JPH0654896B2 - Heterodyne detection type optical signal receiver for space propagation communication - Google Patents
Heterodyne detection type optical signal receiver for space propagation communicationInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ヘテロダイン検波方式の空間伝搬通信用光信
号受信装置に関する。The present invention relates to a heterodyne detection type optical signal receiving device for spatial propagation communication.
[従来の技術] 衛星間等の空間伝搬方式の光受信機は、受信すべき信号
光以外に、光検波器の空間及び周波数領域内に存在する
例えば太陽光等の不必要な背景光も受信する。この受信
された背景光は必要な信号光ととともに処理されるの
で、この光受信機で検波されるベースバンド信号に対し
て伝送特性の大きな劣化を与えることになる。この背景
雑音光源のスペクトル輝度関数をN(f)とすると、周波
数f[Hz]を中心とする帯域幅B[Hz]において受信される
背景光電力Pb[W]は次式で表される。[Prior Art] An optical receiver of a space propagation type between satellites receives not only signal light to be received but also unnecessary background light such as sunlight existing in the space and frequency range of the photodetector. To do. Since the received background light is processed together with the necessary signal light, the transmission characteristics are greatly deteriorated with respect to the baseband signal detected by the optical receiver. When the spectral luminance function of this background noise light source is N (f), the background light power Pb [W] received in the bandwidth B [Hz] centered on the frequency f [Hz] is expressed by the following equation.
(1)第11図(A)に示すように受信機の視野の立体角Ωfv
[ステラジアン]が受信機から見た場合の雑音光源の立
体角Ωs[ステラジアン]に含まれ、Ωfv<Ωsであると
き、 Pb=N(f)BArΩfv …(1) であり、 (2)第11図(B)に示すように受信機から見た場合の雑音
光源の立体角Ωs[ステラジアン]が受信機の視野の立
体角Ωfv[ステラジアン]に含まれ、Ωfv≦Ωsである
とき、 Pb=N(f)BArΩs …(2) である。ここで、Arは受信アンテナの面積[m2]であり、
例えば、光衛星間通信で特に問題となる背景光の光源は
太陽であって、そのとき受信される背景光電力は上記
(1)式となる。(1) As shown in FIG. 11 (A), the solid angle Ωfv of the field of view of the receiver
When [steradian] is included in the solid angle Ωs [steradian] of the noise source when viewed from the receiver and Ωfv <Ωs, Pb = N (f) BArΩfv (1), and (2) 11th As shown in Fig. (B), when the solid angle Ωs [steradian] of the noise source when viewed from the receiver is included in the solid angle Ωfv [steradian] of the field of view of the receiver and Ωfv ≤ Ωs, Pb = N (f) BArΩs… (2). Where Ar is the area [m 2 ] of the receiving antenna,
For example, the light source of background light that is a particular problem in optical inter-satellite communication is the sun, and the background light power received at that time is
It becomes formula (1).
第12図は従来例のFSKヘテロダイン検波方式の光受
信機のブロック図である。ここで、信号光は、650[M
Hz]を中心として±200[MHz]でFSK変調された信号
である。FIG. 12 is a block diagram of a conventional FSK heterodyne detection type optical receiver. Here, the signal light is 650 [M
It is a signal that is FSK-modulated at ± 200 [MHz] centering on [Hz].
第12図において、受信される信号光は、例えばカセグ
レンアンテナで構成される光受信アンテナ1を介して光
合波器2に入力され、局部発振器10から出力される局
部発信光と合波されて、光検波器3に入力される。光検
波器3は、入力された光信号を光・電気変換(以下、O
/E変換という。)し、電気信号を中間周波フィルタ
(以下、IFフィルタという。)4に出力する。IFフ
ィルタ4は、300MHzから1GHzまでの帯域の信号だけ
を抽出し、中間周波数650MHzの中間周波増幅器(以
下、IF増幅器という。)5を介して周波数弁別器6に
出力する。周波数弁別器6は中間周波数を中心とする信
号の周波数の変化を電圧の変化に変換して、この電圧の
変化を示す電気信号を、局部発振器10に出力するとと
もに、ベースバンドフィルタ7を介して信号処理回路8
に出力する。ここで、上記電気信号はFSK復調された
ディジタル信号であり、該ディジタル信号が信号処理回
路8において波形整形等の公知の処理がなされた後、出
力端子にディジタル信号として出力される。In FIG. 12, the received signal light is input to the optical multiplexer 2 via the optical receiving antenna 1 formed of, for example, a Cassegrain antenna, and is multiplexed with the local oscillation light output from the local oscillator 10, It is input to the photodetector 3. The optical detector 3 converts an input optical signal into an electrical signal (hereinafter referred to as “O”).
It is called / E conversion. ), And outputs the electric signal to an intermediate frequency filter (hereinafter referred to as an IF filter) 4. The IF filter 4 extracts only the signal in the band from 300 MHz to 1 GHz and outputs it to the frequency discriminator 6 via an intermediate frequency amplifier (hereinafter referred to as IF amplifier) 5 having an intermediate frequency of 650 MHz. The frequency discriminator 6 converts a change in the frequency of the signal centered on the intermediate frequency into a change in the voltage, outputs an electric signal indicating the change in the voltage to the local oscillator 10, and via the baseband filter 7. Signal processing circuit 8
Output to. Here, the electric signal is an FSK-demodulated digital signal, and the digital signal is subjected to known processing such as waveform shaping in the signal processing circuit 8 and then output to the output terminal as a digital signal.
