(57)【要約】【課題】パルス信号及び搬送波信号を適正に伝送することができる送信装置及び信号伝送システムを提供する。【解決手段】搬送波信号生成部２１は、搬送波信号Ｓ１を生成する。パルス信号生成部２２ａは、パルス信号Ｓ２を生成する。パルス信号変調部２２ｂは、パルス信号Ｓ２を変調する変調周波数をｆｍとし、搬送波信号Ｓ１の搬送波周波数をｆｃとし、自然数をｎとした場合、ｆｍ＝ｆｃ×１／ｎ  ・・・式（１）を満たすようにパルス信号Ｓ２を変調する。方向性結合器２４は、パルス信号変調部２２ｂにより変調された変調パルス信号Ｓ２ａ、及び、搬送波信号生成部２１により生成された搬送波信号Ｓ１を重畳した重畳電気信号Ｓ３を生成する。発光素子２５は、方向性結合器２４により生成された重畳電気信号Ｓ３を光信号に変換した重畳光信号Ｓ４を送信する。【選択図】図１
2019135801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送波信号を生成する搬送波信号生成部と、
パルス信号を生成するパルス信号生成部と、
前記パルス信号を変調する変調周波数をｆｍとし、前記搬送波信号の搬送波周波数をｆｃとし、自然数をｎとした場合、以下の式（１）を満たすように前記パルス信号を変調するパルス信号変調部と、
前記パルス信号変調部により変調された前記パルス信号及び前記搬送波信号生成部により生成された前記搬送波信号を重畳した重畳信号を生成する重畳部と、
前記重畳部により重畳された前記重畳信号を送信する送信部と、
を備えることを特徴とする送信装置。
ｆｍ＝ｆｃ×１／ｎ  ・・・式（１）
【請求項２】
前記送信部は、前記重畳信号を光信号に変換する発光素子を含んで構成される請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記搬送波信号の前記搬送波周波数ｆｃは、固定とし、
前記パルス信号の前記変調周波数ｆｍは、可変とする請求項１又は２に記載の送信装置。
【請求項４】
前記自然数ｎは、２である請求項１〜３のいずれか１項に記載の送信装置。
【請求項５】
前記パルス信号変調部と前記重畳部との間に設けられ、当該パルス信号変調部により変調された前記パルス信号において前記変調周波数ｆｍより高い周波数の成分を減衰させるローパスフィルタをさらに備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の送信装置。
【請求項６】
前記発光素子は、予め定められた基準電流が印加されており、
前記パルス信号生成部は、前記基準電流よりも小さい電流を印加して前記発光素子の出力を制御する前記パルス信号を生成する請求項２に記載の送信装置。
【請求項７】
搬送波信号を生成する搬送波信号生成部、パルス信号を生成するパルス信号生成部、前記パルス信号を変調する変調周波数をｆｍとし、前記搬送波信号の搬送波周波数をｆｃとし、自然数をｎとした場合、以下の式（１）を満たすように前記パルス信号を変調するパルス信号変調部、前記パルス信号変調部により変調された前記パルス信号及び前記搬送波信号生成部により生成された前記搬送波信号を重畳した重畳信号を生成する重畳部、及び、前記重畳部により重畳された前記重畳信号を送信する送信部を含んで構成される送信装置と、
前記送信装置から送信された前記重畳信号を分岐する分岐部、前記分岐部に接続され当該分岐部により分岐された前記重畳信号から前記搬送波信号を復調する搬送波信号復調部、及び、前記分岐部に接続され当該分岐部により分岐された前記重畳信号から前記パルス信号を復調するパルス信号復調部を含んで構成される受信装置と、
を備えることを特徴とする信号伝送システム。
ｆｍ＝ｆｃ×１／ｎ  ・・・式（１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置及び信号伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、信号伝送システムとして、例えば、送信装置から受信装置にパルス変調信号を伝送するデジタルパルス伝送システムや、ＣＡＴＶや無線信号等の搬送波信号を伝送する波形伝送システム等がある。