波長λｒ１〜λｒＭの信号光を合波して、合波後の信号光である波長多重信号光を光ファイバ３に出力する。
これにより、この波長多重信号光は、光ファイバ３を通じて基地局側の装置１に伝送される。
Next, processing contents when the optical microwave transmission apparatus receives a signal will be described.
The E / O converter 27-m (m = 1, 2,..., M) in the
When the
Thus, the wavelength multiplexed signal light is transmitted to the base
基地局側の装置１におけるＷＤＭ１２は、アンテナ側の装置２から出力された波長多重信号光を受けると、その波長多重信号光を波長λｒ１〜λｒＭの信号光に分離し、分離後の波長λｒｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）の信号光をＯ／Ｅ変換器１３−ｍに出力する。
基地局側の装置１におけるＯ／Ｅ変換器１３−ｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）は、ＷＤＭ１２から波長λｒｍの信号光を受けると、波長λｒｍの信号光を受信マイクロ波信号（ＲＦ信号で変調されている電気信号）に変換する。
Upon receiving the wavelength multiplexed signal light output from the
The
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、アンテナ側の装置２が、Ｏ／Ｅ変換器３３−ｎにより変換された送信マイクロ波信号から直流成分を分離し、その直流成分を駆動用電力としてＥ／Ｏ変換器２７−ｍに供給する直流成分分離部３４−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を備えるように構成したので、信号の受信系においては、ＰＶを実装する必要がなくなり、必要なＰＶの個数を低減することができる効果を奏する。
As is apparent from the above, according to the second embodiment, the antenna-
また、この実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様に、基地局側の装置１とアンテナ側の装置２が、光ファイバ３，４によって接続されており、電気ケーブルによる接続ではない。このため、落雷時のサージ電流による装置の故障を防止することができ、耐雷性が向上している。また、電気ケーブルによる接続ではないため、絶縁性が高くなり、アンテナ放射パターンへの影響を極小化することが可能である。
なお、図２の光マイクロ波伝送装置には実装されていないが、アンテナ側の装置２がＲＦ増幅器などのアクティブデバイスを実装している場合には、給電光分岐部２１により分岐された給電光を電力に変換して、その電力をアクティブデバイスに出力するＰＶをアンテナ側の装置２に実装するようにしてもよい。
Further, according to the second embodiment, as in the first embodiment, the base
Although not mounted on the optical microwave transmission device of FIG. 2, when the antenna-
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３による光マイクロ波伝送装置を示す構成図であり、図３において、図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
無バイアスＯ／Ｅ変換器４０−ｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）は無バイアスで駆動され、ＷＤＭ３２から出力された波長λｔｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）の信号光を送信マイクロ波信号（ＲＦ信号で変調されている電気信号）に変換する無バイアス光電変換器である。
無バイアスＯ／Ｅ変換器４０−ｎとしては、例えば、単一走行キャリアフォトダイオード（ＵＴＣ−ＰＤ）などが想定されるが、無バイアスで駆動可能なＯ／Ｅ変換器であれば、どのようなＯ／Ｅ変換器でもよい。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing an optical microwave transmission apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 3, the same reference numerals as those in FIG.
The non-biased O / E converter 40-n (n = 1, 2,..., N) is driven without bias and has a wavelength λt n (n = 1, 2,..., N) output from the WDM 32. ) Is converted to a transmission microwave signal (an electric signal modulated by an RF signal).
As the non-biased O / E converter 40-n, for example, a single traveling carrier photodiode (UTC-PD) is assumed, but any O / E converter that can be driven without bias is used. An O / E converter may be used.
