JPH07504069A - アナログ光送信器用分流器拡張性プレデストーション線形化回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 アナログ先送信器用分流器拡張性プレデストーシラン線形化回路 丞１ 綴Ｕソ狙引立！ 本発明は、ＣＷレーザ及び外付は変調器からなる光源のような、本来非線形の振 幅変調された送信器から最終的に線形な出力を得るための電気回路に関する。任 意の非線形光送信器は、非線形電子デバイスである“線形化回路”を通して、入 力信号を光送信器に加えることで線形化され、この“線形化回路“の出力は次に 光源に伝達される。

１員蓋滞 ファイバオプティクスによるアナログ信号の伝達に関する問題は、特にケーブル テレビ（ＣＡＴＶ）の信号伝達及び信号の歪みの問題は、新規なディストラスト 型フィードバック（ＤＦＢ）半導体レーザに基づ＜ＡＭファイバリンクの導入に よって、大きな運動量を受け入れてきた。電気的な中継器間の距離を、電気的な 分布ネットワークよりも長くすることができるので、アナログＡＭ送信器システ ム及び分布ネットワークは、ファイバオプティクスによる伝達からの利益を得る 。しがし、２次及び３次の線形性に対する必要性は、光送信器に直接変調された レーザを用いるには非常に厳密なものであり、その理由は、例えばＣＡＴＶの送 信器の場合、非線形性が存在するために、許容できない画像のデグラデーション として表れる変調間の歪みが生じるためである。光源が非線形性を有するために 、変調信号の振幅は３重のうなりと２次の歪みの合成を許容可能なレベルに保つ ように、小さい値に制限されなければならない。光源の非線形性を減少すること によって、合成歪みを保持しながら変調信号の振幅を増加させることができる。

変調信号の振幅を増加させることによってＳＮ比が向上し、即ちアナログ信号を より長距離に亘って分布させ、より多くの受信側に信号が分配され、または、同 一リンクのより多くのチャネルに信号が伝達される。ＡＭ信号のファイバによる 伝達に関する主要な障害は、アナログ信号を伝達するための光源の非線形性の制 限をいかに解消するかということである。現在用いられているアプローチは、１ 、分布フィードバックレーザ及び他の形式の低ノイズ半導体レーザを用いて、レ ーザ装置を注意深く選択し、例えば活性レーザ領域の周囲の洩れ電流を防止する ためにより線形な応答を生み出すべく、個々の装置を選択するかまたは製造工程 を変更することである。このアプローチの問題点は、十分な線形性を備えた装置 を生産する可能性が極めて低く、より線形なレーザビーム装置を生産するための 信頼性の高い製造技術が未だに開発されていないということである。

２．１９８７年にラスベガスのＮＣＴＡ技術新聞の第１７頁、　“Ｆｅａｓｉｂ ｉｌｔｙ　ｏｆ　ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ　ＶＳＢ／ＡＭ　ｔｒａｎｓｍｉｓ ｓｉｏｎ　ｏｎｆｉｂｅｒ　ｏｐｔｉｃ　１ｉｎｋｓ”　で、　Ｊ、　Ｋ。

５ｃｉｎｓｋｉによって説明されたフィードフォワード技術であり、この技術で は、線形性補償は、非線形回路で達成した歪みを分離し、次に処理された誤差信 号を回路に伝達することによって実施される。これらの方法の短所は、互いに整 合した光源を使用することであり、２つの所望に応じて用いられる光源のコスト であり、遅れ及び利得をバランスさせる複雑さである。

３．１９８７年にラスベガスのＮＣＴＡ技術新聞の“Ｆｅａｓｉｂｉｌｔｙ　ｏ ｆ　ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ　ＶＳＧ／ＡＭ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｏ ｎ　ｆｉｂｅｒ　ｏｐｔｉｃ　１ｉｎｋｓ”　で、　Ｊ、Ｋｏｓｃｉｎｓｋｉに よって説明されたネガティブフィードバック技術であり、この技術は光信号を検 出しかつ必要なフィードバック信号を提供するためのフォトダイオードに関する ものである。歪みの補償量は、フィードバックゲインによって決定される。ネガ ティブフィードバックを使用することは容易であるが、広帯域幅が必要なために 、高周波数で問題が生ずるので、この技術は実用的ではない。

直接変調レーザを用いる代わりに、ＣＷレーザに対して外向けの変調器が用いら れる。ＤＦＢレーザのような直接変調レーザは、外付けの変調器によって変調さ れたレーザよりも、光の反射に対して感度が高く、がっＳＮ比が低い。

レーザ内への反射光は、直接変調されたレーザのチャーブ効果（ｃｈｉｒｐｉｎ ｇ　ｅｆｆｅｃｔ）と組み合わされた場合、光と電流との間の非線形な応答を形 成する。非線形的な変調間の歪みに関してレーザに対する変調器を使用する利点 は、１９８９年２月に合衆国テキサス州ヒユーストンで開催された光フアイバ通 信に関する会議で、Ｇ、Ｅ。

ＢｏｄｅｅｐとＴ、Ｅ、　Ｄａｒｃｉｅによって議論され、会報ＷＫ２．０ＦＣ ８９’　“Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆ　５ｅｃｏｎｄ　ａｎｄ　ｔｈｉｒｄ　ｏ ｒｄｅｒｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ　１ｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｍｏｄｕｌａｔｅｄ　Ｉ ｎＧａＡｓＰ　１ａｓｅｒｓ　ａｎｄ　ａｎＬｉＮｂ０３　ｅｘｔｅｒｎａｌ　 ｍｏｄｕｌａｔｏｒ”に記載されており、外付けの変調器は、直接変調レーザよ り、２次歪みが低くかつ３次歪みが高いという結論に達している。しかし、変調 器の２次歪みを十分に低いレベルに保持する能力は安定したものではなく、変調 器が直角点（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　ｐｏｉｎｔ）近くにノくイアスされている 程度によって変化する。製造時の不完全さ、温度変化、及び光学的な損傷等が、 バイアス点を直角点から遠ざけ、その結果２次歪みがより大きくなる。従来の変 調器が、直角点を含む非常にせまい範囲のみで適切な線形性を備えているために 、装置の３次高調波歪みと同様に、　（高調波歪みの原因となる）バイアス点の ドリフトが除去されるかまたは非常に減少されなければならない。

外付けの変調器が、レーザよりも適切な伝達特性を備えていることは、一般的に よく知られている。レーザの光射電流の特性曲線とは異なり、変調器の伝達特性 曲線の形状は、光源の電力、温度、使用年数などに影響されないが、一定の伝達 特性曲線の静止点は、これらの要因の影響を受ける。

直角点を含む線形の範囲を拡張する手段が提供された場合、アナログ情報信号の 変調指数が増加し、アナログリンクの性能が向上し、ＳＮ比が改善され、より長 いリンクを提供することが可能となる。

Ｈｅｎｒｙ　Ａ、　ＢｌａｎｖｅｌｔとＨｏ　ｗ　ａ　ｒ　ｄＬ、　Ｌｏｂｏｄ ａによる米国特許第４，９９２，７５４号“Ｐｒｅｄｉｓｔｏｒｔｅｒ　ｆｏｒ 　ｌ１ｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ａｎｄ　。

ｐｔｉｃａｌ　ｓｉｇｎａｌｓ”に開示された発明は、分布型フィードバックレ ーザを線形化するためにいるが、高い抑制が必要とされる場合、外付けの変調器 を線形化するためには十分に適切ではない。

１９９０年９月に発行された、Ｒｉｃｈａｒｄ　Ｂ。

ＣｈｉｒｄｓとＶｉｎｃｅｎｔ　Ａ、　Ｏｏ　Ｂｙｒｎｅによる、通信の選択さ れた領域に関するＩＥＥＥジャーナル“Ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ　ＡＭ　Ｖｉ ｅｏ　Ｔｒａｎｓｉｍｉｓｓｉｏｎ　ｕｓｉｎｇ　ａ　ｈｉｇｈ　ｐｏｗｅｒ　 Ｎｄ：ＹＡＧ　Ｌａ５ｅｒ　ａｎｄ　Ｌｉｎｅａｒｉｚｅｄ　Ｅｘｔｅｒｎａｌ 　Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ”　と、１９９０年１月の、合衆国カリフォルニア州すン フランシスコでの光フアイバ通信に関する会議の会報ＷＨ−６０ＦＣ’９０の、 　Ｒｉｃｈａｒｄ　Ｂ、ＣｈｉｌｄｓとＶｉｎｃｅｎｔ　Ａ、　Ｏ’Ｂｙｒｎｅ による”Ｐｒｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ　１ｉｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄ ｉｒｅｃｔｌｙ　ｍｏｄｕｌａｔｅｃｆ　ＤＦＢ　Ｉａｓｅｒｓ　ａｎｄ　ｅｘ ｔｅｒｎａｌ　ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓｆｏｒ　ＡＭ　ｖｉｄｅｏ　ｔｒａｎｓｍ ｉｓｓｉｏｎ“と、１９９０年１月の合衆国カリフォルニア州すンフランシスコ での光フアイバ通信に関する会議の会報ＰＤ２３−１　０ＦＣ’９０のＲｉｃｈ ａｒｄ　Ｂ、ＣｈｉｌｄｓとＶｉｎｃｅｎｔ　Ａ、　Ｏ’Ｂｙｒｎｅによる“５ ０Ｃｈａｎｎｅｌ　ＶＳＢ−ＡＭ　Ｖｉｄｅｏ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｅ ｍｐｌｏｙｉｎｇ　ａ　Ｌｉｎｅａｒｉｚｅｄ　Ｅｘｔｅｒｎａｌ　Ｍｏｄｕｌ ａｔｏｒ”　は、先行歪ませによる外付は変調器の線形化について言及している 。