例えば、特許文献１には、送信信号と干渉信号とを重畳した重畳信号を送信装置から受信装置に無線伝送する無線伝送システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−３４３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、デジタルパルス伝送は、高速伝送に用いられており、特に光ファイバを用いた光通信システムで用いられているが、高速に変調されたパルス信号が広帯域な周波数成分を有しており、搬送波信号の搬送波周波数と重なり雑音源となるため、信号品質が大きく劣化することから、それぞれ別々の伝送システムで伝送する必要があった。この場合、システムが大型化する傾向があり、この点で更なる改善の余地がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、パルス信号及び搬送波信号を適正に伝送することができる送信装置及び信号伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る送信装置は、搬送波信号を生成する搬送波信号生成部と、パルス信号を生成するパルス信号生成部と、前記パルス信号を変調する変調周波数をｆｍとし、前記搬送波信号の搬送波周波数をｆｃとし、自然数をｎとした場合、以下の式（１）を満たすように前記パルス信号を変調するパルス信号変調部と、前記パルス信号変調部により変調された前記パルス信号及び前記搬送波信号生成部により生成された前記搬送波信号を重畳した重畳信号を生成する重畳部と、前記重畳部により重畳された前記重畳信号を送信する送信部と、を備えることを特徴とする。
ｆｍ＝ｆｃ×１／ｎ  ・・・式（１）
【０００７】
上記送信装置のおいて、前記送信部は、前記重畳信号を光信号に変換する発光素子を含んで構成されることが好ましい。
【０００８】
上記送信装置のおいて、前記搬送波信号の前記搬送波周波数ｆｃは、固定とし、前記パルス信号の前記変調周波数ｆｍは、可変とすることが好ましい。
【０００９】
上記送信装置のおいて、前記自然数ｎは、２であることが好ましい。
【００１０】
上記送信装置のおいて、前記パルス信号変調部と前記重畳部との間に設けられ、当該パルス信号変調部により変調された前記パルス信号において前記変調周波数ｆｍより高い周波数の成分を減衰させるローパスフィルタをさらに備えることが好ましい。
【００１１】
上記送信装置のおいて、前記発光素子は、予め定められた基準電流が印加されており、前記パルス信号生成部は、前記基準電流よりも小さい電流を印加して前記発光素子の出力を制御する前記パルス信号を生成することが好ましい。
【００１２】
本発明に係る信号伝送システムは、搬送波信号を生成する搬送波信号生成部、パルス信号を生成するパルス信号生成部、前記パルス信号を変調する変調周波数をｆｍとし、前記搬送波信号の搬送波周波数をｆｃとし、自然数をｎとした場合、以下の式（１）を満たすように前記パルス信号を変調するパルス信号変調部、前記パルス信号変調部により変調された前記パルス信号及び前記搬送波信号生成部により生成された前記搬送波信号を重畳した重畳信号を生成する重畳部、及び、前記重畳部により重畳された前記重畳信号を送信する送信部を含んで構成される送信装置と、前記送信装置から送信された前記重畳信号を分岐する分岐部、前記分岐部に接続され当該分岐部により分岐された前記重畳信号から前記搬送波信号を復調する搬送波信号復調部、及び、前記分岐部に接続され当該分岐部により分岐された前記重畳信号から前記パルス信号を復調するパルス信号復調部を含んで構成される受信装置と、を備えることを特徴とする。
ｆｍ＝ｆｃ×１／ｎ  ・・・式（１）
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る送信装置及び信号伝送システムは、パルス信号を変調する変調周波数をｆｍとし、搬送波信号の搬送波周波数をｆｃとし、自然数をｎとした場合、上述の式（１）を満たすようにパルス信号を変調する。これにより、送信装置及び信号伝送システムは、搬送波信号とパルス信号とを直交させることができるので搬送波信号とパルス信号とが互いに干渉することを抑制でき、１本の信号線で重畳信号を送信することができる。この結果、送信装置及び信号伝送システムは、システムの大型化を抑制することができ、パルス信号及び搬送波信号を適正に伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施形態に係る信号伝送システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施形態に係る搬送波信号の波形を示す図である。