一方、局部発振器10は入力される電気信号に応答し
て、局部発振光の周波数が、上記光検波器3から出力さ
れる信号の平均周波数が上記中間周波数の650MHzと
なるように制御して、該局部発振光を光合波器2に出力
する。On the other hand, the local oscillator 10 responds to the input electric signal by controlling the frequency of the local oscillation light so that the average frequency of the signal output from the photodetector 3 becomes 650 MHz which is the intermediate frequency, The local oscillation light is output to the optical multiplexer 2.
以上のように構成されたFSKヘテロダイン検波方式の
光受信機は、局部発振器10を備えない直接検波方式の
光受信機に比較して、公知のように、安定であって高利
得であり、しかも受信される信号の信号対雑音比が大き
いという利点を有する。The FSK heterodyne detection type optical receiver configured as described above is stable and has a high gain, as well known, as compared with a direct detection type optical receiver that does not include the local oscillator 10. It has the advantage that the signal to noise ratio of the received signal is large.
[発明が解決しようとする問題点] 上述の第12図の光受信機の光受信アンテナ1に上記背
景光が入力した場合、信号光の信号対雑音比が大幅に低
下するという問題点があった。[Problems to be Solved by the Invention] When the background light is input to the optical receiving antenna 1 of the optical receiver shown in FIG. 12, there is a problem that the signal-to-noise ratio of the signal light is significantly reduced. It was
上述のように、背景光が太陽である場合の受信背景光電
力は上記(1)式となる。従って、太陽からの背景光電力
を低減させるためには、上記帯域幅B、受信アンテナの
面積Ar、又は受信機の視野の立体角Ωfvを小さくすれば
よいが、これらのパラメータを低減させると信号光の劣
化をもたらすという問題点があった。As described above, the received background light power when the background light is the sun is given by the above formula (1). Therefore, in order to reduce the background light power from the sun, the bandwidth B, the area Ar of the receiving antenna, or the solid angle Ωfv of the field of view of the receiver may be reduced, but if these parameters are reduced, the signal is reduced. There was a problem of causing deterioration of light.
本発明の目的は以上の問題点を解決し、信号光を劣化さ
せることなく背景光雑音を低減させ、従来例に比較して
信号光の信号対雑音比を改善することができるヘテロダ
イン検波方式の空間伝搬通信用光信号受信装置を提供す
ることにある。An object of the present invention is to solve the above problems, reduce the background light noise without degrading the signal light, and improve the signal-to-noise ratio of the signal light as compared with the conventional example. An object is to provide an optical signal receiving device for space propagation communication.
[問題点を解決するための手段] 本発明に係るヘテロダイン検波方式の空間伝搬通信用光
信号受信装置は、空間伝搬通信中に相手局から送信され
た信号光を受信した後、上記受信した信号光と局部発振
光とを合波し所定の周波数の電気信号に変換して復調を
行なうヘテロダイン検波方式の空間伝搬通信用光信号受
信装置において、上記信号光とともに受信される背景光
のレベルを検出し上記背景光のレベルに比例する検出信
号を出力する検出手段と、上記検出手段から出力される
検出信号が大きくなるにしたがって上記局部発振光のビ
ーム径を小さくして上記光信号受信装置の受信視野を小
さくする制御手段とを備えたことを特徴とする。[Means for Solving Problems] An optical signal receiving device for spatial propagation communication of a heterodyne detection system according to the present invention receives the signal light transmitted from a partner station during the spatial propagation communication, and then receives the received signal. In a heterodyne detection type optical signal receiving device for spatial propagation communication that multiplexes light and local oscillation light and converts it into an electric signal of a predetermined frequency for demodulation, detects the level of background light received together with the signal light. Then, the detection means for outputting a detection signal proportional to the level of the background light, and the beam diameter of the locally oscillated light is reduced as the detection signal output from the detection means becomes larger to receive the optical signal receiving device. And a control means for reducing the field of view.
[作用] 以上のように構成することにより、上記検出手段は、信
号光とともに受信される背景光のレベルを検出し上記背
景光のレベルに比例する検出信号を出力し、上記制御手
段は、上記検出手段から出力される検出信号が大きくな
るにしたがって上記局部発振光のビーム径を小さくして
上記光信号受信装置の受信視野を小さくする。これによ
って、信号光を劣化させることなく、背景光のレベルに
応じて背景光を低減させることができる。[Operation] With the above configuration, the detection means detects the level of the background light received together with the signal light and outputs the detection signal proportional to the level of the background light, and the control means is As the detection signal output from the detection means increases, the beam diameter of the local oscillation light is reduced to reduce the reception field of view of the optical signal receiving device. This makes it possible to reduce the background light according to the level of the background light without degrading the signal light.
[実施例] 第1の実施例 第1図は本発明の第1の実施例であるFSKヘテロダイ
ン検波方式の光受信機のブロック図であり、第1図にお
いて上述の図面と同一のものについては同一の符号を付
している。[Embodiment] First Embodiment FIG. 1 is a block diagram of an optical receiver of the FSK heterodyne detection system according to the first embodiment of the present invention. In FIG. The same reference numerals are attached.
この光受信機が従来例の第12図の光受信機と異なるの
は、第12図の光受信機に加えて、IFフィルタ11、
IF増幅器12、検波器13、制御器14、駆動装置1
5及び偏向器16を備えたことであり、光検波器3で受
信される背景光雑音の電力レベルに応じて偏向器16に
よって局部発振器10から出力される局部発振光のビー
ム径を制御し、これによって、局部発振光の光検波器3
上の面積を制御し、等価的に受信機の視野を制御するこ
とにより、背景光を低減することを特徴としている。以
下、上記相異点について詳細に説明する。なお、信号光
は、従来例と同様に、650[MHz]を中心として±20
0[MHz]でFSK変調された信号である。This optical receiver is different from the conventional optical receiver shown in FIG. 12 in that in addition to the optical receiver shown in FIG.
