(57)【要約】【課題】デジタルデータ伝送用の安価なレーザダイオードを用いて、周波数多重信号を伝送する多重光送信機及び多重光伝送システムを提供することを目的とする。【解決手段】入力帯域幅が予め定められた複数の映像信号入力端子２０と、映像信号入力端子２０ごとに設けられ、周波数の互いに異なる搬送波ｆ１〜ｆ４を用いて変調映像信号を生成する周波数変調器２１と、各変調映像信号を合成して多重映像信号を生成する合成器２２と、多重映像信号に基づいて光信号の振幅変調を行う電気／光変換器２３とを備え、振幅変調に伴う各変調映像信号の２次歪み成分が他の変調映像信号の帯域外となるように、入力帯域幅に基づいて各搬送波の周波数が予め定められる。【選択図】  図２
2004173171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力帯域幅が予め定められた２以上の信号入力端子と、
信号入力端子ごとに設けられ、周波数の互いに異なる搬送波を用いて変調信号を生成する周波数変調器と、
各変調信号を合成して多重化信号を生成する合成器と、
多重化信号に基づいて光信号の振幅変調を行う電気／光変換器とを備え、
振幅変調に伴う各変調信号の２次歪み成分が他の変調信号の帯域外となるように、入力帯域幅に基づいて各搬送波の周波数が予め定められたことを特徴とする多重光送信機。
【請求項２】
３以上の信号入力端子を備え、
各変調信号の２倍の周波数、周波数和及び周波数差のいずれもが他の変調信号の帯域外となるように各搬送波の周波数が予め定められたことを特徴とする請求項１に記載の多重光送信機。
【請求項３】
３以上の信号入力端子を備え、
上記振幅変調に伴う３次歪み成分のうち、任意の３つの変調信号について周波数の加算、減算及びこれらの組み合わせにより得られる周波数成分のいずれもが、各変調信号の帯域外となるように各搬送波の周波数が予め定められたことを特徴とする請求項１に記載の多重光送信機。
【請求項４】
３以上の信号入力端子ごとに設けられ、周波数の互いに異なる搬送波を用いて変調信号を生成する周波数変調器と、
各変調信号を合成して多重化信号を生成する合成器と、
多重化信号に基づいて光信号の振幅変調を行う電気／光変換器とを備え、
上記搬送波が、振幅変調に伴う各変調信号の２次歪み成分を他の変調信号の帯域外とし、かつ、３次歪み成分のうち、任意の３つの変調信号の周波数について加算、減算及びこれらの組み合わせにより得られる周波数成分のいずれもが各変調信号の帯域外となる周波数であることを特徴とする多重光送信機。
【請求項５】
上記信号入力端子が、映像信号の入力端子であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の多重光送信機。
【請求項６】
上記信号入力端子が、音声信号の入力端子であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の多重光送信機。
【請求項７】
送信機及び受信機からなり、複数の撮像装置から送信機へ入力される映像信号を多重化し、光伝送路を介して受信機へ伝送する多重光伝送システムにおいて、
送信機が、入力帯域幅が予め定められた２以上の映像信号入力端子と、映像信号入力端子ごとに設けられ、周波数の互いに異なる搬送波を用いて変調映像信号を生成する周波数変調器と、各変調映像信号を合成して多重映像信号を生成する合成器と、多重映像信号に基づいて光信号の振幅変調を行う電気／光変換器とを備え、
振幅変調に伴う各変調映像信号の２次歪み成分が他の変調映像信号の帯域外となるように、入力帯域幅に基づいて各搬送波の周波数が予め定められたことを特徴とする多重光伝送システム。
【請求項８】
上記送信機が、３以上の映像信号入力端子を備え、
振幅変調に伴う３次歪み成分のうち、任意の３つの変調映像信号の周波数について加算、減算及びこれらの組み合わせにより得られる周波数成分のいずれもが、各変調映像信号の帯域外となるように各搬送波の周波数が予め定められたことを特徴とする請求項７に記載の多重光伝送システム。