〉　の　８　・な１ 印加された電圧に対して光源の出力が次のように表現されると仮定する。

Ｐ　（Ｖ）　＋ＰＯ（式１） ここで、ＰＯは、平均電圧を表している。

例えば、電気光学的変調器では、光射電圧の特性は、正弦波形によって表現され 、Ｖπは、半波電圧と呼ばれる定数を表している。

Ｐ＝ＰＯ＋ＰＯｓ　ｉ　ｎ　（πＶ／Ｖπ）　（式２）ここでＶπは、半波電圧 と呼ばれる定数を表している。

線形化回路は、線形化回路と電源との複合体の伝達特性が概ね線形となると考え られる。線形化回路が、伝達特性ｖ＝ｆ　（ｖｉｎ）で表現される非線形な回路 からなるとする。線形化された電源の光源の電力対電圧の特性が、以下の式で表 現される。

Ｐ　（ｆ　（Ｖｉｎ））＋ＰＯ（式３）拡張特性または圧縮特性ｙ　（ｘ）を、 その導関数ｙ′（Ｘ）が正または負の特性、即ち線形特性よりも速い速度または 遅い速度で変化する特性として定義する。関数を変換した場合、すなわち独立変 数と従属変数の役割を交換した場合、もとの関数が圧縮関数ならば、変換された 関数は拡張関数であり、もとの関数が拡張関数ならば変換された関数は圧縮関数 となる。

変換特性の形を光源の符号とは逆の符号の曲率を有するように適切に選択するこ とによって、関数Ｐの逆関数を効果的に近似したとき、全体的に概ね線形な特性 を得ることができる。この様子が第１図に示されている。第１図では、光学的な 伝達特性は、直角点にバイアスされた外付は変調器の伝達特性として表示されて いるが、以下の説明は、音波形の光射光源の電圧特性Ｐ（Ｖ）（固定された光学 的なバイアス項ＰＯを省略している）を備えた任意の光源についても成り立つ。

特性ｙ　（ｘ）の音波形の項は、この特性が奇関数であることを意味し、即ち次 の式が成り立つ。

ｙ　（−ｘ）　＝−ｙ　（ｘ）　（式４）理想的な線形化回路は、次の特性を有 する。

ｖ＝　（ｖｙｒ／ｙｒ）　ａ　ｓ　ｉ　ｎ　（ＫＶｉｎ）　（式５）ここでＫは 倍率を表しており、以下の式で表される線形な特性が得られる。

Ｐ＝ＰＯ（１＋ＫＶｉｎ）　（式６） 線形化のためのそれほど厳密ではないアプローチによって、ケーブルテレビの信 号を光学的に伝達するための良好な線形化回路を構成することができ、このアプ ローチは近似的な方法で逆関数を組み立て、この逆関数は墓級数として光源と線 形回路を表現し、かつ逆関数を効果的に用いて最も低い次数の幕級数のための逆 関数を発生させることを試みる。

線形化過程のそのような説明は、線形化回路がメモリを用いない形式の回路であ り、周波数に依存する効果を無視するほどに簡略化されている。周波数領域での 線形化過程のより完全な説明をすれば、線形化回路は、任意の光源から発生した 重積と等しい振幅を有し、かつ位相が逆の重積を発生させる。線形化回路が発生 させた重積と、光源が発生した重積を、光源の出力端子で合計したとき、全体の 歪はＯとなる。

重積の相殺が不完全な場合、実際の線形化回路は理想的な線形化回路とは異なる ものとなる。重積の相殺の程度の尺度は、線形化されていない重積と線形化され た光源との比で定義された線形化抑制（Ｉ　１ｎｅａｒ　１ｚａｔ　１ｏｎｓｕ ｐｐｒｅｓｓｉｏｎ）であり、この尺度ｆデシベルを単位として表現される。

継続中の米国特許出願第０７／６８５，９６６号明細書に開示されたように、す べての周波数で線形化抑制を最小化するために、線形化回路の構成要素の周波数 応答の振幅は、出来るだけ小さく変化するべきであり、かつ位相の周波数応答は 、出来るだけ線形に近いものであるべきである。

６０ｄＢＣのＣＴＢ合成の３次の重積のための５０チヤネルにわたる約１７ｄＢ の重積の抑制が、Ｃｈｉｌｄｓの前記会報に報告されている。ＣＡＴＶの重積の 実際の仕様は、より厳密なものであり、６５ｄＢＣのＣＴＢ合成の３次の重積よ りも優れた、６０〜８０チヤネルと、２６〜２０ｄＢの抑制を有する。そのよう な拡張された仕様を達成するために、従来の作業で説明された線形化技術に関す る問題点の一部を解決しなければならない、これが本発明の目的である。

Ｃｈｉｌｄｓの前記会報の発明で用いられている線形化回路の構造は、第２ａ図 に示されており、この図には、逆向きに接続され、かつ電源と負荷との間に直列 接続されたダイオードの２つの列を用いた従来技術の線形化回路の構成が例示さ れ、このダイオードの２つの列は、バイアスをブロックし、高周波信号を伝達す るための、望まれないスプリアスな非線形成分を発生する静電容量によって絶縁 されている。この構成は、非線形要素（直列接続されたダイオードの２つの列と 、静電容量と、直流バイアス源）が、電源と負荷との間に挿入されているために 、直列線形化回路と呼ばれる。直流バイアス電流源は、ダイオードを所定のバイ アス点にバイアスし、このバイアス点では、静電容量は一定の電圧まで充電され 、固定されたバイアス電圧源として一次近似されるように動作する（第２ｂ図） 。電源と負荷との間に挿入された非線形ブロックのＩ−Ｖ伝達特性の計算は、以 下のダイオードの法則（減算の因子Ｉｓを省略している） Ｉｄ＝　ＩＳｅ　ｘ　ｐ　（Ｖ／ＶＴ）　（式７）を用いて以下の式のように表 される。

Ｉ　＝　Ｉ　Ｓｅ　ｘ　ｐ（（ＶＢ＋Ｖ）　／ＶＴ）−ＩＳｅ　ｘ　ｐ　（（Ｖ Ｂ　−Ｖ）　／ＶＴ）＝　２１Ｓｅ　ｘ　ｐ　（ＶＢ／ＶＴ）　ｓ　ｉ　ｎ　ｈ 　（Ｖ／ＶＴ）＝２　＋Ｂｓ　ｉ　ｎ　ｈ　（Ｖ／ＶＴ）　（式８）したがって 、Ｃｈｉｌｄｓの前記会報に開示された方法を用いて、非線形直列ブロックのＩ −Ｖ特性を反転させることによって得られるＶ−Ｉ特性は、以下の式で与えられ る。

Ｖ＝ＶＴａ　ｓ　ｉ　ｎ　ｈ　（１／２　ＩＢ）　（式９）ここでａｓｉｎｈは 、逆ハイパポリツクサイン関数を表している。この式は、圧縮非線形なＶ−Ｉイ ンピーダンス特性を表している。

この圧縮特性、すなわち駆動信号が増加するにしたがって減少するインピーダン スを与えるために、装置の動作に関する直感的な説明が以下に示すように行われ る。入力電圧が増加する、すなわちダイオードを流れる電流が増加するとき、非 線形ブロックのインピーダンスが減少すると仮定する。したがって、直列非線形 ブロックの伝達率が増加し、負荷の電圧降下が、入力信号の増加速度よりも速い 速度で増加する。これによって、奇関数である、ＶＳとＶＯとの間の拡張非線形 特性がもたらされる。変調器の圧縮奇関数非線形特性と組み合わされたとき、こ の特性はｖＳから光波密度までの全体的に線形な特性を形成する線形化のための 必要な条件は、適切な電気的に固定された線形利得が、線形化回路の出力と変調 器の入力との間をインターフェイスするために用いられるということである。

そのような回路は、上述されるように任意の低い周波数で動作するべきである一 方で、実際には、ＣＡＴＶの合成ビデオ信号のような多重チャネルの広帯域信号 に用いるとき、この回路はいくつかの好ましくない効果の影響を受ける。

１）信号の線形部分即ち信号のバルクは、その一連の直列の特徴のために、ダイ オードを通って伝搬することによって発生した非線形歪みが通る直列パスと同じ バスに沿って伝達される。従って、合成多重チャネルの信号の平均値が変動し、 上述された簡略化された説明で仮定されているように、静電容量の電圧が一定で はなく変化するために、ダイオードの平均バイアスは広い範囲で変化する。この 好ましくない効果は、代わりに時間変化歪みまたは高次の歪みとして説明される 。

