專利名稱：光接收器、調(diào)諧器和光網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光接收器、調(diào)諧器和光網(wǎng)絡(luò)。這種接收器可以是接收模擬或數(shù)字信號的接收器，可應(yīng)用于CATV網(wǎng)絡(luò)或電話網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)的局部環(huán)路區(qū)域。該光網(wǎng)絡(luò)可以是無源光網(wǎng)絡(luò)。
由公開了寬帶衛(wèi)星接收器的日本專利申請63-33018號可得知以上類型的光接收器。天線信號通過玻璃纖維電纜饋送給光電變換器。該轉(zhuǎn)換器的寬帶輸出電信號饋送給下變頻器。下變頻器的輸出信號饋送給TV調(diào)諧器。在這種首先把玻璃纖維電纜的光變換為寬帶電信號的光接收器的結(jié)構(gòu)中，光電變換器包括一互阻抗放大器。這種結(jié)構(gòu)的不足是雖然對整個(gè)相關(guān)頻率范圍進(jìn)行了變換，但實(shí)際上，只使用很窄的頻帶，即TV調(diào)諧器中的調(diào)諧信道。由于寄生電容效應(yīng)，互阻抗放大器的互阻抗受到為最大值的限制，使這一結(jié)構(gòu)具有有限的噪聲特性。通常的噪聲頻譜密度數(shù)值是2至8pA/
。一方面要求非常低的噪聲數(shù)值，而另一方面要求寬的帶寬。因?yàn)樵肼曊扔诨プ杩苟鴰挿幢扔诨プ杩?，所以噪聲和帶寬需求在這一結(jié)構(gòu)中是矛盾的。
P.M.R.S.Moreira等人發(fā)表于《電氣工程師協(xié)會會刊》1993年12月第140卷第6期第411至415頁上的論文“光SCM應(yīng)用的全集成GaAs調(diào)諧接收器前置放大器MMIC的設(shè)計(jì)及最佳化”描述了把副載波多路復(fù)用的光波輸入給與調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)耦合的光電變換器的調(diào)諧接收器前置放大器。該前置放大器工作在GHz范圍內(nèi)。該調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的寬帶輸出信號饋送給前置放大器，用標(biāo)準(zhǔn)的微波技術(shù)從該前置放大器的寬帶電輸出信號中選擇信道。采用使成本函數(shù)最小的最佳化方法確定調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的元件，以便在整個(gè)調(diào)諧范圍內(nèi)普遍使SNR(信噪比)最大。輸入調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)通過提供與噪聲電流源并聯(lián)的低輸入阻抗通路和與噪聲電壓源串聯(lián)的高阻抗通路降低輸入噪聲。即所述論文公開了工作在整個(gè)調(diào)諧范圍、即寬帶噪聲調(diào)諧的諧振噪聲整形電路的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是提供具有最佳噪聲特性、同時(shí)能夠從寬帶光信號中選擇窄帶寬信道的光接收器。
為此提供了接收副載波多路復(fù)用光信號的光接收器，該接收器包括至少一個(gè)可調(diào)選頻前端部分、一前端放大器和對該光信號進(jìn)行光電變換的一光電變換器，該可調(diào)選頻前端部分和該光電變換器彼此直接耦合，以便有選擇地把該副載波多路復(fù)用光信號從調(diào)諧信道傳送給該前端接收器。在此實(shí)現(xiàn)了具有通常比互阻抗結(jié)構(gòu)的光接收器低10-100倍的非常低的噪聲頻譜密度數(shù)值的非常簡單的選擇性光接收器結(jié)構(gòu)。本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識，即因?yàn)楣怆娮儞Q器、最好是光電二極管的寄生電容是電可調(diào)前端部分的一部分、即該光電二極管的寄生電容在選擇調(diào)諧電路中被使用，所以不再具有重要性。這進(jìn)一步意味著互阻抗值原則上可趨于無限大，因此再也沒有帶寬的問題。