【請求項９】
送信機及び受信機からなり、３以上の撮像装置から送信機へ入力される映像信号を多重化し、光伝送路を介して受信機へ伝送する多重光伝送システムにおいて、
送信機が、映像信号ごとに周波数の互いに異なる搬送波を用いて変調映像信号を生成する周波数変調器と、各変調映像信号を合成して多重映像信号を生成する合成器と、多重映像信号に基づいて光信号の振幅変調を行う電気／光変換器とを備え、
各搬送波が、振幅変調に伴う各変調映像信号の２次歪み成分を他の変調映像信号の帯域外とし、かつ、３次歪み成分のうち、任意の３つの変調映像信号について周波数の加算、減算及びこれらの組み合わせにより得られる周波数成分のいずれもが、各変調映像信号の帯域外となる周波数であることを特徴とする多重光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多重光送信機及び多重光伝送システムに係り、更に詳しくは、複数の入力信号について多重化及び光変換を行って、光伝送路による多重伝送を行う伝送システム、例えば遠隔監視システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバを介して光信号を伝送する光伝送方式は、電気信号の伝送方式に比べて外来ノイズに強いため、ノイズ環境下での信号伝送に適している。また、伝送損失が小さいため、中継設備なしにより遠くまで伝送することができ、遠距離通信に適している。
【０００３】
図８は、従来の光伝送システムにおける送信側の構成を示したブロック図であり、映像信号を光伝送する場合の例が示されている。この光伝送システムでは、複数の映像信号が周波数帯域を異ならせて多重化され、光信号として光伝送路３を介して伝送される。図中の２１は周波数変調器（ＦＭ変調器）、２２は合成器、２３は電気／光変換器（ＥＬ／ＯＰ）、３は光伝送路である。
【０００４】
送信側では、複数の映像信号出力機器、例えば撮像装置や再生装置から出力された動画像データが映像信号として入力される。通常、これらの映像信号は、互いに周波数帯域が重複しており、また各機器から同時に出力されている。各映像信号は、それぞれに対応して設けられた周波数変調器２１において周波数変調され、生成された全ての変調映像信号が合成器２２で合成され、多重映像信号が生成される。
【０００５】
周波数変調に用いられる各搬送波の周波数ｆ１〜ｆ４は、各周波数変調器２１ごとに異なり、多重映像信号中の各変調映像信号は周波数に基づいて分離可能に多重化されている。すなわち、これらの映像信号は、周波数分割により多重化され、受信側では、受信信号から特定の周波数帯域を取り出して復調すれば、所望の映像信号が得られる。
【０００６】
合成器２２により生成された多重映像信号は、電気／光変換器２３において光信号に変換され、受信機（不図示）に接続された光伝送路３、例えばシングルモードの光ファイバへ送出される。電気／光変換器２３には、通常、レーザダイオードが用いられ、多重映像信号に基づく光の振幅変調（発光強度の変調）が行われている。
【０００７】
ここで、電気／光変換器２３としてノンリニアなレーザダイオードを使用したとすれば、その非直線性によって副次歪みと呼ばれる非直線歪みが生じ、光信号に歪み成分が混入する。多重映像信号を光変換した場合、この歪み成分が、いずれかの変調映像信号と周波数軸上で重複し、あるいは隣接していれば、当該変調映像信号のＣ／Ｎ（Ｃａｒｒｉｅｒ／Ｎｏｉｓｅ）比を低下させてしまう。つまり、信号の劣化により、受信側における映像品質を低下させてしまう。
【０００８】
従って、光の振幅変調を利用して、電気信号を光信号へ変換する場合、電気／光変換器２３の入出力特性の直線性（リニアリティ）が重要となる。このため、従来の多重光伝送システムでは、リニアリティを高めた特別なレーザダイオードを使用したり、特定波長のレーザダイオードが使用されている。