２）ダイオードの２つの枝路はまた、偶数時の調和全項または相互変調項（短縮 して１Ｍ項と呼ばれる）を発生し、この１Ｍ項は、主に２次の項からなり、ルー プＬの周囲を循環する。従って、チャネル周波数の差に等しい周波数順がループ Ｌの周囲を循環する。チャネル周波数の最小の差は、隣接するチャネルの周波数 の差（例えば、ＵＳＮＴＳＣＴＶチャネル技術では、６ＭＨｚ）である。従って 、６　Ｍ　Ｈｚでの強い成分と、それらの倍数は、ループＬの周囲を循環し、こ れらの１Ｍ項は静電容量のために、特に実際には大きな値の静電容量のために、 位相シフトする。これらの項の周波数が低いほど、これらの項は大きく位相シフ トする。６ＭＨｚで、最も大きくシフトする成分は、搬送波が変調されていない ことを仮定している。これらの成分は、ダイオードの非線形性を通してチャネル の基本周波数と相互作用を起こし、３次の変調間の周波数の集合と一致する周波 数の集合に、より高次の非線形性を生み出す。

これらの２重の２次ＩＭ積は、ループＬの周囲を流れるように制限された２次の 成分とは異なり、出力端で強化される向きの極性を備えている（これが、伝達関 数が奇関数となる理由である）。上述された過程の特別な場合として、周波数が ０での周波数成分（整流）が、２つの等しい周波数を含む２次の変調間の積とし て形成される。これによって、１）に説明された効果の特別な場合である、公称 直流バイアスが変化する。

変形化回路の２つの一般的な実施例が、係属中の米国特許出願第０７／６８５， ９６６号明細書に説明されている。

ａ、第１の実施例（上述された米国特許出願明細書の第１３ａ図）では、名目上 等しい２個のワンボートが直列に接続され、かつ電源と負荷との間で互いに逆向 きに接続されている（負荷は、結合ネットワークの後ろに配置されている）。

ｂ、第２の実施例（上述された米国特許出願明細書の第１３ｂ図）では、名目上 等しい２個のワンボートが並列に接続され、かつ電源と負荷との間で互いに逆向 きに接続されている。

Ｃ１第３の実施例（上述された米国特許出願明細書の第１３ｃ図）では、名目上 等しい２個のワンボートは、対称的な配置で接続され、一致した入力は（その出 力に相異なる極性の出力を提供する）作動ドライバの２個の補完的な出力に接続 され、更に一致した２つの出力ポートの間の差が出力される。

これらの実施例は、その独自の制限を受ける。事実、上述された実施例（ｂ）は 、Ｃｈｉｌｄｓの文献に開示された回路を包含し、この回路の制限は既に述べら れており、実施例（Ｃ）は、ベースとエミッタに接続されたダイオードを備えた トランジスタに基づいた上述された米国特許出願明細書の第１６図の実施例を包 含している。その方法は、概ね有効に働くが、実際には位相シフトの変化に関連 する周波数によって変化するデグラデショーンと、トランジスタの回路パラメー タの増幅率のリップルの影響を受け、線形化回路の広帯域に亘る動作を劣化させ 、任意の周波数での線形化回路の変調間の抑制を減少させる。

本発明の目的は、これらの欠点を解消し、上述されたＣＡＴＶ仕様に適合しかつ ＣＡＴＶ仕様を実施するための線形化回路の性能を改良することである。

免肌卑菟１ 本発明は、非線形歪みの改良された広帯域に亘る抑制を提供する、新しい形式の 線形化回路を開示している。これらの線形化回路は、静電容量のような受動素子 またはトランジスタのような能動素子を用いる必要がなく、従来技術の線形化回 路の欠点を解消するものである。この線形化回路は、外付けの変調器によって変 調されたＣＷレーザのような、光伝達特性に対する合波形電圧を備えた光源を線 形化するために適している。本発明の線形化回路の基本的な構築用ブロックは、 拡張Ｖ−１特性を備えた新規な非線形の電気的なワンボートからなり、ＥＮＬＯ Ｐ　（Ｅｘｐａｎｓｉｖｅ　Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒ　ｏｎｅ　Ｐｏｒｔｓ）として 表示されている。ＥＮＬＯＰ構築用ブロックは、更に本発明の技術に基づいて線 形化回路内に組み込まれている。

Ａ証旦皿崖友１１ 第１図は、全体として線形な伝達特性を備えた、逆変換特性を備えた適切なプレ ディストーション線形化回路を通る光源の電気的な変調器の入力を信号が通過す る様子を表している。

第２ａ図は、従来技術の直列の線形化構造を表しており、この線形化構造では、 互いに逆向きに接続されかつ電源と負荷との間に直列に接続された２つのダイオ ードの列が用いられており、この２つのダイオードの列は、バイアスをブロック し、かつ高周波信号を通過させると共に、望まれないスプリアスな非線形成分を 発生させる静電容量によって絶縁されたバイアス電流源によってバイアスされて いる。

第２ｂ図は、第２ａ図を近似的に解析した図であり、信号が印加されていない場 合にバイアスによって静電容量に充電される電圧に対応して、静電容量の電圧源 に置き換えることによってこの近似が行われる。

第３ａ図は、非直列ダイオードのワンボートとして、線形化回路の構築用ブロッ クとしての使用に適した、本発明に基づ（ＥＮＬＯＰ線形化回路の実施例を表し ている。

第３ｂ図は、高抵抗のバイアス抵抗と直列に接続された電圧源としての電流バイ アス源を近似的に実現した例を表している。

第３ｃ図は、ＥＮＬＯＰの他の実施例を表しており、この実施例は第３ａ図の実 施例とは、ダイオード及び電流バイアス源の向きが異なっている。

第４図は、第３ａ図、第３ｂ図及び第３Ｃ図の非直列ダイオードのワンボートの 拡張Ｖ−Ｉ特性を表すグラフである。

第５図は、ダイオードブリッジのワンポートとして構成されたＥ　Ｎ　Ｌ　ＯＰ の実施例を表しており、この実施例は線形化回路の構築用ブロックとしての使用 に適している。

第６ａ図は、第３ａ図に示された２個の非直列ダイオードＥＮＬＯＰの形式の並 列接続されたＥＮＬＯＰを表す図である。

第６ｂ図は、２個のダイオードブリッジＥＮＬＯＰの形式の並列接続されたＥＮ ＬＯＰの他の実施例を表す図である。

第７図は、２個の一般的な結合線形ネットワーク■１及びＩＴ　２の間の分流器 に組み込まれた、本発明のＥＮＬＯＰ構築用ブロックに基づく、分流器拡張線形 化回路の一般的な構成を表す図である。

第８図は、非線形Ｔ形アッテネータとしての分流器拡張型線形化回路の実施例を 表す図である。

第９図は、非線形Ｈ形アッテネータとしての分流器拡張型線形化回路の実施例を 表す図である。

第１Ｏ図は、多重線形ネットワーク内の分流器に組み込まれた、多重ＥＮＬＯＰ 構築用ブロックに基づく、分流器拡張型線形化回路の電気的に不平衡な形式の一 般的な構成を表す図である。

第１１ａ図は、平衡した線形化回路の構築用ブロックとして用いられることに適 した、平衡したＥＮＬＯＰの基準電圧を含む模式図である。

第１１ｂ図は、第１１ａ図の実施例の伝達特性を表す図である。

第１２図は、不平衡な電源及び負荷をインタフェースするための、平衡したＥＮ ＬＯＰ構築用ブロックに基づき、かつ（０°または１８０°のハイブリッド等の ）平衡不平衡変成器に組み込まれた平衡した分流器拡張型変形化回路の一般的な 構成を表す図である。

第１３図は、第１２図の他の実施例であり、平衡したＥＮＬＯＰは、２個の不平 衡なＥＮＬＯＰを連続して接続することで提供される。

第１４ａ図及び第１４ｂ図は、バイアスの接続及びハイブリッドの極性の異なる 非直列回路を用いた、平衡したＥＮＬＯＰに基づく分流器拡張型線形化回路の２ つの他の実施例をそれぞれ表している。

第１５図は、２つの抵抗性Ｔ形アッテネータ内の平衡したＥＮＬＯＰを組み込む ことによって形成された分流器拡張型線形化回路を表している。

第１６図は、第１３図の実施例の特別な場合の実施例を表しており、ダイオード ブリッジが、Ｔ形アッテネータ内に組み込まれ、かつ２つのブリッジの２つのバ イアスネットワークが、便宜上互いに接続された２個のブリッジの２個のバイア スネットワークとして実現化されたＥＮＬＯＰを備えている。

第１７図は、第１６図の実施例の動作を幕級数解析した結果を表している。

第１８図は、第１６図の２個のＥＮＬＯＰダイオードブリッジ回路が、第１５図 の平衡した線形化回路と置き換えられた実施例を表す図であり、平衡したＥＩＬ ＯＰは、２個のＴ形アッテネータに組み込まれたダイオードブリ・ソジを有する 。

