DE69032454T2

DE69032454T2 - Verfahren und anordnung zum uebertragen von breitbandigen, amplitudenmodulierten radiofrequenzsignalen ueber optische verbindungen

Info

Publication number: DE69032454T2
Application number: DE69032454T
Authority: DE
Inventors: Frank Little; Rezin Pidgeon; Leo Thompson
Original assignee: Scientific Atlanta LLC
Current assignee: Scientific Atlanta LLC
Priority date: 1989-12-04
Filing date: 1990-11-21
Publication date: 1999-03-25
Anticipated expiration: 2010-11-22
Also published as: JPH05502563A; EP0507799A1; US5500758A; WO1991008631A1; EP0507799A4; DE69032454D1; AU647065B2; AU6914491A; US5191459A; ES2118748T3; US5379141A; EP0507799B1; ATE167968T1; CA2069944C; CA2069944A1; DK0507799T3

Description

Technisches Anwendungsgebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und einen Sender zum Senden einer Vielzahl von Funkfrequenzsignalen, jeweils entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 und des Anspruches 5, und auf ein Verfahren und einen optischen Empfänger zum Empfangen einer Vielzahl von optischen Signalen gemäß dem Oberbegriff jeweils des Anspruches 7 und des Anspruches 18.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiter auf Sendesysteme für optische Signale, und insbesondere auf ein System zum Senden von Breitband-Funkfrequenzkanälen, die mehr als eine Bandbreitenoktav über eine optische Verbindung abdecken, wobei die Funkfrequenzen auf die über die Verbindung gesendeten optischen Signale amplitudenmoduliert sind.

Stand der Technik

In den letzten Jahren hat es ein großes Interesse an der Übertragung von verschiedenartigen Typen von Informationsfernsehsignalen über optische Fasern gegeben. Derzeit arbeiten die meisten CATV-Systeme (Großgemeinschaftsanlagen-Systeme) zur Verteilung von Fernsehsignalen durch Aufmodulieren der Videoinformation, der Audioinformation und anderer Informationen für jeden Fernsehkanal auf ein entsprechendes Funkfrequenz-Trägersignal. Jedes dieser Trägersignale besitzt typischerweise eine Bandbreite von 6 MHz (4,5 MHz für das Informationsband und 1,5 MHz für das Schutzfrequenzband). Eine Vielzahl dieser Signale, die ein Breitband von Funkfrequenzen (beispielsweise im Bereich von 54 -550 MHz) abdecken, werden über Netze verteilt, die Koaxialkabel von 75 Ohm und entsprechende Signalverstärker und Abzweiger umfassen.
Optische Fasern besitzen wesensmäßig mehr Informationsübertragungskapazität als koaxiale Kabel, die in derzeitigen CATV-Systemen verwendet werden. Darüber hinaus sind optische Fasern weniger der Signalabschwächung pro Einheitslänge ausgesetzt als Koaxialkabel, die zum Übertragen von Funkfrequenzsignalen ausgelegt sind. Dementsprechend sind optische Fasern in der Lage, längere Distanzen zwischen Signalregeneratoren oder -verstärkern zu überbrücken als Koaxialkabel. Darüber hinaus beseitigt die dielektrische Natur optischer Fasern die Möglichkeit von Signalausfällen, die durch elektrischen Kurzschluß oder Ansprechen auf Funkfrequenz verursacht werden. Schließlich sind optische Fasern gegen elektromagnetische Umgebungsinterferenz ("EMI") immun und erzeugen keine EMI (Störstrahlung) durch sich selbst.
Es steht eine Anzahl von Mitteln zum Übertragen von Fernsehsignalen und/oder andere Typen von Informationen über optische Fasern oder andere optische Übertragungsmedien zur Verfügung. Beispielsweise kann das Fernseh- Basisbandsignal von 6 MHz in digitale Form umgewandelt werden. Diese digitale Information kann verwendet werden, um ein Lichtsignal zu modulieren und über eine optische Verbindung zu übertragen. Das Senden eines solchen digitalisierten Fernsehsignals von 6 MHz erfordert eine Übertragungsrate für digitale Daten von mindestens 45 Megabits pro Sekunde. Hochauflösendes Fernsehen ("HDTV") kann eine Digitaldaten-Übertragungsrate von bis 145 Megabits pro Sekunde erfordern. Weiter sind Kodierer und Dekodierer zum Umwandeln von Analogfernsehsignalen in digitale Form und zum Rückumwandeln dieser digitalen Signale in analoge Form für das Fernsehen auf einem herkömmlichen Fernsehgerät recht teuer. Infolgedessen ist die analoge Übertragung von Fernsehsignalen durch optische Mittel potentiell viel wirtschaftlicher als die digitale Übertragung solcher Signale.
Eines solcher Mittel zum analogen Übertragen besteht darin, das Fernseh-Basisbandsignal zum Frequenzmodulieren eines Funkfrequenzträgers zu benutzen. Dieser modulierte Funkfrequenzträger wird seinerseits benutzt, um ein optisches Signal zu modulieren. Eine solche Frequenzmodulation ist weniger anfällig für Störungen bzw. Rauschen als Amplitudenmodulation, erfordert aber für jeden übertragenen Fernsehkanal mehr Bandbreite als bei Amplitudenmodulationsverfahren benötigt werden. Daher kann die Anzahl von Fernsehkanälen, die durch jede optische Übertragungsverbindung (beispielsweise durch optische Fasern) durchgeführt wird, in einem FM-basierten System etwas eingeschränkt sein. Da weiter das Standard-NTSC-Format die Amplitudenmodulation des Videoträgers erfordert, sind Mittel zum Umwandeln der FN-Signale in das NTSC-AM-Format entweder im Fernsehgerät oder an der Stelle erforderlich, an der die Faserübertragungsstrecke an ein Koaxialkabel- Verteilungsnetz angeschlossen wird. Die Notwendigkeit für eine solche Umsetzung von Frequenzmodulation (FM) in NTSC-Amplitudenmodulation erhöht die Kosten des Systems.