【０００９】
一般に、リニアリティの低いレーザダイオードは安価であり、光の振幅を２値制御するデジタル信号伝送などに用いられている。この場合、伝送容量を増大させるには、波長の異なる２以上の光信号を混合して多重化する波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）が行われる。
【００１０】
これに対し、周波数多重信号などのアナログ信号を伝送する場合には、レーザダイオードにリニアリティが要求され、デジタル信号伝送用よりも高価なアナログ信号用のレーザダイオードを用いる必要がある。このため、多重光伝送システムを廉価に提供することができないという問題があった。
【００１１】
この様な問題点に鑑みて、周波数多重信号を光伝送するシステムにおいてリニアリティの低い安価なレーザダイオードを用いるための提案が、例えば、特許文献１に記載されている。
【００１２】
図９は、改良された従来の多重光伝送システムの構成を示したブロック図である。この多重光伝送システムでは、送信側が、周波数変換器７及び電気／光変換器２３により構成され、受信側が、光／電気変換器（ＯＰ／ＥＬ）４１及び周波数変換器８により構成される。すなわち、送信側及び受信側にそれぞれ周波数変換器７，８を備えている。
【００１３】
入力端子Ｔ１からは、信号周波数ｆ１〜ｆｎの多重映像信号が入力され、周波数変換器７に入力される。周波数変換器７は、発振器７０、ミキサ７１及びバンドパスフィルタ７２からなり、多重映像信号は、ミキサ７１において発振器７０からの周波数信号と混合され、発振器７０の発振周波数ｆ０だけ周波数をシフトさせた多重映像信号がバンドパスフィルタ７２を通過する。この周波数変換後の信号が、電気／光変換器２３において光信号に変換され、光伝送路３へ送出される。
【００１４】
受信側では、受信信号を光／電気変換器４１において電気信号に変換した後、周波数変換器８へ入力している。周波数変換器８は、発振器８０、ミキサ８１及びバンドパスフィルタ８２により構成され、周波数変換器７とは、逆の周波数シフトが行われ、元の多重映像信号が再生され、出力端子Ｔ２から出力される。
【００１５】
周波数変換器７において、周波数多重された各信号ｆ１〜ｆｎは、新しい周波数帯域ｆ１’〜ｆｎ’にそれぞれ変換されるが、変換後の周波数帯域ｆ１’〜ｆｎ’のうち最も低い周波数ｆ１’の２倍成分２ｆ１’が、最も高い周波数ｆｎ’より高くなるように、発振器７０の周波数ｆ０が設定されている。つまり、新しい信号周波数は、いずれも他の信号周波数の２倍にならないように周波数変換が行われる。このため、電気／光変換器２３に安価なレーザダイオードを用いつつ、その２次歪みに起因するＣ／Ｎ比の低下を抑制することができる。
【００１６】
【特許文献１】
特開平２−２２６９２１号
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
図８の従来の光伝送システムでは、電気／光変換器２３において副次歪みが生ずるとＣ／Ｎ比が低下することから、この様な問題を回避するために、電気／光変換器２３に高価なレーザダイオードを用いる必要があった。
【００１８】
これに対し、図９の光伝送システムでは、送信側及び受信側にそれぞれ周波数変換器７，８を設け、多重化された各信号の副次歪みが、他の信号のＣ／Ｎ比に影響を与えないように周波数変換を行うことによって、送信側の電気／光変換器２３に安価なレーザダイオードを適用可能とし、コストダウンを図ろうとしている。
【００１９】
ところが、図９の光伝送システムでは、送信側及び受信側の両側にミキサー回路を新たに設ける必要があるため、回路の複雑化を招き、安価なレーザダイオードを適用しても、それによるコスト削減効果が十分には得られないという問題があった。
【００２０】