第１９図は、第１８図と同様の他の実施例を表す図である。

特定の実施　の−細な説日 一？−：　≦　゛、ニ一 本発明のＥＮＬＯＰの第１の実施例（第３ａ図）では、（バイアスのために用い られる任意の端子を無視する、ＲＦ信号点の観測点からワンポートが形成された とき、これらの回路が呼ばれる）非直列ダイオードのワンパートでは、多数のダ イオードが電流源によって図示されているように連続して配置され、かつバイア スされている。上向きに配置されたダイオードの数と、下向きに配置されたダイ オードの数は、音波形動作では等しい。各ダイオードの列のＶ−１特性は、圧縮 的であり、２つのダイオードの列のＶ−■特性の差である、全体としてのＶ−１ 特性は、依然として拡張的である。バイアス源は、第３ｂ図に更に示されている ように、高抵抗に接続された電圧源として近似される。

第３Ｃ図に示すように、回路の動作を低下させることなく、全てのダイオードと 電流源の向きが反転されている。バイアス源によって提供される電流は、２：１ の比であり、そのために各ダイオードには等しいバイアス電流１ｂが流れる。

ダイオードが概ね等しければ、そのような非線形ワンボートのＶ−Ｉ特性は、音 波形となる。

次にこの特性もまた拡張性であることを以下に説明する。

ＥＮＬＯＰに流れ込む信号電流がＩであり、ＥＮＬＯＰ信号端子間の電圧が■で あるとする。この場合、全電流及び２本のダイオードの枝路の各々に、バイアス と信号電流の組み合わせが形成される。ダイオードの両端の電圧は以下の式で与 えられる。

Ｖ１＝ＶＴｌ　ｏｇ　（ＩＢ＋Ｉ）　（式１０）Ｖ２＝ＶＴＩｏｇ　（ＩＢ−１ ）　（式１１）電流の関数としてのダイオード両端の組み合わされた全体の電圧 が拡張性である場合でも、このＶ−１特性は各々圧縮性であり、 ｖ＝Ｖ１−Ｖ２ ＝ＶＴｌ　ｏ　ｇ　（（Ｉｂ＋　ｉ）／　（Ｉｂ−１））＝２ＶＴａ　ｔ　ａｎ ｈ　（ｉ／Ｉｂ）　（式１２）ここで、対数関数に関する恒等表現であるアーク タンジェントハイパポリツク関数が用いられている。この拡張性のＶ−１特性は 第４図に表されている。特性曲線上の原点と点（ｋＶ）とを結ぶ弦の傾きである インピーダンスは、信号の増加関数であり、即ちグラフでは、Ｚｌ＜２２となっ ている。

本発明のＥＮＬＯＰの第２の実施例（第５図）では、バイアス技術に関するダイ オードブリッジが、ＥＮＬＯＰ拡張性奇拡張性性波形特性めに用いられており、 従ってこの形式は、ダイオードブリッジワンボートと呼ばれる。この回路は、互 いに逆向きの第３ａ図及び第３Ｃ図の２つの非直列ダイオードワンボート回路を 並列接続したものと考えられる。ここでＩｂは、電流バイアス源であり、この電 流バイアス源は、概ね高い値のバイアス抵抗を備えた直列接続された電圧源とし て近似される。第３ａ図と第３Ｃ図の２つの実施例と、第５図の１つの実施例と の概念的な遷移は、上側の２つのバイアス電流源が逆向きに接続されているので 、これら上側の２つのバイアス電流源を取り除くことによって実施される。ダイ オードブリッジのＶ−１特性は、信号電流の１／２の因子だけ、単一の枝路の並 列ダイオードワンボートのＶ−１特性とは異なり、この１／２の因子は、等しい Ｖ−１特性を備えた２個のワンボートを並列に加え合わせたために、２つの枝路 の間の端子電流を分割する（以下では２分の１ずつに分割する）ことに対応する 。

しかし、バイアス電流もまた、２つの枝路の間で等しく分割されるので、ｉ及び Ｉｂの１／２の因子は相殺され、式１２と等しいブリッジのＩ−Ｖ特性の結果が 得られる。

公式な解析が、上述された簡単な誘導を具体化する。ダイオードの向き及び関連 する電圧の極性に基づいて、ブリッジの上部の電圧は、以下の式で表される。

ｖ＝ｖ２−ｖｌ＝ｖ４−ｖ３　（式１３）この式に、ダイオードの方程式を用い ることによって、以下の式が導かれる。

ｖ＝ＶＴＩ　ｏ　ｇ　（ｉ　２／　ｉ　１）＝ＶＴｌｏｇ　（ｉ４／ｉ３）　（ 式１４）ｉ　２　／　ｉ　１　＝　ｉ　４　／　ｉ　３　（式１５）枝電流に対 するこの制限に加えて、バイアスの接合点でのキルヒホッフの電流剤を用いるこ とによって、以下の式％式％ ｉ４＋１３＝ＩＢ＝ｉｌ＋ｉ２　（式１６）式１４、式１５及び式１６から、 １４＝ｉ２　（式１７） ｉ　３＝　ｉ　１　（式１８） が導かれ、更にこれらの式から、 １＝ｉ４−ｉ１＝ｉ２−ｉｆ　（式１９）１Ｂ＝ｉｌ＋１４＝ｉ２＋ｉｌ　（式 ２０）ｉを表す式とＩＢを表す式を１１及び１２について解くことによって、 ｉ　１＝　（Ｉｂ　−ｉ）　／２　（式２１）ｉ　２＝　（Ｉｂ＋　ｉ）　／２ 　（式２２）が得られる。

最後に、Ｖ−Ｉ特性が以下の式から得られる。

ｖ＝ＶＴＩ　ｏ　ｇ　（ｉ　２／　ｉ　１）＝ＶＴｌｏｇ　（（Ｉｂ＋ｉ）／　 （Ｉｂ−ｉ））（式２３）この式は、上述された特性（式１２）と等しい。

一般的なＥＮＬＯＰは、各々の向きに配置されたダイオードを備えたいくつかの より簡単なＥＮＬＯＰユニットを並列に接続することによって形成される。これ らの例が、第６ａ図及び第６ｂ図に示されている。

ダイオードの同様な構成が、ミキサ、整流器、サンプラ、周波数マルチプレクサ 、クリッパ及び関数変換器というように、個々の状況に於いては異なるが、ブリ ッジまたはマイクロ波用として用いられるリング内では、ダイオードの等しい構 造が連続して配置されている。例えば、１９８８年に、Ａｒｔｅｃｈ　Ｈｏｕｓ ｅから出版された、Ｓ、Ａ。

Ｍａａｓによる”Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒ　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　ｃｉｒｃｕｉｔｓ ”の第１．５節と、１９８８年にＥ　Ｉ　ｌ　ｉ　ｓ　Ｈｏｒｗｏｏｄ社から出 版された、Ｆ、　Ｋｏｕｒｉｌと、Ｋ、　Ｖｒｂａによる“Ｎｏｎ　Ｉ　１ｎｅ ａｒ　ａｎｄ　ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ　ｃｉｒｃｕｉｔｓ”と、　１９８６年２ 月に、　Ｈｅｗｌｅｔｔ　ＰａｃｋａｒｄＪｏＬＩｒｎａｌから出版された、５ ｃｏｔｔ　Ｒ，Ｇｉ　ｂｓｏｎによる、　”Ｇａｌｌｉｕｍ　Ａｒｓｅｎｉｄｅ Ｌｏｗｅｒｓ　ｃｏｓｔ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　 ｏｆ　ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　ｃｏｕｎｔｅｒｓ”には、ダイオードサンプル回路 の例が記載されているが、これらのダイオード回路の何れもが、本発明によって 解決される問題、即ち高周波信号の広帯域にての線形化の問題に適切でもなく、 また直接適用できるものでもない。

七　〇　のための　１′　み゛み　゛６本発明に基づけば、ＥＮＬＯＰワンボー トは、新規な線形化回路の種類のための基本的な構築用ブロックとなり、このＥ ＮＬＯＰワンボートは、これらの構成内で分流器に接続されているので、分流器 拡張性であると呼ばれる。

最も一般的な形式の分流器拡張性線形化回路が第７図に示されている。この構成 では、ＥＮＬＯＰワンポートは、任意の２個の線形な、概ね抵抗性の２ボート■ １及び■２の間の分流器に接続されている。

非線ユＴ乏アッテネータの 重要な特別な場合の実施例が第８図に示されている。線形化回路は、ＥＮＬＯＰ 枝路（奇波形拡張性のＶ−１特性を有する）を、抵抗Ｒ１、Ｒ２及びＲ３によっ て構成された抵抗性Ｔ形アッテネータのシャント抵抗に直列に接続することによ って形成される電気的な２ポートである。広帯域に亘って動作するために、ＥＮ ＬＯＰ枝路は、好ましくは静電容量及びインダクタンスのような任意のりアクタ ンスを含まない。これらの要素の特定された実施例は、上述されておりかつ従来 技術とは異なり、静電容量を必要としない。第８図の非線形Ｔ形アッテネータの 実施例は、第７図の一般的な構成の特別な場合であり、２ポートは、単に２個の 直列接続された抵抗であり、かつ第７図のＥＮＬＯＰ内に含まれた第８図の抵抗 Ｒ３を有する。この非線形Ｔ形アッテネータは、線形化回路の動作を説明するた めの１つの例として取り上げられている。