在本發(fā)明的光接收器的一較佳實(shí)施例中，光電變換器是一反偏光電二極管。該光電二極管的電容極小，所以可調(diào)前端部分受到影響的程度很小。
其它實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中要求保護(hù)。最好利用變?nèi)荻O管使可調(diào)選頻前端部分為電可調(diào)的，但也可以利用其它可變電容器件，例如機(jī)械可調(diào)電容器。還可以利用可變電感器件使可調(diào)選頻前端部分為可調(diào)的。可調(diào)選頻前端部分可以是并聯(lián)諧振電路或串聯(lián)諧振電路，放大器分別是高輸入阻抗FET放大器或雙極放大器。光電變換器可以是光電二極管、光敏晶體管或任何其它合適的器件。光接收器可集成在TV調(diào)諧器內(nèi)，該TV調(diào)諧器可耦合至諸如CATV網(wǎng)絡(luò)(有線電視網(wǎng)絡(luò))這樣的光網(wǎng)絡(luò)，該光網(wǎng)絡(luò)最好能夠提供交互業(yè)務(wù)。
現(xiàn)在參看附圖舉例描述本發(fā)明，其中

圖1概略地表示本發(fā)明的一光網(wǎng)絡(luò)，圖2表示本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)中的子站的方框圖，圖3表示本發(fā)明的光接收器的第一實(shí)施例，圖4表示本發(fā)明的光接收器的第二實(shí)施例，圖5表示本發(fā)明的光接收器的第三實(shí)施例，圖6表示本發(fā)明的光接收器的第四實(shí)施例，圖7表示本發(fā)明的光接收器的第五實(shí)施例。
在全部附圖中，相同的標(biāo)號表示相同的部件。
圖1概略地表示本發(fā)明的光網(wǎng)絡(luò)1，它包括通過玻璃纖維的無源光網(wǎng)絡(luò)3與多個(gè)子站4、5和6進(jìn)行通信的一主站2。子站4、5和6與無源分離器7耦合。主站2可以是多媒體通信網(wǎng)絡(luò)、例如CATV網(wǎng)絡(luò)的頭端設(shè)備(head-end)，它能夠進(jìn)行雙向通信并提供多種業(yè)務(wù)，例如傳統(tǒng)的CATV業(yè)務(wù)、交互TV業(yè)務(wù)、視頻點(diǎn)播等等，頭端設(shè)備是所謂的光端接設(shè)備(Optical Light Termination)即OLT。主站2還可以是TPON(電話無源光網(wǎng)絡(luò))的頭端設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)還可以包括光放大器(未示出)。子站4、5和6可以是光網(wǎng)絡(luò)單元即所謂的ONU，能夠與OLT進(jìn)行雙向通信。ONU可以是路邊的、建筑物內(nèi)的或家庭內(nèi)的ONU。在給定的例子中，網(wǎng)絡(luò)1是位流被調(diào)制在單獨(dú)載波上的副載波多址聯(lián)接無源光網(wǎng)絡(luò)。T.Tsuchiya等人發(fā)表在《光波技術(shù)雜志(Journal ofLightwave Technology)》1993年1月第11卷第1期第106至115頁上的論文“具有視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)的光視頻傳送/分配系統(tǒng)的分析及設(shè)計(jì)”對這種網(wǎng)絡(luò)有詳細(xì)描述。主站2還可以是市話交換機(jī)，子站4、5和6則可得到諸如寬帶電話服務(wù)、傳真等這樣的各種服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)2還能夠提供組合電話和視頻/音頻業(yè)務(wù)。為此，主站2包括多個(gè)模擬和/或數(shù)字雙向信道8、9和10。在該給定的例子中，示出了分別把位流11、12和13提供給這些雙向數(shù)字信道，但本發(fā)明不依賴于調(diào)制技術(shù)的類型和所提供信號的類型。所有副載波調(diào)制信道都在激光驅(qū)動器14中被調(diào)制成為普通的光波載波，以便形成副載波多路復(fù)用信號。為了能夠進(jìn)行雙向通信，主站2還包括一寬帶光接收器15。激光驅(qū)動器14和光接收器15與1∶2分光器16耦合。