また、その２次歪み成分には、各変調信号の２倍の周波数成分だけでなく、周波数差及び周波数和の成分も含まれている。このため、３以上の変調信号からなる周波数多重信号の場合、任意の２つの変調信号の周波数差及び周波数和の成分が、他の変調信号の帯域と重複しないように周波数変換を行わなければ、２次歪みにより信号が劣化するという問題があった。
【００２１】
また、周波数変換器７及び８における周波数ｆ０は、多重化された各信号の周波数に応じて設定する必要があり、周波数変調器での搬送波の周波数が変更されるごとに、あるいは多重化される信号の数や帯域幅が異なるごとに、送信側及び受信側で再度設定を行わなければならず、周波数ｆ０の選定や、その設定作業が煩雑であるという問題があった。
【００２２】
さらに、非直線性に伴う副次歪みは２次歪みだけでなく、より高次の歪みも存在する。この様な高次の歪み成分は、一般に、その電力が信号電力に比べて極端に小さく、Ｃ／Ｎ比への影響はほとんどないと考えられている。しかしながら、ＷＤＭ用のレーザダイオードを用いた光振幅変調のように、非直線歪みが大きい場合であれば、３次歪み成分のうち、比較的電力の大きな成分のＣ／Ｎ比への影響が無視できなくなる。すなわち、３次歪みによる信号の劣化も無視できないという問題があった。
【００２３】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、安価なレーザダイオードを用いて構成される安価な多重光送信機及び多重光伝送システムを提供することを目的とする。また、煩雑な設定作業を必要としない多重光送信機及び多重光伝送システムを提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明による多重光送信機は、入力帯域幅が予め定められた２以上の信号入力端子と、信号入力端子ごとに設けられ、周波数の互いに異なる搬送波を用いて変調信号を生成する変調器と、各変調信号を合成して多重化信号を生成する合成器と、多重化信号に基づいて光信号の振幅変調を行う電気／光変換器とを備えて構成される。
【００２５】
この様な構成により、振幅変調に伴う各変調信号の２次歪み成分が他の変調信号の帯域外となるように、入力帯域幅に基づいて各搬送波の周波数を予め定めることができ、安価な電気／光変換器を用いて多重化信号を光信号に変換し、光伝送路を介して伝送させることができる。
【００２６】
特に、各変調信号の２倍の周波数、周波数和及び周波数差のいずれもが他の変調信号の帯域外となるように各搬送波の周波数が予め定められているため、２次歪み成分の混入による信号劣化を防止することができる。
【００２７】
さらに、振幅変調に伴う３次歪み成分のうち、任意の２つの変調信号について周波数の加減算によって得られる周波数成分のいずれもが、各変調信号の帯域外となるように、入力帯域幅に基づいて各搬送波の周波数を予め定めることができ、安価な電気／光変換器を用いて多重化信号を光信号に変換し、光伝送路を介して伝送させることができる。
【００２８】
また、入力される映像信号の信号数及び帯域幅を予め定めるとともに、搬送波周波数を予め決定しているため、送信機及び受信機において、周波数変換のための煩雑な設定作業を行うことなく、２次歪み成分による信号劣化を防止することができる。
【００２９】
また、本発明による多重光送信機は、３以上の信号入力端子ごとに設けられ、周波数の互いに異なる搬送波を用いて変調信号を生成する変調器と、各変調信号を合成して多重化信号を生成する合成器と、多重化信号に基づいて光信号の振幅変調を行う電気／光変換器とを備え、上記搬送波が、振幅変調に伴う各変調信号の２次歪み成分を他の変調信号の帯域外とし、かつ、３次歪み成分のうち、任意の３つの変調信号の周波数について加算、減算及びこれらの組み合わせにより得られる周波数成分のいずれもが各変調信号の帯域外となる周波数に構成される。この様な構成により、安価な電気／光変換器を用いて多重化信号を光信号に変換し、光伝送路を介して伝送させることができる。この場合の各搬送波の周波数は、プリセットされていてもよいし、入力信号の数や帯域幅に応じて変更可能であってもよい。