IF amplifier 12, detector 13, controller 14, drive device 1
5 and the deflector 16 are provided, and the beam diameter of the local oscillation light output from the local oscillator 10 is controlled by the deflector 16 according to the power level of the background light noise received by the photodetector 3. As a result, the photodetector 3 for the local oscillation light
It is characterized by reducing the background light by controlling the area above and equivalently controlling the field of view of the receiver. Hereinafter, the difference will be described in detail. In addition, the signal light is ± 20 around 650 [MHz] as in the conventional example.
The signal is FSK-modulated at 0 [MHz].
第1図において、受信される信号光は、光受信アンテナ
1を介して光合波器2に入力され、局部発振器10から
出力される局部発信光と合波されて、光検波器3に入力
される。光検波器3は、入力された光信号をO/E変換
し、該電気信号を、IFフィルタ11に出力するととも
に、IFフィルタ4及びIF増幅器5を介して周波数弁
別器6に出力する。周波数弁別器6は中間周波数を中心
とする信号の周波数の変化を電圧に変換して、この電圧
の変化を示す電気信号を、局部発振器10に出力すると
ともに、ベースバンドフィルム7を介して信号処理回路
8に出力する。ここで、上記電気信号はFSK復調され
たディジタル信号であり、該信号が信号処理回路8にお
いて波形整形等の公知の処理がなされた後、出力端子に
ディジタル信号として出力される。In FIG. 1, the received signal light is input to the optical multiplexer 2 via the optical receiving antenna 1, is multiplexed with the local oscillation light output from the local oscillator 10, and is input to the optical detector 3. It The optical detector 3 O / E converts the input optical signal, outputs the electrical signal to the IF filter 11, and outputs the electrical signal to the frequency discriminator 6 via the IF filter 4 and the IF amplifier 5. The frequency discriminator 6 converts a change in the frequency of the signal centered on the intermediate frequency into a voltage, outputs an electric signal indicating the change in the voltage to the local oscillator 10, and performs signal processing via the baseband film 7. Output to the circuit 8. Here, the electric signal is an FSK demodulated digital signal, and the signal is subjected to known processing such as waveform shaping in the signal processing circuit 8 and then output to the output terminal as a digital signal.
一方、局部発振器10は入力される電気信号に応答し
て、局部発振光の周波数が、上記光検波器3から出力さ
れる信号の平均周波数が上記中間周波数の650MHzと
なるように制御して、該局部発振光を偏向器16を介し
て光合波器2に出力する。ここで、局部発振器10は、
FSK信号の周波数変化による上記電気信号の変化に対
して追従しないように構成される。On the other hand, the local oscillator 10 responds to the input electric signal by controlling the frequency of the local oscillation light so that the average frequency of the signal output from the photodetector 3 becomes 650 MHz which is the intermediate frequency, The local oscillation light is output to the optical multiplexer 2 via the deflector 16. Here, the local oscillator 10 is
The FSK signal is configured so as not to follow the change in the electric signal due to the change in the frequency.
さらに、IFフィルタ11は入力された電気信号から、
第7図に示すように1.2GHzから1.5GHzの帯域成分を抽出
し、該帯域成分を、1.2GHzから1.5GHzの帯域の信号を増
幅する帯域増幅器であるIF増幅器12を介して検出器
13に出力する。ここで、第7図は光検波器3の出力信
号のスペクトルを示す図であり、光検波器3の出力とし
ては、650MHzの平均周波数を有し約300MHzから約
1GHzまでの帯域を有する信号光60と、概略平坦な周
波数成分を有し局部発振光が光検波器3に入力されると
きに生じるショット雑音62がある。また、光受信アン
テナ1に背景光が入力されるとき、光検波器3の出力に
は、上記に加えて、概略平坦な周波数成分を有する背景
光雑音61が存在する。従って、検出器13には、上記
背景光雑音61、ショット雑音62及びIF増幅器12
で発生する熱雑音が入力されることになる。ここで、上
記ショット雑音62及び熱雑音は概略一定のレベルであ
るが、上記背景光雑音61は、光受信アンテナ1に入力
される背景光の光量に応じて変化し、したがって、検出
器13で検出される電力レベルは、背景光の光量に応じ
て変化する。Further, the IF filter 11 uses the input electric signal to
As shown in FIG. 7, a band component from 1.2 GHz to 1.5 GHz is extracted, and the band component is sent to a detector 13 via an IF amplifier 12 which is a band amplifier for amplifying a signal in the band from 1.2 GHz to 1.5 GHz. Output. Here, FIG. 7 is a diagram showing the spectrum of the output signal of the photodetector 3, and the output of the photodetector 3 is a signal light having an average frequency of 650 MHz and a band from about 300 MHz to about 1 GHz. 60 and shot noise 62 having a frequency component that is substantially flat and generated when the local oscillation light is input to the photodetector 3. Further, when background light is input to the optical receiving antenna 1, the output of the photodetector 3 has background optical noise 61 having a substantially flat frequency component in addition to the above. Therefore, the background light noise 61, the shot noise 62, and the IF amplifier 12 are included in the detector 13.
