(57)【要約】【課題】広帯域の信号を変換することができるバランを提供する。【解決手段】発光ダイオード３１が光を発生する。光変調器３３が、発光ダイオード３１が発生した光を平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２に応じて変調する。光ファイバアンプ３５が、光変調器３３が変調した光を増幅する。フォトダイオード３４が、光ファイバアンプ３５が、増幅した光を電気信号に変換して不平衡信号Ｓ２とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの信号線路を有する平衡伝送線路で伝送される平衡信号を一つの信号線路を有する不平衡伝送線路で伝送される不平衡信号に変換するバランにおいて、
光を発生する発光手段と、
前記発光手段が発生した光を前記平衡信号に応じて変調する光変調手段と、
前記光変調手段によって変調された光を電気信号に変換して前記不平衡信号とする光電変換手段と
を備えたことを特徴とするバラン。
【請求項２】
前記光変調手段によって変調した光を増幅した後、前記光電変換手段に出力する光増幅手段をさらに備えたことを特徴とするバラン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バランに係り、特に、２つの信号線路を有する平衡伝送線路で伝送される平衡信号を一つの信号線路を有する不平衡伝送線路で伝送される不平衡信号に変換するバランに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記平衡伝送線路は、例えば、図１０に示すように対をなす二つの信号線路１０Ａ、１０Ｂを有している。二つの信号線路１０Ａ、１０Ｂは、同図（Ａ）に示すように互いに平行に配置されたり、同図（Ｂ）に示すようにツイストして配置されたりする。この平衡伝送線路は、二つの信号線路１０Ａ、１０Ｂ間の電位差を平衡信号として伝搬する。平衡伝送線路では、外来ノイズは同じ位相（コモンモード）を有していて二つの信号線路１０Ａ、１０Ｂに等しく影響するので、外来ノイズは相殺され、外来ノイズの影響を受けにくいという利点がある。
【０００３】
これに対して、不平衡伝送線路は、不平衡信号がグランド電位に対する一つの伝送線路の電位として伝送する。例えば図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すような、同軸線路やマイクロストリップライン（以下、ＭＳＬ）がこれに相当する。上記同軸線路は、同図（Ａ）に示すように、グランド電位となる円筒状の外部導体２０Ａと、この外部導体２０Ａの内部に同軸となるように配置される伝送線路としての内部導体２０Ｂとで構成される。一方、ＭＳＬは、同図（Ｂ）に示すように、基板２１Ａの一面に形成されたグランド層２１Ｂと、他面に形成された伝送線路層２１Ｃとで構成されている。
【０００４】
上記バランは、例えば、平衡伝送線路で伝送される平衡信号を不平衡伝送線路で伝送される不平衡信号に変換するものである。例えば、平衡伝送線路で伝送された信号を不平衡型のアンテナで送信したいとき、上記バランを使って平衡信号を不平衡信号に変換して不平衡型のアンテナで送信する。従来、上述したバランとしては、ストリップ型、シュペルトップ型、分岐導体型、半波長線路型などが様々考えられている（非特許文献１）。
【０００５】
しかしながら、何れのバランは何れも２０ＧＨｚまでの狭帯域の信号しか変換することができず、広帯域で使用することができないという問題があった。
【非特許文献１】「小型アンテナの基礎と実際」森下久、電子情報通信学会ＡＰ研ワークッショップ、テキスト（第３２回）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、広帯域の信号を変換することができるバランを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、２つの信号線路を有する平衡伝送線路で伝送される平衡信号を一つの信号線路を有する不平衡伝送線路で伝送される不平衡信号に変換するバランにおいて、光を発生する発光手段と、前記発光手段が発生した光を前記平衡信号に応じて変調する光変調手段と、前記光変調手段によって変調された光を電気信号に変換して前記不平衡信号とする光電変換手段とを備えたことを特徴とするバランに存する。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、光変調手段が、発光手段が発生した光を平衡信号に応じて変調し、光電変換手段が、光変調手段によって変調された光を電気信号に変換して不平衡信号とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記光変調手段によって変調した光を増幅した後、前記光電変換手段に出力する光増幅手段をさらに備えたことを特徴とするバランに存する。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、光増幅手段が、光変調手段によって変調した光を増幅した後、光電変換手段に出力する。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、光変調手段が、発光手段が発生した光を平衡信号に応じて変調し、光電変換手段が、光変調手段によって変調された光を電気信号に変換して不平衡信号とするので、光に変換することにより広帯域の信号が変換できるようになる。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、光増幅手段が、光変調手段によって変調した光を増幅した後、光電変換手段に出力するので、挿入損失をより低減できるようになる。また、ＣＭＲＲ（common mode rejection ratio）を改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１実施形態
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、第１実施形態における本発明のバランを示すブロック図である。同図に示すように、バラン３０は、発光手段としての発光ダイオード３１と、変波コントローラ３２と、光変調手段としての光変調器３３と、光電変換手段としてのフォトダイオード３４とを備えている。