Im Hinblick auf die obige Sachlage ist ein System, bei dem das Videobasisbandsignal ein Funkfrequenzträgersignal amplitudenmoduliert, das seinerseits ein optisches Signal amplitudenmoduliert, vom Standpunkt der Kosten und Einfachheit aus betrachtet anderen Systemen vorzuziehen. Mehrere Phänomene begrenzen jedoch die Anzahl der Funkfrequenzkanäle, die durch die heutigen optischen Verbindungen übertragen werden können, bei denen die Intensität von Lichtsignalen amplitudenmoduliert wird. Ein erstes dieser Phänomene besteht in einer Begrenzung der Größe der Funkfrequenzenergie, die als ein modulierendes Signal an einen Laser oder eine andere lichterzeugende Vorrichtung geliefert werden kann, ehe verschiedenartige Typen von Verzerrungen durch die lichterzeugende Vorrichtung erzeugt werden. Diese Leistungsbegrenzung bezieht sich auf die Summe der Funkfrequenzleistungsbeiträge jedes Funkfrequenzkanals. Wenn es also gewünscht wird, 80 Funkfrequenzkanäle über eine einzelne optische Verbindung zu übertragen, kann jeder dieser Kanäle nur mit der Hälfte der Leistung gespeist werden, die verfügbar wäre, wenn nur 40 Kanäle durch die Verbindung übertragen würden. Eine solche Begrenzung der Leistung jedes Funkfrequenzträgers bringt jeden dieser Träger an den Pegel des Systems für weißes Rauschen heran, beeinflußt also das Signal-Rauschverhältnis des Systems nachteilig. Das Verringern der Anzahl der von jeder optischen Verbindung übertragenen Kanäle mit dem Ziel, das Signal-Rauschverhältnis zu verbessern, erhöht die Anzahl der Laser, die benutzt werden müssen und somit die Gesamtkomplexität und Kosten des Systems. Andererseits veranlaßt der Versuch, die Höhe der an den Laser gelieferten Funkfrequenzleistung über bestimmte Grenzen hinaus zu steigern, den Laser, mehrere Verzerrungstypen zu erzeugen, die weiter unten besprochen werden.
Wenn das an einen Laser gelieferte modulierende Signal den Laser veranlaßt, in einen nicht linearen Abschnitt seiner Eingabesignal-Lichtausgabecharakteristik verschoben zu werden, kann harmonische Verzerrung erzeugt werden. Die Produkte dieses Verzerrungstyps sind Signale, die ganze Vielfache der "primären Frequenz" sind. Die zweite Harmonische von 54 MHz ist, beispielsweise, 108 MHz. Wenn also die durch ein System angepaßte Bandbreite so getroffen ist, daß es Kanäle sowohl von 54 MHz, als auch 108 MHz gibt, interferiert die zweite Harmonische des 54 MHz-Kanals mit den Signalen des 108 MHz-Kanals.
Die Intermodulationsverzerrung macht in amplitudenmodulierten Systemen besondere Sorgen. Eine solche Verzerrung führt zu Verzerrungsprodukten mit Frequenzen, die die Summenprodukte oder die Differenz zwischen zwei anderen Frequenzen bilden. Die Summen und die Differenz zweier primärer Frequenzen werden als Verzerrungsprodukt zweiter Ordnung bezeichnet und sind besonders störend. Beispielsweise können ein Videokanal von 150 MHz und ein anderer Videokanal von 204 MHz ein Verzerrungsprodukt zweiter Ordnung (die Differenzfrequenz) und von 354 MHz (die Summenfrequenz) erzeugen. Verzerrungsprodukte dritter Ordnung werden durch das Mischen einer primären Frequenz und eines Verzerrungsproduktes zweiter Ordnung erzeugt, was Verzerrungsprodukte dritter Ordnung erzeugt, die gleich der Summe und der Differenz zwischen der Primärfrequenz und dem Verzerrungsprodukt zweiter Ordnung sind. Verzerrungsprodukte dritter Ordnung können auch durch die Verwendung von drei Frequenzen oder durch Erzeugen der dritten Harmonischen erzeugt werden.
Es sind mehrere Methoden vorgeschlagen worden, um die durch harmonische Verzerrung und Intermodulationsverzerrung in amplitudenmodulierten optischen Verbindungen verursachten Probleme zu vermindern. Eine solche Methode ist in der schwebenden US-Anmeldung, Serial No. 446 461, mit dem Titel "CATV Distribution Networks Using Lightware Transmission Lines", und an den Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung übertragen, beschrieben. Gemäß der in der obigen Anmeldung beschriebenen Methode wird die Verzerrung eines Breitband-CATV-Signals durch Versetzen des Signals in einen höheren Frequenzbereich verringert, in welchem das Breitbandsignal weniger als eine Oktav ausmacht. Dieses versetzte Breitbandsignal wird als ein funkfrequenzmodulierendes Signal an eine optische Signalerzeugungsvorrichtung (z. B. einen Laser oder eine Laserdiode) angelegt und über eine optische Verbindung (z. B. einen faseroptischen Pfad) an einen optischen Empfänger und Demodulator an einem entfernten Ort übertragen. Nach der Demodulation werden Funkfrequenzsignale außerhalb eines interessierenden Bandes (z. B. Harmonische und Intermodulationsprodukte) durch ein Bandpassfilter ausgefiltert, das einen Durchlaßbereich aufweist, der nur einige interessierende Frequenzen durchläßt. Der Durchlaßbereich wird dann in den ursprünglichen Frequenzbereich rückübersetzt (beispielsweise 50-550 MHz) und ist für die Verteilung an Teilnehmer herkömmlicher CATV-Komponenten verfügbar.
Einer der Mängel des obigen Verfahrens besteht darin, daß die Prozesse der "Aufwärtsmischung" des interessierenden Frequenzbandes und der nachfolgenden "Abwärtsmischung" selber Rauschen und/oder Verzerrungen in das System einbringen.
In Prospekten des Fiber Optics Seminar der Society of Cable Television Engineers, Januar 18-29, 1988 in Orlando, USA, werden mehrere Funkfrequenz- (RF)-Kanalanordnungen zum Übertragen einer Vielzahl von Kanälen offenbart.
Bei einer ersten Anordnung werden die zu übertragenden RF-Kanäle in Gruppen von RF-Kanälen unterteilt, die eine Bandbreite entsprechend einer einzelnen Oktav (54-108 MHz) abdecken, als auch in Gruppen von RF-Kanälen, die weit weniger als eine einzelne Oktav (390-450 MHz) abdecken. Die Bandbreite aller Kanalgruppen ist nahezu konstant (54 MHz, 60 MHz). Bei einer zweiten Anordnung ist die Bandbreite ebenfalls nahezu konstant (130 MHz). Bei der ersten Kanalgruppe in der genannten zweiten Anordnung (50-180 MHz) beträgt die Bandbreite mehr als eine einzelne Oktav.
Während die erste Anordnung eine Unterteilung in 7 Kanalgruppen und 7 verschiedene Laser erfordert, um eine gesamte Bandbreite von 54-450 MHz abzudecken, verursacht das Kanalunterteilungsschema gemäß der zweiten Anordnung sowohl die Intermodulation, als auch eine harmonische Verzerrung in der ersten Kanalgruppe (50-180 MHz), da die Bandbreite mehr als eine einzelne Oktav beträgt und der Unterschied zwischen den höheren und niedrigeren Bandgrenzfrequenzen innerhalb des übertragenen Bandes liegt.