The thermal noise generated at will be input. Here, the shot noise 62 and the thermal noise are at substantially constant levels, but the background optical noise 61 changes according to the amount of background light input to the optical receiving antenna 1, and therefore the detector 13 The detected power level changes according to the amount of background light.
検出器13は入力される帯域成分の電力レベルを検出し
該電力レベルに比例する検出信号を、制御器14に出力
する。これに応答して制御器14は入力される検出信号
に応じて駆動装置15を駆動して、局部発振器10から
出力される局部発振光を通過させる偏向器16のビーム
径を変化させる。ここで、偏向器16のビーム径は、検
出器13で検出される電力レベルが高くなるにしたがっ
て、小さくなるように制御され、ただし、該ビーム径は
光検波器3上で信号光のビーム径よりも小さくならない
ように制御される。The detector 13 detects the power level of the input band component and outputs a detection signal proportional to the power level to the controller 14. In response to this, the controller 14 drives the driving device 15 according to the input detection signal, and changes the beam diameter of the deflector 16 that allows the local oscillation light output from the local oscillator 10 to pass therethrough. Here, the beam diameter of the deflector 16 is controlled so as to decrease as the power level detected by the detector 13 increases, provided that the beam diameter of the signal light on the photodetector 3 is controlled. It is controlled not to become smaller than.
例えば、直接検波方式の光受信機の視野の立体角Ωfv
[ステラジアン]は、第8図に示すように光検波器3の
焦点距離をfc[m]とし、該光検波器3の受光面積をAd
[m2]とすると、公知の通り次式で表すことができる。For example, the solid angle Ωfv of the field of view of a direct detection optical receiver.
As shown in FIG. 8, [Stellasian] means that the focal length of the photodetector 3 is fc [m] and the light receiving area of the photodetector 3 is Ad.
[m 2 ] can be represented by the following formula as is well known.
Ωfv≒Ad/fc2 ……(3) 一方、本実施例のヘテロダイン検波方式の光受信機の視
野の立体角Ωfv[ステラジアン]は、第9図に示すよう
に光検波器3上の局部発振光の受光面積をAc[m2]とする
と、公知の通り次式で表すことができる。Ωfv≈Ad / fc 2 (3) On the other hand, the solid angle Ωfv [steradian] of the field of view of the optical receiver of the heterodyne detection system of the present embodiment is the local oscillation on the photodetector 3 as shown in FIG. Assuming that the light receiving area of light is Ac [m 2 ], it can be expressed by the following equation as is well known.
Ωfv≒Ac/fc2 ……(4) 従って、直接検波方式の光受信機においては、光検波器
3の受光面積Adを制御することにより、等価的に受信機
の視野の立体角Ωfvを制御することができる。一方、本
実施例のヘテロダイン検波方式の光受信機においては、
局部発振光の光検波器3上の面積Acを制御することによ
り、等価的に受信機の視野の立体角Ωfvを制御すること
ができる。この受信機の視野の立体角Ωfvの制御によ
り、上記(1)式に示すように、受信背景光電力Pbを変化
させることができる。Ωfv ≈ Ac / fc 2 (4) Therefore, in the direct detection type optical receiver, the solid angle Ωfv of the field of view of the receiver is equivalently controlled by controlling the light receiving area Ad of the optical detector 3. can do. On the other hand, in the heterodyne detection type optical receiver of the present embodiment,
By controlling the area Ac of the locally oscillated light on the photodetector 3, the solid angle Ωfv of the field of view of the receiver can be equivalently controlled. By controlling the solid angle Ωfv of the field of view of the receiver, the received background light power Pb can be changed as shown in the above equation (1).
第1図の光受信機では、上述のように背景光雑音の電力
レベルの変化を検出し、検出器13で検出される電力レ
ベルが高くなるにしたがって、すなわち背景光雑音の電
力レベルが高くなるにしたがって、偏向器16のビーム
径を小さくするように制御される。In the optical receiver of FIG. 1, the change in the power level of the background light noise is detected as described above, and as the power level detected by the detector 13 becomes higher, that is, the power level of the background light noise becomes higher. Accordingly, the beam diameter of the deflector 16 is controlled to be small.
すなわち、背景光を受信していないときは、第10図
(A)に示すように、局部発振光のビーム径を大きくし
て、光検波器3上の局部発振光のエリア42を、光検波
器3の検出エリア40よりもやや小さくしかつ該検出エ
リア40に含まれるように制御して、受信機の視野を広
げておく。これによって、信号光41を追尾する追尾装
置の追尾精度を低下させることが可能となる。一般に、
背景光である太陽を受信する時間は比較的短いので、追
尾装置の追尾精度を長時間にわたって低下させることが
できるという利点がある。That is, when the background light is not received, FIG.
As shown in (A), the beam diameter of the local oscillation light is increased so that the area 42 of the local oscillation light on the photodetector 3 is slightly smaller than the detection area 40 of the photodetector 3 and Control to be included in 40 to widen the field of view of the receiver. This makes it possible to reduce the tracking accuracy of the tracking device that tracks the signal light 41. In general,
Since the time for receiving the sun as the background light is relatively short, there is an advantage that the tracking accuracy of the tracking device can be reduced for a long time.
