SE462069B - Signalanordning foer fellokalisering i ett digitaloptiskt oeverfoeringssystem - Google Patents

Description

F-J 462 069 en del av det infallande ljuset att kopplas till nästa fiber. Som ett resultat uppträder en överföringsdämpning som kan varieras med tiden i beroende av fläck- mönstret. Som resultat kan det sägas, att amplitudmodulation av en enda optisk nivå orsakar en oönskad våglängdsmodulation av ljuskällan som, via våglängd- amplitudomvandling, kommer att tydligt visa sig i en parasitisk amplitudvaria- à tion hos den mottagna signalen.

Uppfinningen har till syfte att åstadkomma en signalanordning för felloka- lisering av det i första stycket beskrivna slaget i vilken verkan av de ovan nämnda problemen minskas. Uppfinningen avser en signalanordning för fellokali- sering såsom angiven i första stycket, kännetecknad av att varje överdrag inne- fattar en helvâgsamplitudmodulator för alstring av två amplitudnivåer till svar på nämnda fellokaliseringssignal för de båda logiska nivåerna som transporteras av det digitaloptiska överföringssystemet, varigenom en signal med fyra nivåer överförs över nämnda *överföringssystem som upprätthåller effektförbrukningen hos nämnda elektrooptiska omvandlare väsentligen konstant under undvikande av våglängdsmodulation av ljussignalen som överföringssystemet transporterar.

Utföringsformer av uppfinningen kommer nu att beskrivas medelst exempel med hänvisning till bifogade ritningar, där fig_l visar en utföringsform av en signalanordning enligt uppfinningen, fig_§ visar ett vågformdiagram för att för- klara anordningens funktion enligt uppfinningen, jig_3 visar ett utföringsex- empel av en helvågs amplitudmodulator för användning i anordningen enligt fig.1, fig_í visar ett vågformdiagram för att förklara funktionen hos det i fig 3 vi- sade utföringsexemplet, fig_§_visar ett alternativt utföringsexempel av en hel- vågsamplitudmodulator för användning i anordningen enligt fig 1, fig_§ visar ett ytterligare alternativt utföringsexempel av en helvågsamplitudmodulator för användning i anordningen enligt fig 1, fjg_Z_visar ett fjärde utförings- exempel på en helvågsmodulator för användning i anordningen enligt fig 1 och jjg_§_vi ar ett vågformdiagram för att förklara funktionen hos det i fig 7 visade utföringsexempelt.

I det i fig 1 visade utföringsexemplet betecknar I en första terminalsta- tion och II en andra terminalstatior. I framåtriktningen mellan de två termi- nalstationerna I och II är överdrag 1, 2 och 3 anordnade. I returriktningen mellan de tvâ terminalstationerna I och II är överdragen 30, 20 och 10 anord- nade. överdragen 1, 2 respektive 3 är vid sina utgångar försedda med elektro- optiska omvandlare 4, 5 respektive 6. överdragen 30, 20 respektive 10 är vid sina utgångar försedda med elektro-optiska omvandlare 9, 8 respektive 7. Fellokali- seringssignaler F1, F2 och F3 är kopplade till de elektro-optiska omvandlarna 462 069 4, 5 och 6 hos de respektive överdragen 1, 2 och 3 via he1vågsamp1itudmodu1a- torer 100, 200 och 300. Feïïokaïiseringssignaïer F30, F20 och F10 är koppïade ti11 eïektrooptiska omvandïare 9, 8 och 7 hos de respektive överdragen 30, 20 och 10. Via he1vågsamp1itudmoduïatorer 302, 202 och 102 bildar respektive fib- rer 11, 12 och 13 ytter1igare överföringsvägar för överdragen 1, 2 respektive 3. Fibrer 14, 15 och 16 biïdar ytterïigare optiska överföringsvägar för över- dragen 30, 20 respektive 10. Det kan påpekas att sättet på viiket ïokaïise- ringssignaïerna aistras och överförs inte kommer att beskrivas ytterïigare. Ett fïertaï metoder för detta är känt i ïitteraturen. Det är exempeïvis känt att, efter det att en lokaiiseringssignaï mottagits från ett föregående överdrag, ett överdrag regenererar denna signai och därefter överför den tiii nästa överdrag. Det är även känt att, efter det att en lokaïiseringssignaï mot- tagits från ett föregående överdrag, ett överdrag överför sin egen iokaii- seringssignai ti11 nästa överdrag.

