(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号から電気信号に変換された入力データ信号の直流成分を除去するＡＣ結合手段と、前記電気信号を増幅する増幅手段と、該増幅手段の出力信号が断となったときにアラームを発出する信号断検出手段とを含む光受信装置であって、
前記信号断検出手段は、前記増幅手段の出力のピーク値および平均値に基づく信号を出力する第１および第２の検出手段と、
前記第１の検出手段の出力信号と前記第２の検出手段の出力信号との差分が所定の値以下のときにアラームを発出するアラーム発出手段とを含み、
前記第２の検出手段の時定数が、前記ＡＣ結合手段の時定数よりも小さくなるよう構成したことを特徴とする光受信装置。
【請求項２】
前記第１の検出手段は、前記増幅手段の出力信号を全波整流して出力する第１の全波整流手段と、
該第１の全波整流手段の出力信号のピーク値に基づく信号を、前記第１の検出手段の出力として出力するピーク値検出回路とを含み、
前記第２の検出手段は、前記増幅手段の出力信号の平均値に基づく信号を出力する平均値検出回路と、
該平均値検出回路の出力信号を全波整流して前記第２の検出手段の出力として出力する第２の全波整流手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の光受信装置。
【請求項３】
光信号から電気信号に変換された入力データ信号の直流成分を除去するＡＣ結合手段と、前記電気信号を増幅する増幅手段と、該増幅手段の出力信号が断となったときにアラームを発出する信号断検出手段とを含む光受信装置であって、
前記信号断検出手段は、前記増幅手段の出力に基づく信号を出力する第１および第２の検出手段と、前記第１の検出手段の出力信号と前記第２の検出手段の出力信号との差分が所定の値以下のときにアラームを発出するアラーム発出手段とを含み、
前記第１の検出手段は、前記増幅手段の出力信号を全波整流して出力する第１の全波整流手段と、
該第１の全波整流手段の出力信号の平均値に基づく信号を前記第１の検出手段の出力として出力する第１の平均値検出回路とを含み、
前記第２の検出手段は、前記増幅手段の出力信号の平均値に基づく信号を出力する第２の平均値検出回路と、
該第２の平均値検出回路の出力信号を全波整流して前記第２の検出手段の出力として出力する第２の全波整流手段とを含み、
該第２の平均値検出回路の時定数が、前記ＡＣ結合手段の時定数よりも小さくなるよう構成したことを特徴とする光受信装置。
【請求項４】
光信号から電気信号に変換された入力データ信号の直流成分を除去するＡＣ結合手段と、前記電気信号を増幅する増幅手段と、該増幅手段の出力信号が断となったときにアラームを発出する信号断検出手段とを含む光受信装置であって、
前記信号断検出手段は、前記増幅手段の出力信号を半波整流して出力する半波整流手段と、
前記半波整流手段の出力信号のピーク値に基づく信号を出力する第１の検出手段と、
前記半波整流手段の出力信号の平均値に基づく信号を出力する第２の検出手段と、
前記第１の検出手段の出力信号と前記第２の検出手段の出力信号との差分が所定の値以下のときにアラームを発出するアラーム発出手段とを含み、
前記第２の検出手段は、入力信号の平均値に基づく信号を出力する平均値検出回路を含み、
該平均値検出回路の時定数が、前記ＡＣ結合手段の時定数よりも小さくなるよう構成したことを特徴とする光受信装置。
【請求項５】
前記増幅手段は、該増幅手段の入力にオフセット電圧を付与する直流帰還回路を含み、
前記平均値検出回路の時定数が、前記直流帰還回路の時定数よりも小さくなるよう構成したことを特徴とする請求項１乃至３記載の光受信装置。
【請求項６】
前記増幅手段は、入力信号を一定振幅に増幅して出力することを特徴とする請求項１乃至４記載の光受信装置。
【請求項７】
前記増幅手段は、ＡＧＣ(Automatic Gain Control)アンプであることを特徴とする請求項５記載の光受信装置。
【請求項８】