一方、背景光を受信しているときは、第10図(B)に示
すように、該背景光43がほぼ光検波器3の検出エリア
40全体に入射するので、局部発振光のビーム径を小さ
くして、光検波器3上の局部発振光のエリア42を、信
号光のエリア41よりもやや大きくかつ該信号光のエリ
ア41が上記局部発振光のエリア42に含まれるように
制御して、受信機の視野を小さくして絞る。これによっ
て、光検波器3上における背景光と局部発振光との空間
整合面積を減少させることにより、背景光雑音を低減さ
せる。なお、このとき、信号光41を追尾する追尾装置
の追尾精度を高くする必要がある。On the other hand, when the background light is being received, as shown in FIG. 10 (B), since the background light 43 is incident on almost the entire detection area 40 of the photodetector 3, the beam diameter of the local oscillation light is changed. The area 42 of the locally oscillated light on the photodetector 3 is controlled to be slightly smaller than the area 41 of the signal light so that the area 41 of the signal light is included in the area 42 of the locally oscillated light. , Reduce the field of view of the receiver and narrow it down. This reduces the background light noise by reducing the space matching area between the background light and the local oscillation light on the photodetector 3. At this time, it is necessary to increase the tracking accuracy of the tracking device that tracks the signal light 41.
以上説明したように、この光受信機においては、背景光
雑音の電力レベルが高くなるにしたがって、光検波器3
上の局部発振光の受光面積Acを小さくして該光受信機の
視野を絞ることができ、これによって、信号光を劣化さ
せることなく背景光雑音を低減させることができる。こ
の結果、復調される信号光の信号対雑音比を向上させる
ことができるとともに、これによって復調されたディジ
タル信号のビット誤り率を大幅に低下させることができ
るという利点がある。As described above, in this optical receiver, as the power level of background optical noise increases, the optical detector 3
The field of view of the optical receiver can be narrowed by reducing the light receiving area Ac of the upper locally oscillated light, thereby reducing the background light noise without degrading the signal light. As a result, the signal-to-noise ratio of the demodulated signal light can be improved, and the bit error rate of the demodulated digital signal can be significantly reduced.
第2の実施例 第2図は本発明の第2の実施例であるFSKヘテロダイ
ン検波方式の光受信機のブロック図であり、第2図にお
いて上述の図面と同一のものについては同一の符号を付
している。Second Embodiment FIG. 2 is a block diagram of an FSK heterodyne detection type optical receiver according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 2, the same parts as those in the above-mentioned drawings are designated by the same reference numerals. Attached.
この光受信機が第1図の第1の実施例の光受信機と異な
るのは、第1図の駆動装置15及び偏向器16がそれぞ
れ、駆動装置21および空間フィルタ20にとって代わ
ったことであり、他の構成は同様である。以下、上記相
異点について詳細に説明する。This optical receiver differs from the optical receiver of the first embodiment shown in FIG. 1 in that the driving device 15 and the deflector 16 shown in FIG. 1 are replaced by the driving device 21 and the spatial filter 20, respectively. The other configurations are the same. Hereinafter, the difference will be described in detail.
制御14は上記検出器13から入力される検出信号に応
じて駆動装置21を駆動して、空間フィルタ20のピン
フォールの孔径を変化させて局部発振器10から出力さ
れる局部発振光のビーム径を変化させる。ここで、局部
発振光のビーム径は、検出器13で検出される電力レベ
ルが高くなるにしたがって、小さくなるように制御さ
れ、ただし、該ビーム径は光検波器3上で信号光のビー
ム径よりも小さくならないように制御される。The control 14 drives the driving device 21 according to the detection signal input from the detector 13 to change the hole diameter of the pin fall of the spatial filter 20 to change the beam diameter of the local oscillation light output from the local oscillator 10. Change. Here, the beam diameter of the locally oscillated light is controlled so as to decrease as the power level detected by the detector 13 increases, provided that the beam diameter of the signal light on the photodetector 3 is controlled. It is controlled not to become smaller than.
以上のように構成された第2図の光受信機は、第1図の
第1の実施例と同様に動作し、第1の実施例の光受信機
と同様の作用と効果を有する。The optical receiver of FIG. 2 configured as described above operates in the same manner as the first embodiment of FIG. 1 and has the same operation and effect as the optical receiver of the first embodiment.
第3の実施例 第3図は本発明の第3の実施例であるFSKヘテロダイ
ン検波方式の光受信機のブロック図であり、第3図にお
いて上述の図面と同一のものについては同一の符号を付
している。Third Embodiment FIG. 3 is a block diagram of an FSK heterodyne detection type optical receiver according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same parts as those in the above-mentioned drawings are designated by the same reference numerals. Attached.
この光受信機が第1図の第1の実施例の光受信機と異な
るのは、第1図の駆動装置15及び偏向器16がそれぞ
れ、駆動装置25並びに、局部発振光用コリメートレン
ズ22、局部発振光用集光レンズ23、及び該レンズ2
3の位置を光軸方向に移動させる位置制御装置24にと
って代わったことであり、他の構成は同様である。以
下、上記相異点について詳細に説明する。This optical receiver is different from the optical receiver of the first embodiment of FIG. 1 in that the driving device 15 and the deflector 16 of FIG. 1 are respectively a driving device 25 and a collimating lens 22 for local oscillation light. Condensing lens 23 for local oscillation light, and the lens 2
The position control device 24 for moving the position No. 3 in the optical axis direction is replaced, and other configurations are the same. Hereinafter, the difference will be described in detail.