ＥＮＬＯＰのＶ−１伝達特性の重要な特徴は、この特性が拡張性であり、そのイ ンピーダンスが信号の振幅と共に増加し、そのインピーダンスが電源から電気的 な負荷及びグランドへのパスに沿って配置された分流器に接続されているという ことである。この結果、以下に非常に直観的に説明される線形化回路の拡張性の 電圧伝達特性が提供される。

入力電圧ＶＮが定常的に増加し、抵抗の接続点の電圧ＶＴが増加するとき、ＥＮ ＬＯＰ枝路のＶ−１特性が拡張性であるために、インピーダンスが増加する。そ の結果、ＥＮＬＯＰ枝路を通して分流される電流が少なく、かつより多くの電流 が抵抗を通って流れ、その結果出力負荷電圧ｖＯの増加速度が、入力信号ＶＩＮ の増加速度よりも速くなる。その結果、ＶＩＮとＶＯとの間の拡張性の非線形特 性が提供される。

Ｔ形回路の特別な場合として、抵抗Ｒ１、Ｒ２及びＲ３のうちの何れか１つの抵 抗を省略することができる。

他の一般的な構成では、１個以上のＥＮＬＯＰ枝路が、回路内の種々の点の分流 器内に取り付けられる。その構成の１つの例が、第９図の■形アッテネータによ って提供されている。

同様に、第１０図の一般的な構成では、いくつかのＥＮＬＯＰ枝路が、電源と抵 抗との間に接続されたタンデム型の２ポートの間に組み込まれている。第１０図 の実施例の動作の原理は、第８図の実施例の動作の原理と等しい。その動作は、 人力信号が減少するとき、■−■拡張性ＥＮＬＯＰ要素の分流動作を減少させる 過程を有し、従って、より多くの電流を出力端に流し、入力電圧と出力電圧との 間の拡張性の特性を提供する。

米国特許出願第０７／６８５，９６６号明細書の第１３ａ図〜第１３ｃ図の実施 例の何れもが、本発明の実施例を包含していない。米国特許出願第０７／６８５ ，９６６号明細書の第１３ａ図の２つの連続して接続された枝路を、基本的なＥ ＮＬＯＰ構造であると特定しがちであるが、しかし本発明の実施例では、２つの 連続して接続された枝路は、分流器内で接続されており、一方米国特許出願第０ ７／６８５，９６６号明細書の第１３ａ図の実施例では、２個の連続して接続さ れた枝路は、電源と負荷との間に直列に接続されている。

本発明のＥＮＬＯＰが、米国特許出願第０７／６８５゜９６６号明細書の第１３ ａ図のように接続されている場合、所望の拡張性の特性ではなく、圧縮性の電圧 伝達特性を有することになる。

本発明の分流器の構成は、本発明の静電容量を用いないＥＮＬＯＰを使用するこ とを可能にする。・■ＩＶＬ１漣泗 これまで説明された実施例は、グランドを基準にして電気的に不平衡である。同 様な実施例の集合は、平衡した回路に基づいている。これらの実施例の基本的な 構築用ブロソクハ、平ｆ’１ｉＬ７’、：ＥＮＬＯＰ　（Ｂ−ＥＮＬＯＰ）から なり、その例が第１１ａ図に示されている。このデバイスは、極性の相異なる電 圧±Ｖによって作動的に駆動されたとき、圧縮性の合波形電流１　（Ｖ）を形成 し、従ってＶ−Ｉ特性Ｖ　（ｉ）は図１１ｂに示されているように拡張性となる 。

第１２図には、平衡したＥＮＬＯＰを任意の２個の平衡した２ポート■１とＲ２ に組み込む様子が示されている。

電源及び負荷が不平衡な信号終端デバイスの場合、平衡・不平衡遷移（平衡・不 平衡変成器または／％イブリ・ラドと呼ばれる）は、不平衡な人力及び出力から 、Ｒ１の平衡した出力とＲ２の平衡した入力へそれぞれ遷位するために必要であ る。平衡・不平衡変成器は、例えばハイブリッドＴ形回路またはセンタータップ がアースされたセンタータップ変圧器として、１９８８年にＡｒｔｅｈ　Ｈｏｕ ｓｅから出版されたＳ、Ａ、　Ｍａａｓによる”Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒ　Ｍｉｃｒ ｏｗａｖｅ　Ｃ１ｒｃｕｉｔｓ”の第１．５節に記載されているように実施する ことができる。これらのデバイスは、１つの信号を２つの信号に分離するために 用いられるものであり、この２つの信号は、位相（０°のハイブリッド）または 反位相（１８０°のハイブリッド）の何れかであるか、または反転して用いられ て、これらの２つの信号を加え合わせて（Ｏｏのハイブリッド）、または引き算 して（１８０°のハイブリッド）２つの信号を合成する。

再び平衡したＥＮＬＯＰの実現化に話を戻せば、不平衡なＥＮＬＯＰを用いる最 も簡単な方法は、ＥＮＬＯＰをグランドと駆動電圧点の間ではなく、差動的な駆 動点の間に接続することである。平衡したＥＮＬＯＰを形成するための他の方法 は、第１３図の例に示されているように、２つの反転された不平衡ＥＮＬＯＰを 合成することである。

第１３図の回路は、本発明の開示内容を、米国特許出願第０７／６８５，９６６ 号明細書の第１３ｃ図に適用することによって導かれ、米国特許出願第０７／６ ８５，９６６号明細書の第１３ｃ図の２ポートの各々は、ワンボートの各端子を 、入力端子と出力端子に分離することによって、ＥＮＬＯＰワンポートから導か れる。しかし、本発明の第１３図の実施例の独自な点は、米国特許出願第０７／ ６８５．９６６号の第１３ｃ図に既に例示された回路へ、本発明のＥＮＬＯＰ実 施例を組み込むということである。

平衡したＥＮＬＯＰの他の実施例は、第１４ａ図及び第１４ｂ図に例示されてお り、ここで、ダイオードは、使用されている平衡・不平衡変成器の極性によって さまざまな方法で接続されかつバイアスされる。

第１５図は、平衡した非線形Ｔ形アッテネータである平衡したＥＮＬＯＰを組み 込んだより特定された実施例を表している。

吐１」Ｃ１皿り 第１の好適な実施例は、第１６図に示された平衡した線形化回路からなる。第５ 図に示された２個の概ね等しいＥＮＬＯＰ不平衡回路は、Ｔ形アッテネータ内に 組み込まれたダイオードブリッジを有し、かつ平衡したＥＮＬＯＰを形成するた めに用いられ、この平衡したＥＮＬＯＰは、第１３図に示すように平衡不平衡変 成器の前後に配置された任意の２個のポートの間に組み込まれる。好適な実施例 では、第１の線形ツーポート■１は存在せず（または２個の同一なポート即ち一 対の貫通ワイヤであるとみなされ）、一方策２の線形ツーポート■２は、一対の 増幅器からなり、これらの増幅器はごく少ない量の非線形歪みを除き概ね線形で あり、平衡不平衡変成器は１８０’のハイブリッドとして実現されている。これ は、プッシュプル増幅器を連想させる、増幅度を備えた線形化回路として動作す るべく非線形Ｔ形アッテネータの集合によって変調された新規な装置を形成する 。ハイブリッドを原因とする信号パス内の符号反転の効果は、増幅器内で発生し た偶数次の歪みの非線形性が、出力のハイブリッド内で再び組み合わされること によって相殺され、２個のＥＮＬＯＰ回路内で発生した奇数次の非線形性が、再 強化されるということである。これは、第１７図の幕級数解析によって詳しく表 されており、この図には、増幅器の偶数次の歪みが減少（または原理的には消滅 ）し、２つの枝路を通る有効な線形信号と、線形化ＥＮＬＯＰ回路内で発生した 奇数次の歪みが強化されることを表している。

Ｗ＋−Ｗ−＝２β、λ、■＋２β、λ、■３　（式２４）増幅器内の奇数次の歪 みが十分に強化されるために、３次及びより高次の歪みの増幅器が必要とされ、 増幅器の偶数次の歪みに対する要求は、偶数次の歪みに対するネットワークの効 果を消滅させることによって減少される。

偶数次の歪みの良好な相殺は、増幅器の質に対する要求を軽減する方法によって 行われることになるが、低い奇数次の歪み（例えば高い３次歪みの遮断）が依然 として増幅器に要求されている。この実施例の他の利点は、この実施例が、並列 に２つの増幅器を接続することによって、３ｄＢ高く信号を増幅することである 。

従って、この実施例では、プッシュプル増幅器のいくつかの利点が非線形Ｔ形ア ッテネータ回路の利点と組み合わされ、利得を備えた線形化回路が形成される。

平衡したブリッジ回路は、好適な実施例のために選択されたＥＮＬＯＰとしての 非直列ダイオード回路には好ましいものであり、その理由は、ダイオードブリッ ジ回路が並列な２つの非直列回路に等しくかつブリッジ回路がより対称的な形状 を有するときに、残留した低い値の寄生インダクタンスが、非直列ダイオード回 路よりも低い値の因子であり、従ってバイアスを実現することがより容易となる ためである。

第２の好適な実施例（第１８図）では、第１５図の平衡したＴ形アッテネータ回 路の特別な場合として、異なる平衡した回路が使用され、この平衡した回路は、 ２個のＴ形アッテネータ間にダイオードブリッジＥＮＬＯＰを組み込むことによ って形成される。この回路では、バイアス抵抗器は仮想ＲＦ接地点に接続されて いる。