【図３】図３は、実施形態に係る搬送波信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図４】図４は、実施形態に係るパルス信号のパルス波形を示す図である。
【図５】図５は、実施形態に係るパルス信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図６】図６は、実施形態に係る変調パルス信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図７】図７は、実施形態に係るローパスフィルタにより減衰させた変調パルス信号の変調パルス波形の周波数スペクトルを示す図である。
【図８】図８は、実施形態に係る重畳電気信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図９】図９は、実施形態に係る復調後の重畳電気信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図１０】図１０は、実施形態に係る復調後のパルス信号のアイパターンを示す図である。
【図１１】図１１は、実施形態に係る復調後の搬送波信号のコンスタレーション（６４ＱＡＭ）を示す図である。
【図１２】図１２は、実施形態に係る発光素子の印加電流に対する光出力特性を示す図である。
【図１３】図１３は、比較例に係るパルス信号のアイパターンを示す図である。
【図１４】図１４は、比較例に係る搬送波信号のコンスタレーション（６４ＱＡＭ）を示す図である。
【図１５】図１５は、実施形態に係るパルス信号のアイパターンを示す図である。
【図１６】図１６は、実施形態に係る搬送波信号のコンスタレーション（６４ＱＡＭ）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００１６】
〔実施形態〕
実施形態に係る信号伝送システム１について説明する。信号伝送システム１は、信号を伝送するシステムである。信号伝送システム１は、例えば、図１に示すように、光ファイバ１０と、送信装置２０と、受信装置３０とを備える。
【００１７】
光ファイバ１０は、送信装置２０と受信装置３０とを接続する１本の通信線である。光ファイバ１０は、例えば、ガラス製又はプラスチック（樹脂）製である。光ファイバ１０は、例えば、光信号が伝搬するコア層及びコア層の周囲を覆うクラッド層等を含んで構成される。光ファイバ１０は、光信号がコア層とクラッド層との境界面において所定の角度で全反射することにより光信号がコア層内を伝搬する。光ファイバ１０は、当該光ファイバ１０の線径をメタル線よりも小さくすることができると共に軽量化を実現することができる。
【００１８】
送信装置２０は、信号を送信する装置である。送信装置２０は、搬送波信号生成部２１と、パルス信号処理部２２と、ローパスフィルタ２３と、重畳部としての方向性結合器２４と、送信部としての発光素子２５とを含んで構成される。ただし、ローパスフィルタ２３は、必要に応じて使用すればよい。
【００１９】
搬送波信号生成部２１は、信号を搬送する電波である搬送波を生成する生成部である。搬送波信号生成部２１は、例えば、図２に示すように、ＣＡＴＶや無線信号等の搬送波信号Ｓ１を生成する。図２は、搬送波信号Ｓ１の波形を示す図であり、縦軸が電圧を示し横軸が時間を示している。搬送波信号生成部２１は、例えば、ローカルオシレータ（局部発振器）を含んで構成されてもよい。この場合、ローカルオシレータは、例えば、後述する搬送波周波数ｆｃに相当する周波数の信号を所定の周波数の信号にミキシングすることで搬送波信号Ｓ１を生成する。なお、搬送波信号生成部２１は、無線信号等の規格に定められた周波数の信号をそのまま用いる場合はローカルオシレータがなくてもよい。搬送波信号Ｓ１の周波数スペクトルは、例えば、図３に示すように、６ＧＨｚであるが、これに限定されない。図３は、搬送波信号Ｓ１の周波数スペクトルを示す図であり、縦軸がスペクトル強度を示し横軸が周波数を示している。搬送波信号生成部２１は、方向性結合器２４に接続され、生成した搬送波信号Ｓ１を方向性結合器２４に出力する。