この実施の形態３では、Ｏ／Ｅ変換器３３−ｎの代わりに、無バイアスＯ／Ｅ変換器４０−ｎが実装されている点で、上記実施の形態２と相違している。無バイアスＯ／Ｅ変換器４０−ｎが実装されている場合、Ｏ／Ｅ変換器３３−ｎに電力を供給するＰＶ３１−ｎや給電光分岐部２１が不要になる。
また、基地局側の装置１においても、給電用光源１４が不要になる。したがって、この実施の形態３によれば、ＰＶ３１−ｎ、給電光分岐部２１及び給電用光源１４が不要になるため、上記実施の形態２よりも装置の小型化を図ることができる効果を奏する。
基地局側の装置１におけるＥ／Ｏ変換器１１−ｎは、上記実施の形態２と異なり、電気信号である送信信号＃ｎを受けていないときは、送信信号＃ｎが変調されていない波長λｔｎの信号光をＷＤＭ１２に出力する必要がなく、送信信号＃ｎを受けたときだけ、送信信号＃ｎが変調されている波長λｔｎの信号光をＷＤＭ１２に出力すればよい。
The third embodiment is different from the second embodiment in that a biasless O / E converter 40-n is mounted instead of the O / E converter 33-n. When the non-biased O / E converter 40-n is mounted, the PV 31-n that supplies power to the O / E converter 33-n and the feeding optical branching
In addition, the
Unlike the second embodiment, the E / O converter 11-n in the base station-
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
１ 基地局側の装置、２ アンテナ側の装置、３ 光ファイバ（第１の光ファイバ）、４ 光ファイバ（第２の光ファイバ）、１１−１〜１１−Ｎ Ｅ／Ｏ変換器（電光変換器）、１２ ＷＤＭ（波長分割多重器）、１３−１〜１３−Ｍ Ｏ／Ｅ変換器（光電変換器）、１４ 給電用光源、２１ 給電光分岐部、２２ ＰＶ（第１の光起電力素子）、２３−１〜２３−Ｍ ＰＶ（第２の光起電力素子）、２４ 光サーキュレータ、２５ Ｏ／Ｅ変換器（光電変換器）、２６ ＲＦ分岐部（信号分岐部）、２７−１〜２７−Ｍ Ｅ／Ｏ変換器（電光変換器）、２８ ＷＤＭ（波長分割多重器）、３１−１〜３１−Ｎ ＰＶ（光起電力素子）、３２ ＷＤＭ（波長分割多重器）、３３−１〜３３−Ｎ Ｏ／Ｅ変換器（光電変換器）、３４−１〜３４−Ｎ 直流成分分離部、４０−１〜４０−Ｎ 無バイアスＯ／Ｅ変換器（無バイアス光電変換器）。 1 base station side device, 2 antenna side device, 3 optical fiber (first optical fiber), 4 optical fiber (second optical fiber), 11-1 to 11-N E / O converter (electro-optic conversion) ), 12 WDM (wavelength division multiplexer), 13-1 to 13-M O / E converter (photoelectric converter), 14 light source for feeding, 21 feeding light branching unit, 22 PV (first photovoltaic power) Element) 233-1 to 23-MPV (second photovoltaic element), 24 optical circulator, 25 O / E converter (photoelectric converter), 26 RF branching section (signal branching section), 27-1 ~ 27-M E / O converter (electro-optic converter), 28 WDM (wavelength division multiplexer), 31-1 to 31-NPV (photovoltaic element), 32 WDM (wavelength division multiplexer), 33- 1-33-N O / E converter (photoelectric converter), 34-1 to 34-N Separation section, 40-1 to 40-N Unbiased O / E converter (unbiased photoelectric converter).
Claims (2)
前記基地局側の装置は、
送信信号である電気信号を互いに異なる単一波長の信号光に変換する複数の電光変換器と、
前記複数の電光変換器により変換された単一波長の信号光を合波し、合波後の信号光である波長多重信号光を前記第１の光ファイバに出力する一方、前記アンテナ側の装置から前記第１の光ファイバを通じて伝送された波長多重信号光を複数の単一波長の信号光に分離する波長分割多重器と、
前記波長分割多重器により分離された単一波長の信号光を電気信号に変換する複数の光電変換器と、
給電光を前記第２の光ファイバに出力する給電用光源とを備え、
前記アンテナ側の装置は、
前記基地局側の装置から前記第２の光ファイバを通じて伝送された給電光を分岐する給電光分岐部と、
前記給電光分岐部により分岐された給電光を電力に変換する複数の光起電力素子と、
アンテナの受信信号である電気信号を互いに異なる単一波長の信号光に変換する複数の電光変換器と、
前記基地局側の装置から前記第１の光ファイバを通じて伝送された波長多重信号光を複数の単一波長の信号光に分離する一方、前記アンテナ側の装置における複数の電光変換器により変換された単一波長の信号光を合波し、合波後の信号光である波長多重信号光を前記第１の光ファイバに出力する波長分割多重器と、
前記光起電力素子により変換された電力によって駆動され、前記アンテナ側の装置における波長分割多重器により分離された単一波長の信号光を電気信号に変換する複数の光電変換器と、
前記アンテナ側の装置における光電変換器により変換された電気信号から直流成分を分離し、前記直流成分を駆動用電力として前記アンテナ側の装置における電光変換器に供給するとともに、前記直流成分を分離した電気信号をアンテナに出力する複数の直流成分分離部とを備えた
ことを特徴とする光マイクロ波伝送装置。 The base station side device and the antenna side device are connected by the first and second optical fibers,
The base station side device is:
A plurality of electro-optic converters that convert electrical signals, which are transmission signals, into signal lights having different single wavelengths;
The single-wavelength signal light converted by the plurality of electro-optic converters is multiplexed and wavelength multiplexed signal light, which is the combined signal light, is output to the first optical fiber, while the antenna-side device A wavelength division multiplexer for separating the wavelength multiplexed signal light transmitted through the first optical fiber into a plurality of single wavelength signal lights;
A plurality of photoelectric converters for converting single-wavelength signal light separated by the wavelength division multiplexer into electrical signals;
A power supply light source for outputting power supply light to the second optical fiber,
The antenna side device is:
A feeding light branching unit that branches the feeding light transmitted through the second optical fiber from the base station side device;
A plurality of photovoltaic elements for converting the feed light branched by the feed light branching section into electric power;