【００３０】
また、本発明による多重光伝送システムは、上記多重光送信機と、この多重光送信機からの送信信号を受信し、復調する受信機により構成される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による多重光伝送システムの一構成例を示したブロック図である。この多重光伝送システムは、送信機２及び受信機４により構成され、送信機２及び受信機４は、光伝送路３を介して接続されている。また、送信機２には複数の撮像装置１が接続され、受信機４には表示制御装置５を介して表示装置６が接続されている。
【００３２】
この図には、遠隔監視システムに適用された場合の例が示されている。例えば、プラント内に撮像装置１として複数の監視カメラを設置し、各監視カメラからの映像信号をプラント内のノイズ環境を経由して遠隔地の管理センターへ伝送するために光伝送路３が用いられている。管理センターでは、いずれかの映像信号を切り替えて画面表示させ、プラント内の監視を行っている。
【００３３】
撮像装置１は、動画像を撮影して映像信号を出力する監視カメラである。各撮像装置１から出力される映像信号は、同一周波数帯を占有するベースバンド信号、例えば周知のビデオ信号である。例えば、撮像装置１が、水平解像度５００本程度の映像信号を出力する場合、各映像信号は、それぞれ６〜７ＭＨｚの帯域幅を有するアナログの変調信号である。
【００３４】
送信機２は、複数の映像信号を周波数分割により多重化し、光信号に変換して出力する多重光送信機である。この光信号は、光伝送路３を介して受信機４へ伝送される。受信機４は、受信信号を電気信号に変換し、多重化された各変調信号の分離及び復調が行われる多重光受信機であり、復調後の各映像信号が出力される。
【００３５】
表示制御装置５は、オペレータの指示に基づいて、受信機４から出力される映像信号の選択や合成を行っている。例えば、複数の映像信号から指定された映像信号を選択し、選択された映像が表示装置６に表示される。また、２以上の映像信号を合成し、あるいは、順次に映像信号を切り替えて、表示装置６に表示させる。
【００３６】
図２は、図１の送信機２の一構成例を示したブロック図である。この送信機２は、４つのＦＭ変調器２１、合成器２２及び電気／光変換器２３からなる。また、４つの入力端子２０及び１つの出力端子２４を有し、各ＦＭ変調器２１は入力端子２０ごとに設けられている。なお、図２では、４組のＦＭ変調器２１及び入力端子２０を備えた送信機２を示したが、本発明は２組以上を備えた送信機に適用することができる。
【００３７】
入力端子２０には、異なる撮像装置１がそれぞれ接続され、４つの映像信号が入力される。すなわち、入力端子２０には、互いに周波数帯域の重複する映像信号が入力される。これらの映像信号は、対応するＦＭ変調器２１において周波数変調され、全ての変調映像信号が合成器２２で合成される。この様にして生成された多重映像信号は、電気／光変換器２３のレーザダイオードによって光振幅変調され、光信号に変換される。
【００３８】
各ＦＭ変調器は、それぞれ発振器（不図示）を備え、互いに異なる周波数ｆ１〜ｆ４の搬送波で映像信号を周波数変調しており、各映像信号は周波数分割により多重化された後、光信号に変換される。
【００３９】
図３は、図１の受信機４の一構成例を示したブロック図である。この受信機４は、光／電気変換器４１、４つのバンドパスフィルタ４２及び複数のＦＭ検波器４３からなる。また、１つの入力端子４０及び４つの出力端子４４を有し、各出力端子４４は、ＦＭ検波器４３ごとに設けられている。なお、図３では、４組のＦＭ検波器４３及び出力端子４４を備えた受信機４を示したが、本発明は２組以上を備えた受信機に適用することができる。
【００４０】
入力端子４０から入力された光信号は、光／電気変換器４１により電気信号に変換され、各バンドパスフィルタ４２により周波数帯域ごとに分離され、周波数ｆ１〜ｆ４の変調信号が生成される。これらの変調信号は、バンドパスフィルタ４２に対応するＦＭ検波器４３により復調され、映像信号として各出力端子４４から出力される。