局部発振器10から出力される局部発振光は局部発振光
用コリメートレンズ22及び局部発振光用集光レンズ2
3を介して光合波器2に出力される。一方、制御器14
は上記検出器13から入力される検出信号に応じて駆動
装置25を駆動して、局部発振光用集光レンズ23の位
置を位置制御装置24により光軸方向に移動させ、これ
によって、光検波器3上の局部発振光のビーム径を変化
させる。ここで、光検波器3上の局部発振光のビーム径
は、検出器13で検出される電力レベルが高くなるにし
たがって小さくなるように制御され、ただし、該ビーム
径は光検波器3上で信号光のビーム径よりも小さくなら
ないように制御される。以上のように構成された第3図
の光受信機は、第1図の第1の実施例と同様に動作し、
第1の実施例の光受信機と同様の作用と効果を有する。The local oscillation light output from the local oscillator 10 is a collimating lens 22 for local oscillation light and a condenser lens 2 for local oscillation light.
It is output to the optical multiplexer 2 via 3. On the other hand, the controller 14
Drives the driving device 25 in accordance with the detection signal input from the detector 13 to move the position of the local oscillation light condensing lens 23 in the optical axis direction by the position control device 24, whereby the optical detection is performed. The beam diameter of the locally oscillated light on the container 3 is changed. Here, the beam diameter of the locally oscillated light on the photodetector 3 is controlled so as to decrease as the power level detected by the detector 13 increases, provided that the beam diameter on the photodetector 3 decreases. It is controlled so as not to become smaller than the beam diameter of the signal light. The optical receiver of FIG. 3 configured as described above operates similarly to the first embodiment of FIG.
It has the same operation and effect as the optical receiver of the first embodiment.
第4の実施例 第4図は本発明の第4の実施例であるFSKヘテロダイ
ン検波方式の光受信機のブロック図であり、第4図にお
いて上述の図面と同一のものについては同一の符号を付
している。Fourth Embodiment FIG. 4 is a block diagram of an FSK heterodyne detection type optical receiver according to a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same parts as those in the above-mentioned drawings are designated by the same reference numerals. Attached.
この光受信機が第1図の第1の実施例の光受信機と異な
るのは、第1図のIFフィルタ11、IF増幅器12、
及び検出器13を設けず、増幅器30、検出器31、及
び演算器32を設けたことであり、他の構成は同様であ
る。以下、上記相異点について詳細に説明する。This optical receiver differs from the optical receiver of the first embodiment shown in FIG. 1 in that the IF filter 11, the IF amplifier 12 shown in FIG.
And the detector 13 are not provided, but the amplifier 30, the detector 31, and the calculator 32 are provided, and other configurations are the same. Hereinafter, the difference will be described in detail.
第4図において、光検波器3の出力は、IFフィルタ4
に出力されるとともに、概ね1.5GHzまで広帯域の増幅を
行なう増幅器30を介して検出器31に出力される。検
出器31は、入力された帯域成分の各スペクトルの電力
レベルを検出して、該電力レベルに比例する検出信号を
演算器32に出力し、これに応答して演算器32は入力
された検出信号から全帯域における平均電力レベルを演
算し、該平均電力レベルに比例するレベル信号を制御器
14に出力する。これに応答して制御器14は、第1の
実施例と同様に、入力される検出信号に応じて駆動装置
15を駆動して、偏向器16のビーム径を変化させる。In FIG. 4, the output of the photodetector 3 is the IF filter 4
Is output to the detector 31 via the amplifier 30 that performs wide band amplification up to about 1.5 GHz. The detector 31 detects the power level of each spectrum of the input band component, outputs a detection signal proportional to the power level to the calculator 32, and in response thereto, the calculator 32 receives the input detection signal. The average power level in all bands is calculated from the signal, and a level signal proportional to the average power level is output to the controller 14. In response to this, the controller 14 drives the driving device 15 according to the input detection signal to change the beam diameter of the deflector 16 as in the first embodiment.
以上のように構成された第4図の光受信機は、第1図の
第1の実施例と同様に動作し、第1の実施例の光受信機
と同様の作用と効果を有する。The optical receiver of FIG. 4 configured as described above operates similarly to the first embodiment of FIG. 1 and has the same operation and effect as the optical receiver of the first embodiment.
第5の実施例 第5図は本発明の第5の実施例であるFSKヘテロダイ
ン検波方式の光受信機のブロック図であり、第5図にお
いて上述の図面と同一のものについては同一の符号を付
している。Fifth Embodiment FIG. 5 is a block diagram of an FSK heterodyne detection type optical receiver according to a fifth embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same parts as those in the above-mentioned drawings are designated by the same reference numerals. Attached.
この光受信機が第2図の第2の実施例の光受信機と異な
るのは、第4の実施例と同様に、第2図のIFフィルタ
11、IF増幅機12、及び検出器13を設けず、増幅
器30、検出器31、及び演算器32を設けたことであ
り、他の構成は同様である。This optical receiver differs from the optical receiver of the second embodiment of FIG. 2 in that the IF filter 11, the IF amplifier 12, and the detector 13 of FIG. 2 are the same as those of the fourth embodiment. The amplifier 30, the detector 31, and the calculator 32 are not provided, but the other configurations are the same.
以上のように構成された第5図の光受信機は、第2図の
第2の実施例と同様に動作し、第2の実施例の光受信機
と同様の作用と効果を有する。The optical receiver of FIG. 5 configured as described above operates similarly to the second embodiment of FIG. 2 and has the same operation and effect as the optical receiver of the second embodiment.
第6の実施例 第6図は本発明の第6の実施例であるFSKヘテロダイ
ン検波方式の光受信機のブロック図であり、第6図にお
いて上述の図面と同一のものについては同一の符号を付
している。Sixth Embodiment FIG. 6 is a block diagram of an FSK heterodyne detection type optical receiver according to a sixth embodiment of the present invention. In FIG. 6, the same parts as those in the above-mentioned drawings are designated by the same reference numerals. Attached.