米国特許出願第０７／６８５，９６６号明細書に説明されているように、線形化 回路内に発生した歪みと、光源とを平衡させ、かつ線形伝達特性を有効に得るた めに、線形化回路の利得と、線形化回路と変調器のテーラ−級数の係数との間の 関係を調節することが必要である。この調節は、ＥＮＬＯＰ回路へのバイアス電 流を調節することによって行われる。

ＥＮＬＯＰと線形化される装置との間の所望の実現可能な利得に対して、必要な 非線形性を得るために、ＥＮＬＯＰ内で多数のダイオードを使用する必要がある 。非線形歪みの広帯域の抑制を確かなものとするためには、ＥＮＬＯＰ回路を小 型に構成することが有効であり、寄生容量及び寄生インダクタンスを減少させる ために、集積回路またはマイクロ波ハイブリッド技術が用いられる。ＥＮＬＯＰ を構成するダイオードが等しく、かつバイアス電流が等しい場合、ＥＮＬＯＰ回 路は平衡し、偶数次の成分を発生せず、その伝達特性は奇数的となる。ダイオー ドの特性の相違によって、伝達特性に偶数次の成分が生じ、偶数次の歪みが発生 する。所望に応じて、バイアス電流間の平衡を僅かに変化させるオフセットが加 えられ、奇数次の特性を回復する。

第３の実施例（第１９図）は、先行歪ませと線形なプッシュプル増幅との線形化 の機能を分離する。線形化回路は、線形増幅器の前段に配置され、第５図の非線 形ダイオードブリッジとして用いられるＥＮＬＯＰを備えた第８図の不平衡非線 形Ｔ形アッテネータとして実現される。線形増幅器は、プッシュプル増幅器、即 ち２個の１８０°のハイブリッドの間の一対の増幅器として実現され、その結果 、線形増幅器ブロックの２次歪み−が各増幅器で減少し、１つの増幅器の利得が ３ｄＢ増加する。

第１６図、第１８図及び第１９図の実施例では、等化ネットワークは、非線形な 光源の前段に配置され、光源の非線形歪みを保証し、即ち振幅のリップルと、変 調器の線形な周波数応答の線形な位相からの偏差とを減少させ、周波数帯域に亘 る均一に改良された非線形うなり抑制が形成される。

第１６図、第１８図及び第１９図の実施例の他の重要な利点は、ハイブリッドと プッシュプルの構成を用いて実施される望ましいインピーダンス変換の利点であ る。電気光学波形変調器を通過する、電気光学的な変調器の集積化された光学共 面伝達ラインの技術の状態の好ましくない特性は、そのインピーダンスが、線形 増幅器のようなＲＦ構成要素の遍在する５０Ωのインピーダンスではなく、１９ ８８年にＳｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇから出版されたＴａｍ１ｒによって編 集された”Ｇｕｉｄｅｄ　ＷａｖｅＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ”のＲ，Ａ ｌｆｅｒｎｅｓｓによるＴｉｔａｎｉｕｍ　Ｄｉｆｆｕｓｅｄ　Ｌｉｔｈｉｕｍ 　Ｎ１ｏｂａｔｅ　Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　Ｄｅｖｉｃｅｓ”に説明されているよ うに、約２５Ωであるということである。任意の実際のシステムでは、インピー ダンスマツチングに必要な値は５０Ωから２５Ωとなっている。通常のインピー ダンスマツチング技術が、電気光学変調器の共面伝達ラインに直列接続された２ ５Ωを補正するために用いられ、その結果ＲＦ電力の半分が消費される。

他のインピーダンスマツチング技術は、変圧器を使用するが、そのような変圧器 は、１デイケードの周波数範囲以上に広がるケーブルテレビの帯域をカバーする 広帯域を実現することは困難であり、その結果生じた線形な振幅のリップルと位 相は、非線形うなり抑制を減少させる。一方、第１６図、第１８図及び第１９図 の実施例の２個の増幅器に組み合わされるために用いられるＲＦハイブリッドの 性質は、１９８８年Ａｒｔｅｃｈ　Ｈｏｕｓｅから発行されたＳ、Ａ、　Ｍａａ ｓによる“Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒ　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｃ１ｒｃｕｉｔｓ”の第 １．５節に記載されているように、結合ボートでインピーダンスが半分になると いうことである。即ち、５０Ωの出力インピーダンスを備えたレギュレータＲＦ 増幅器を用いることによって、ハイブリッド結合ポートのインピーダンスが２５ Ωとなり、それは、共面伝搬波の電気光学的変調器を駆動するために適しており 、従って上述された性能の不利益を引き起こす新たなインピーダンスマツチング の必要性を除去する。

一般的な用途 本発明のこれまでの説明は、電気光学的な変調器のような音波形特性を備えた光 源を線形化することに着目して行われてきた。しかし、この回路は、ダイオード またはＥＮＬＯＰ回路に含まれている他の非線形成分のバイアス電流の対称性を 制御するか、またはダイオードが特定の方法によって接続されている各枝路の異 なる個数のダイオードを用いる可能性を制御することによって偶特性及び音特性 の両方を備える任意の電気的な非線形装置またはＤＦＢレーザのような他の光源 の伝達特性を線形化するために製造されることもできる。逆に、２次の成分の発 生は、２つのバイアス電流の値を異なるものとすることによって行われ、今次数 及び偶次数の成分の合成は、２つのバイアス電流の比を変えることによって制御 される。