Fig 2 visar fonmen hos den optiska signaïen vid utgången på en ïinjeför- stärkare efter det att 1okaïiseringsinformationen har anbringats. Den ïogiska 1-nivån för den digita1a huvudsignaïen svarar mot den optiska effekten P1 och den ïogiska 0-nivån för huvudsignaien svarar mot den optiska effekten P0. Båda nivåerna P0 och Pl hå11s konstanta trots uppträdande ändringar i 1injeförstär- karens kretsparametrer på känt sätt mede1st en styrsïinga. Styrsiingan är så i beskaffad den endast reagerar för långsamma ändringar i den optiska utsignaïen.

Styrsïingan reagerar inte för snabba ändringar av den optiska huvudsignaïen.

Det faktum att styrsïingan endast reagerar för ïångsamma ändringar kan utnytt- jas ti11 att påïägga 1oka1iseringsinformationen på den digitaïa huvudsignaïen genom amp1itudmodu1ation.

Såsom visas i fig 2, reaïiseras överföringen av en ïogisk 1 hos 1oka1ise- ringssignaien genom att upprätthâïïa den 1ogiska 0 och den 1ogiska 1 för huvud- signaïen på de respektive nivåerna P0 och P1. Üverföringen av en logisk 0 hos Tokaïiseringssignaïen reaïiseras genom att upprätthåïïa den 1ogiska 0 och den iogiska 1 för huvudsigna1en vid de respektive nivåerna P00 och P10. Nivåerna P00 och P10 väïjs så reïativt P0 och P1 att förïusteffekten i ïjuskälian är oberoende av den ïogiska nivån för fe11oka1iseringssigna1en. Ljuskä11an kan vara en ïaserdiod. I detta faïï är förïusteffekten väsentïigen proportioneïï mot strömmen genom ïaserdioden. Den tiïlförda optiska effekten är en funktion av samma ström, så att ID, Il, 110 och I00 är strömmarna som a1strar de respek- tive optiska effekterna P0, P1, P10 och P00. Om det antas att den optiska nivån "hög" (P1 e11er P10) uppträder ïika ofta som den optiska nivån “1åg" (P0 e11er 462 069 P00), så är i händelse av att en logiskt 1 hos lokaliseringssignalen överförs medeleffekterna lika med: 1/2(Io + 11).va (1) där, Vd är den antagna diodspänningen. Den medelförbrukade effekten när en logisk 0 hos lokaliseringssignalen överförs är lika med: 1/2(1oo + 11o).va . (2) Låt oss nu anta att 1oo -10 = 11 - 110 = A (3) då blir uttrycken (1) och (2) lika, eftersom l/zuoo + 110) = 1/2(1o + A+ 11 -A ) =1/2(Io +11) Följaktligen är den förbrukade medeleffekten lika i båda fallen, varigenom temperaturen för ljuskällan förblir konstant när en koherent ljuskälla an- vänds i systemet. Följaktligen uppträder inte vâglängdsmodulation av det ljus som utsänts av ljuskällan, trots att lokaliseringsinformationen är överlagrad som amplitudmodulation på den digitala huvudsignalen.

Om de optiska nivåerna "hög" och "låg" inte uppträder lika ofta, kommer uttrycket (1) att ändras. Om den höga respektive den låga nivån uppträder med en sannolikhet p(h) respektive p(1) ändras uttrycket (1) till [immun + pumro) 1 vd (4) Uttrycket (2) ändras då till [p(n).1(1o) + puruooí) vd (s) Låt oss anta att följande gäller: 1(oo)-1(o) = "lfil . (1(1)-1(1o)) = A (s) p(1) då är uttrycken (4) och (5) lika, eftersom p(h).1(1o) + pu). 1(oo) = pm) )_1(1) Agaf pu).