この光受信機が第3図の第3の実施例の光受信機と異な
るのは、第4及び第5の実施例と同様に、第3図のIF
フィルタ11、IF増幅器12、及び検出器13を設け
ず、増幅器30、検出器31、及び演算器32を設けた
ことであり、他の構成は同様である。This optical receiver differs from the optical receiver of the third embodiment shown in FIG. 3 in that the IF of FIG. 3 is the same as in the fourth and fifth embodiments.
The filter 11, the IF amplifier 12, and the detector 13 are not provided, but the amplifier 30, the detector 31, and the calculator 32 are provided, and other configurations are the same.
以上のように構成された第6図の光受信機は、第3図の
第3の実施例と同様に動作し、第3の実施例の光受信機
と同様の作用と効果を有する。The optical receiver of FIG. 6 configured as described above operates similarly to the third embodiment of FIG. 3, and has the same operation and effect as the optical receiver of the third embodiment.
他の実施例 以上の実施例においては、FSK信号を受信するヘテロ
ダイン検波方式の光受信機について述べているが、これ
に限らず、本発明は他の種類の変調信号を受信するヘテ
ロダイン検波方式の光受信機に容易に適用することがで
きる。Other Embodiments In the above embodiments, the heterodyne detection type optical receiver for receiving the FSK signal is described, but the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to the heterodyne detection type optical receiver. It can be easily applied to an optical receiver.
以上の実施例においては、背景光雑音の電力レベルが高
くなるにしたがって、光検波器3上の局部発振光の受光
面積Acを小さくして該光受信機の視野を絞り、背景光雑
音を低減させているが、これに限らず、背景光雑音の電
力レベルを検出するしきい値を設け、受信される背景光
雑音の電力レベルが上記しきい値を超えるか否かを検出
し、これにより、背景光の有無を検出して、背景光を受
信していないとき、光検波器3上の局部発振光の受光面
積Acが第10図(A)に示すように比較的大きくなるよう
に上述の装置で制御し、一方、背景光を受信していると
き、光検波器3上の局部発振光の受光面積Acが第10図
(B)に示すように比較的小さくなるように上述の装置で
制御するようにしてもよい。In the above embodiments, as the power level of the background optical noise increases, the light receiving area Ac of the locally oscillated light on the photodetector 3 is reduced to narrow the visual field of the optical receiver and reduce the background optical noise. However, not limited to this, a threshold value for detecting the power level of the background light noise is provided, and it is detected whether or not the power level of the received background light noise exceeds the above threshold value. When the presence or absence of background light is detected and the background light is not received, the light receiving area Ac of the locally oscillated light on the photodetector 3 is set to be relatively large as shown in FIG. 10 (A). 10 and the background light is being received, the light receiving area Ac of the locally oscillated light on the photodetector 3 is shown in FIG.
As shown in (B), the above-mentioned device may be controlled so as to be relatively small.
以上の第4ないし第6の実施例において、増幅器30の
入力を光検波器3の出力から得ているが、これに限ら
ず、IFフィルタ4又はIF増幅器5の出力から得るよ
うにしてもよい。増幅器30の入力をIFフィルタ4の
出力から得る場合、増幅器30はIF増幅器5と同様の
増幅帯域を有するように構成され、一方、増幅器30の
入力をIF増幅器5の出力から得る場合、増幅器30を
省略してもよい。In the above fourth to sixth embodiments, the input of the amplifier 30 is obtained from the output of the photodetector 3, but not limited to this, it may be obtained from the output of the IF filter 4 or the IF amplifier 5. . When the input of the amplifier 30 is obtained from the output of the IF filter 4, the amplifier 30 is configured to have an amplification band similar to that of the IF amplifier 5, while when the input of the amplifier 30 is obtained from the output of the IF amplifier 5, the amplifier 30 is obtained. May be omitted.
以上の実施例で述べたヘテロダイン検出方式の光受信機
は、ヘテロダイン検出方式により信号帯域以外の光を除
去して、周波数フィルタとして動作し、一方、受信機に
視野を制御することにより特に受信背景光電力を低減さ
せ、等価的に空間フィルタとして動作する。従って、本
発明の光受信機は、上記2つの周波数フィルタと空間フ
ィルタとして動作するので、従来例に比較して信号光の
信号対雑音比を大幅に改善することができるという利点
がある。The optical receiver of the heterodyne detection method described in the above embodiments removes light other than the signal band by the heterodyne detection method, and operates as a frequency filter, on the other hand, by controlling the field of view to the receiver, especially the reception background. It reduces optical power and operates equivalently as a spatial filter. Therefore, the optical receiver of the present invention operates as the two frequency filters and the spatial filter, and has an advantage that the signal-to-noise ratio of the signal light can be significantly improved as compared with the conventional example.
[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、ヘテロダイン検波
方式の空間伝搬通信用光信号受信装置において、信号光
とともに受信される背景光のレベルを検出し、検出され
た背景光のレベルが高くなるにしたがって上記局部発振
光のビーム径を小さくして上記信号光及び局部発振光を
受信するための視野を小さくするようにしたので、信号
光を劣化させることなく、背景光のレベルに応じて背景
光を低減させることができる。従って、復調される信号
光の信号対雑音比を向上させることができるとともに、
これによって、復調されたディジタル信号のビット誤り
率を大幅に低下させることができるという利点がある。As described above in detail, according to the present invention, in the optical signal receiving device for spatial propagation communication of the heterodyne detection system, the level of background light received together with the signal light is detected, and the detected background light is detected. Since the beam diameter of the local oscillation light is made smaller as the level of becomes higher to reduce the field of view for receiving the signal light and the local oscillation light, the background light of the background light is not deteriorated without degrading the signal light. Background light can be reduced according to the level. Therefore, it is possible to improve the signal-to-noise ratio of the demodulated signal light, and
This has the advantage that the bit error rate of the demodulated digital signal can be significantly reduced.