Die Druckschrift US-A-4 525 834 offenbart ein digitales Übertragungssystem zum Übertragen von Schmalband- und Breitbandsignalen zwischen einer zentralen Vermittlungsendstation und einem Teilnehmerendgerät. Jedoch wird in der Druckschrift über kein Kanalunterteilungsschema berichtet.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und einen Sender zum Übertragen einer Vielzahl von RF-Signalen mit gesteigerter Übertragungsqualität und minimierter Anzahl von Übertragungsverbindungen zu schaffen, sowie ein Verfahren und einen Empfänger zum Empfangen einer Vielzahl von optischen Signalen.
Dieses Ziel wird jeweils entsprechend erreicht durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, einen Sender gemäß Anspruch 5, ein Verfahren gemäß Anspruch 7 und einen Empfänger gemäß Anspruch 18.
Weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.

Offenbarung der Erfindung

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wurde ein Verfahren gefunden, um die Bandbreite von Funkfrequenzsignalen zu begrenzen, die benutzt werden, um lichtemittierende Quellen, die in einem Breitband-CATV- Verteilungsnetz für einen Frequenzbereich unter einer Oktav benutzt werden, zu modlulieren. Das Verfahren wird unter Benutzung eines Minimums an optischen Verbindungen verwirklicht und erfordert keine Blockumwandlung des gesamten interessierenden Frequenzbandes in ein Band höherer Frequenzen und Rückumwandlung in das ursprüngliche Band, wenngleich eine solche Blockumwandlung bei einigen Kanälen niedrigerer Frequenz im interessierenden Frequenzband angewandt werden kann, wie weiter unten erläutert wird.
Um die Erfindung in die Praxis umzusetzen, wird eine Vielzahl von Funkfrequenzkanälen, die mehr als eine einzelne Bandbreitenoktav abdecken, in zwei oder mehr aneinandergrenzende Kanalgruppen unterteilt, wobei jede dieser Gruppen weniger als eine einzelne Oktav von Frequenzen besetzt. Beispielsweise kann eine erste Gruppe von Kanälen das 54 MHz-Band bis zum 106 MHz-Band besetzen (knapp unter einer einzelnen Oktav). Ähnlich kann das zweite Band von Kanälen das 108 MHz-Band bis zum 214 MHz-Band besetzen. Wahlweise können zusätzliche Frequenzgruppen die Bänder von 214 MHz bis 426 MHz und 426 MHz bis 850 MHz besetzen. Jedes dieser Teilbänder, das eine Gruppe von Funkfrequenzkanälen bildet, wird benutzt, um die Intensität der Ausgabe einer lichtemittierenden Vorrichtung, wie etwa einem Laser, zu modulieren. Jedes resultierende, amplitudenmodulierte Lichtsignal wird über eine optische Verbindung zu der empfangenden Stelle übertragen. Jede dieser optischen Verbindungen kann, beispielsweise, eine einzelne Litze einer optischen Faser sein. Alternativ kann jeder der Laser gewählt werden, um Licht von unterschiedlichen Wellenlängen als denen der anderen Laser zu erzeugen, und alle Laserausgaben können über eine einzelne optische Faser oder andere physikalische lichtübertragende Mittel gesendet werden. In diesem letzteren Falle wird, beim Empfangsmodus, jede Wellenlänge durch einen Wellenlängenteiler-/-mulitplizierer und an individuelle Empfänger gesandt. Am Empfangsort wird jedes der optischen Signale empfangen und durch einen entsprechenden individuellen Empfänger demoduliert. Das demodulierte Funkfrequenzsignal, das durch jeden dieser Empfänger erzeugt wurde, kann durch ein frequenzselektives Filter oder Bandpassfilter geleitet werden, das dazu dient, die harmonischen Verzerrungen und/oder Intermodulationsverzerrungen und/oder das im optischen Übertragungssystem erzeugte Rauschen abzuschwächen. Jedes der entstehenden Funkfrequenzsignale kann dann in geeigneter Weise abgeschwächt werden, um sich der Amplitude der anderen Funkfrequenzsignale anzupassen, ehe es an die Kombinator- und Trimmerschaltkreise geliefert wird, um die Frequenzteilbänder in ein einzelnes Breitband-Funkfrequenzsignal zu rekombinieren. Auf dieses entstehende Breitband-Funkfrequenzsignal kann durch zusätzliche Schaltungen eingewirkt werden, die dazu dienen, irgendwelche Diskontiuitäten des Signals an den Übergängen zwischen den Teilbändern abzumildern.
Es sei darauf hingewiesen, daß in dem obigen System durch die Detailbänder niedrigerer Frequenz bedienenden optischen Verbindungen weit weniger Kanäle von 6 MHz untergebracht werden können als durch die optischen Verbindungen, welche die Teilbänder höherer Frequenz aufnehmen, da es in einer Oktav niedrigerer Frequenz Platz für weniger als 6 MHz-Kanäle gibt. In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung kann die Anzahl optischer Verbindungen, die erforderlich sind, um das obige System in die Praxis umzusetzen, durch anfängliches Modulieren aller Basisband-Fernsehsignale auf Funkfrequenz-Trägerfrequenzen im höchsten interessierenden Teilband reduziert werden (beispielsweise im Bereich von 330-550 MHz). Wegen der Trennung von Signalen, die durch mehrfache optische Verbindungen bereitgestellt werden, kann die gleiche Trägerfrequenz bei jeder der Verbindungen benutzt werden, um einen Kanal von Basisband-Videoinformation zu übertragen. An der Empfangsseite muß eines der demodulierten Signale in einen niedrigeren Frequenzbereich heruntergemischt werden, so daß keine Interferenz mit Signalen von anderen optischen Kanälen herbeigeführt wird, wenn die beiden Signale gemischt werden. Jedoch betrifft diese Lösung nur eine einzige Abwärtsmischung für nur einen Teil oder Teile des interessierenden Frequenzbandes. Da dieses Verfahren weiter keine Aufwärtsmischung für irgendeinen der Kanäle erfordert, wird davon ausgegangen, daß weit weniger Verzerrung und Rauschen in das Übertragungssystem gebracht wird als bei den früheren Verfahren der Blockumwandlung aller Kanäle auf eine höhere Frequenz und anschließende Rückumwandlung aller Kanäle in ihre ursprünglichen Frequenzen.
Es ist daher ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Erzeugen und Empfangen von Lichtsignalen zu schaffen, die mit Breitband- Funkfrequenzsignalen in einer Weise moduliert sind, die das Signal- Rauschverhältnis der empfangenen Funkfrequenzsignale maximiert.
Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, die Harmonischen und die Intermodulationsverzerrungsprodukte zu minimieren, die durch das optische Übertragungssystem in die Funkfrequenzsignale eingebracht werden.
Es ist ein noch weiterer Vorteil der Erfindung, die Verringerung der Intermodulation und der harmonischen Verzerrungsprodukte in einer Weise durchzuführen, welche die Anzahl der für die Übertragung einer gegebenen Anzahl von Funkfrequenzsignalen erforderlichen optischen Signalpfade minimiert.
Darüber hinaus besteht ein weiterer Vorteil der Erfindung darin, eine Verringerung der Anzahl der optischen Signalpfade oder Verbindungen zu erzielen, die erforderlich sind, um eine gegebene Anzahl von Basisband- Fernsehkanälen ohne Umwandeln der Trägerfrequenzen der Fernsehkanäle in entsprechende höhere Frequenzen zu übertragen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die oben genannten und weiteren Ziele und Vorteile der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die detaillierte, weiter unten erläuterte Offenbarung der Erfindung und die begleitenden, veranschaulichenden Figuren deutlich gemacht.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines kopfendeseitigen optischen Senders für ein System, das gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das veranschaulicht, wie optoelektronische Knoten in einem bestehenden CATV-System angeschlossen werden können, um eine Schnittstelle zwischen optischen Signalpfaden und einem vorher bestehenden Koaxialkabelnetz zu schaffen;
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines optoelektronischen Empfängerknotens für ein System, das gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet;
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm einer alternativen Ausführungsform eines optoelektronischen Empfängerknotens, der gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet;
Fig. 5a bis 5h sind schematische Diagramme von derzeit bevorzugten Filtern, die in die optoelektronischen Empfängerknoten eingebaut sind;
Fig. 6 ist ein schematisches Diagramm eines illustrativen Richtungskopplers, der in die Empfängerknoten der Erfindung eingebaut werden kann;
Fig. 7 ist ein schematisches Diagramm eines Kombinators, der in den Empfängerknoten der Erfindung eingebaut werden kann;
Fig. 8 ist ein schematisches Diagramm eines Diplexfilters, das in den Empfängerknoten der vorliegenden Erfindung eingebaut werden kann; und
Fig. 9a und 9b sind schematische Diagramme von derzeit bevorzugten Empfängertrimmern (Frequenzsignatur-Korrekturnetze) zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung zum Angleichen der Funkfrequenz- Trägeramplituden an den Ausgängen der Empfängerknoten.

Methode(n) zur Ausführung der Erfindung

Bezugnehmend auf Fig. 1 ist dort eine illustrative Ausführungsform einer CATV dargestellt, die als Kopfstelle gemäß der Erfindung konfiguriert ist. An dieser Kopfstelle gibt es eine Anzahl von Informationskanälen (Kanal 2 bis Kanal n) für Informationen, die von der Kopfstelle durch das CATV-Netz übertragen werden sollen. Bei diesem illustrativen Beispiel sind die Kanäle Fernsehkanäle, die eine Bandbreite von 6 MHz als Basisband belegen (4,5 MHz Video-, Audio- und andere Informationen und ein 1,5 MHz Schutzband). Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung gleichermaßen auch für die Übertragung irgendeines Typs von Informationen durch ein Netz anwendbar ist. Jeder der Basisband-Infomationskanäle ist mit einem entsprechenden Modulator des Typs ausgestattet, der normalerweise in CATV-Anlagen mit Kopfstelle vorhanden ist (beispielsweise ein Scientific Atlanta Model 6350). Jeder Modulator dient zum Aufprägen des Basisbandkanals auf einen Funkfrequenzträger, der durch den Modulator zugeführt wird. Standardeinschubmodulatoren sind bei CATV mit Kopfstellen allgemein im Gebrauch, die modulierte Funkfrequenzsignale im Bereich von, beispielsweise, 45-550 MHz und höher in Inkrementen von 6 MHz erzeugen. Bei den üblichen, heute in Gebrauch befindlichen CATV-Systemen muß jedes Basisbandsignal auf eine Trägerfrequenz moduliert werden, die sich von den mit irgendeinem anderen Basisbandsignal zusammenhängenden Trägerfrequenzen unterscheidet, da alle Trägerfrequenzen zusammengemischt werden müssen, um ein einzelnes Breitbandsignal zur Übertragung über ein Koaxialkabelnetz zu bilden, bei dem die Strecke und die Verteilungsverbindungen des Netzes einen einzelnen Koaxialkabelpfad von 75 Ohm umfassen. Gemäß der vorliegenden Erfindung können jedoch mehrere optische Verbindungen benutzt werden, um Abschnitte einer Strecke eines CATV- Systems zu ersetzen oder zu ergänzen. Dieser Systemtyp wird allgemein auch in der US-Anmeldung, Serial Number 446,461 mit dem Titel "CATV Distribution Networks Using Lightwave Transmission Lines", angemeldet am 4. Dezember 1989, beschrieben wird und auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung übertragen ist. Im Hinblick auf die Vielzahl von eingesetzten optischen Verbindungen kann ein über eine einzelne Verbindung übertragenes Basisbandsignal, gewünschtenfalls, auf einen Funkfrequenzträger moduliert werden, der die gleiche Frequenz wie der Träger eines Basisbandsignals aufweist, das über eine andere Verbindung übertragen wird.
Wie in Fig. 1 dargestellt, kann also eine erste Gruppe von Basisbandsignalen, die als Kanäle 2 bis k bezeichnet sind, einer ersten Gruppe von Modulatoren zugeführt werden, die mit Trägerfrequenzen im Bereich von, beispielsweise, 300 -550 MHz arbeiten. In ähnlicher Weise kann eine zweite Gruppe von Basisbandsignalen, bezeichnet als Kanäle k + 1 bis m, jeweils entsprechend einer zweiten Gruppe von Modulatoren zugeführt werden, die, wahlweise, die gleichen Trägerfrequenzen oder einige derselben wie die erste Gruppe von Modulatoren haben. Schließlich kann eine dritte Gruppe von Basisbandsignalen, bezeichnet als Kanäle m + 1 bis n, durch ihre jeweilige Gruppe von Modulatoren gespeist werden, die ebenfalls Trägerfrequenzen im gleichen Bereich wie die Modulatoren der ersten beiden Gruppen haben (beispielsweise 300-500 MHz). Wie festzustellen ist, kann im Falle, daß jede der Gruppen von Basisbandsignalen mit dem höchstmöglichen Satz von Trägerfrequenzen innerhalb des interessierenden Funkfrequenzbandes moduliert wird, eine maximale Anzahl von Kanälen in einem einzelnen Signalpfad untergebracht werden, bei gleichzeitiger Beibehaltung der Gesamtbandbreite der Gruppe von Kanälen innerhalb eines kleineren Bereichs als dem einer Oktav. Wie oben besprochen, ist das Ziel der Beibehaltung der Bandbreite unterhalb einer Oktav wichtig, um die Probleme zu minimieren, die mit der Intermodulationsverzerrung und der harmonischen Verzerrung verbunden sind und erzeugt werden, wenn das Funkfrequenzsignal benutzt wird, um die Lichtausgabe einer lichtemittierenden Vorrichtung, wie etwa einem Laser, der Amplitudenmodulation zu unterziehen. Es soll besonders darauf hingewiesen werden, daß die vorliegende Erfindung dieses Ziel ohne Rückgriff auf das Aufwärtsmischen einer oder mehrerer Gruppen von modulierten Funkfrequenzsignalen erreicht, da eine solche Aufwärtsmischung die Verschlechterung und Verzerrung der Signale verursachen kann, auf die sie einwirkt.