(I(0) +¿fi;) = p(h). I(1) + pil) . I(0) Även i detta fall är den förbrukade effekten oberoende av fellokaliserings- signalen. Ingen våglängdsmodulation uppträder således trots att lokaliserings- informationen är överlagrad som amplitudmodulation på den digitala huvudsigna- len.

Fig 3 visar konstruktionen för ett överdrag. En ljussignal som kommer från en optisk fiber 11 omvandlas med hjälp av en optoelektrisk omvandlare 55 till en ekvivalent elektrisk signal som förs till en förstärkare 57 med variabel förstärkning via en förförstärkare 56. Utsignalen från förstärkaren 57 med variabel förstärkning förs till en utgângsförstärkare 58 via en regenerator 63. 462 069 Utgångsförstärkarens 58 utsignal omvandlas till en ekvivalent optisk signal som förs till en efterföljande överföringsväg 12 via en fellokaliseringsmodulator 200 och den elektrooptiska omvandlaren 5. En styrslinga innefattande en toppde- tektor 59 och en jämförare 60 är anordnad mellan utgången på förstärkaren 57 med variabel förstärkning och styringângen på densamma. Förstärkaren 57 med varia- bel förstärkning och styrslingan säkerställer att toppspänningen på förstärka- rens 57 utgång förblir konstant.

Tidskonstanten för toppdetektorn 59 väljs normalt så att en amplitudmodu- lation som är pålagd huvudsignalen detekteras upp till en modulationsfrekvens på några kHz. Detta innebär egentligen att toppdetektorn 59 fungerar som en demodulator för fellokaliseringssignalen. I motsats härtill är i vissa fall styrhastigheten för styrslingan hög nog att upprätthålla amplituden för signa- len från förstärkarens 57 utgång väsentligen konstant. Härför måste förstärk- ningen hos förstärkaren med variabel förstärkning ändras omvänt mot amplituden för signalen som uppträder på signalingången 62 på förstärkaren 57 med variabel förstärkning. Detta innebär att variationerna i styrsignalen vid styringången 65 på förstärkaren 57 med variabel förstärkning måste stå i överensstämmelse med fellokaliseringssignalen som är överlagrad på huvudsignalen som en ampli- tudmodulation. Fellokaliseringssignalen kan följaktligen detekteras vid styrin- gången 65 på förstärkaren 57 med variabel förstärkning.

I utföringsexemplet enligt fig 3 visas vidare hur en modulator för fello- kaliseringssignalen F2 kan vara konstruerad. Modulatorn innefattar en tvâpolig tvåläges omkopplare 40 och en enpolig tyåläges omkopplare 41. Dessa omkopplare kan vara konstruerade på känt sätt, exempelvis medelst kopplingstransistorer.

De första kontakterna 42 och 45 på den tvâpoliga tvâlägesomkopplaren 40 är an- slutna till förbindningspunkten mellan den elektrooptiska omvandlaren 5 och en strömkälia 201 som alstrar förspänningsströmmen I(0) för omvandlaren. Ström- källans andra uttag är ansluten till en punkt med konstant potential.