本明細書で言及された全ての刊行物及び特許明細書は、ここで言及したことによ って本出願の一部とされたい。

これまでに本発明が十分に説明されたが、添付の請求項の真髄または技術的視点 を逸脱することなしに種々の変形及び変更か可能なことは当業者には明らかであ る。

ＦＩＧＵＲＥ７ ＦＩＧＬＪＲＥ２ｂ ＦＩＧＵＲＥ４ ｖ２ ＦＩＧＵＲＥ　５ 線形化回路 ＦＩＧＵＲＥ８ ＦＩＧＵＲＥ　６ａ ＦＩＧＵＲＥ　６ｂ ＦＩＧＵＲＥ９ ■ ＦＩＧＵＲＥ　１１ｂ ＦＩＧＵＲＥ１３ ＦＩＧＵＲＥ　１４ａ ＦＩＧＵＲＥ　１４ｂ ＦＩＧＵＲＥ７５ ＦＩＧＵＲＥ　ｆ６ ｕ＋Ｉ’ｌ　ＱＩ　Ｖ　＋　Ｑ３Ｖ’　Ｗ＋ＩＩＩβ１’＋＋！’２’＋２ＦＩ ＧＵＲＥ１７ 線形化回路 ＦＩＧＵＲＥ１９ フロントページの続き （５１）　Ｉｎｔ、　Ｃ１，６識別記号　庁内整理番号ＨＯ４８１０１０４ （７２）発明者　ベルホーベン、ハンスアメリカ合衆国カリフォルニア州９４０ ４０・マウンテンビュー・ブルーレイクスクエアＩ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．線形化された伝達システムであって、入力ポートと１個または複数の光出力 ポートの間の非線形な伝達特性を備えた伝達手段と、 入力信号ポートと、 前記入力信号ポートと前記伝達手段の前記入力ボートの間に接続された線形化回 路とを有し 前記線形化回路が、 前記入力信号ポートに接続された入力ポートと、前記伝達手段の前記入力ポート に接続された出力ポートと、 前記線形化回路の前記入力ポートと前記出力ポートとの間に接続され、その出力 が次の後記ツーポート線形回路の入力に接続されている１個または複数のツーポ ート線形回路と、 カスケード接続された前記各対のツーポート線形回路の共通の出力ポート及び入 力ポートの接続部に対して並列に接続された１個または複数のワンポート非線形 回路とを有し、 前記ツーポート線形回路の利得と、前記ワンポート非線形回路の非線形性の量が 、前記入力信号ポートから前記伝達手段の前記出力ポートまでの全体の伝達特性 が概ね線形となるように選択されていることを特徴とする線形化された伝達シス テム。 ２．前記ワンポート非線形回路の１つと、前記ツーポート線形化回路の２つを有 することを特徴とする請求項１に記載のシステム。 ３．前記ツーポート線形回路の第１の回路の第１の出力リードに接続された第１ の端子と、前記非線形ワンポート回路の第１のリードに接続された第２の端子と 、前記ツーポート線形回路の第２の回路の第１の入力リードに接続された第３の 端子とを備えた３曙子線形ネットワークと、前記第１のツーポート線形回路の第 ２の出力リードと、前記第２のツーポート線形回路の第２の入力リードとに接続 された前記非線形ワンポート回路の第２のリードとを更に有することを特徴とす る請求項２に記載のシステム。 ４．前記３端子線形ネットワークの各々が、接続点に接続された左、右及び中間 の線形ワンポート回路を有する３個の線形ワンポート回路を有することを特徴と する請求項２に記載のシステム。 ５．前記左、右及び中間の線形ワンポート回路の各々が、抵抗を有することを特 徴とする請求項４に記載のシステム。 ６．前記非線形ワンポート回路は、ブリッジネットワーク内に位相幾何学的に接 続された４個のダイオードの枝路の列を有し、 前記ブリッジネットワークの対角線上の２個の隅が、前記ワンポートの２個の信 号端子として働き、前記ブリッジネットワークの他の２個の対角線上の隅が、バ イアス手段に各々接続されていることを特徴とする請求項１若しくは２に記載の システム。 ７．前記非線形ワンポート回路が、 前記第１入力リードと前記ブリッジネットワークの前記第１バイアスリードとの 間に、前記ブリッジネットワークの前記第１入力リードに対して第１の極性で接 続された１個または複数のダイオードの第１の集合と、前記ブリッジネットワー クの前記第１の入力リードと前記第２のバイアスリードとの間に、前記ブリッジ ネットワークの前記第１の入力リードに対して第２の極性で接続された１個また は複数のダイオードの第２の集合と、前記第２の入力リードと前記ブリッジネッ トワークの前記第１のバイアスリードとの間に、前記ブリッジネットワークの前 記第２の入力リードに対して前記第１の極性で接続された１個または複数のダイ オードの第３の集合と、前記第２の入力リードと、前記ブリッジネットワークの 前記第２のバイアスリードとの間に、前記ブリッジネットワークの前記第２の入 力リードに対して前記第２の極性で接続された１個または複数のダイオードの第 ４の集合とを有することを特徴とする請求項６に記載のシステム。 ８．前記バイアス手段が電流源を有することを特徴とする請求項６に記載のシス テム。 ９．前記バイアス手段が抵抗と直列に接続されたバイアス電圧を有することを特 徴とする請求項６に記載のシステム。 １０．前記１個または複数のワンポート非線形回路の少なくとも１つが、第１の 前記ツーポート線形回路の第１の出力リードに接続された第１端子と、前記非線 形ワンポート回路の第１リードに接続された第２端子と、第２の前記ツーポート 線形回路の第１入力リードに接続された第３の端子とを備えた３端子線形ネット ワークによって隣接するツーポートの間に接続され、 前記非線形ワンポート回路の第２のリードが、前記第１のツーポート線形回路の 第２出力リードと前記第２のツーポート線形回路の第２入力リードとに接続され ていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。 １１．前記３端子線形ネットワークの各々が、接続点で接続された左、右及び中 間の線形ワンポート回路を備えた３個の線形ワンポート回路を有することを特徴 とする請求項１０に記載のシステム。 １２．前記左、右及び中間の線形ワンポート回路の各々が抵抗を有することを特 徴とする請求項１１に記載のシステム。 １３．前記１個または複数のワンポート非線形回路の各々が、 第１入力リードと、 第２入力リードと、 中間ノードと、 前記中間ノードへ第１の極性で電流を流すべく、前記第１入力リードと前記中間 ノードとの間に接続された１個または複数の直列接続されたダイオードの第１の 集合と、前記中間ノードに前記第１の極性で電流を流すべく、前記第２入力リー ドと前記中間ノードとの間に接続された１個または複数の直列接続されたダイオ ードの第２の集合と、前記第１入力ポートに接続された第１バイアス手段と、前 記中間ノードに接続された第２バイアス源とを有することを特徴とする請求項１ 乃至２に記載のシステム。 １４．前記１個または複数のワンポート非線形回路の各々が、複数の並列に接続 されたアレイを有し、前記アレイの各々が、対角線上の２つの隅が前記ワンポー トの２個の信号端子として働き、他の対角線上の２つの隅がバイアス手段に接続 されている、ブリッジネットワークに位相幾何学的に接続された４個のダイオー ド枝路を有することを特徴とする請求項１若しくは２に記載のシステム。 １５．前記１個または複数のツーポート線形回路の前記第１の回路の第１リード に接続された第１出力リードと、前記１個または複数のツーポート線形回路の前 記第１の回路の第２リードに接続された第２出力リードと、前記入力信号ポート に接続された入力リードとを備えた分離器と、前記ツーポート線形回路の最も後 段に配置された前記出力ポートの第１リードに接続された第１入力リードと、前 記ツーポート線形回路の前記最も後段に配置された回路の前記出力リードの第２ リードに接続された第２入力リードと、前記伝達手段の前記入力ポートに接続さ れた出力リードとを備えた結合器とを更に有することを特徴とする請求項１若し くは２に記載のシステム。 １６．前記１個または複数のワンポート非線形回路の各々が、 前記第１端子と、前記ワンポート非線形回路の前記２本のリードの一方として働 く第２端子とを備えた第１ワンポート回路と、 前記第１ワンポート回路の前記第１端子に接続された第１端子と、前記ワンポー ト非線形回路の前記２本のリードのもう一方のリードとして働く第２端子とを備 えた第２ワンポート回路とを有することを特徴とする請求項１５に記載のシステ ム。 １７．前記第１の及び前記第２のワンポート回路の前記第１端子が、共通グラン ドに接続されており、前記入力信号ポートが前記共通グランドを基準とする入力 信号を受信し、 前記伝達手段がその入力ポートに、前記共通グランドを基準とする変調信号を前 記線形化回路から受信することを特徴とする請求項１６に記載のシステム。 １８．前記分離器が１８０°の分離器からなり、かつ前記結合器が１８０°の結 合器からなることを特徴とする請求項１５に記載のシステム。 １９．前記伝達手段が、電気的入力と光学的出力との間に非線形伝達特性を備え た非線形の変調可能な光源を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム 。 ２０．前記第１ワンポート回路の前記第１端子が、共通グランドに接続されてお り、 前記入力信号ポートが前記共通グランドを基準とする入力信号を受信し、 前記非線形な変調可能な光源が、その電気的な入力に、前記共通グランドを基準 とする変調信号を前記線形化回路から受信することを特徴とする請求項１９に記 載のシステム。 ２１．前記変調可能な光源が、レーザと電気光学的変調器を有することを特徴と する請求項１９に記載のシステム。 ２２．前記レーザが、前記電気光学的変調器の光学的入力に接続された出力を有 し、 前記電気光学的変調器が、前記伝達手段の前記入力ポートとして働く電気的変調 入力と、前記伝達手段の前記１個または複数の光学的出力ポートとして働く少な くとも１つの光学的出力ポートとを有することを特徴とする請求項２１に記載の システム。 ２３．前記変調器が、電圧対光伝達特性が概ね奇関数である直角点にバイアスさ れていることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。 ２４．