Bei dem hier erläuterten illustrativen Beispiel sind drei Gruppen von Basisbandsignalen vorgesehen. Natürlich ist die Erfindung gleichermaßen auf Systeme anwendbar, in denen zwei Gruppen von Basisbandsignalen oder mehr als drei Gruppen definiert sind. In der illustrativen Ausführungsform der Fig. 1 ist jede der drei Gruppen von Basisbandsignalen durch entsprechende Signalkombinatoren 1, 2 und 3 in entsprechende Breitbandsignale im Bereich von 300-500 MHz kombiniert. Jedes dieser Breitband-Funkfrequenzsignale kann durch entsprechende Pufferverstärker und Vergleichsmäßiger hindurchgeleitet werden, um äquivalente Signale zum Amplitudenmodulieren der Lichtausgabe der jeweiligen Laser 1, 2 und 3 zu schaffen. Bei der dargestellten Ausführungsform der Fig. 1 kann jeder der Laser 1, 2 und 3 Licht mit der gleichen Wellenlänge aussenden, da ihre jeweiligen optischen Ausgaben durch das Netz über individuelle faseroptische Verbindungen F1, F2 und F3 übertragen werden. Getrennte physikalische Verbindungen zum Übertragen der jeweiligen optischen Signale sind jedoch nicht erforderlich, um die vorliegende Erfindung zu praktizieren. Bezugnehmend auf Fig. 1a kann jeder der Laser 1, 2 und 3 so gewählt werden, daß er Licht mit einer einzigen Wellenlänge emittiert. Die drei amplitudenmodulierten optischen Signale können dann in einer optischen Kombinatorvorrichtung kombiniert und über eine einzelne Faserlitze oder einen anderen Typ von optischer Verbindung gesendet werden.
Fig. 2 zeigt die Art und Weise, in der ein optisches Signalübertragungsnetz durch Schnittstelle mit einem bestehenden Koaxial-CATV-Netz verbunden werden kann, um das bestehende Netz zu ergänzen. Fig. 2a zeigt einen Teil eines vorhandenen Netzes bestehend aus einer Kaskade von Streckenverstärkern. Fig. 2b zeigt ein Rückwärtskaskade genanntes Schnittstellenschema, in welchem zwei Knoten oder Schnittstellen zwischen den optoelektronischen Systemen benutzt werden, um Signale, welche durch die Strecke übertragen werden, an Vorwärts- und Rückwärts-Verstärkerkaskaden zu liefern. Es sei bei dieser Konfiguration darauf hingewiesen, daß es erforderlich ist, die Richtung einiger der bestehenden Verstärker im CATV umzukehren. Fig. 2c zeigt ein System, bei dem das optische Signalübertragungssystem Abschnitte der bestehenden CATV-Strecke überbrückt. In diesen System empfängt jeder Knoten beide Signale, ein optisches Signal und ein Funkfrequenzsignal, von der Kaskade der Streckenverstärker zwischen dem Knoten und dem Kopfende des Systems.
Fig. 2d zeigt ein System ähnlich dem in Fig. 2c dargestellten System, das nur eine Hälfte der Anzahl der Knoten benötigt. Die Frage, ob das System der Fig. 2c mehr oder weniger zuverlässig als das System der Fig. 2d ist, hängt zum größten Teil von der Zuverlässigkeit der Knotenbeschaltung ab. Wenn also die Knotenbeschaltung relativ zuverlässig im Vergleich zur Streckenverstärkerschaltung ist, kann die Beschaltung der Fig. 2c vom Systemstandpunkt aus betrachtet zuverlässiger in einem System sein. Wenn andererseits die Knotenbeschaltung beweist, daß sie relativ unzuverlässig ist, wenn sie mit der Streckenverstärkerbeschaltung verglichen wird, oder die Wahrscheinlichkeit, daß das bestehende Koaxialstreckensystem aus anderen Gründen unter Ausfällen leidet, tendiert das in Fig. 2d dargestellte Netz dahin, eine bessere Systemzuverlässigkeit aufzuweisen. Fig. 3 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Knotens, die angepaßt ist als Schnittstelle zwischen einem bestehenden Koaxial-Signalverteilungssystem und einem optischen Signalverteilungssystem zu denen, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Die in Fig. 3 vorhandene Knotenbeschaltung ist besonders für Knoten angepaßt, die gemäß den Erfordernissen des in den Fig. 2c und 2d dargestellten Systems arbeiten.
Bezugnehmend auf Fig. 1 sei bemerkt, daß die Lichtsignale mit Funkfrequenzträgern amplitudenmoduliert sind, und daß die Funkfrequenzträger selber mit Videoinformationen oder anderen Typen von Informationen moduliert werden. Die modulierten Lichtsignale werden über optische Faserlitzen F1, F2 und F3 an den Knoten geliefert. In diesem Zusammenhang sollte darauf hingewiesen werden, daß der Knoten gemäß Fig. 3 in gleicher Weise bei einem System anwendbar ist, bei dem nur eine einzige physikalische Faserlitze multiple optische Signale, die unterschiedliche Wellenlängen haben, an den Konten liefert. In diesem Falle können die durch die einzelne Faser zugeführten optischen Signale physikalisch durch optische Mittel getrennt werden, um es jedem optischen Signal zu ermöglichen, zu einem entsprechenden optischen Signalempfänger/- Demodulator übertragen zu werden.