【００４１】
次に、光振幅変調を行う際、レーザダイオードの非直線性によって光信号に混入する歪み成分について説明する。レーザダイオードの入力信号をｅｉ、出力信号をｅｏ、利得をａ１、２次歪み係数をａ２とすれば、非直線性の入出力特性は次式（１）のように表わすことができる。
【数１】
2004173171.tif 000003
【００４２】
入力信号ｅｉが、３つの信号の多重化信号であり、多重化された各信号の搬送波周波数（角速度）をα，β，γとし、それぞれの信号レベル（振幅）をＡ，Ｂ，Ｃとすれば、この入力信号ｅｉは、時間ｔの関数として次式（２）によって表される。
【数２】
2004173171.tif 000004
【００４３】
式（２）を式（１）に代入して整理すれば、次式（３）が得られる。
【数３】
2004173171.tif 000005
【００４４】
式（３）の右辺の第１項が振幅変調によって本来生成される光信号に相当し、第２項は２次歪み成分に相当する。２次歪み成分のうち、直流成分は問題とならないが、各信号周波数の２倍、周波数和及び周波数差の成分が、他の信号周波数に一致し、あるいは隣接するならば、当該他の信号のＣ／Ｎ比を低下させてしまう。
【００４５】
このため、電気／光変換器２３にノンリニアな特性を有する安価なレーザダイオードを使用する場合、各ＦＭ変調器２１は、光変換に伴って生ずる変調映像信号の２次歪み成分が他の変調映像信号の帯域外となるように、各搬送波の周波数を予め定めておく必要がある。特に、３以上の映像信号が多重化されている場合には、２つの変調映像信号間の周波数和及び周波数差が、他の変調映像信号の帯域外となるように、各搬送波の周波数を予め定めておく必要がある。
【００４６】
各搬送波の周波数を決定するためには、他のＦＭ変調器２１の搬送波周波数と、入力される全ての映像信号の周波数帯域幅が既知でなければならない。つまり、各入力端子２０の入力帯域幅が既知であれば、各ＦＭ変調器２１の搬送波周波数を予め設定しておくことも可能となる。
【００４７】
このため、入力端子２０に入力可能な映像信号の帯域幅を予め規定し、各ＦＭ変調器２１の搬送波周波数を、この帯域幅に基づいてプリセットしておけば、安価なレーザダイオードを用いて光信号に変換しても、２次歪み成分の影響により信号を劣化させることなく、多重光伝送を行うことができる。
【００４８】
図４は、本発明の実施の形態１による多重光伝送システムの他の構成例を示したブロック図である。この多重光伝送システムでは、映像信号とともに、音声信号や制御信号を伝送している。送信機２の入力端子２０には合成器１０が接続されている。撮像装置１からの映像信号や、マイクロフォン１１からの音声信号や、制御接点１２からの接点情報などが合成器１０で合成され、送信機２へ入力される。例えば、映像信号の帯域幅６〜７ＭＨｚの場合、送信機２に入力可能な帯域幅として１０ＭＨｚあれば、映像信号とともに、音声信号や接点情報なども伝送することができる。
【００４９】
図５は、送信機２の出力信号に含まれる主な周波数成分の一例を示した図である。各入力端子２０の帯域幅を１０ＭＨｚとし、搬送波周波数ｆ１＝１８０ＭＨｚ、ｆ２＝２１０ＭＨｚ、ｆ３＝２５０ＭＨｚ、ｆ４＝３００ＭＨｚとした場合の変調映像信号が２次歪み成分とともに示されている。
【００５０】
３０〜１２０ＭＨｚの成分は、ｆ１〜ｆ４の周波数差として生ずる２次歪み成分であり、３６０ＭＨｚ以上の成分は、周波数の２倍又は周波数和として生ずる成分であり、いずれも帯域幅１０ＭＨｚからなる。これらの各成分は、搬送波周波数ｆ１〜ｆ４による信号帯域と重複せず、隣接もしていない。
【００５１】
つまり、各入力端子２０に入力される映像信号の帯域幅が１０ＭＨｚであれば、４つのＦＭ変調器２１における搬送波周波数としてｆ１〜ｆ４を採用することにより、電気／光変換器２３にリニアリティの低いレーザダイオードを用いたとしても２次歪み成分による信号劣化が生じない。