線形化された伝達システムであって、変調入力ポートと、少なくとも１つ の変調された光信号出力ポートとを備え、非線形伝達特性を有する光伝達装置と 、 情報信号入力ポートと、 前記情報信号入力ポートに接続された入力ポートと、第１の出力リードと第２の 出力リードとを備えた分離器と、線形化回路とを有し、 前記線形化回路が、 前記分離器の前記第１出力リードに接続された第１入力リードと、前記分離器の 前記第２出力リードに接続された第２入力リードとを備えた入力ポートと、第１ 出力リードと第２出力リードとを備えた出力ポートと、 ブリッジネットワークを含むワンポート非線形回路とを有し、 前記ブリッジネットワークが、 第１入力リードと第２入力リードと、 第１バイアス源に接続された第１バイアスリードと、第２バイアス源に接続され た第２バイアスリードと、前記入力リードと、前記ブリッジネットワークの前記 第１バイアスリードとの間に、前記ブリッジネットワークの前記第１入力リード に対して第１の極性で接続された１個または複数のダイオードの第１の集合と、 前記第１入力リードと前記ブリッジネットワークの前記第２バイアスリードとの 間に、前記ブリッジネットワークの前記第１入力リードに対して第２の極性に接 続された１個または複数のダイオードの第２の集合と、前記第２入力リードと、 前記ブリッジネットワークの前記第１バイアスリードとの間に、前記ブリッジネ ットワークの前記第２入力リードに対して前記第１の極性に接続された１個また は複数のダイオードの第３の集合と、前記第２入力リードと、前記ブリッジネッ トワークの前記第２バイアスリードとの間に、前記ブリッジネットワークの前記 第２入力リードに対して前記第２の極性に接続された１個または複数のダイオー ドの第４の集合とを有し、前記線形化回路が、 前記線形化回路の前記入力ポートの第１リードに接続された第１端子と、前記非 線形ワンポート回路の前記第１入力リードに接続された第２端子と、前記線形化 回路の前記出力ポートの第１リードに接続された第３端子とを備えた第１の３端 子線形ネットワークと、 前記線形化回路の前記入力ポートの第２リードに接続された第１端子と、前記非 線形ワンポートの前記第２入力リードに接続された第２端子と、前記線形化回路 の前記出力ポートの第２リードに接続された第３端子とを備えた第２の３端子線 形回路と、 前記線形化回路の前記第１出力リードに接続された第１入力リードと、前記線形 化回路の前記第２出力リードに接続された第２入力リードと、前記光伝達装置の 前記変調入力ポートに接続された出力ポートとを備えた結合器とを有し、 前記線形ネットワーク及び前記線形化回路の非線形性の量によって提供された減 衰は、前記入力信号ポートから前記伝達手段の前記出力ポートへの概ね線形な全 体の伝達特性を提供することを特徴とする線形化された伝達システム。 ２５．前記３端子線形ネットワークの各々が、接続点に接続された左、右及び中 間の線形ワンポート回路を備え、かつ各々第１、第２及び第３の端子を提供する ３個の線形ワンポート回路を有することを特徴とする請求項２４に記載のシステ ム。 ２６．前記第１及び第２の３端子線形ネットワークが、第１のツーポート線形ネ ットワークと第２のツーポート線形ネットワークとを通して、前記分離器の前記 出力リードと、前記結合器の前記入力リードに各々接続されていることを特徴と する請求項２４に記載のシステム。 ２７．前記左、右及び中間の線形ワンポート回路の各々が抵抗を有することを特 徴とする請求項２６に記載のシステム。 ２８．前記分離器が１８０°の分離器からなり、前記結合器が１８０°の結合器 からなることを特徴とする請求項２４に記載のシステム。 ２９．前記線形化回路の前記第１出力リードに接続された入力リードと、前記結 合器の前記第１入力リードに接続された出力リードとを備えた第１増幅器と、前 記線形化回路の前記第２出力リードに接続された入力リードと、前記結合器の前 記第２入力リードに接続された出力リードとを備えた第２増幅器とを更に有する ことを特徴とする請求項２４に記載のシステム。 ３０．前記第１及び第２のバイアス源が、各々バイアス電圧源に直列に接続され た抵抗を有することを特徴とする請求項２４に記載のシステム。 ３１．前記結合器の前記出力ポートと、前記光伝達装置の前記変調入力ポートと の間に接続された周波数等化ネットワークを更に有することを特徴とする請求項 ２４に記載のシステム。 ３２．前記第１及び第２のバイアス源が各々電流源からなることを特徴とする請 求項２４に記載のシステム。 ３３．前記変調可能な光源が、レーザ及び電気光学的変調器を有することを特徴 とする請求項２４に記載のシステム。 ３４．前記レーザが、前記電気光学的変調器の光入力に接続された出力を有し、 前記電気光学的変調器が、前記伝達手段の前記入力ポートとして働く電気的変調 入力ポートと、前記伝達手段の前記出力ポートとして働く光出力とを有すること を特徴とする請求項３３に記載のシステム。 ３５．前記変調器が、電圧対光伝達特性が概ね奇関数からなる直角点にバイアス されることを特徴とする請求項３３に記載のシステム。 ３６．線形化された伝達システムであって、変調入力ポートと、少なくとも１つ の変調された光信号入力ポートとを備え、かつ非線形伝達特性を有する光伝達装 置と、 情報信号入力ポートと、 前記情報信号入力ポートに接続された入力ポートと、第１出力リードと、第２出 力リードとを備えた分離器と、線形化回路とを有し、 前記線形化回路が、 前記分離器の前記第１出力リードに接続された第１入力リードと、前記分離器の 前記第２出力リードに接続された第２入力リードとを備えた入力ポートと、第１ 及び第２の出力リードを備えた出力ポートと、非線形ネットワークとを有し、 前記非線形ネットワークが、第１及び第２の入力リードと、 第１バイアス源に接続された第１バイアスリードと、第２バイアス源に接続され た第２バイアスリードと、第３バイアス源に接続された第３バイアスリードと、 第４バイアス源に接続された第４バイアスリードと、第１ダイオードブリッジネ ットワークと、第２ダイオードブリッジネットワークとを有し、変調入力ポート と、少なくとも１つの変調された光信号出力ポートとを有し、かつ非線形伝達関 数を有する光伝達装置と、 情報信号入力ポートと、 線形化回路とを有し、 前記線形化回路が、 前記情報信号入力ポートに接続された入力リードを備えた入力ポートと、 前記光伝達装置の前記変調入力ポートに接続された出力ポートと、 ブリッジネットワークとを有し、 前記ブリッジネットワークが、 第１及び第２の入力リードと、 第１バイアス源に接続された第１バイアスリードと、第２バイアス源に接続され た第２バイアスリードと、第１入力リードと前記ブリッジネットワークの前記第 １バイアスリードとの間に、前記ブリッジネットワークの前記第１入力リードに 対して第１の極性で接続された１個または複数のダイオードの第１の集合と、前 記第１入力リードと、前記ブリッジネットワークの前記第２バイアスリードとの 間に、前記ブリッジネットワークの前記第１入力リードに対して第２の極性で接 続された１個または複数のダイオードの第２の集合と、前記第２入力リードと、 前記ブリッジネットワークの前記第１バイアスリードとの間に、前記ブリッジネ ットワークの前記第２入力リードに対して前記第１の極性で接続された１個また は複数のダイオードの第３の集合と、前記第２入力リードと、前記ブリッジ回路 の前記第２バイアスリードとの間に、前記ブリッジネットワークの前記第２入力 リードに対して第２の極性で接続された１個または複数のダイオードの第４の集 合とを有し、前記線形化回路が更に、 前記線形化回路の前記第１入力ポートの前記第１リードに接続された第１端子と 、前記ブリッジネットワークの前記第１入力リードに接続された第２端子と、前 記線形化回路の前記出力ポートの前記第１リードに接続された第３端子とを備え た３端子入力ネットワークを有し、前記ブリッジネットワークの前記第２入力リ ードが、前記入力ポートの第２リードと、前記線形化回路の前記出力ポートの第 ２リードとに接続され、 前記線形ネットワークと前記線形化回路の非線形性の量とによって提供された減 衰が、前記入力信号ポートから、前記伝達手段の前記出力ポートへの概ね線形な 全体の伝達特性を提供することを特徴とする線形化された伝達システム。 ５０．前記３端子線形ネットワークの各々が、接続点に接続された左、右及び中 間の線形ワンポート回路を備えた３個の線形ワンポート回路を有することを特徴 とする請求項４９に記載のシステム。 ５１．前記左、右及び中間の線形ワンポート回路の各々が抵抗を有することを特 徴とする請求項５０に記載のシステム。 ５２．前記３端子線形ネットワークの前記第３端子と、前記ブリッジネットワー クの前記第２入力リードとが、ツーポート線形ネットワークを通して前記出力ポ ートに接続されていることを特徴とする請求項４９に記載のシステム。 ５３．前記３端子線形回路の前記第３端子に接続された入力ポートと、第１及び 第２の出力リードとを備えた分離器と、 第１及び第２の入力リードと、前記光伝達装置の前記変調入力ポートに接続され た出力ポートとを備えた結合器と、前記分離器の前記第１出力リードに接続され た入力リードと、前記結合器の前記第１入力リードに接続された出力リードとを 備えた第１増幅器と、 前記分離器の前記第２出力リードに接続された入力リードと、前記結合器の前記 第２入力リードに接続された出力リードとを備えた第２増幅器とを更に有するこ とを特徴とする請求項４９若しくは５２に記載のシステム。 ５４．前記結合器の前記出力リードに接続された入力リードと、前記光伝達装置 の前記変調入力ポートに接続された出力リードとを備えた等化ネットワークを更 に有することを特徴とする請求項４９若しくは５２に記載のシステム。 ５５．前記結合器の前記出力リードに接続された入力リードと、前記光伝達装置 の前記変調入力ポートに接続された出力リードとを備えた等化ネットワークを更 に有することを特徴とする請求項５３に記載のシステム。 ５６．前記分離器が１８０°の分離器からなり、前記結合器が１８０°の結合器 からなることを特徴とする請求項５３に記載のシステム。 ５７．前記第１及び第２のバイアス源が各々、バイアス電圧と直列に接続された 抵抗を有することを特徴とする請求項４９に記載のシステム。 ５８．前記第１及び第２のバイアス源が各々電流源を有することを特徴とする請 求項４９に記載のシステム。 ５９．前記光伝達装置が、非線形の伝達特性を有する非線形の変調可能な光源を 有することを特徴とする請求項４９に記載のシステム。 ６０．前記変調可能な光源がレーザ及び電気光学的変調器からなることを特徴と する請求項５９に記載のシステム。 ６１．前記変調器が、その特性が概ね奇波形となる直角点にバイアスされること を特徴とする請求項６０に記載のシステム。 ６２．カスケード接続された前記ツーポート線形回路の各々の対の共通の出力及 び入力ボート接続部に亘って並列に接続された前記１個または複数のワンポート 非線形回路が、カスケード接続された一対の前記ツーポート線形回路の第１出力 リードと第１入力リードとの間に接続された第１抵抗と、 前記カスケード接続された前記ツーポート線形回路の第１の組の前記出力ポート の前記第１の出力リードと第２の出力リードに亘って、第１のワンポート非線形 回路と直列に接続された第２抵抗と、 前記ツーポート線形回路の前記カスケード接続された対の第２の組の前記入力ポ ートの前記第１入力リードと第２入力リードに亘って第２のワンポート線形回路 と直列に接続された第３抵抗とを有することを特徴とする請求項１に記載の線形 化された伝達システム。 ６３．前記ダイオードが、前記バイアスリードによって順方向バイアスされてい ることを特徴とする請求項７、２４、３６及び４９の何れかに記載のシステム。 ６４．前記ダイオードが前記バイアスリードによって順方向バイアスされている ことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。 ６５．前記ダイオードが前記バイアスリードによって順方向バイアスされている ことを特徴とする請求項１４に記載のシステム。