In beiden obigen Fällen wird jedes amplitudenmodulierte optische Signal als Eingabe an einen entsprechenden optischen Empfänger/Demodulator geliefert. Bei der illustrativen Ausführungsform der Fig. 3 dienen optische Empfänger 51, 52 und 53 diesem Zweck. Diese Empfänger können von irgendeinem Empfängertyp sein, der Eigenschaften hat, die passend linear sind, um ihn so anzupassen, daß er als Vorrichtung zum Demodulieren eines analogen Funkfrequenzsignals aus einem amplitudenmodulierten Lichtstrahl dient. Einer unter diesen Empfängertypen wird Hochimpedanzempfänger genannt, während ein anderer Empfängertyp, der für diesen Zweck geeignet ist, ein Transimpedanzempfänger ist. Ein Typ von Empfänger, der besonders ausgelegt ist, um Empfänger 51, 52 und 53 zu bauen, ist der in der US-Patentanmeldung Serial Number 481, 436 mit dem Titel "Push- Pull Optical Receiver" beschriebener Empfänger, der auch dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung übertragen worden ist. Zusätzlich zu den obigen Empfängern ist eine Anzahl anderer Typen von optoelektronischen Empfängern allgemein verfügbar.
Einer oder mehrere der Empfänger 51, 52 oder 53 kann Abwärtsmischer, wie etwa die Abwärtsmischer 54 und 55, speisen, falls das Band der Funkfrequenzträger, das diesen Empfängern zugeteilt ist, die Bänder der Radiofrequenzträger überlappt, die einem anderen Empfänger, wie etwa dem Empfänger 53, zugewiesen sind. Es sei daran erinnert, daß bei dem dargestellten, in Fig. 1 veranschaulichten Signalübertrager die Funkfrequenzträger, welche durch die optischen Verbindungen F1, F2 und F3 übertragen werden, alle im Bereich von 300-550 MHz liegen, so daß die Anzahl der Kanäle maximiert wird, die durch die Verbindung übertragen werden könnten und nach wie vor die Kanäle jeder Verbindung innerhalb einer Oktav enthalten. Es sei angenommen, daß der Übertrager der Fig. 1 die Empfänger der Fig. 3 speist. Für geeignete Oszillatoren 56 und 57 wird es notwendig sein, die Umsetzer 54 und 58 so zu speisen, daß sie die Funkfrequenzsignale an den Ausgängen der Empfänger 51 und 52 abwärts- oder aufwärtsmischen, so daß sie das Frequenzband am Ausgang des Empfänger 53 nicht überlappen oder einander überlappen. Die Ausgänge der Empfänger 51 und 52 und ihre entsprechenden optischen Abwärtsmischer 54 und 55 sind jeweils entsprechend an Filterkreise 60 und 61 angeschlossen. Der Ausgang des Empfängers 53 ist an das Filter 62 angeschlossen. Jedes dieser Filter ist so bemessen, daß Frequenzen außerhalb des interessierenden Bandes auf einem besonderen Signalpfad gedämpft werden. Schaltungen für derzeit bevorzugte Ausführungsformen dieser Filter werden näher in Verbindung mit der nachfolgenden Besprechung der Fig. 5a bis 5h erörtert. Jedes der Filter 60, 61 und 62 ist an einen entsprechenden Funkfrequenz-Testpunkt 63, 64 und 65 angeschlossen. Diese Funkfrequenz-Testpunkte sind direktionale Koppler, die des näheren weiter unten bei der Besprechung der Fig. 5 beschrieben werden. Die Funkfrequenz-Testpunkte 63, 64 und 65 sind ihrerseits an Pads 66, 67 und 68 angeschlossen, die herkömmlicher Konstruktion sind. Die Pads 66 und 67 sind an einen Kombinator 69 angeschlossen, und der Ausgang des Kombinators 69 und der des Pads 68 sind an einen Kombinator 70 angeschlossen. Der Ausgang dieses Kombinators ist an eine Ausgleicher-Trimmschaltung 71 angeschlossen, die ihrerseits einen Hybridverstärker 72 speist. Der Ausgang des Hybridverstärkers speist einen Diplexer oder ein Diplexfilter 73, für die eine illustrative Schaltungsanordnung in Fig. 8 dargestellt ist. Das Diplexfilter speist seinserseits einen Rückwärtslaser oder eine LED 74 über einen Testpunkt 75. Der gemeinsame Ausgang des Diplexfilters 73 geht an ein Relais 76. Der gemeinsame Punkt 77 des Relais ist an einen Funkfrequenz-Ausgangsport von 75 Ohm des Knotens über eine AC-Bypass-Schaltung 78 und an den anderen Port des Knotens über eine weitere AC-Bypass-Schaltung 79 angeschlossen. Wenn der gemeinsame Arm 77 des Relais in seiner anderen Position 80 steht, wird der optische Signalpfad überbrückt, und der Funkfrequenz-Ausgangsport ist über ein Pad 81, einen Ausgleicher 82 und eine AC-Bypass-Schaltung 83 und 84 an einen Funkfrequenz-Eingangsport angeschlossen.
Die Betriebsweise der oben beschriebenen Schaltungsanordnung ist folgende: Filter 60, 61 und 62 werden auf Roll-off-Rauschen und Verzerrungsprodukte außerhalb des interessierenden Bandes ihrer jeweiligen Empfänger 51, 52 und 53 eingestellt. Bei einer typischen Anordnung erzeugen der Empfänger 51 und der Abwärtsmischer 54 Funkfrequenz-Videoträgerkanäle von etwa 6 MHz, anfangend bei Kanal 2 und beginnend bei 54 MHz. Der Empfänger 52 und der Abwärtsmischer 55 können die nächsten 30 Funkfrequenzkanäle im Frequenzband unterbringen, und der Rest der Kanäle würde durch den Empfänger 53 betreut. In einer solchen Konfiguration würde das Filter 60 ein Tiefpassfilter sein, das es nur den Frequenzen bis hin zu dem und einschließlich des höchsten Frequenzkanals im interessierenden Frequenzband erlaubt, durchzulaufen. Das Filter 61 würde vom Typ des Bandpassfilters sein, das das Rauschen und Verzerren bei Frequenzen oberhalb und unterhalb des interessierenden Bandes abschwächt. Das Filter 62 würde ein Hochpassfilter sein, das alle Frequenzen oberhalb des untersten Frequenzkanals des interessierenden Bandes durchläßt. Alternativ ist ein Zweipfad-System möglich, das nur optische Verbindungen F1 und F2 verwendet. In einem solchen System werden annähernd die Hälfte der Kanäle der Empfänger 51 und 52 untergebracht. Im vorliegenden Falle würde das Filter 60 ein Tiefpassfilter mit einem Knickpunkt bei etwa 330 MHz sein, während das Filter 61 ein Hochpassfilter mit einem ähnlichen Knickpunkt wäre.