De andra kontakterna 43 och 44 hos den tvåpoliga tvålägesomkopplaren 40 är anslutna till en punkt med konstant potential. Omkopplarens 40 första pol 46 är ansluten till omkopplarens 41 första kontakt 48. Omkopplarens 40 andra pol 47 är ansluten till omkopplarens 41 andra kontakt och även till en punkt med kon- stant potential via en strömkälla 52. Omkopplarens 41 pol 50 är ansluten till en punkt med konstant potential via en strömkälla 51. Den tvåpoliga omkopplaren 40 manövreras av en huvudsignal som matas från förstärkaren 58, så att exempel- vis omkopplaren 40 intar det visade läget om huvudsignalen har "låg" nivå. 462 069 Omkopplaren 41 manövreras av fellokaliseringssignalen F2. När omkopplaren 41 är i det visade läget flyter en ström lika med I(1) + I(O) eller I(O) + I(2) i beroende av omkopplarens 40 läge. Följaktligen går strömmen mellan nivåerna' 00 och 10 i fig 4 och dessa nivåer svarar mot nivåerna P00 och P10 i fig 2. I detta fall moduleras huvudsignalen av en logisk 0 hos fellokaliseringssignalen F2. När omkopplaren 41 är i det andra läget, komer strömmen som är överförd till omvandlaren 5 att vara lika med I(O) eller I(O) 4 1/2 [l(1) + I(2)] i beroende av omkopplarens 40 läge. Denna ström går således mellan nivåerna D och 1 i fig 4 och dessa nivåer svarar mot nivåerna P0 och P1 i fig 2. I detta fall moduelras huvudsignalen av en logisk 1 hos fellokaliseringssignalen F2. I båda fallen är medelvärdet för strömmen som flyter genom laserdioden 5 lika med I(0)+1/2I(1) + I(2) och är följaktligen oberoende av det logiska värdet hos fellokaliseringssignalen F2 som har låg frekvens. Detta innebär att effekten som förbrukas i omvandlaren 5 förblir konstant. Amplitudmodulationen har såle- des ingen inverkan på omvandlarens 5 temperatur och följaktligen kommer ingen våglängdsmodulation att uppträda.

Fig 5 visar ett utföringsexempel i vilket den höga och låga nivån för den optiska signalen inte uppträder lika ofta. Den tvåpoliga omkopplaren 89 manöv- reras av fellokaliseringssignalen F2. Den tvåpoliga omkopplarens 89 kontakt 48 är ansluten till den tvåpoliga omkopplarens 48 första pol 46. Den tvåpoliga omkopplaren 89 kontakt 49 är ansluten till den tvåpoliga omkopplarens 40 andra pol 47. Den tvåpoliga omkopplarens 89 kontakter 86 och 87 är anslutna till en punkt med konstant potential. Den tvåpoliga omkopplarens 89 första pol 50 är ansluten till en punkt med konstant potential_via strömkällan 51, medan den tvåpoliga omkopplarens 89 andra pol 88 är ansluten till en punkt med konstant potential via en strömkälla 90. De andra komponenterna är identiska med den som visats i utföringsexemplet i fig 3. När den tvåpoliga omkopplaren 89 är i det visade läget, komer en ström som är lika med I(1) + I(O) eller I(2) + I(O), i beroende av läget för den tvåpoliga omkopplaren 40, att flyta till omvandlaren 5. I detta fall är huvudsignalen modulerad av t.ex. en logisk 0 hos fellokali- seringssignalen. Den förbrukade medeleffekten i omvandlaren 5 är då Po = fpun . <1<2)+uon+ pm nu) +1 ípln) . 1(2)+ pm . 1(1)+1(o) vd} <7) där, p(h) är sannolikheten för att den optiskt höga nivån uppträder hos huvud- signalen, p(1) är sannolikheten för att den optiskt låga nivån uppträder hos huvudsignalen, och Vd är den fasta diodspänningen. f.- 462 069 Om den tvåpoliga omkopplaren 89 är i det andra läget, kommer en ström som är lika med I(0) eller I(2) + I(3) + I(0), i beroende av den tväpoliga omkopplarens 40 läge, att flyta till omvandlaren 5. I detta fall moduleras huvudsignalen av t.ex. en logisk 1 hos fellokaliseringssignalen. Den förbrukade genomsnittliga effekten i omvandlaren 5 är då P finn) m2) +1m + no) + p(1).1(0)} .vd = ípui) (1(2)+1(3))+1(o) .vd} (s) Om det antas att följande gäller: m) Åfl . us) pil) blir den förbrukade effekten, såsom visat i relationerna (7) och (8), lika och ingen våglängdsmodulation uppträder trots att fellokaliseringsinformation är överlagrad på den digitala huvudsignalen som amplitudmodulation.

I utföringsexemplet enligt fig 6 visas en annan modulationsmetod. I mot- sats till modulationsmetoden enligt fig 3 är det ljus som utsänds av omvandla- ren 5 nu direktmodulerat. För detta ändamål förs ljuset genom en elektriskt flstyrbar_dämpning,_exempelvis en flytande kristalldämpare. Ett exempel på en sådan dämpare är beskrivet i "Electronics Letters", 1 mars 1979, volym 15, nr. 5, sid 146-147 (New Automatic Gain Control System, for Optical Receivers - Eve, Smith).

En sådan flytandekristalldämpare har den egenskapen att dess optiska dämp- ning beror av tillförd styrspänning. Detta innebär att den optiska signalen som strålar in i den efterföljande optiska överföringsfibern 12 moduleras av den spänning som tillhandahålls av fellokaliseringskällan 206. Eftersom strömmen som flyter genom omvandlaren inte är amplitudmodulerad i denna metod, kommer medelströmmen som flyter genom omvandlaren 5 att förbli konstant. Ingen våg- längdsmodulation kommer således att uppträda här heller.

I utföringsexemplet enligt fig 7 visas ett andra exempel på amplitudmodu- lation av huvudsignalen. Modulatorn 200 innefattar två tvåpoliga tvålägesom- kopplare 71 och 72. Dessa omkopplare kan vara konstruerade på känt sätt, exem- pelvis med kopplingstransistorer. Omkopplarens 72 första kontakter 80 och 81 är anslutna till ljuskällan 5 och de andra kontakterna 79 och 82 är anslutna till en punkt med konstant potential. Dmkopplarens 71 första kontakter 75 och 76 är anslutna till ett uttag på en strömkälla 85 medan de andra kontakterna 73 och 77 är anslutna till det andra uttaget på strömkällan 85. Omkopplarnas 71 och 462 069 72 respektive poïer 74 och 86 är ansïutna ti11 en punkt med konstant potential via strömkäïïan 83, medan poïerna 78 och 87 är ansïutna ti11 en punkt med kon- stant potentiaï via strömkäïïan 84. Den tvåpoïiga omkopp1aren 72 manövreras av huvudsignaïen som ti11handahå11s av förstärkaren 58, så att omkopp1aren 72 t.ex. är i det ïäge som visas när huvudsigna1en har hög nivå. Den tvåpoïiga omkoppïaren 71 manövreras av fe11oka1iseringssigna1en F2. När omkoppïaren 71 är i det visade ïäget kommer en ström som är ïika med I(2) + I(0) e11er I(1) - I(0), i beroende av omkoppïarens 72 ïäge, att fïyta ti11 omvandïaren 5. Ström- men genom omvandïaren 5 går me11an nivåerna 1 och 0 i fig 8 och dessa nivåer motsvarar nivåerna P1 och P0 i fig 2. I detta fa11 är huvudsignaien modu1erad av en Iogisk 1 hos feïïokaïiseringssignaien F2. När omkopplaren 71 är i det andra ïäget, kommer strömmen som fïyter ti11 omvandïaren 5 att vara 1ika med I(2) - I(0) eïïer I(1) + I(0). Strömmen genan unvandïaren 5 går me11an nivåerna 10 och 00 i fig 8 och dessa nivåer svarar mot nivåerna P10 och P00 i fig 2. I detta fa11 är huvudsignaïen moduïerad av en ïogisk 0 hos fe11oka1iseringssigna- ïen F2. I båda fa11en är medeïvärdet för strömmen som fïyter genom omvandïaren 5 ïikê med i/2(I(1) + I(2)) och fö1jakt1igen oberoende av det ïogiska värdet för fe11oka1iseringssigna1en F2 med ïåg frekvens. Detta innebär att den förbru- kade effekten i omvandïaren 5 förblir ïika. Ampïitudmoduïationen har såïedes ingen inverkan på omvandïarens 5 temperatur och föïjaktïigen kommer ingen våg- ïängdsmoduïation att uppträda.

N29* ON

Claims (5)

462 069 Patentkrav.

1. Signalanordning för fellokalisering i ett digitaloptiskt överförings system med två terminalstationer anslutna genom en serie av överdrag i den ena eller båda riktningarna, varvid varje överdrag har en elektro- optisk omvandlare ansluten till en inkommande optisk överföringsväg, och varvid en fellokaliseringssignal överföres genom amplitudmodulation, k ä n n n e t e c k n a d av att varje överdrag innefattar en helvågs- amplitudmodulator för alstring av tvâ amplitudnivåer till svar på nämn- da fellokaliseringssignal för de båda logiska nivåerna som transporte- ras av det digitaloptiska överföringssystemet, varigenom en signal med fyra nivåer överföres över nämnda överföringssystemsom upprätthåller effektförbrukningen hos nämnda elektrooptiska omvandlare väsentligen konstant under undvikande av våglängdsmodulation av ljussignalen som överföringssystemet transporterar.

2. Signalanordning för fellokalisering enligt patentkravet 1, k ä n n e- t e c k n a d av att amplitudmodulatorn innefattar en tvåpolig tvålägesom- kopplare och en enpolig tvälägesomkopplare, varvid den tvåpoliga tväläges- omkopplaren arbetar i överensstämmelse med nivån för huvudsignalen och den enpoliga omkopplaren arbetar i överensstämmelse med fellokaliseringssigna- lens nivå, varvid den enpoliga omkopplaren är ansluten till en punkt med konstant potential via en strömkälla, varvid den enpoliga omkopplarens förs- ta och andra kontakter är anslutna till den tvâpoliga omkopplarens första och andra poler, varvid den tvåpoliga omkopplarens första pol är ansluten till en punkt med konstant potential via en strömkälla, och varvid den första kontak- ten för varje element hos den tvåpoliga omkopplaren är ansluten till omvand- laren medan den andra kontakten för varje element hos den tvåpoliga omkopp- laren är ansluten till en punkt med konstant potential.

3. Signalanordning för fellokalisering enligt patentkravet 1, k ä n n e- t e c k n a d av att amplitudmodulatorn innefattar den tvåpoliga tvåläges- omkopplaren och en ytterligare tvåpolig tvålägesomkopplare, varvid den förs- ta tvåpoliga tvâlägesomkopplaren arbetar i överensstämmelse med den logiska nivån hos huvudsignalen och den andra ytterligare tvåpoliga tvålägesomkoppla- ren arbetar i överensstämmelse med den logiska nivå hos fellokaliseringssig- nalen, varvid en första kontakt hos den andra omkopplaren är ansluten till /o 462 069 den första omkopplarens första pol och en andra kontakt hos den andra omkopp- laren är ansluten till den första omkopplarens andra pol, och varvid tredje och fjärde kontakter hos den andra omkopplaren är anslutna till en punkt med konstant potential, medan den andra ytterligare omkopplarens första pol är ansluten till en punkt med konstant potential via en första strömkälla och den andra ytterligare omkopplarens andra pol är ansluten till en punkt med konstant potential via en andra strömkälla.

4. Signalanordning för fellokalisering enligt patentkravet 1, k ä n n e- t e c k n a d av att en elektriskt styrbar dämpare är anordnad mellan den elektrooptiska omvandlaren och den efterföljande överföringsvägen, varvid styringången på dämparen är ansluten till fellokaliseringssignalen.

5. Signalanordning för fellokalisering enligt patentkravet 1, k ä n n e- t e c k n a d av att amplitudmodulatorn innefattar tvâ tvâpoliga tvâläges- omkopplare, varvid den första tvâpoliga omkopplarens första och andra kontak- ter är anslutna till den elektrooptiska omvandlaren och den första omkoppla- rens. tredje och fjärde kontakter är anslutna till en punkt med konstant po- tential, medan den andra tvâpoliga omkopplarens första och andra kontakter är anslutna till ett uttag på en strömkälla och den tredje och fjärde kon- takten är anslutna till det andra uttaget på strömkällan, varvid den andra omkopplarens (71) första pol (74) är ansluten till den första omkopplarens (72) första pol (86) och de tvâ sistnämnda polerna är anslutna till en punkt med konstant potential via en andra strömkälla, och varvid den andra omkopp- larens andra pol (78) är ansluten till den andra polen hos en första omkopp- lare och de två sistnämnda polerna är anslutna till en punkt med konstant potential via en tredje strömkälla.