圖2表示本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)1中的子站4的方框圖。子站4包括本發(fā)明的一光接收器20、在調(diào)制器/激光器驅(qū)動器21的輸入端24處用位流23驅(qū)動激光二極管22的調(diào)制器/激光器驅(qū)動器21。本領(lǐng)域眾所周知的這種調(diào)制器/激光器驅(qū)動器21的更詳細(xì)的描述可在倫敦的Prentice-Hall出版公司1985年出版的J.M.Senior所著的手冊《光纖通信》第460-463頁以及第467-472頁上找到。在該給定的例子中，光接收器20提供被解調(diào)的數(shù)據(jù)流25。
圖3表示本發(fā)明的光接收器4的第一實(shí)施例。光接收器4包括用一電感器31、一變?nèi)荻O管32和一電容器33的并聯(lián)諧振電路構(gòu)成的一可調(diào)選頻前端部分30。該并聯(lián)諧振電路可利用將在端子34經(jīng)由一電阻提供的調(diào)諧電壓進(jìn)行電調(diào)諧。該諧振電路的帶寬必須寬到允許從網(wǎng)絡(luò)3的接收副載波多路復(fù)用信號中選擇一個(gè)信道。光接收器4還包括一前端雙柵極FET放大器36，它被恰當(dāng)?shù)仄?，具有諸如電阻37和接地的電容器38這樣的耦合元件。示出了由電容器39、40及41、電阻42及43以及電感器44構(gòu)成的頻帶選擇網(wǎng)絡(luò)，頻帶選擇信號將提供給端子45。還示出了通過電阻48把AGC(傳動增益控制)電壓提供給雙柵極FET放大器36的端子47。迄今所描述的電路相當(dāng)于如在菲利浦元件手冊DC03(1992年3月)第77-91頁上的數(shù)據(jù)手冊“電視調(diào)諧器”的UV 815/UV 816串聯(lián)TV調(diào)諧器的數(shù)據(jù)表中所公開的UHF調(diào)諧器的一部分。該UHF調(diào)諧器是為450-860MHz的頻帶而設(shè)計(jì)的。在所述手冊中所公開的該TV調(diào)諧器的其它元件、即振蕩器、混頻器和IF放大器都是眾所周知的。在圖3中，該公知電路用FET 36的中斷的漏極導(dǎo)線來表示。由這種調(diào)諧器提供的IF信號饋送給眾所周知的基帶解調(diào)電路。根據(jù)本發(fā)明，光接收器4還包括一反偏光電二極管49，它直接與可調(diào)選頻前端部分30耦合。反偏電壓通過端子50提供給光電二極管49。AC去耦電容器51連接在端子50和地之間。反偏有利地使二極管49的寄生電容盡可能地小，于是幾乎不影響并聯(lián)諧振電路。除了電調(diào)的變?nèi)荻O管外，還可以使用機(jī)械調(diào)諧的電容器(未示出)。為了并行地選擇在同一或另外頻帶內(nèi)的一個(gè)以上的信道，可以提供另外的可調(diào)選頻前端部分和/或另外的光電二極管。由于這種擴(kuò)充是簡單的，所以在此不詳述。
圖4表示本發(fā)明的光接收器4的第二實(shí)施例。示出了由變?nèi)荻O管32和電感器60構(gòu)成的串聯(lián)諧振電路代替并聯(lián)諧振電路。采用了雙極晶體管61來代替FET。為了進(jìn)行DC耦合，提供了rf扼流圈62實(shí)現(xiàn)至地的DC耦合。提供了AC去耦電容器63。
圖5表示本發(fā)明的光接收器4的第三實(shí)施例。提供了具有繞組31A和31B的自耦變壓器來代替電感器31，光電二極管49與繞組31A和31B的結(jié)點(diǎn)連接。