Die jeweiligen Filter 60, 61 und 62 speisen durch die Testpunkte 63, 64 und 65 sowie die Pads 66, 67 und 68 die Kombinatoren 69 und 70. Die Pads sind steckfähige Einheiten, die gewählt werden, um die Amplitude der an die Eingänge der Kombinatoren 69 und 70 gelieferten Signale auszugleichen. Die von jedem Pad geforderte Dämpfung kann durch Überwachen der Ausgaben der Filter 60, 61 und 62 über die Funkfrequenz-Testpunkte 63, 64 und 65 bestimmt werden.
Der Zweck der Entzerrungs-Trimmschaltung 74 besteht darin, das vom Kombinator 70 gelieferte Ausgangssignal zu glätten. In dieser Hinsicht können zwei Typen von Justierungen am Signal erforderlich sein. Erstens könnte das vom Kombintor gelieferte Signal "Dachschräge" haben. Das heißt, daß Unterschiede zwischen den Amplituden der Signale höherer Frequenz und der Signale niedrigerer Frequenz bestehen, die linear über das Frequenzband variieren. Weiter könnte es an bestimmten Punkten in der Frequenz, und, insbesondere, bei Frequenzen an den Übergängen zwischen den von den verschiedenen optischen Verbindungen übertragenen Teilbändern Kerben im Ansprechverhalten geben, bei dem einige Kanäle oder Gruppen von Kanälen eine höhere oder niedrigere Amplitude als die sie umgebenden Kanäle aufweisen. Es ist wünschenswert, diese Kerben oder Spitzen im Frequenzgang zu glätten. Fig. 9a veranschaulicht eine derzeit bevorzugte Ausführungsform einer Entzerrer-Trimmschaltung, die besonders für Systeme angepaßt ist, die zwei optische Verbindungen verwenden. Fig. 9b veranschaulicht eine derzeit bevorzugte Ausführungsform einer Schaltung, die besonders ausgelegt ist, um eine Entzerrertrimmung in einem System mit drei optischen Verbindungen zu schaffen.
Bei der derzeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung speist die Entzerr- Trimmschaltung 71 einen Hybridverstärker 73, wie etwa ein Motorola-Model SHW 571.
An dieser Stelle sollte darauf hingewiesen werden, daß in vielen heutigen Koaxial- CATV-Systemen Fernsehsignale vom Kopfende zu den Teilnehmerplätzen in einem Frequenzband von 54-550 MHz übertragen werden. Einige Systeme besitzen auch die Fähigkeit zum Übertragen von Signalen von den Teilnehmerplätzen aus zurück zum Kopfende. Bei den meisten dieser Systeme werden diese Rückwärtssignale in einem Frequenzband übertragen, das von etwa 5-30 MHz reicht. Bezugnehmend auf Fig. 3 speist der Ausgang des Hybridverstärkers 72 ein Breitbandsignal von 54-550 MHz in den Port A des Diplexers 73. Dieses Signal verläßt den Diplexer 73 am Port B, so daß es durch das Relais 76 und den AC-Bypass 78 zum Funkfrequenzausgang läuft. Wie ersichtlich, tritt ein Rückwärtssignal im Band von 3-30 MHz vom Funkfrequenzausgang in den Knoten ein, durchläuft den AC-Bypass und das Relais 76 und tritt dann in den Diplexer 73 an seinem Port B ein. Dieses Signal verläßt den Diplexer 73 am Port C und wird dem Rückwärtslaser oder der LED 74 zugeführt, wo es das durch diese Vorrichtung erzeugte optische Signal moduliert. Das modulierte optische Signal kann zum Kopfende des Systems über die optische Verbindung F4 rückübertragen werden, bei der es sich, beispielsweise, um eine zusätzliche faseroptische Litze handeln kann.
Es soll weiter darauf hingewiesen werden, daß das Relais 77 so eingestellt ist, daß es in seine andere Position geht, wenn ein Problem bei der Signalübertragung entlang des optischen Pfades auftritt. Unter diesen Bedingungen tritt das Breitbandsignal von 54-550 MHz durch den Funkfrequenz-Eingangsport 90 über den AC-Bypass 83, den Entzerrer 82 und ein Pad 81 in den Knoten ein. Das Signal wird durch das Relais 76 und den AC-Bypass 78 geleitet, um den Funkfrequenz-Ausgangsport 91 zu erreichen. Ähnlich wird das Rücksignal von 5 -30 MHz, das am Funkfrequenz-Ausgangsport 91 eintritt, durch den AC-Bypass 78, das Relais 76 und den AC-Bypass 84 so gelenkt, daß es den Knoten in der Rückwärtsrichtung am Funkfrequenz-Eingangsport 90 verläßt. Ein Relais, das zur Verwendung als Relais 76 in Fig. 3 geeignet ist, ist das OMRON-Model G5Y- 154P (Katalog Nr. K37-E3-1).
Fig. 4 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform eines optoelektronischen Überbrückerknotens, der in den meisten Punkten dem optoelektronischen Überbrückerknoten der Fig. 3 ähnlich ist, mit Ausnahme der Unterschiede, die weiter unten erläutert werden. Wie zu erkennen ist, wird beim Knoten der Fig. 4 die Ausgabe des Kombinators direkt an den Hybridverstärker 72 geliefert, anstatt den Hybridverstärker durch eine Entzerrer-/Trimmerschaltung 71 zu speisen. Gemäß Fig. 4 weist der Hybridverstärker eine getrennte Trimmjustierung 101 und einen Entzerrer 103 auf, die miteinander durch ein wählbares Pad 102 verbunden sind. Diese Trennung der Trimm- und Entzerrerabstimmung liefert mehr Flexibilität zum Trimmen des Frequenzganges des Systems mit dem Ziel, kleinere Abweichungen, die durch die gespaltene Bandtechnik der vorliegenden Erfindung verursacht werden, auszuschalten. Das Pad 102 stellt Mittel zum Abstimmen des Pegels des gesamten 54-550 MHz-Bandes bereit, ehe es an den Diplexer geliefert wird. Der Entzerrer 103 besorgt den Abgleich gegen Schräge im Signalantwortverhalten. Ein weiteres Merkmal des optoelektronischen Überbrückerknotens der Fig. 4 besteht darin, daß er einen Transponder 106 enthält, der eine Fähigkeit zum Überwachen aller wichtiger Operationsmodi des Knotens durch Überwachen von analogen Basisparametern besitzt, einschließlich der Leistungsversorgungsspannungen. Jeder der in Fig. 4 dargestellten Testpunkte kann Signale an den Transponder 106 liefern, die für den Status der Funkfrequenzsignale an dem entsprechenden Testpunkt kennzeichnend sind. Dieser Transponder ermöglicht auch die Fernsteuerung eines Relais 108, das den optischen Pfad 85 überbrücken kann und den Knoten an den ursprünglichen Funkfrequenzpfad 80 zurückschalten kann. In dieser Hinsicht könnte der Transponder Meldungen vom Kopfende empfangen, um beispielsweise den Unterstützungsknoten durch Umschalten des Funkfrequenzpfades 82 zu aktivieren oder um Tests an Knoten durchzuführen und Daten an das Kopfende zurückzuliefern, die über diese Tests berichten.