【００２０】
パルス信号処理部２２は、パルス信号Ｓ２を生成して変調するものである。パルス信号処理部２２は、パルス信号生成部２２ａと、パルス信号変調部２２ｂとを含んで構成される。パルス信号生成部２２ａは、パルス信号Ｓ２を生成する生成部である。パルス信号Ｓ２は、例えば、図４に示すように、一定の幅を持った矩形波である。図４は、パルス信号Ｓ２のパルス波形を示す図であり、縦軸が電圧であり横軸が時間を示している。ここで、パルス信号Ｓ２が高速フーリエ変換（ＦＦＴ；Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）された周波数スペクトルは、図５に示すように、広帯域な周波数成分を有する。図５は、パルス信号Ｓ２の周波数スペクトルを示す図であり、縦軸がスペクトル強度であり横軸が周波数を示している。パルス信号生成部２２ａは、パルス信号変調部２２ｂに接続され、生成したパルス信号Ｓ２をパルス信号変調部２２ｂに出力する。
【００２１】
パルス信号変調部２２ｂは、パルス信号Ｓ２を変調するものである。パルス信号変調部２２ｂは、パルス信号Ｓ２を変調する変調周波数をｆｍとし、搬送波信号Ｓ１の搬送波周波数をｆｃとし、自然数をｎとした場合、以下の式（１）を満たすようにパルス信号Ｓ２を変調した変調パルス信号Ｓ２ａを生成する。
ｆｍ＝ｆｃ×１／ｎ  ・・・式（１）
【００２２】
パルス信号変調部２２ｂは、式（１）を満たすように変調することにより、搬送波信号Ｓ１と変調パルス信号Ｓ２ａとを直交させることができ、搬送波信号Ｓ１と変調パルス信号Ｓ２ａとが互いに干渉することを抑制できる。本実施形態では、搬送波信号Ｓ１の搬送波周波数ｆｃは、固定とし、上述のように例えば６ＧＨｚである。パルス信号Ｓ２の変調周波数ｆｍは、可変とする。パルス信号変調部２２ｂは、固定された搬送波信号Ｓ１の搬送波周波数ｆｃに基づいて式（１）によりパルス信号Ｓ２の変調周波数ｆｍを求める。パルス信号変調部２２ｂは、変調パルス信号Ｓ２ａの高調波成分Ｈ２、Ｈ３等（図６参照）が搬送波信号Ｓ１よりも２５ｄＢ以上減衰するように、パルス信号Ｓ２の変調周波数ｆｍを求める。図６は、変調パルス信号Ｓ２ａの周波数スペクトルを示す図であり、縦軸がパワーであり横軸が周波数を示している。パルス信号変調部２２ｂは、変調パルス信号Ｓ２ａの高調波成分Ｈ２、Ｈ３等が搬送波信号Ｓ１よりも２５ｄＢ以上減衰することにより、変調パルス信号Ｓ２ａが搬送波信号Ｓ１に干渉することを抑制できる。式（１）において自然数ｎは、２であることが好ましい。パルス信号変調部２２ｂは、例えば自然数ｎが２であるので、変調パルス信号Ｓ２ａの高調波成分Ｈ２、Ｈ３等を搬送波信号Ｓ１よりも２５ｄＢ以上減衰させた上で、パルス信号Ｓ２の変調周波数ｆｍを相対的に高くすることができる。パルス信号変調部２２ｂは、搬送波信号Ｓ１の搬送波周波数ｆｃを６ＧＨｚとし、自然数ｎを２とした場合、式（１）によりパルス信号Ｓ２の変調周波数ｆｍを３ＧＨｚとして求める。そして、パルス信号変調部２２ｂは、求めたパルス信号Ｓ２の変調周波数ｆｍ（例えば３ＧＨｚ）に基づいてパルス信号Ｓ２を変調した変調パルス信号Ｓ２ａを生成する。変調パルス信号Ｓ２ａは、図６に示すように、２倍の高調波成分Ｈ２、３倍の高調波成分Ｈ３等が存在する。パルス信号処理部２２は、ローパスフィルタ２３に接続され、パルス信号変調部２２ｂにより変調された変調パルス信号Ｓ２ａをローパスフィルタ２３に出力する。
【００２３】
ローパスフィルタ２３は、相対的に高い周波数の成分を減衰させるフィルタである。ローパスフィルタ２３は、例えば、変調周波数ｆｍより高い周波数の成分を減衰させる。ローパスフィルタ２３は、パルス信号処理部２２のパルス信号変調部２２ｂと方向性結合器２４との間に設けられる。ローパスフィルタ２３は、例えば、図７に示すように、パルス信号変調部２２ｂにより変調された変調パルス信号Ｓ２ａにおいて、変調周波数ｆｍ（例えば３ＧＨｚ）より高い周波数の成分である高調波成分Ｈ２、Ｈ３等を減衰させた変調パルス信号Ｓ２ｂを生成する。図７は、ローパスフィルタ２３により減衰させた変調パルス信号Ｓ２ｂの変調パルス波形の周波数スペクトルを示す図であり、縦軸がパワーを示し横軸が周波数を示している。ローパスフィルタ２３は、方向性結合器２４に接続され、変調周波数ｆｍより高い周波数の成分を減衰させた変調パルス信号Ｓ２ｂを方向性結合器２４に出力する。