圖6表示本發(fā)明的光接收器4的第四實(shí)施例。提供了具有繞組31C和31D的變壓器來代替電感器31，光電二極管49與繞組31C連接，變?nèi)荻O管32與繞組31D連接。繞組31C和31D可以是空氣耦合的或者可利用磁芯、例如鐵氧體磁芯進(jìn)行耦合。
圖7表示本發(fā)明的光接收器4的第五實(shí)施例提供了光敏晶體管70來代替光電二極管49，可調(diào)選頻前端部分30與該光敏晶體管70的集電極71連接，該光敏晶體管的發(fā)射極72與經(jīng)由電阻74向該發(fā)射極72提供負(fù)偏壓的端子73連接，還通過AC去耦電容器75接地。
權(quán)利要求
1．接收副載波多路復(fù)用光信號的光接收器(4)，該接收器(4)包括至少一個(gè)可調(diào)選頻前端部分(30)、一前端放大器(36、61)和對該光信號進(jìn)行光電變換的一光電變換器(49)，該可調(diào)選頻前端部分(30)和該光電變換器(49)彼此直接耦合，以便有選擇地把該副載波多路復(fù)用光信號從調(diào)諧信道傳送給該前端放大器(36；61)。
2．權(quán)利要求1的光接收器(4)，其中的可調(diào)選頻前端部分(30)是并聯(lián)諧振電路(31、32、33)，前端放大器是FET放大器(36)。
3．權(quán)利要求1的光接收器(4)，其中的可調(diào)選頻前端部分(30)是串聯(lián)諧振電路(32、60)，前端放大器是雙極放大器(61)。
4．權(quán)利要求1、2或3的光接收器，其中的光電變換器是一光電二極管(49)。
5．權(quán)利要求4的光接收器，其中的光電二極管是反偏的。
6．權(quán)利要求1、2、3、4或5的光接收器，其中的可調(diào)選頻前端部分(30)是利用至少一個(gè)變?nèi)荻O管(32)而電可調(diào)的。
7．與光網(wǎng)絡(luò)(1)連接的調(diào)諧器，該調(diào)諧器包括可調(diào)選頻前端接收器部分(30)、前端放大器(36；61)以及對從該光網(wǎng)絡(luò)(1)接收的副載波多路復(fù)用光信號進(jìn)行光電變換的光電變換器(49)，該可調(diào)選頻前端接收器部分(30)和該光電變換器(49)彼此直接耦合，以便有選擇地把該副載波多路復(fù)用光信號從調(diào)諧信道傳送給該前端放大器(36；61)。
8．包括一主站(2)和多個(gè)子站(4、5、6)的光網(wǎng)絡(luò)(1)，這些子站(4、5、6)與至少一個(gè)調(diào)諧器耦合或包括至少一個(gè)調(diào)諧器，該調(diào)諧器包括可調(diào)選頻前端接收器部分(30)、前端放大器(36；61)以及對從該光電網(wǎng)絡(luò)(1)接收的副載波多路復(fù)用光信號進(jìn)行光電變換的光電變換器(49)，該可調(diào)選頻前端接收器部分(30)和該光電變換器(49)彼此直接耦合，以便有選擇地把該副載波多路復(fù)用光信號從調(diào)諧信道傳送給該前端放大器(36；61)。
9．權(quán)利要求8的光網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)是無源光網(wǎng)絡(luò)(1)。
全文摘要
首先利用包括一互阻抗變換器的一光電變換器(49)把接收的寬帶光信號變換成為寬帶電信號、然后利用與該互阻抗放大器耦合的一調(diào)諧器從該變換的寬帶信號中選擇一信道的光接收器(4)是公知的。這種結(jié)構(gòu)在滿足噪聲和帶寬需求方面不是最佳的。提出了用于副載波多路復(fù)用光信號的光接收器(4),它具有一可調(diào)選頻前端部分(30),該可調(diào)選頻前端部分(30)直接與作為光電變換器的一光電二極管(49)耦合,以便有選擇地把接收的副載波多路復(fù)用光信號的調(diào)諧信道傳送給后續(xù)的放大器(36;61)。
文檔編號H04B10/69GK1217107SQ96190377
公開日1999年5月19日 申請日期1996年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月21日
發(fā)明者A·A·B·范德海登 申請人:皇家菲利浦電子有限公司