A plurality of electro-optic converters that convert electrical signals, which are received signals of the antenna, into signal lights having different single wavelengths;
The wavelength multiplexed signal light transmitted from the base station side device through the first optical fiber is separated into a plurality of single wavelength signal lights, and converted by a plurality of light-electric converters in the antenna side device. A wavelength division multiplexer that multiplexes the signal light of a single wavelength and outputs the wavelength multiplexed signal light that is the combined signal light to the first optical fiber;
A plurality of photoelectric converters that are driven by the power converted by the photovoltaic element and convert single wavelength signal light separated by a wavelength division multiplexer in the antenna side device into an electrical signal;
The DC component is separated from the electrical signal converted by the photoelectric converter in the antenna side device, and the DC component is supplied to the electro-optic converter in the antenna side device as driving power and the DC component is separated. An optical microwave transmission device comprising: a plurality of DC component separation units that output electric signals to an antenna.
前記基地局側の装置は、
送信信号である電気信号を互いに異なる単一波長の信号光に変換する複数の電光変換器と、
前記複数の電光変換器により変換された単一波長の信号光を合波し、合波後の信号光である波長多重信号光を前記光ファイバに出力する一方、前記アンテナ側の装置から前記光ファイバを通じて伝送された波長多重信号光を複数の単一波長の信号光に分離する波長分割多重器と、
前記波長分割多重器により分離された単一波長の信号光を電気信号に変換する複数の光電変換器とを備え、
前記アンテナ側の装置は、
アンテナの受信信号である電気信号を互いに異なる単一波長の信号光に変換する複数の電光変換器と、
前記基地局側の装置から前記光ファイバを通じて伝送された波長多重信号光を複数の単一波長の信号光に分離する一方、前記アンテナ側の装置における複数の電光変換器により変換された単一波長の信号光を合波し、合波後の信号光である波長多重信号光を前記光ファイバに出力する波長分割多重器と、
無バイアスで駆動され、前記アンテナ側の装置における波長分割多重器により分離された単一波長の信号光を電気信号に変換する複数の無バイアス光電変換器と、
前記無バイアス光電変換器により変換された電気信号から直流成分を分離し、前記直流成分を駆動用電力として前記アンテナ側の装置における電光変換器に供給するとともに、前記直流成分を分離した電気信号をアンテナに出力する複数の直流成分分離部とを備えた
ことを特徴とする光マイクロ波伝送装置。 The device on the base station side and the device on the antenna side are connected by optical fiber,
The base station side device is:
A plurality of electro-optic converters that convert electrical signals, which are transmission signals, into signal lights having different single wavelengths;
A single wavelength signal light converted by the plurality of electro-optic converters is multiplexed, and wavelength multiplexed signal light, which is the combined signal light, is output to the optical fiber, while the antenna side device transmits the light. A wavelength division multiplexer that separates the wavelength multiplexed signal light transmitted through the fiber into a plurality of single wavelength signal lights;
A plurality of photoelectric converters for converting signal light of a single wavelength separated by the wavelength division multiplexer into an electrical signal;
The antenna side device is:
A plurality of electro-optic converters that convert electrical signals, which are received signals of the antenna, into signal lights having different single wavelengths;
A single wavelength converted by a plurality of optical converters in the antenna side device while separating the wavelength multiplexed signal light transmitted from the base station side device through the optical fiber into a plurality of single wavelength signal lights A wavelength division multiplexer that multiplexes the signal light and outputs the wavelength multiplexed signal light that is the combined signal light to the optical fiber;
A plurality of unbiased photoelectric converters that are driven without bias and convert single-wavelength signal light separated by a wavelength division multiplexer in the antenna-side device into an electrical signal;
A DC component is separated from the electrical signal converted by the non-bias photoelectric converter, and the DC component is supplied to the electro-optic converter in the device on the antenna side as driving power, and the electrical signal from which the DC component is separated is supplied. An optical microwave transmission device comprising: a plurality of DC component separation units that output to an antenna.
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