【００５２】
この様にして、入力信号の数及び帯域幅を予め定めることによって、２次歪みの影響を受けない各ＦＭ変調器２１の搬送波周波数の組合せを決定することができる。このとき、受信機４におけるバンドパスフィルタ４２及びＦＭ検波器４３の特性も同時に決定される。従って、ＦＭ変調器２１及びバンドパスフィルタ４２、ＦＭ検波器４３の周波数を予めプリセットしておくことができ、ユーザが調整作業を行う必要がない。
【００５３】
本実施の形態によれば、複数の映像信号を周波数変調して合成し、合成信号に基づいて光信号の振幅変調を行う際、振幅変調に伴う２次歪み成分、つまり、信号周波数の２倍、和及び差の各成分が、他の信号の帯域外となるように変調を行っている。このため、２次歪み成分による信号劣化を防止しつつ、電気／光変換器２３に比較的安価なレーザダイオードを用いることができる。
【００５４】
また、従来の多重光伝送システムに比べて、送信側及び受信側に周波数変換器を設ける必要がないため、レーザダイオードのコスト低減により、安価な多重光伝送システムを提供することができる。
【００５５】
また、入力数の最大値及び入力される帯域幅の最大値を予め定めることにより、信号劣化を防止可能な搬送波周波数の組合せを予め定めることができ、送信機及び受信機のいずれにおいても調整作業が不要となる。
【００５６】
なお、本実施の形態では、映像信号を光伝送し、あるいは、映像信号とともに音声信号や接点情報等を光伝送する場合について説明したが、本発明は、この様な場合に限定されない。送信機２の入力端子２０には、予め定められた帯域幅を越えない種々の信号を入力することができ、例えば２以上の音声信号を多重光伝送する場合にも本発明を適用することができる。
【００５７】
実施の形態２．
実施の形態１では２次歪み成分による信号劣化を防止する光多重伝送システムの例について説明したが、レーザダイオードにおける非直線歪みが大きい場合には、３次歪みの影響を無視することができなくなる。このため、本実施の形態では、更に３次歪みによる信号劣化を防止する場合について説明する。
【００５８】
３次歪みを考慮したレーダダイオードの入出力特性は、式（２）と同様、入力信号をｅｉ、出力信号をｅｏ、利得をａ１、２次歪み係数をａ２とするとともに、３次歪み係数をａ３とすれば、次式（４）のように表わすことができる。
【数４】
2004173171.tif 000006
【００５９】
３つの信号が多重化された入力信号ｅｉを示す式（２）を式（４）に代入して整理すれば、次式（５）が得られる。
【数５】
2004173171.tif 000007
【００６０】
式（５）の右辺の第１項が本来の変調信号に相当し、第２項が２次歪み成分に相当し、第３〜６項が３次歪み成分に相当する。一般に、３次歪み係数ａ３は、利得ａ１、２次歪み係数ａ２に比べて小さいため、式（２）、（３）では省略している。
【００６１】
しかしながら、送信機２の電気／光変換器２３として非直線歪みの大きなレーザダイオードを用いる場合、３次歪み係数ａ３も無視することができない。特に、式（５）における係数が３／２の項は、Ｃ／Ｎ比に与える影響が大きい。つまり、３つの変調信号の周波数の加減算により得られる周波数（α＋β＋γ）、（α＋β−γ）、（α−β＋γ）、（α−β−γ）の３次歪み成分が、いずれかの変調信号の周波数帯域に一致し、あるいは隣接すれば、当該変調信号のＣ／Ｎ比を低下させてしまう。
【００６２】
このため、多重化された３以上の変調信号のうち、任意の３つの変調信号の組み合わせに関し、これらの周波数の加算、減算及びこれらの組み合わせによって得られる周波数がいずれも、多重化された各変調信号の周波数の帯域外となるように、各搬送波の周波数を予め定めておく必要がある。
【００６３】