請求項１乃至６記載の光受信装置を含むことを特徴とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光受信装置に関し、特に受信した光信号の信号断を検出する光受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光受信装置で受信される光信号が信号断の時、即ちファイバ断線や波長分割多重信号（ＷＤＭ：Ｗａｖｅ  ｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）などでは光ファイバ増幅器（ＯＦＡ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）の障害などの時に、伝送路障害を検出してアラーム（ＬｏｓｓＯｆ  Ｓｉｇｎａｌ）を発出する機能は、伝送路障害と装置障害を切り分けるものでＩＴＵ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｕｎｉｏｎ）で規定されている必須機能である。
【０００３】
このアラームが発出された場合、光受信装置は対向する装置動作の確認を行い、伝送路を予備系に切り替えるなどのシーケンスに入り（これらはＩＴＵ−ＴのＴＭＮで規定され、各装置のネットワーク管理システムで制御される）、その後、全ての異常が解消されたら、ネットワーク管理システムは対向装置と確認を取り予備系から現用系への切戻しを行う。
【０００４】
この様に、アラームは基本的に対向装置（異社間対向を考慮している）との間で自動切り替えを実行するトリガとなるため、確実性、発出時間などの重要性が高い。発出時間に関しては、ＩＴＵでは特に規定は無いが、例えばＢｅｌｌｃｏｒｅの規定では２．３μｓ〜１００μｓで発出することが要求されている。即ち、クロスコネクトなどでの切り替えや、同符号連続を考慮し（例えば、“０”レベルが連続するデータが受信されているのか、あるいは信号断のために“０”レベルになっているのかを区別するため）、ＳＯＮＥＴ（ＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＯｐｔｉｃａｌ  ＮＥＴｗｏｒｋ）の各レート共、データ信号断から２．３μｓ以内にアラームを発出することがないことが要求されている。
【０００５】
一方、従来の光受信装置のデータ信号断の検出は、例えば、受信信号のピーク値が所定値まで低下するのを検出して行っていた。又、受信信号から抽出したタイミング信号を用いて信号断を検出する技術が特開平５−２６００３２号公報（以下、先行技術文献１という）、特開平３−７９１４１号公報（以下、先行技術文献２という）及び特許第３０４５０６９号公報（以下、先行技術文献３という）に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の光受信装置ではデータ信号断の検出を、受信信号のピーク値が所定値まで低下するのを検出して行っていたため、データ信号断発生から断検出までに長時間を要するという欠点があった。一方、この欠点を解決する手段は前述した先行技術文献１〜３にも開示されていない。
【０００７】
そこで本発明の目的は、データ信号断の検出に要する時間を従来よりも短縮することが可能な光受信装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明は、光信号から電気信号に変換された入力データ信号の直流成分を除去するＡＣ結合手段と、前記電気信号を増幅する増幅手段と、該増幅手段の出力信号が断となったときにアラームを発出する信号断検出手段とを含む光受信装置であって、前記信号断検出手段は、前記増幅手段の出力のピーク値および平均値に基づく信号を出力する第１および第２の検出手段と、
前記第１の検出手段の出力信号と前記第２の検出手段の出力信号との差分が所定の値以下のときにアラームを発出するアラーム発出手段とを含み、
前記第２の検出手段の時定数が、前記ＡＣ結合手段の時定数よりも小さくなるよう構成したことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、受信信号の振幅に応じて得られる第１の値と第２の値の差分を基準値と比較することにより信号断を検出する構成であるため、データ信号断の検出に要する時間を従来よりも短縮することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の概要について説明する。本発明の特徴は光信号から電気信号に変換され、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）アンプやリミッタアンプ等で一定振幅に増幅されたデータ信号の平均値と尖頭値（以下、ピーク値という）との差分を監視することで信号レベルを検出し、信号レベルが一定値以下になると短時間でアラームを発出することにある。
【００１１】