【００２４】
方向性結合器２４は、信号を結合する結合器である。方向性結合器２４は、ローパスフィルタ２３を介してパルス信号処理部２２に接続され、且つ、搬送波信号生成部２１に接続される。方向性結合器２４は、例えば、図８に示すように、ローパスフィルタ２３を介してパルス信号処理部２２から出力された変調パルス信号Ｓ２ｂ、及び、搬送波信号生成部２１から出力された搬送波信号Ｓ１を重畳した重畳電気信号Ｓ３（重畳信号）を生成する。図８は、重畳電気信号Ｓ３の周波数スペクトルを示す図であり、縦軸がパワーを示し横軸が周波数を示している。重畳電気信号Ｓ３は、例えば、変調パルス信号Ｓ２ｂにおける２倍の高調波成分Ｈ２と３倍の高調波成分Ｈ３との間に搬送波信号Ｓ１が重畳されている。方向性結合器２４は、発光素子２５に接続され、生成した重畳電気信号Ｓ３を発光素子２５に出力する。
【００２５】
発光素子２５は、電気信号を光信号に変換する素子である。発光素子２５は、方向性結合器２４及び光ファイバ１０に接続される。発光素子２５は、方向性結合器２４から出力された重畳電気信号Ｓ３を重畳光信号Ｓ４（光信号）に変換し、当該重畳光信号Ｓ４を光ファイバ１０に送信する（図１参照）。
【００２６】
受信装置３０は、信号を受信する装置である。受信装置３０は、分岐部としての光分岐器３１と、搬送波信号受信器３２と、パルス信号受信器３３とを含んで構成される。光分岐器３１は、光信号を分岐する分岐器である。光分岐器３１は、光ファイバ１０を介して送信装置２０に接続され、当該送信装置２０から送信された重畳光信号Ｓ４を分岐する。光分岐器３１は、重畳光信号Ｓ４を一定の比率（例えば１対１の比率）で分岐する。なお、分岐する比率は、１対１に限定されず、その他の比率で重畳光信号Ｓ４を分岐してもよい。光分岐器３１は、搬送波信号受信器３２及びパルス信号受信器３３に接続される。光分岐器３１は、送信装置２０から送信された重畳光信号Ｓ４を一定の比率で分岐し、分岐された重畳光信号Ｓ４をそれぞれ搬送波信号受信器３２及びパルス信号受信器３３に出力する。
【００２７】
搬送波信号受信器３２は、搬送波信号Ｓ１を受信する受信器である。搬送波信号受信器３２は、受光素子３２ａと、ローノイズアンプ３２ｂと、搬送波信号復調部３２ｃとを含んで構成される。受光素子３２ａは、光信号を電気信号に変換する素子である。受光素子３２ａは、例えば、光分岐器３１及びローノイズアンプ３２ｂに接続される。受光素子３２ａは、光分岐器３１から出力された重畳光信号Ｓ４を重畳電気信号Ｓ３ａ（電流信号）に変換し、当該重畳電気信号Ｓ３ａをローノイズアンプ３２ｂに出力する。
【００２８】
ローノイズアンプ３２ｂは、信号を増幅する増幅器である。ローノイズアンプ３２ｂは、受光素子３２ａ及び搬送波信号復調部３２ｃに接続される。ローノイズアンプ３２ｂは、受光素子３２ａから出力された重畳電気信号Ｓ３ａを増幅し、増幅した重畳電気信号Ｓ３ｂを搬送波信号復調部３２ｃに出力する。
【００２９】
搬送波信号復調部３２ｃは、搬送波信号Ｓ１を復調する復調器である。搬送波信号復調部３２ｃは、例えば、ローノイズアンプ３２ｂから出力された重畳電気信号Ｓ３ｂに対して搬送波信号Ｓ１と同じ周波数の復調用信号を乗算して搬送波信号Ｓ１を復調する。搬送波信号復調部３２ｃは、復調用信号を乗算することにより変調パルス信号Ｓ２ｂの周波数成分を消失させる。この結果、復調された搬送波信号Ｓ１は、図１１に示すように、コンスタレーションの各信号点の分散が相対的に抑制され、信号品質の劣化が抑制されていることが分かる。図１１は、復調後の搬送波信号Ｓ１のコンスタレーション（６４ＱＡＭ）を示す図であり、縦軸がＱ値を示し横軸がＩ値を示している。
【００３０】
パルス信号受信器３３は、パルス信号Ｓ２を受信する受信器である。パルス信号受信器３３は、受光素子３３ａと、トランスインピーダンスアンプ３３ｂと、パルス信号復調部３３ｃとを含んで構成される。
【００３１】
受光素子３３ａは、光信号を電気信号に変換する素子である。受光素子３３ａは、例えば、光分岐器３１及びトランスインピーダンスアンプ３３ｂに接続される。受光素子３３ａは、光分岐器３１から出力された重畳光信号Ｓ４を重畳電気信号Ｓ３ａ（電流信号）に変換し、当該重畳電気信号Ｓ３ａをトランスインピーダンスアンプ３３ｂに出力する。
【００３２】
トランスインピーダンスアンプ３３ｂは、電流信号を増幅して電圧信号に変換する増幅器である。トランスインピーダンスアンプ３３ｂは、受光素子３３ａ及びパルス信号復調部３３ｃに接続される。トランスインピーダンスアンプ３３ｂは、受光素子３３ａから出力された重畳電気信号Ｓ３ａを増幅して電圧信号に変換した重畳電気信号Ｓ３ｂをパルス信号復調部３３ｃに出力する。
【００３３】
パルス信号復調部３３ｃは、パルス信号Ｓ２を復調する復調器である。パルス信号復調部３３ｃは、ローパスフィルタ（図示省略）を含んで構成される。パルス信号復調部３３ｃは、このローパスフィルタの遮断周波数を適正に設定することで、図９に示すように、重畳電気信号Ｓ３ｃの搬送波信号Ｓ１を雑音レベルまで抑制する。図９は、復調後の重畳電気信号Ｓ３ｃの周波数スペクトルを示す図であり、縦軸がパワーを示し横軸が周波数を示している。パルス信号復調部３３ｃは、図１０に示すように、パルス信号Ｓ２のアイパターンが相対的に開いており、重畳電気信号Ｓ３からパルス信号Ｓ２が復調されていることが分かる。図１０は、実施形態に係る復調後のパルス信号Ｓ２のアイパターンを示す図であり、縦軸が振幅を示し横軸が時間（ビット周期）を示している。パルス信号復調部３３ｃは、そのローパスフィルタの遮断周波数が、パルス信号Ｓ２の変調周波数ｆｍによって変化する。ローパスフィルタの遮断周波数は、その最大値が搬送波信号Ｓ１の搬送波周波数ｆｃの半分となる。本実施形態では、ローパスフィルタの遮断周波数の最大値は、搬送波信号Ｓ１の搬送波周波数ｆｃ（６ＧＨｚ）の半分である３ＧＨｚとなる。ただし、受光素子３３ａの周波数特性により、所望する信号品質が得られる程度まで搬送波信号Ｓ１の強度を抑制可能な場合は、必ずしもローパスフィルタが必要ではない。
【００３４】
以上のように、実施形態に係る送信装置２０は、搬送波信号生成部２１と、パルス信号生成部２２ａと、パルス信号変調部２２ｂと、方向性結合器２４と、発光素子２５とを備える。搬送波信号生成部２１は、搬送波信号Ｓ１を生成する。パルス信号生成部２２ａは、パルス信号Ｓ２を生成する。パルス信号変調部２２ｂは、パルス信号Ｓ２を変調する変調周波数をｆｍとし、搬送波信号Ｓ１の搬送波周波数をｆｃとし、自然数をｎとした場合、上述の式（１）を満たすようにパルス信号Ｓ２を変調する。方向性結合器２４は、パルス信号変調部２２ｂにより変調された変調パルス信号Ｓ２ａ、及び、搬送波信号生成部２１により生成された搬送波信号Ｓ１を重畳した重畳電気信号Ｓ３を生成する。発光素子２５は、方向性結合器２４により生成された重畳電気信号Ｓ３を光信号に変換した重畳光信号Ｓ４を送信する。
【００３５】
この構成により、送信装置２０は、例えば、パルス信号Ｓ２の変調周波数ｆｍを調整することにより、パルス信号Ｓ２の変調周波数ｆｍと搬送波信号Ｓ１の搬送波周波数ｆｃとを直交させることができ、パルス信号Ｓ２と搬送波信号Ｓ１とが互いに干渉することを抑制できる。これにより、送信装置２０は、１本の信号線で重畳電気信号Ｓ３を送信することができるので、省線化することができると共に信号線の配索性を向上できる。また、送信装置２０は、従来の波長多重化による信号伝送方法と比較して、複数の光源や波長フィルタを不要とすることができ、システムの構成部品の増加を抑制することができるので、システムの大型化を抑制することができ製造コストを抑制できる。従来、高速なパルス信号Ｓ２は、広帯域に渡り周波数成分を有するため、無線信号等の搬送波によって伝送される信号の周波数成分と重なり、それぞれが干渉して雑音成分となり同時に伝送することが困難であった。これに対して、実施形態に係る送信装置２０は、パルス信号Ｓ２と搬送波信号Ｓ１とを直交させることにより互いの干渉を抑制し１つの伝送システムで同時にパルス信号Ｓ２及び搬送波信号Ｓ１を伝送することができる。この結果、送信装置２０は、パルス信号Ｓ２及び搬送波信号Ｓ１を適正に伝送することができる。
【００３６】
上記送信装置２０において、発光素子２５は、重畳電気信号Ｓ３を重畳光信号Ｓ４に変換する。この構成により、送信装置２０は、一つの発光素子２５により光信号に変換することができるので、システムの構成部品の増加を抑制することができる。また、送信装置２０は、電気信号で伝送する場合と比較して通信速度を高速化することができる。
【００３７】
上記送信装置２０において、搬送波信号Ｓ１の搬送波周波数ｆｃは、固定とし、パルス信号Ｓ２の変調周波数ｆｍは、可変とする。この構成により、送信装置２０は、搬送波信号Ｓ１の搬送波周波数ｆｃに対してパルス信号Ｓ２の変調周波数ｆｍを直交させることができ、パルス信号Ｓ２と搬送波信号Ｓ１とが互いに干渉することを抑制できる。
【００３８】
上記送信装置２０において、上述の式（１）の自然数ｎは、２である。この構成により、送信装置２０は、例えば、搬送波信号Ｓ１の搬送波周波数ｆｃが６ＧＨｚの場合、パルス信号Ｓ２の変調周波数ｆｍが３ＧＨｚとなる。ここで、送信装置２０は、仮に、自然数ｎを１にした場合、パルス信号Ｓ２の変調周波数ｆｍが６ＧＨｚとなり、自然数ｎを２にした場合と比較して高速なパルス信号Ｓ２を送信することができる。しかしながら、送信装置２０は、自然数ｎを１にした場合、直交させるパルス信号Ｓ２のパワーが相対的に高いため、パルス信号Ｓ２と搬送波信号Ｓ１とが干渉する可能性が高くなる。また、送信装置２０は、仮に、自然数ｎを３にした場合、パルス信号Ｓ２の変調周波数ｆｍが２ＧＨｚとなり、自然数ｎを２にした場合と比較して低速なパルス信号Ｓ２を送信することになる。従って、送信装置２０は、自然数ｎを２にすることで、高速且つ干渉を抑制したパルス信号Ｓ２に変調することができる。
【００３９】
上記送信装置２０は、ローパスフィルタ２３を備える。ローパスフィルタ２３は、パルス信号Ｓ２を変調するパルス信号変調部２２ｂと方向性結合器２４との間に設けられる。ローパスフィルタ２３は、パルス信号変調部２２ｂにより変調された変調パルス信号Ｓ２ａにおいて変調周波数ｆｍより高い周波数の成分を減衰させる。この構成により、送信装置２０は、変調パルス信号Ｓ２ａの高調波成分Ｈ２、Ｈ３等を減衰させることができるので、重畳電気信号Ｓ３において変調パルス信号Ｓ２ｂと搬送波信号Ｓ１との干渉をさらに抑制することができる。
【００４０】
実施形態に係る信号伝送システム１は、送信装置２０と受信装置３０とを備える。送信装置２０は、搬送波信号生成部２１と、パルス信号生成部２２ａと、パルス信号変調部２２ｂと、方向性結合器２４と、発光素子２５とを含んで構成される。搬送波信号生成部２１は、搬送波信号Ｓ１を生成する。パルス信号生成部２２ａは、パルス信号Ｓ２を生成する。パルス信号変調部２２ｂは、パルス信号Ｓ２を変調する変調周波数をｆｍとし、搬送波信号Ｓ１の搬送波周波数をｆｃとし、自然数をｎとした場合、上述の式（１）を満たすようにパルス信号Ｓ２を変調する。方向性結合器２４は、パルス信号変調部２２ｂにより変調された変調パルス信号Ｓ２ａ及び搬送波信号生成部２１により生成された搬送波信号Ｓ１を重畳した重畳電気信号Ｓ３を生成する。発光素子２５は、方向性結合器２４により重畳された重畳電気信号Ｓ３を光信号に変換した重畳光信号Ｓ４を送信する。受信装置３０は、光分岐器３１と、搬送波信号復調部３２ｃと、パルス信号復調部３３ｃとを含んで構成される。光分岐器３１は、送信装置２０から送信された重畳光信号Ｓ４を分岐する。搬送波信号復調部３２ｃは、光分岐器３１に接続され、当該光分岐器３１により分岐され電気信号に変換された重畳電気信号Ｓ３ｂから搬送波信号Ｓ１を復調する。パルス信号復調部３３ｃは、光分岐器３１に接続され、当該光分岐器３１により分岐され電気信号に変換された重畳電気信号Ｓ３ｂからパルス信号Ｓ２を復調する。この構成により、信号伝送システム１は、上述の送信装置２０の効果を奏すると共に、パルス信号Ｓ２及び搬送波信号Ｓ１を適正に復調することができる。
【００４１】