現実的な問題としては、加算のみ又は減算のみにより得られる周波数（α＋β＋γ）、（α−β−γ）よりも、加算及び減算の組合せである（α＋β−γ）、（α−β＋γ）が、元の周波数の近辺の周波数となり、Ｃ／Ｎ比に影響を与えると考えられる。このため、加算及び減算の組合せにより得られる周波数が各変調信号の周波数の帯域外となるように、各搬送波の周波数を予め定めておく必要がある。
【００６４】
例えば、実施の形態１で示した搬送波周波数ｆ１＝１８０ＭＨｚ、ｆ２＝２１０ＭＨｚ、ｆ３＝２５０ＭＨｚ、ｆ４＝３００ＭＨｚを採用した場合、ｆ１−ｆ２＋ｆ３＝２２０ＭＨｚとなる。このため、各変調信号の帯域幅が１０ＭＨｚであれば、この３次歪み成分の影響により搬送波ｆ２の変調信号のＣ／Ｎ比を低下させてしまうおそれがある。
【００６５】
図６は、本実施の形態による送信機２の出力信号に含まれる主な周波数成分の一例を示した図である。各入力端子２０の帯域幅を１０ＭＨｚとし、搬送波周波数ｆ１＝１８０ＭＨｚ、ｆ２＝２００ＭＨｚ、ｆ３＝２６０ＭＨｚ、ｆ４＝３００ＭＨｚとした場合の変調映像信号が２次歪み成分及び３次歪み成分とともに示されている。
【００６６】
また、図７は、２次歪み成分及び影響の大きな３次歪み成分の周波数を求めて列挙した図であり、各搬送波ｆ１〜ｆ４について、（ａ）２倍の周波数、（ｂ）任意の２波の周波数和、（ｃ）任意の２波の周波数差、（ｄ）任意の３波の周波数和、（ｅ）任意の３波の周波数差、（ｆ）任意の３波の周波数和差が示されている。なお、この場合、任意の３波の周波数差は負の値となっているため、特に考慮する必要はない。
【００６７】
この様にして、送信機２の各入力端子２０における入力帯域幅を１０ＭＨｚと予め定め、各周波数変調器２１の搬送波周波数を上記ｆ１〜ｆ４のように予め定めておけば、２次歪み成分と、影響の大きな３次歪み成分が、ともに各変調信号の帯域に一致せず、隣接することもなくなる。従って、ＷＤＭ用のレーザダイオードを用いた光振幅変調のように、非直線歪みが大きい場合であっても、多重化された各変調信号のＣ／Ｎ比を顕著に低下させることなく、多重光伝送を行うことができる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、多重映像信号を光信号に変換して伝送する際における２次歪み成分による信号劣化を防止しているため、送信機の電気／光変換器にリニアリティの高い高価なレーザダイオードを用いる必要がない。従って、安価な多重光送信機及び多重光伝送システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による多重光伝送システムの一構成例を示したブロック図である。
【図２】図１の送信機２の一構成例を示したブロック図である。
【図３】図１の受信機４の一構成例を示したブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態１による多重光伝送システムの他の構成例を示したブロック図である。
【図５】送信機２の出力信号に含まれる主な周波数成分の一例を示した図である。
【図６】実施の形態２による送信機２の出力信号に含まれる主な周波数成分の一例を示した図である。
【図７】２次歪み成分及び主な３次歪み成分の周波数を列挙した図である。
【図８】従来の光伝送システムにおける送信側の構成を示したブロック図である。
【図９】改良された従来の光伝送システムの構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
２  送信機
３  光伝送路
４  受信機
２０  入力端子
２１  ＦＭ変調器
２２  合成器
２３  電気／光変換器
２４  出力端子
４０  入力端子
４１  光／電気変換器
４２  バンドパスフィルタ
４３  ＦＭ検波器
４４  出力端子
【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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