【００１４】
発光ダイオード３１は、例えばＤＦＢ−ＬＤ（Distributed feedback laser diode）から構成され、所定波長の光を発生する。変波コントローラ３２は、発光ダイオード３１が発生した光の位相を調整する。光変調器３３は、例えばＤＤ−ＭＺＭ（Dual drive Mach-Zender modulator）から構成されている。光変調器３３には、電気信号である一対の平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２が入力されている。
【００１５】
上記一対の平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２は、平衡伝送線路を構成する２つの信号線路でそれぞれ伝送される信号である。光変調器３３は、光ファイバを通じて発光ダイオード３１から導光した光を２つの平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２に応じて変調する。
【００１６】
次に、この光変調器３３については、図２を参照して以下説明する。図２は、図１のバランを構成する光変調器３３の構成を示す構成図である。同図に示すように、光変調器３３は、基板上にＭＺ型導波路を構成する入力導波路５１、第１導波路５２Ａ、第２導波路５２Ｂ、出力導波路５３が形成されている。光変調器３３は、基板上に平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２が印加される変調電極５４Ａ、５４Ｂ、接地電位が印加される接地電極５５、５６、５７が設けられている。
【００１７】
入力導波路５１には、発光ダイオード３１からの光を導光する光ファイバが接続されている。入力導波路５１は、それぞれ第１導波路５２Ａ及び第２導波路５２Ｂに分岐される。第１導波路５２Ａ及び第２導波路５２Ｂは、出力導波路５３で合流する。
【００１８】
上記第１導波路５２Ａ、第２導波路５２Ｂ上にはそれぞれ、変調電極５４Ａ、５４Ｂが設けられている。変調電極５４Ａ、５４Ｂの一端には、図１０に示す、平衡伝送線路を構成する一対の信号線路１０Ａ、１０Ｂが接続される。変調電極５４Ａ、５４Ｂの他端には、終端器５８がそれぞれ接続されている。これにより、変調電極５４Ａ、５４Ｂには、信号線路１０Ａ、１０Ｂを通して伝送される平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２がそれぞれ印加される。
【００１９】
また、接地電極５５は、第１導波路５２Ａと第２導波路５２Ｂとの間に設けられている。接地電極５６は、接地電極５５との間に第１導波路５２Ａを挟むように設けられている。接地電極５７は、接地電極５５との間に第２導波路５２Ｂを挟むように設けられている。
【００２０】
以上の構成によれば、入力導波路５１を伝播した光は、２等分に分岐して、それぞれ第１導波路５２Ａ及び第２導波路５２Ｂに入る。第１導波路５２Ａ及び第２導波路５２Ｂを伝播する光は、変調電極５４Ａ及び５４Ｂに印加された平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２に応じて位相変調を受け、出力導波路５３で干渉する。該干渉の結果、強度変調された光が出力導波路５６を伝播して出力される。
【００２１】
ここで、変調電極５４Ａ及び５４Ｂは、第１導波路５２Ａ及び第２導波路５２Ｂの上に設けられている。変調電極５４Ａ及び５４Ｂは、それぞれ独立しており、独立した変調信号（平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２）を印加し、第１導波路５２Ａ及び第２導波路５２Ｂを通過する光に独立した位相変調を付加することが可能である。
【００２２】
光変調器３３によって位相変調された光は、光ファイバを通じてフォトダイオード３４に導光する。フォトダイオード３４は、光変調器３３によって位相変調された光を電気信号に変換して不平衡信号Ｓ２として出力する。
【００２３】
上述した構成のバラン３０の効果について以下説明する。図３は、図１に示す構成のバラン３０において計測した平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２に対する不平衡信号Ｓ２の振幅のズレ量（振幅インバランス）と、平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２の周波数との関係を示すグラフである。図４は、図１に示す構成のバラン３０において計測した平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２に対する不平衡信号Ｓ２の位相のズレ量（位相インバランス）と、平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２の周波数との関係を示すグラフである。
【００２４】
図３及び図４に示すように、２０ＭＨｚから６ＧＨｚの広帯域に渡って、振幅インバランスは３ｄＢ以内となった。また、位相インバランスは２５（ｄｅｇ）以内となった。
【００２５】
また、図５は、図１に示すバラン３０において測定したＳＳＤ１２及びＳＳＣ１２と周波数との関係を示すグラフである。ＳＳＤ１２とは、理想的な平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２に相当する、同振幅で互いに１８０°位相の異なる平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２を入力したときの出力（不平衡信号Ｓ２）の減衰量（ｄＢ）である。このＳＳＤ１２が小さい程、バラン３０の挿入損失が低くバラン３０としての特性は優れている。
【００２６】
一方、ＳＳＣ１２とは、平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２に生じる外来ノイズ成分に相当する、同振幅、同位相（コモンモード）の平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２を入力したときの出力（不平衡信号Ｓ２）の減衰量（ｄＢ）である。このＳＳＣ１２が高い程、外来ノイズ成分の減衰量が大きくバラン３０としての特性は優れている。そして、ＳＳＤ１２とＳＳＣ１２との差であるＣＭＲＲ（common mode rejection ratio）が大きい程、挿入損失が低く、ノイズの減衰量が大きい特性の優れたバラン３０である。