本発明によれば、入力のＡＣ結合（例えば、結合コンデンサ）の時定数や直流帰還回路（ＤＣＦＢ）の時定数によらず、平均値検出回路の時定数を最適化することにより、アラームの発出時間（応答速度）を従来よりも短縮することができる。
【００１２】
又、入力信号波形の平均値と全波整流されたピーク値との差分を監視することで、入力信号のオフセットによらず、短時間に信号レベル断を検出することができる。これは、リミッタアンプ（ＬＩＭ）にオフセットがある場合に有効である。又、ＡＴＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）のようにリミッタアンプ等にわざとオフセットを与えて閾値の最適化するような場合にも有効である）。さらに、全波整流を行なうことで、データ信号が断になる直前のレベルが正であるか負であるかに関わらずアラームを発出できること、及びフリップ・フロップや論理ＩＣなどの高速回路が不要であることから消費電力が低減できる等の効果もある。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る信号断検出回路を含む光受信装置の第１の実施の形態の構成図である。同図を参照すると、光受信装置は光信号から電気信号に変換されたデータ信号の直流成分を除去する結合コンデンサ１と、結合コンデンサ１を介してデータ信号を入力する制限増幅器（以下、リミッタアンプ（ＬＩＭ）という）２と、リミッタアンプ２に入力するデータ信号にオフセット電圧を与える直流帰還回路（ＤＣＦＢ）３と、信号断検出回路とから構成されている。
【００１４】
そして、信号断検出回路は、リミッタアンプ２の出力を全波整流する第１の全波整流回路４と、第１の全波整流回路４のピーク値を検出するピーク値検出回路（Ｐｅａｋ  ＤＥＴ）５と、リミッタアンプ２の出力の平均値検出を行う平均値検出回路（Ａｖｅ  ＤＥＴ）６と、平均値検出回路６の出力を全波整流する第２の全波整流回路７と、ピーク値検出回路５と第２の全波整流回路７の各出力の差分を増幅する差動増幅器（Ｄｉｆｆ  Ａｍｐ）８と、差動増幅器８の出力が基準電圧Ｖｔｈ以下になるとアラーム出力を発出する比較器（Ｃｏｍｐ）９とから構成される。
【００１５】
なお、リミッタアンプ２は光信号から電気信号に変換されたデータ信号を一定の振幅に増幅するもので有ればＡＧＣアンプなど他の手段でもよい。又、比較器９にヒステリシス特性を持たせて基準電圧Ｖｔｈ近傍でのバタツキを抑えてもよい。
【００１６】
次に、図２及び３を参照しながら第１の実施の形態の動作について説明する。図２及び３は第１の実施の形態の動作を示すタイミングチャートである。図２（Ａ）を参照すると、リミッタアンプ２の出力のデータ信号は直流帰還回路３で与えられるオフセット電圧を中心に低レベルＶＬから高レベルＶＨまでの振幅を有する。又、平均値検出回路６の出力はデータ信号がある時は、ＶＤＣと同じ電圧であるが、データ信号が低レベルＶＬのときに断になると、一旦平均値検出回路６の時定数に従って低レベルＶＬに漸近するが、その後直流帰還回路３の時定数又は結合コンデンサ１によるＡＣ結合の時定数のいずれか小さい方の時定数に従ってレベルＶＤＣに収束する（同図（Ａ）のＡｖｅ  ＤＥＴ出力５１参照）。
【００１７】
このとき、平均値検出回路６の時定数は、規定された同符号連続より遅く、直流帰還回路３の時定数又は結合コンデンサ１によるＡＣ結合の時定数のいずれか小さい方の時定数よりも速くする必要がある。
【００１８】
又、データ信号が高レベルＶＨのときに断になると、一旦平均値検出回路６の時定数に従って高レベルＶＨに漸近するが、その後直流帰還回路３の時定数又は結合コンデンサ１によるＡＣ結合の時定数のいずれか小さい方の時定数に従ってレベルＶＤＣに収束する（同図（Ａ）の出力５２参照）。
【００１９】
そして、平均値検出回路６の出力を第２の全波整流回路７に通すことにより、データ信号が断になる直前のレベルが正レベルであるか負レベルであるかに関わらず、図３（Ａ）に示すようにピーク値検出回路５の出力と同じ正レベル側に出力させることができる。
【００２０】
一方、図２（Ｂ）に示すようにデータ信号は、第１の全波整流回路４を通ることにより、低レベルＶＬ側の振幅が高レベルＶＨ側に折り返ることになり、データ信号がある時のピーク値検出回路５の出力は高レベルＶＨとなる。
【００２１】
そして、データ信号が断の時、データ信号が断になる直前のレベルが正レベルであるか負レベルであるかに関わらず、直流帰還回路３の時定数又は結合コンデンサ１によるＡＣ結合の時定数のいずれか小さい方の時定数に従ってピーク値検出回路５の出力はレベルＶＤＣに収束する。
【００２２】
このとき、ピーク値検出回路５の放電時定数は直流帰還回路３の時定数又は結合コンデンサ１によるＡＣ結合の時定数のいずれか小さい方の時定数よりも速くする必要がある。
【００２３】
このことにより、ピーク値検出回路５は第１の全波整流回路４の包絡線（エンベロープ）を検出することになり、データ信号が断の時、直流帰還回路３の時定数又は結合コンデンサ１によるＡＣ結合の時定数のいずれか小さい方の時定数に従ってレベルＶＤＣに収束する。
【００２４】
そして、図３（Ａ）に示すようにデータ信号が有る時は、ピーク値検出回路５と第２の全波整流回路７の出力の差は、（ＶＨ−ＶＤＣ）Ｖであるが、データ信号断後はその差が縮まり始め、やがては同じ値になって直流帰還回路３の時定数又は結合コンデンサ１によるＡＣ結合の時定数のいずれか小さい方の時定数に従ってレベルＶＤＣに収束する。
【００２５】
そして、ピーク値検出回路５と第２の全波整流回路７の出力の差を、差動増幅器８で増幅し、この差が基準電圧Ｖｔｈ以下になると比較器９によりアラームが発出される（図３（Ｂ）及び（Ｃ）参照）。
【００２６】
なお、図３（Ａ）では、ピーク値検出回路５の出力と第２の全波整流回路７の出力は高レベルＶＨ側にあるが低レベルＶＬ側になるよう構成してもよい。又、差動増幅器８の反転入力端子、非反転入力端子の選び方によっては、図３（Ｂ）に示すピーク値検出回路５出力と第２の全波整流回路７出力との差分曲線は正レベルから負レベルに反転する。この場合は、ピーク値検出回路５と第２の全波整流回路７の出力の差を差動増幅器８で増幅し、この差が基準電圧Ｖｔｈ以上になると比較器９によりアラームが発出されることになる。
【００２７】
一方、図３（Ｄ）はデータ信号断の検出を受信信号のピーク値が所定値まで低下するのを検出して行う従来技術のタイミングチャートを示している。図３（Ｃ）と図３（Ｄ）とを比較すると本発明（図３（Ｃ）参照）によれば、データ信号断の検出に要する時間を従来よりも短縮できることは明白である。
【００２８】
次に、第２の実施の形態について説明する。図４は第２の実施の形態の構成図、図５は第２の実施の形態の動作を示すタイミングチャートである。なお、図４において図１と同様の構成部分には同一番号を付し、その説明を省略する。図４を参照すると、第２の実施の形態の信号断検出回路は第１の実施の形態のピーク値検出回路５の代わりに第２の平均値検出回路（Ａｖｅ  ＤＥＴ２）１１を用いたことが特徴である。
【００２９】
図５（Ａ）を参照すると、データ信号が第１の全波整流回路４により全波整流されるため、データ信号がある場合は、第２の平均値検出回路１１の出力は、高レベルＶＨ近傍、又は高レベルＶＨよりやや下のレベル（ただし、レベルＶＤＣより高いレベル）になる。そして、データ信号が断になると断になる直前のレベルが正レベルであるか負レベルであるかに関わらず、一旦、第２の平均値検出回路１１の時定数に従って高レベルＶＨに漸近するが、その後、直流帰還回路３の時定数又は結合コンデンサ１によるＡＣ結合の時定数のいずれか小さい方の時定数に従ってレベルＶＤＣに収束する（図５（Ａ）の出力６１参照）。
【００３０】
そして、第１の実施の形態に比べ、データ信号があるときの、第２の平均値検出回路１１と第２の全波整流回路７の出力差が小さくなるが、ピーク値検出回路５ほど高速動作を必要としない検出回路を平均値検出回路１１で実現できるという効果がある（図５（Ｂ），（Ｃ）参照）。一方、図５（Ｄ）はデータ信号断の検出を受信信号のピーク値が所定値まで低下するのを検出して行っていた従来技術のタイミングチャートを示している。
【００３１】
次に、第３の実施の形態について説明する。図６は第３の実施の形態の構成図、図７及び図８は第３の実施の形態の動作を示すタイミングチャートである。なお、図６において図１と同様の構成部分には同一番号を付し、その説明を省略する。図６を参照すると、第３の実施の形態の信号断検出回路はデータ信号を第１の半波整流回路１０で半波整流した後にピーク値検出回路５と平均値検出回路６とに入力する構成であり、２個の全波整流回路４，７の代わりに１個の半波整流回路１０で済むことが特徴である。
【００３２】
図７（Ａ）を参照すると、データ信号があるときの平均値検出回路６の出力はレベルＶＤＣと高レベルＶＨの中間の電圧になる。そして、データ信号が断になる直前のレベルが高レベルＶＨのときは、第１の実施の形態と同じように、一旦平均値検出回路６の時定数に従って高レベルＶＨに漸近するが、その後直流帰還回路３の時定数又は結合コンデンサ１によるＡＣ結合の時定数のいずれか小さい方の時定数に従ってレベルＶＤＣに収束する（図７（Ａ）の出力７１参照）。
【００３３】
なお、図７（Ｂ）はピーク値検出回路５と平均値検出回路６との出力の差分と基準電圧Ｖｔｈとの関係を示し、図７（Ｃ）はアラームの発出タイミングを示している。
【００３４】
一方、データ信号が断になる直前のレベルが低レベルＶＬのときは、平均値検出回路６の出力は、平均値検出回路６の時定数に従ってレベルＶＤＣに収束し（図８（Ａ）の出力７２参照）、ピーク値検出回路５の出力はピーク値検出回路５の放電時定数に従ってレベルＶＤＣに収束する（図８（Ａ）の出力７３参照）。この場合、図８（Ａ）の平均値検出回路６の出力７２及びピーク値検出回路５の出力７３は図７（Ａ）の出力波形に比べより短時間でレベルＶＤＣに収束する。
【００３５】
なお、図８（Ｂ）はピーク値検出回路５と平均値検出回路６の出力の差分と基準電圧Ｖｔｈとの関係を示し、図８（Ｃ）はアラームの発出タイミングを示している。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、受信信号の信号断を検出する信号断検出回路であって、その検出回路は前記受信信号の振幅に応じて得られる第１の値を検出する第１の値検出手段と、前記受信信号の振幅に応じて得られかつ前記第１の値とは異なる第２の値を検出する第２の値検出手段と、前記第１の値と前記第２の値との差分を検出する差分検出手段と、前記差分検出手段の出力と所定基準値とを比較し比較結果を出力する比較手段とを含むため、データ信号断の検出に要する時間を短縮することが可能となる。
【００３７】
具体的には、第１に結合コンデンサ１によるＡＣ結合の時定数、直流帰還回路３の時定数または結合コンデンサ１によるＡＣ結合の時定数のいずれか小さい方の時定数によらず、平均値検出回路の時定数により、アラームの発出時間（応答速度）を制御することが出来る。このためピーク値検出回路５の出力のみでアラームを発出するよりも、発出時間を早めることができるという効果を奏する。
【００３８】
第２にデータ信号の平均値と全波整流されたピーク値の差分を監視することで、データ信号のオフセットに関係なく、短時間に信号レベルを検出することができるという効果を奏する。特に、リミッタアンプ等にオフセットがある場合に有効で、ＡＴＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）のようにリミッタアンプ等にわざとオフセットを与えて閾値の最適化するような場合にも有効である。
【００３９】
第３に全波整流を行なうことで、データ信号が断になる直前のレベルに関わらずアラームを発出できるという効果を奏する。
【００４０】
第４にフリップ・フロップや論理ＩＣなどの高速回路を使用しないため消費電力を低減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る信号断検出回路を含む光受信装置の第１の実施の形態の構成図である。
【図２】第１の実施の形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】第１の実施の形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】第２の実施の形態の構成図である。
【図５】第２の実施の形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】第３の実施の形態の構成図である。
【図７】第３の実施の形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図８】第３の実施の形態の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  結合コンデンサ
２  リミッタアンプ
３  直流帰還回路
４，７  全波整流回路
５  ピーク値検出回路
６，１１  平均値検出回路
８  差動増幅器
９  比較器
１０  半波整流回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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