第1図ないし第6図は第1ないし第6の実施例であるF
SKヘテロダイン検波方式の光受信機のブロック図、 第7図は第1図ないし第6図の光検波器3の出力のスペ
クトルを示す図、 第8図は直接検波方式の光受信機の焦点距離と視野の立
体角を示す図、 第9図はヘテロダイン検波方式の光受信機の焦点距離と
視野の立体角を示す図、 第10図(A)及び(B)は第1図ないし第6図の光検波器3
の受光エリアにおける信号光、局部発振光及び背景光の
各エリアを示す平面図、 第11図(A)及び(B)は光受信機の視野の立体角Ωfvと雑
音光源の立体角Ωsとの関係を示す図、 第12図は従来例であるFSKヘテロダイン検波方式の
光受信機のブロック図である。 1……光受信アンテナ、 2……光合波器、 3……光検波器、 4,11……中間周波フィルタ(IFフィルタ)、 5,12……中間周波増幅器(IF増幅器)、 6……周波数弁別器、 7……ベースバンドフィルタ、 8……信号処理回路、 10……局部発振器、 13,31……検出器、 14……制御器、 15,21,25……駆動装置、 16……偏向器、 20……空間フィルタ、 22……局部発振光用コリメートレンズ、 23……局部発振光用集光レンズ、 24……位置制御装置、 30……増幅器、 32……演算器。1 to 6 show the first to sixth embodiments of F.
FIG. 7 is a block diagram of an optical receiver of the SK heterodyne detection system, FIG. 7 is a diagram showing the spectrum of the output of the optical detector 3 of FIGS. 1 to 6, and FIG. 8 is a focal length of the optical receiver of the direct detection system. And FIG. 9 are diagrams showing the solid angle of the visual field, FIG. 9 is a diagram showing the focal length and the solid angle of the visual field of the optical receiver of the heterodyne detection system, and FIGS. 10 (A) and (B) are FIGS. Photodetector 3
11A and 11B are plan views showing signal light, local oscillation light, and background light in the light receiving area of FIG. FIG. 12 is a block diagram of a conventional FSK heterodyne detection type optical receiver. 1 ... Optical receiving antenna, 2 ... Optical multiplexer, 3 ... Optical detector, 4, 11 ... Intermediate frequency filter (IF filter), 5, 12 ... Intermediate frequency amplifier (IF amplifier), 6 ... Frequency discriminator, 7 ... Baseband filter, 8 ... Signal processing circuit, 10 ... Local oscillator, 13, 31 ... Detector, 14 ... Controller, 15, 21, 25 ... Driving device, 16 ... Deflection device, 20 ... Spatial filter, 22 ... Collimating lens for local oscillation light, 23 ... Condensing lens for local oscillation light, 24 ... Position control device, 30 ... Amplifier, 32 ... Operation unit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樫木 勘四郎 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷5 番地 株式会社エイ・ティ・アール光電波 通信研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−165536(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kanshiro Kashiki 5 Seiji-cho, Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto Pref. 5 Hiratani, Arai Optical Communications Research Laboratory, Inc. (56) Reference JP-A-59- 165536 (JP, A)
Claims (1)
号光を受信した後、上記受信した信号光と局部発振光と
を合波し所定の周波数の電気信号に変換して復調を行な
うヘテロダイン検波方式の空間伝搬通信用光信号受信装
置において、 上記信号光とともに受信される背景光のレベルを検出し
上記背景光のレベルに比例する検出信号を出力する検出
手段と、 上記検出手段から出力される検出信号が大きくなるにし
たがって上記局部発振光のビーム径を小さくして上記光
信号受信装置の受信視野を小さくする制御手段とを備え
たことを特徴とするヘテロダイン検波方式の空間伝搬通
信用光信号受信装置。1. After receiving a signal light transmitted from a partner station during space propagation communication, the received signal light and a local oscillation light are combined and converted into an electric signal of a predetermined frequency for demodulation. In the optical signal receiving device for spatial propagation communication of the heterodyne detection method, detecting means for detecting the level of background light received together with the signal light and outputting a detection signal proportional to the level of the background light, and output from the detecting means And a control means for reducing the beam diameter of the local oscillation light to reduce the reception field of view of the optical signal receiving device as the detected signal increases. Optical signal receiver.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62193574A JPH0654896B2 (en) | 1987-07-29 | 1987-07-29 | Heterodyne detection type optical signal receiver for space propagation communication |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62193574A JPH0654896B2 (en) | 1987-07-29 | 1987-07-29 | Heterodyne detection type optical signal receiver for space propagation communication |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6434029A JPS6434029A (en) | 1989-02-03 |
| JPH0654896B2 true JPH0654896B2 (en) | 1994-07-20 |
Family
ID=16310270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62193574A Expired - Fee Related JPH0654896B2 (en) | 1987-07-29 | 1987-07-29 | Heterodyne detection type optical signal receiver for space propagation communication |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0654896B2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59165536A (en) * | 1983-03-10 | 1984-09-18 | Nec Corp | Optical heterodyne/homodyne detecting method |
-
1987
- 1987-07-29 JP JP62193574A patent/JPH0654896B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6434029A (en) | 1989-02-03 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |