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技術 無線信号受信システム

出願人 学校法人立命館
発明者 瀧口浩一
出願日 2018年12月20日 (1年11ヶ月経過) 出願番号 2018-238149
公開日 2020年7月2日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-102685
状態 未査定
技術分野 光通信システム
主要キーワード 隣接パルス間 矩形フィルタ 駆動バイアス 直交バイアス 概念ブロック図 広周波数帯域 テラヘルツ帯 ベッセル関数
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

ミリ波帯又はテラヘルツ帯広周波数帯域無線信号を光領域のフィルタリングで受信することができる無線信号受信システムを提供する。

解決手段

無線信号受信システム1において、受信されたミリ波帯又はテラヘルツ帯の無線信号を電気信号に変換する第1電気信号変換部4A、第2電気信号変換部4Bと、第1電気信号変換部4A、第2電気信号変換部4Bにて変換された電気信号を光信号に変換する第1光変換部6A、第2光変換部6Bと、第1光変換部6A、第2光変換部6Bにて変換した光信号を、受信アンテナ部2にて受信した無線信号の周波数帯域に等しい帯域に分離する第1光フィルタ7A、第2光フィルタ7Bと、を有する。第1光変換部6A、第2光変換部6Bには、第1電気信号変換部4A、第2電気信号変換部4Bにて変換された電気信号を光信号に変換するにあたって、ヌルバイアス設定を用いる。

概要

背景

光通信システムの一つの変調方式として、半導体レーザを連続的に発光させて、この光を外部変調器オンオフする外部変調器方式が採用されている。外部変調器として最も一般的なものがマッハツェンダ型光変調器である。

上記のようなマッハツェンダ型光変調器は、温度変化または経時変化等により駆動信号に対する光出力特性が時間的にドリフトして、光出力のオン/オフレベル符号間干渉が生じてしまうという問題があった。しかして、このような問題を解決してマッハツェンダ型光変調器の動作点を安定に制御するためには、駆動電圧に対する光出力特性において、曲線の変動に応じて、駆動信号によるバイアス電圧を変化させる動作点の制御が必要である。

このようなバイアス電圧を変化させる動作点の制御の好適なものとして、一般的に直交バイアスが使用されている(例えば、特許文献1)。

概要

ミリ波帯又はテラヘルツ帯広周波数帯域無線信号を光領域のフィルタリングで受信することができる無線信号受信システムを提供する。無線信号受信システム1において、受信されたミリ波帯又はテラヘルツ帯の無線信号を電気信号に変換する第1電気信号変換部4A、第2電気信号変換部4Bと、第1電気信号変換部4A、第2電気信号変換部4Bにて変換された電気信号を光信号に変換する第1光変換部6A、第2光変換部6Bと、第1光変換部6A、第2光変換部6Bにて変換した光信号を、受信アンテナ部2にて受信した無線信号の周波数帯域に等しい帯域に分離する第1光フィルタ7A、第2光フィルタ7Bと、を有する。第1光変換部6A、第2光変換部6Bには、第1電気信号変換部4A、第2電気信号変換部4Bにて変換された電気信号を光信号に変換するにあたって、ヌルバイアス設定を用いる。

目的

本発明は、上記問題に鑑み、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号を光領域のフィルタリングで受信することができる無線信号受信システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ミリ波帯又はテラヘルツ帯無線信号を受信する受信部と、前記受信部にて受信された無線信号を電気信号に変換する電気信号変換部と、前記電気信号変換部にて変換された電気信号を光信号に変換する光変換部と、前記光変換部にて変換した光信号を、前記受信部にて受信した無線信号の周波数帯域に等しい帯域に分離する光フィルタ部と、を有し、前記光変換部は、前記電気信号変換部にて変換された電気信号を光信号に変換するにあたって、ヌルバイアス設定を用いてなる無線信号受信システム

請求項2

前記電気信号変換部は、前記受信部にて受信された無線信号と、局発信号との差分を取ることによって、前記受信部にて受信された無線信号の搬送波周波数を、中間周波数ダウンコンバートした電気信号に変換し、前記ミリ波帯又はテラヘルツ帯の無線信号の周波数帯域をΔft0、前記中間周波数をfRFとした際、前記無線信号の周波数帯域は、Δft0≦2fRFの条件を満たすものである請求項1に記載の無線信号受信システム。

請求項3

前記受信部にて受信された無線信号を分岐する分岐部をさらに有し、前記ミリ波帯又はテラヘルツ帯の無線信号は、少なくとも2チャネルサブキャリア信号を有する分割多重信号であって、前記受信部にて受信され、前記分岐部は、前記受信部にて受信された無線信号を分岐し、前記電気信号変換部は、前記分岐部にて分岐された無線信号を、それぞれ異なる局発信号を用いて差分を取ることによって、前記分岐部にて分岐された無線信号の搬送波周波数を、中間周波数にダウンコンバートした電気信号に変換し、前記光変換部は、前記電気信号変換部にて変換された電気信号を光信号に変換し、前記光フィルタ部は、前記光変換部にて変換した光信号を、前記チャネル毎に分離してなる請求項1又は2に記載の無線信号受信システム。

技術分野

0001

本発明は、無線信号受信システムに関し、特に、ミリ波帯又はテラヘルツ帯広周波数帯域無線信号を光領域のフィルタリングで受信することができる無線信号受信システムに関する。

背景技術

0002

光通信システムの一つの変調方式として、半導体レーザを連続的に発光させて、この光を外部変調器オンオフする外部変調器方式が採用されている。外部変調器として最も一般的なものがマッハツェンダ型光変調器である。

0003

上記のようなマッハツェンダ型光変調器は、温度変化または経時変化等により駆動信号に対する光出力特性が時間的にドリフトして、光出力のオン/オフレベル符号間干渉が生じてしまうという問題があった。しかして、このような問題を解決してマッハツェンダ型光変調器の動作点を安定に制御するためには、駆動電圧に対する光出力特性において、曲線の変動に応じて、駆動信号によるバイアス電圧を変化させる動作点の制御が必要である。

0004

このようなバイアス電圧を変化させる動作点の制御の好適なものとして、一般的に直交バイアスが使用されている(例えば、特許文献1)。

先行技術

0005

特開2015−203737号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号を光領域のフィルタリングで受信する際、光変調器にて直交バイアス設定を使用すると、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号を光領域のフィルタリングで受信することができないという問題があった。

0007

そこで、本発明は、上記問題に鑑み、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号を光領域のフィルタリングで受信することができる無線信号受信システムを提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0008

上記本発明の目的は、以下の手段によって達成される。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。

0009

請求項1に係る無線信号受信システムは、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の無線信号を受信する受信部(受信アンテナ部2)と、
前記受信部(受信アンテナ部2)にて受信された無線信号を電気信号に変換する電気信号変換部(第1電気信号変換部4A、第2電気信号変換部4B)と、
前記電気信号変換部(第1電気信号変換部4A、第2電気信号変換部4B)にて変換された電気信号を光信号に変換する光変換部(第1光変換部6A、第2光変換部6B)と、
前記光変換部(第1光変換部6A、第2光変換部6B)にて変換した光信号を、前記受信部(受信アンテナ部2)にて受信した無線信号の周波数帯域に等しい帯域に分離する光フィルタ部(第1光フィルタ7A、第2光フィルタ7B)と、を有し、
前記光変換部(第1光変換部6A、第2光変換部6B)には、前記電気信号変換部(第1電気信号変換部4A、第2電気信号変換部4B)にて変換された電気信号を光信号に変換するにあたって、ヌルバイアス設定を用いてなることを特徴としている。

0010

また、請求項2に係る無線信号受信システムは、上記請求項1に記載の無線信号受信システムにおいて、前記電気信号変換部(第1電気信号変換部4A、第2電気信号変換部4B)は、前記受信部(受信アンテナ部2)にて受信された無線信号と、局発信号との差分を取ることによって、前記受信部(受信アンテナ部2)にて受信された無線信号の搬送波周波数を、中間周波数ダウンコンバートした電気信号に変換し、
前記ミリ波帯又はテラヘルツ帯の無線信号の周波数帯域をΔft0、前記中間周波数をfRFとした際、
前記無線信号の周波数帯域は、Δft0≦2fRFの条件を満たすものであることを特徴としている。

0011

さらに、請求項3に係る無線信号受信システムは、上記請求項1又は2に記載の無線信号受信システムにおいて、前記受信部(受信アンテナ部2)にて受信された無線信号を分岐する分岐部(3)をさらに有し、
前記ミリ波帯又はテラヘルツ帯の無線信号は、少なくとも2チャネルサブキャリア信号を有する分割多重信号であって、前記受信部(受信アンテナ部2)にて受信され、
前記分岐部(3)は、前記受信部(受信アンテナ部2)にて受信された無線信号を分岐し、
前記電気信号変換部(第1電気信号変換部4A、第2電気信号変換部4B)は、前記分岐部(3)にて分岐された無線信号を、それぞれ異なる局発信号を用いて差分を取ることによって、前記分岐部(3)にて分岐された無線信号の搬送波周波数を、中間周波数にダウンコンバートした電気信号に変換し、
前記光変換部(第1光変換部6A、第2光変換部6B)は、前記電気信号変換部(第1電気信号変換部4A、第2電気信号変換部4B)にて変換された電気信号を光信号に変換し、
前記光フィルタ部(第1光フィルタ7A、第2光フィルタ7B)は、前記光変換部(第1光変換部6A、第2光変換部6B)にて変換した光信号を、前記チャネル毎に分離してなることを特徴としている。

発明の効果

0012

次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。

0013

請求項1に係る発明によれば、光変換部(第1光変換部6A、第2光変換部6B)は、電気信号変換部(第1電気信号変換部4A、第2電気信号変換部4B)にて変換された電気信号を光信号に変換するにあたって、ヌルバイアス設定を用いているから、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号を光領域のフィルタリングで受信することができる。

0014

また、ヌルバイアス設定を用いるにあたっては、請求項2に係る発明に示すΔft0≦2fRFの条件を満たす際に用いられるのが好適である。

0015

さらに、請求項3に係る発明によれば、少なくとも2チャネルのサブキャリア信号を有する分割多重信号である無線信号を受信部(受信アンテナ部2)にて受信し、受信した無線信号を分岐部(3)にて分岐し、それぞれ異なる局発信号を用いて差分を取ることによって、分岐部(3)にて分岐された無線信号の搬送波周波数を、電気信号変換部(第1電気信号変換部4A、第2電気信号変換部4B)にて中間周波数にダウンコンバートした電気信号に変換し、電気信号変換部(第1電気信号変換部4A、第2電気信号変換部4B)にて変換された電気信号を光変換部(第1光変換部6A、第2光変換部6B)にて光信号に変換し、光変換部(第1光変換部6A、第2光変換部6B)にて変換した光信号を、光フィルタ部(第1光フィルタ7A、第2光フィルタ7B)を用いてチャネル毎に分離している。これにより、少なくとも2チャネルのサブキャリア信号を有する分割多重信号である無線信号であっても、受信することが可能となる。

図面の簡単な説明

0016

本発明に係る無線信号受信システムの一実施形態を示すブロック図である。
(a)は、基地局や移動局等から送信されてくるミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号を示し、(b−1)は、局発信号fL2を示し、(b−2)は、局発信号fL1を示し、(c−1)は、同実施形態に係る第1電気信号変換部にてダウンコンバートした中間周波数を示し、(c−2)は、同実施形態に係る第2電気信号変換部にてダウンコンバートした中間周波数を示し、(d−1)は、同実施形態に係る第1光フィルタにて分離した第2チャネルを示し、(d−2)は、同実施形態に係る第2光フィルタにて分離した第1チャネルを示す図である。
同実施形態に係る第1光変調器、第2光変調器の概念ブロック図である。
第1種ベッセル関数の特性を示すグラフ図である。
(a)は、突起が存在する光信号のスペクトルを示し、(b)は、符号間干渉(隣接パルス間の重なり)が発生している光信号のアイパターンを示し、(c)は、符号間干渉(隣接パルス間の重なり)の発生が低減されている光信号のアイパターンを示す図である。

実施例

0017

以下、本発明に係る無線信号受信システムを、図面を参照して具体的に説明する。なお、以下の説明において、上下左右の方向を示す場合は、図示正面から見た場合の上下左右をいうものとする。

0018

図1に示すように、無線信号受信システム1は、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号を受信可能な受信アンテナ部2と、受信アンテナ部2にて受信された無線信号を分岐する分岐部3と、分岐部3にて分岐された一方の無線信号を電気信号に変換する第1電気信号変換部4Aと、分岐部3にて分岐された他方の無線信号を電気信号に変換する第2電気信号変換部4Bと、第1電気信号変換部4Aにて変換された電気信号の電圧増幅する第1線形増幅器5Aと、第2電気信号変換部4Bにて変換された電気信号の電圧を増幅する第2線形増幅器5Bと、第1線形増幅器5Aにて電圧が増幅された電気信号を光信号に変換する第1光変換部6Aと、第2線形増幅器5Bにて電圧が増幅された電気信号を光信号に変換する第2光変換部6Bと、第1光変換部6Aにて変換された光信号を分離する第1光フィルタ7Aと、第2光変換部6Bにて変換された光信号を分離する第2光フィルタ7Bと、で構成されている。

0019

ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号は、図2(a)に示すように、ナイキストWDM(Wavelength Division Multiplexing:波長分割多重)方式を用いたものである。より詳しく説明すると、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号は、図2(a)に示すように、搬送波周波数fT、各チャネルの周波数帯域Δf,総周波数帯域Δft0=2Δfからなるもので、複数のチャネルのサブキャリア信号(図2(a)では、第1チャネルCH1,第2チャネルCH2の2つのチャネルのサブキャリア信号を図示)を有するものである。そして、この複数のチャネルのサブキャリア信号の間隔は、Δfとなっている。

0020

なお、上記無線信号のミリ波帯は、30GHz〜100GHz又は300GHzの範囲をいい、テラヘルツ帯は、100GHz又は300GHz〜10THzの範囲をいうものである。また、広周波数帯域とは、25GHz以上をいうものである。

0021

かくして、上記のようなミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号は、図示しない基地局や移動局等から送信され、図1に示す受信アンテナ部2にて受信されることとなる。そして、受信アンテナ部2にて受信されたミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号は、図1に示す分岐部3にて電圧が分配されて分岐されることとなる。そして、この分岐されたミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号の一方は、第1電気信号変換部4Aにて電気信号に変換され、分岐されたミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号の他方は、第2電気信号変換部4Bにて電気信号に変換されることとなる。

0022

第1電気信号変換部4Aは、図1に示すように、第1局発信号発生器4Aaと、第1逓倍器4Abと、第1ミキサ4Acとで構成されている。この第1局発信号発生器4Aaは、局発信号を発生させるもので、この発生させた局発信号は、第1逓倍器4Abにて逓倍され、もって、図2(b−1)に示すように、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号の搬送波周波数fTに近い局発信号fL2が生成されることとなる。具体的な値を例示すると、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号の搬送波周波数fTが300GHz、周波数帯域Δfが40GHzとした場合、局発信号fL2は350GHzが生成されることとなる。

0023

かくして、上記のように生成された局発信号fL2は、第1ミキサ4Acによって、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号の搬送波周波数fTとで差分が取られ、もって、図2(c−1)に示すような、中間周波数|fT-fL2|にダウンコンバートした電気信号に変換されることとなる。具体的な値を例示すると、中間周波数|fT-fL2|は、50GHzとなる。

0024

一方、第2電気信号変換部4Bは、図1に示すように、第2局発信号発生器4Baと、第2逓倍器4Bbと、第2ミキサ4Bcとで構成されている。この第2局発信号発生器4Baは、局発信号を発生させるもので、この発生させた局発信号は、第2逓倍器4Bbにて逓倍され、もって、図2(b−2)に示すように、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号の搬送波周波数fTに近い局発信号fL1が生成されることとなる。具体的な値を例示すると、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号の搬送波周波数fTが300GHz、周波数帯域Δfが40GHzとした場合、局発信号fL1は250GHzが生成されることとなる。

0025

かくして、上記のように生成された局発信号fL1は、第2ミキサ4Bcによって、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号の搬送波周波数fTとで差分が取られ、もって、図2(c−2)に示すような、中間周波数|fT-fL1|にダウンコンバートした電気信号に変換されることとなる。なお、具体的な値を例示すると、中間周波数|fT-fL1|は、50GHzとなる。

0026

第1線形増幅器5Aは、第1電気信号変換部4Aにてダウンコンバートした中間周波数|fT-fL2|の電圧を増幅させるもので、第2線形増幅器5Bは、第2電気信号変換部4Bにてダウンコンバートした中間周波数|fT-fL1|の電圧を増幅させるものである。なお、この第1線形増幅器5A,第2線形増幅器5Bは、中間周波数の電圧を増幅させる必要がなければ不要である。

0027

第1光変換部6Aは、第1線形増幅器5Aにて電圧が増幅された中間周波数|fT-fL2|の電気信号を光信号に変換するものである。具体的に説明すると、第1光変換部6Aは、図1に示すように、第1半導体レーザ6Aaと、第1光変調器6Abとで構成されている。この第1半導体レーザ6Aaにて光が出力され、第1半導体レーザ6Aaにて出力された光は、第1線形増幅器5Aにて電圧が増幅された中間周波数|fT-fL2|の電気信号に応じて第1光変調器6Abにて変調されることとなる。これにより、第1線形増幅器5Aにて電圧が増幅された中間周波数|fT-fL2|の電気信号は、光信号に変換されることとなる。

0028

一方、第2光変換部6Bは、第2線形増幅器5Bにて電圧が増幅された中間周波数|fT-fL1|の電気信号を光信号に変換するものである。具体的に説明すると、第2光変換部6Bは、図1に示すように、第2半導体レーザ6Baと、第2光変調器6Bbとで構成されている。この第2半導体レーザ6Baにて光が出力され、第2半導体レーザ6Baにて出力された光は、第2線形増幅器5Bにて電圧が増幅された中間周波数|fT-fL1|の電気信号に応じて第2光変調器6Bbにて変調されることとなる。これにより、第2線形増幅器5Bにて電圧が増幅された中間周波数|fT-fL1|の電気信号は、光信号に変換されることとなる。

0029

第1光フィルタ7Aは、光領域のフィルタリングを行い、第1光変換部6Aにて変換された光信号を分離するものである。これにより、図2(d−1)に示すように、第2チャネルCH2が分離されることとなる。

0030

一方、第2光フィルタ7Bは、光領域のフィルタリングを行い、第2光変換部6Bにて変換された光信号を分離するものである。これにより、図2(d−2)に示すように、第1チャネルCH1が分離されることとなる。

0031

しかして、上記のようなナイキストWDM(Wavelength Division Multiplexing:波長分割多重)方式を用いた複数のチャネルのサブキャリア信号を有するミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号を受信するにあたっては、第1電気信号変換部4A又は第2電気信号変換部4Bにて、中間周波数にダウンコンバートした上で受信されることとなる。

0032

しかしながら、第1ミキサ4Ac又は第2ミキサ4Bcの帯域制限によって、高周波ほど振幅劣化する。そのため、図2(a)に示す第1チャネルCH1,第2チャネルCH2のうち、高周波である第2チャネルCH2の振幅が劣化し、第2チャネルCH2の分離処理が困難となる。これにより、第1チャネルCH1しか受信できないという問題が生じる。

0033

そこで、本実施形態においては、上記のようなナイキストWDM(Wavelength Division Multiplexing:波長分割多重)方式を用いた複数のチャネルのサブキャリア信号を有するミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号を受信するにあたって、分岐部3にて分岐し、分岐部3にて分岐された無線信号を、それぞれ異なる局発信号を用いて差分を取ることによって、分岐部3にて分岐された無線信号の搬送波周波数を、中間周波数にダウンコンバートするようにしている。

0034

しかして、このようにすれば、第1電気信号変換部4Aにて、図2(c−1)に示すような、中間周波数|fT-fL2|の電気信号にダウンコンバートした際、高周波である第1チャネルCH1の振幅が劣化するものの、振幅が劣化していない第2チャネルCH2を、第1光フィルタ7Aを用いて分離することが可能となる。そして、第2電気信号変換部4Bにて、図2(c−2)に示すような、中間周波数|fT-fL1|の電気信号にダウンコンバートした際、高周波である第2チャネルCH2の振幅が劣化するものの、振幅が劣化していない第1チャネルCH1を、第2光フィルタ7Bを用いて分離することが可能となる。これにより、図2(a)に示す第1チャネルCH1,第2チャネルCH2を共に受信することが可能となる。また、第1光フィルタ7A,第2光フィルタ7Bを用いることにより、様々な形状を良好な特性(高周波側の特性劣化がない)で得られるため、光処理を導入することでより良いチャネル分離が可能となる。さらに、光処理を導入することで、複雑な受信信号処理を行う電子回路を無くすことができるため、消費電力を削減することができる。

0035

ところで、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号を受信するにあたっては、第1光変調器6Ab及び第2光変調器6Bbにてヌルバイアス設定を使用する必要がある。この点、以下、詳述する。

0036

第1光変調器6Ab及び第2光変調器6Bbは、図3に示すように、入力側の光導波路60に入射した光を2つの光導波路(アーム)61a,61bに1:1の強度で分岐し、分岐した光を一定の長さ伝播させた後に、再度合波させて、出力側の光導波路62から出力するものである。そして、2つに分岐された光導波路(アーム)61a,61bには、それぞれ、位相変調部61a1,61b1が設けられている。

0037

ここで、入射した光の電界をEin、出力した光の電界をEout、変調器駆動RF信号をφ(t)とすると、以下の数式1,2が成り立つこととなる。

0038

0039

0040

ここで、φ(t)を以下の数式3に示すように定義する。

0041

0042

上記のように定義した数式3を数式2に代入すると、以下の数式4が成り立つこととなる。

0043

0044

そして、上記数式4の実部は、以下の数式5で表すことができる。

0045

0046

ここで、変調器駆動バイアスの設定として、ヌルバイアス設定を使用した場合、φ0=πとなるから、以下の数式6が成り立つこととなる。

0047

0048

そして、この数式6から、f=f0±fRF,f0±3fRF,f0±5fRF,・・・・の測帯波に信号が発生することが分かる。すなわち、隣接チャネル周波数間隔は、2fRFである。

0049

ここで、第1種k次ベッセル関数は、図4に示す特性がある。この図4に示すグラフの縦軸Jnは、光電界出力に対応しており、横軸zは電圧に対応しているものである。これにより、f=f0±fRFでのJ1の振幅特性から、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号の総周波数帯域Δftoが2fRF以下(Δfto≦2fRF)であれば、中間周波数信号を光信号にスペクトルの重なりなく、線形変換可能であることが分かる。特に、d(t)の振幅が1.74rad以下であれば、誤差10%以内で線形変換可能である。

0050

一方、変調器駆動バイアスの設定として、直交バイアス設定を使用した場合、φ0=-π/2となるから、以下の数式7が成り立つこととなる。

0051

0052

そして、この数式7から、f=f0,f0±fRF,f0±2fRF,・・・・の搬送波、あるいは、測帯波に信号が発生することが分かる。すなわち、隣接チャネル周波数間隔は、fRFである。

0053

ここで、f=f0±fRFでのJ1の振幅特性(図4参照)から、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号の総周波数帯域ΔftoがfRF以下(Δfto≦fRF)であれば、中間周波数信号を光信号にスペクトルの重なりなく、線形変換可能であることが分かる。ただし、f=f0の搬送波に信号パワーが集中するため、f=f0±fRFの測帯波での信号強度は弱くなるという欠点がある。

0054

かくして、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号は、総周波数帯域Δfto(例えば、80GHz)が中間周波数fRF(例えば、50GHz)よりも大きい信号であるから、第1光変調器6Ab及び第2光変調器6Bbにて直交バイアス設定を使用すると、上述したように、中間周波数信号を光信号に、スペクトルの重なりなく線形変換できないこととなる。それゆえ、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号を光領域のフィルタリングで受信することができないという問題が生じる。

0055

そこで、本実施形態においては、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号を受信するにあたって、第1光変調器6Ab及び第2光変調器6Bbにてヌルバイアス設定を使用するようにしている。しかるに、ヌルバイアス設定を使用するようにすれば、総周波数帯域Δfto(例えば、80GHz)が中間周波数fRF(例えば、50GHz)よりも大きい信号であっても、中間周波数信号を光信号に、スペクトルの重なりなく線形変換できることとなる。特に、ヌルバイアス設定を使用するにあたっては、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号の総周波数帯域Δftoが、Δfto≦2fRFの条件を満たす場合に好適で、さらに好適には、fRF<Δfto≦2fRFの条件を満たす場合である。

0056

しかして、本実施形態によれば、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号を光領域のフィルタリングで受信することができることとなる。

0057

なお、本実施形態にて例示した内容は、あくまで一例であり、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において種々の変形・変更が可能である。例えば、本実施形態においては、ミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号として、複数のチャネルのサブキャリア信号を有するものを例示したが、それに限らず、1チャネルのサブキャリア信号のみを有するものでも良い。なお、この際、分岐部3は不要となる。

0058

また、本実施形態において示した第1光フィルタ7A,第2光フィルタ7Bとしては、どのような光フィルタでも良いが、矩形フィルタなどの通常の光フィルタを使用すると、図5(a)に示すように、スペクトルの突起P1が存在する光信号を分離する可能性がある。この場合、図5(b)に示すように、符号間干渉(隣接パルス間の重なり)が発生し、光信号が劣化することとなる。なお、図5に示す信号は、40Gbit/sの2値変調信号である。

0059

それゆえ、第1光フィルタ7A,第2光フィルタ7Bとしては、グレーティング+LCoS(Liquid crystal on silicon)型光フィルタ、又は、矩形光フィルタに結合率可変非対称マッハツェンダ干渉計型光フィルタを組み合わせた構成を用いて、スペクトルの突起P1を除去し、図5(a)に示す破線P2に示すように、スペクトルの上部を平らにするのが好ましい。このようにすれば、図5(c)に示すように、符号間干渉(隣接パルス間の重なり)を低減させることができ、もって、光信号の劣化を低減することができるため、良好な光信号を分離することが可能となる。

0060

また、本実施形態においては、第1光変換部6A、第2光変換部6Bにそれぞれ、第1半導体レーザ6Aa、第2半導体レーザ6Baを設ける例を示したが、それに限らず、1つの半導体レーザを用いて、その半導体レーザより出力された光を分岐させて、第1光変調器6Ab、第2光変調器6Bbにそれぞれ入射させて変調するようにしても良い。

0061

一方、第1光変換部6A、第2光変換部6Bにそれぞれ、第1半導体レーザ6Aa、第2半導体レーザ6Baを設けた場合、受信したミリ波帯又はテラヘルツ帯の広周波数帯域の無線信号を、別の場所に送信するような場合に好適である。すなわち、第1半導体レーザ6Aa、第2半導体レーザ6Baからそれぞれ波長の異なる光を出力し、第1光フィルタ7Aにて、光領域のフィルタリングを行い、図2(d−1)に示すような第2チャネルCH2を分離し、第2光フィルタ7Bにて、光領域のフィルタリングを行い、図2(d−2)に示すような第1チャネルCH1を分離する。そして、その分離した第1チャネルCH1及び第2チャネルCH2を組み合わせ、別の場所に送信するというものである。

0062

1無線信号受信システム
2受信アンテナ(受信部)
3分岐部
4A 第1電気信号変換部(電気信号変換部)
4B 第2電気信号変換部(電気信号変換部)
6A 第1光変換部(光変換部)
6Ab 第1光変調器
6B 第2光変換部(光変換部)
6Bb 第2光変調器
7A 第1光フィルタ
7B 第2光フィルタ

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