なお、発光素子２５は、図１２に示すように、電流としての印加電流Ｉに対する光出力特性（Ｉ−Ｌ特性）が、印加電流Ｉを大きくするほど非線形性になる傾向がある。図１２は、発光素子２５の印加電流Ｉに対する光出力特性を示す図であり、縦軸がパワーを示し横軸が電流値を示している。発光素子２５は、印加電流Ｉの値によっては重畳光信号Ｓ４（図１参照）の品質の低下を招く場合がある。発光素子２５は、高速化のために予め定められた基準電流Ｉｔｈが印加されている。重畳光信号Ｓ４は、発光素子２５への印加電流Ｉが基準電流Ｉｔｈ以上の場合、図１３に示すように、パルス信号Ｓ２のアイパターンが相対的にやや閉じている。図１３は、比較例に係るパルス信号のアイパターンを示す図であり、縦軸が振幅を示し横軸が時間（ビット周期）を示している。重畳光信号Ｓ４は、発光素子２５への印加電流Ｉが基準電流Ｉｔｈ以上の場合、図１４に示すように、搬送波信号Ｓ１のコンスタレーションの各信号点が相対的にやや分散している。図１４は、比較例に係る搬送波信号Ｓ１のコンスタレーション（６４ＱＡＭ）を示す図であり、縦軸がＱ値を示し横軸がＩ値を示している。重畳光信号Ｓ４は、発光素子２５への印加電流Ｉが基準電流Ｉｔｈよりも小さい場合、図１５に示すように、パルス信号Ｓ２のアイパターンが図１３に示したパルス信号Ｓ２のアイパターンよりも開いている。図１５は、パルス信号Ｓ２のアイパターンを示す図であり、縦軸が振幅を示し横軸が時間（ビット周期）を示している。重畳光信号Ｓ４は、発光素子２５への印加電流Ｉが基準電流Ｉｔｈよりも小さい場合、図１６に示すように、搬送波信号Ｓ１のコンスタレーションの各信号点が、図１４に示すコンスタレーションの各信号点よりも分散していない。図１６は、搬送波信号Ｓ１のコンスタレーション（６４ＱＡＭ）を示す図であり、縦軸がＱ値を示し横軸がＩ値を示している。発光素子２５は、印加電流Ｉが基準電流Ｉｔｈよりも小さい場合、パルス信号Ｓ２及び搬送波信号Ｓ１の品質の劣化を抑制することができる。従って、発光素子２５は、基準電流Ｉｔｈよりも小さい電流が印加されることが好ましい。これにより、送信装置２０は、発光素子２５の光出力特性（Ｉ−Ｌ特性）が線形性を示す領域で当該発光素子２５を使用することができるので、重畳光信号Ｓ４の劣化を抑制することができ、パルス信号Ｓ２及び搬送波信号Ｓ１をより精度よく送信することができる。
【００４２】
〔変形例〕
次に、実施形態の変形例について説明する。搬送波信号Ｓ１の搬送波周波数ｆｃは固定とし、パルス信号Ｓ２の変調周波数ｆｍは可変とする例について説明したが、これに限定されない。パルス信号Ｓ２の変調周波数ｆｍは固定とし、搬送波信号Ｓ１の搬送波周波数ｆｃは可変としてもよい。この場合、搬送波信号生成部２１は、上述の式（１）を満たす搬送波周波数ｆｃの搬送波信号Ｓ１を生成する。
【００４３】
受信装置３０は、光分岐器３１により光信号（重畳光信号Ｓ４）を分岐する例について説明したが、これに限定されない。受信装置３０は、光分岐器３１により光学的に信号を分岐する代わりに、一つの受光素子の後に電気的に信号を分岐し、搬送波信号を増幅するローノイズアンプ３２ｂとパルス信号を増幅するトランスインピーダンスアンプ３３ｂとを含んで構成されるようにしてもよい。この構成により、受信装置３０は、受光素子の数を抑制することができるので部品点数の増加を抑制できる。
【００４４】
信号伝送システム１は、送信装置２０と受信装置３０との間を光ファイバ１０を介して光信号を伝送する例について説明したが、重畳電気信号Ｓ３を高品質に伝送することが可能な伝送媒体であれば、光ファイバ１０に限定されない。信号伝送システム１は、例えば、送信装置２０と受信装置３０との間をメタル線等の伝送媒体を介して電気信号を伝送してもよい。
【００４５】
受信装置３０は、信号を増幅する増幅器（アンプ）として、ローノイズアンプ３２ｂ及びトランスインピーダンスアンプ３３ｂを使用する例について説明したが、これに限定されず、その他の増幅器を使用してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１  信号伝送システム
２０  送信装置
２１  搬送波信号生成部
２２ａ  パルス信号生成部
２２ｂ  パルス信号変調部
２３  ローパスフィルタ
２４  方向性結合器（重畳部）
２５  発光素子（送信部）
３０  受信装置
３１  光分岐器（分岐部）
３２ｃ  搬送波信号復調部
３３ｃ  パルス信号復調部
ｆｍ  変調周波数
ｆｃ  搬送波周波数
Ｉ  印加電流（電流）
Ｉｔｈ  基準電流
Ｓ１  搬送波信号
Ｓ２  パルス信号
Ｓ３  重畳電気信号（重畳信号）
Ｓ４  重畳光信号（光信号）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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