【００２７】
図５に示すように、２０ＭＨｚから６ＧＨｚの広帯域（比帯域１９８％）に渡ってＣＭＲＲ≧１５ｄＢとなり、広帯域でバランとして動作することが分かった。
【００２８】
上述したバラン３０によれば、光変調器３３が、平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２によって発光ダイオード３１が発生した光を変調し、フォトダイオード３４が、光変調器３３によって変調された光を電気信号に変換して不平衡信号Ｓ２とするので、光に変換することにより広帯域の信号が変換できるようになる。
【００２９】
第２実施形態
次に、本発明のバランの第２実施形態について説明する。図６は、第２実施形態における本発明のバランを示すブロック図である。図中、上述した第１実施形態した図１と同等の部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。上述した第１実施形態と異なる点は、光変調器３３と、フォトダイオード３４との間に光ファイバアンプ３５を備えた点である。
【００３０】
光ファイバアンプ３５は、例えばＥＤＦＡ（Er-doped fiber amplifier）から構成され、光変調器３３が変調した光を増幅した後、フォトダイオード３４に出力する。
【００３１】
上述した構成のバラン３０の効果について以下説明する。図７は、図６に示す構成のバラン３０において計測した平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２に対する不平衡信号Ｓ２の振幅のズレ量（振幅インバランス）と、平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２の周波数との関係を示すグラフである。図８は、図６に示す構成のバラン３０において計測した平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２に対する不平衡信号Ｓ２の位相のズレ量（位相インバランス）と、平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２の周波数との関係を示すグラフである。
【００３２】
図７及び図８に示すように、２０ＭＨｚから６ＧＨｚの広帯域に渡って、振幅インバランスは０．５ｄＢ以内、位相インバランスは３（ｄｅｇ）以内となり、第１実施形態に比べて大きく改善された。これは、光ファイバアンプ３５を用いることでフォトダイオード３４での入力光電力を大きくすることで、フォトダイオード３４でのショット雑音の影響を低減できたためと考えられる。
【００３３】
また、図９は、図６に示すバラン３０において測定したＳＳＤ１２及びＳＳＣ１２と周波数との関係を示すグラフである。ＳＳＤ１２及びＳＳＣ１２については、上述した第１実施形態で説明したのでここではその詳細な説明を省略する。
【００３４】
同図に示すように、ＳＳＤ１２−ＳＳＣ１２、即ちＣＭＲＲは３０ｄＢ以上となり、第１実施形態よりも更に改善されたバラン３０として動作することがわかった。また、図９から分かるようにＳＳＤ１２は１０ｄＢ程度となり、光ファイバアンプ３５によりバラン３０の挿入損失が第１実施形態よりもさらに改善された。
【００３５】
以上のバラン３０によれば、光ファイバアンプ３５が、光変調器３３によって変調した光を増幅した後、フォトダイオード３４に出力するので、挿入損失をより低減できるようになる。
【００３６】
なお、上述した第１及び第２実施形態によれば、光変調器３３としては、２つの平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２に応じて光を位相変調するものであったが、本発明はこれに限ったものではない。光変調器３３としては、平衡信号Ｓ１１、Ｓ１２に応じて光を変調するものであればよく、例えば光の強度を変調するものであってもよい。
【００３７】
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１実施形態における本発明のバランを示すブロック図である。
【図２】図１のバランを構成する光変調器の構成を示す構成図である。
【図３】図１に示す構成のバランにおいて計測した平衡信号に対する不平衡信号の振幅のズレ量（振幅インバランス）と、平衡信号の周波数との関係を示すグラフである。
【図４】図１に示す構成のバランにおいて計測した平衡信号に対する不平衡信号の位相のズレ量（位相インバランス）と、平衡信号の周波数との関係を示すグラフである。
【図５】図１に示すバランにおいて測定したＳＳＤ１２及びＳＳＣ１２と周波数との関係を示すグラフである。
【図６】第２実施形態における本発明のバランを示すブロック図である。
【図７】図６に示す構成のバランにおいて計測した平衡信号に対する不平衡信号の振幅のズレ量（振幅インバランス）と、平衡信号の周波数との関係を示すグラフである。
【図８】図６に示す構成のバランにおいて計測した平衡信号に対する不平衡信号の位相のズレ量（位相インバランス）と、平衡信号の周波数との関係を示すグラフである。
【図９】図６に示すバランにおいて測定したＳＳＤ１２及びＳＳＣ１２と周波数との関係を示すグラフである。
【図１０】平衡伝送線路の一例を示す図である。
【図１１】不平衡伝送線路の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
３０    バラン
３１    発光ダイオード（発光手段）
３３    光変調器（光変調手段）
３４    フォトダイオード（光電変換手段）
３５    光ファイバアンプ（光増幅手段）
Ｓ１１  平衡信号
Ｓ１２  平衡信号
Ｓ２    不平衡信号
【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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