Bezugnehmend auf die Fig. 5a bis 5h sind darin eine Anzahl von Funkfrequenzfiltern dargestellt, die als Funkfrequenzfilter 60, 61 und 62 der Fig. 3 und 4 verwendet werden können. Wie früher bemerkt, können diese Filter durch den Benutzer als passend gewählt werden, je nach der Art und Weise, in der das interessierende Frequenzband unter den verschiedenen optischen Signalverbindungen aufgeteilt ist. Bei bevorzugten Ausführungsformen dieser Filter können die Komponenten der Filter in eine Standardschaltungstafel eingesteckt werden. Bei bestimmten unten bezeichneten Filtern kann ein besonderes Bein des Filters entweder als Jumper an Erde gelegt werden, oder es kann unbenutzt bleiben (d. h. keine Komponenten eingesteckt).
Unter Bezugnahme auf die Figuren stellen die Fig. 1a und 5b jeweils entsprechend 330 MHz-Tiefpass- und Hochpassfilter dar. Die Fig. 5c und 5d stellen jeweils entsprechend ein 270 MHz-Tiefpass- und Hochpasfilter dar. Die Fig. 5e und 5f stellen jeweils entsprechend 234 MHz-Tiefpass- und Hochpassfilter dar. Schließlich stellen die Fig. 5g und 5h jeweils entsprechend ein Tiefpassfilter und ein Hochpassfilter von 174 MHz dar. Es sei darauf hingewiesen, daß verschiedenartige Kombinationen dieser Hochpass- und Tiefpassfilter natürlich ebenfalls benutzt werden können, um Bandpasseigenschaften für mittlere Bänder zu erhalten, wenn das gesamte interessierende Frequenzband in mehr als zwei Bänder unterteilt wird.
Fig. 6 ist ein schematisches Diagramm eines Richtungskopplers, der derzeit die bevorzugte Ausführungsform der Testpunkte ist (beispielsweise Testpunkte 63, 64 und 65 von Fig. 3), die in dem optoelektronischen Empfängerknoten der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Dieser Richtungskoppler umfaßt einen Funkfrequenzübertrager 203, der zum Abtasten eines Signals 17 db herunter von dem Signal angepaßt ist, das an den Übertrager angelegt wird. Ein Funkfrequenz- Eingangssignal wird an den Anschluß des Übertragers angelegt und verläßt am Anschluß 5, von wo aus dieses Funkfrequenzsignal zur nächsten Komponente in der Schaltung weitergeleitet wird. Eine Sekundärwicklung des Übertragers ist zwischen die Anschlüsse 1 und 4 geschaltet. Außen an den Anschluß 4 ist ein Widerstand 202 angeschlossen, der vorzugsweise ein Widerstand von 75 Ohm 5% 1/8 Watt ist. Dieser Widerstand ist an Erde geschaltet. Ebenfalls vom Anschluß 4 und parallel zum Widerstand 202 ist ein Kondensator 201 an Erde geschaltet, der, vorzugsweise, einen Wert 2 pf besitzt und an einer Spannung von nominell 100 Volt, 5%, liegt. Der Anschluß 1 des Übertragers bildet den Ausgang, der eine Abtastprobe des Funkfrequenz-Eingangssignals an ein herkömmliches Pad 204 und dann zum physikalischen Testpunkt 205 liefert.
Fig. 7 ist ein Schaltungsdiagramm einer Funkfrequenz-Kombinatorschaltung, die benutzt werden kann, um beispielsweise die Funkfrequenzkombinatoren 69 oder 70 der Fig. 3 aufzubauen. Bezugnehmend auf Fig. 4 umfaßt die Schaltung ein Paar von Eingangsanschlüssen 320 und 321, die angepaßt sind, um an entsprechende Funkfrequenz-Eingangssignale angeschlossen zu werden. Ein in Reihe mit einem Kondensator 302 geschalteter Widerstand R301 ist zwischen die Eingangsanschlüsse 321 und 320 geschaltet. Der Widerstand R301 hat vorzugsweise 130 Ohm, und der Kondensator 302 hat vorzugsweise 510 pf. Der Widerstand R301 ist durch eine Dreiwindungs-Funkfrequenzdrossel an einen Punkt 323 angeschlossen. Der Kondensator 302 ist ebenfalls durch eine Dreiwindungs-Funkfrequenzdrossel an einen Punkt 323 angeschlossen. Es sei darauf hingewiesen, daß zwischen den Drosseln 303 und 304 eine Ferrit- Kopplung besteht. Der Punkt 323 ist durch einen Kondensator 305 mit Erde verbunden. Dieser Kondensator hat vorzugsweise eine Kapazität von 0,3 pf. Der Punkt 323 ist durch eine Funkfrequenzdrossel 307 an den Ausgangsanschluß 322 angeschlossen. Der Ausgangsanschluß 322 ist ebenfalls durch einen Kondensator 306 an Erde geschaltet. Der Kondensator 306 ist vorzugsweise ein Kondensator von 0,1 pf. Der Punkt 323 ist weiter durch eine Rf-Drossel (vorzugsweise zwei Windungen) geerdet.
Die obige Schaltung arbeitet in der Weise, daß sie zwei Funkfrequenz- Eingangssignale unterschiedlicher Frequenzbänder, die an die Eingangsanschlüsse 320 und 321 angelegt sind, am Ausgangsanschluß 322 in ein einzelnes Breitband kombiniert. Dieses Breitbandsignal bildet alle Frequenzkanäle, die in beiden Eingangssignalen enthalten sind.
Bezugnehmend auf Fig. 8 zeigt sie ein schematisches Diagramm einer derzeit bevorzugten, aber dennoch nur illustrativen Ausführungsform einer Schaltung, die zur Verwendung als Diplexer 73 der Fig. 3 geeignet ist.
Bezugnehmend auf die Fig. 9a und 9b zeigen sie illustrative, schematische Diagramme von Trimmschaltungen, die zum Glätten der Ausgaben der Kombinatoren der Fig. 3 und 4 benutzt werden können. Fig. 9a zeigt eine Trimmschaltung, die bei Systemen anwendbar ist, in denen das interessierende Frequenzband in zwei Teilbänder zum Zwecke der Übertragung über zwei optische Verbindungen aufgespalten ist. Das Schaltungsdiagramm der Fig. 9b veranschaulicht eine Trimmschaltung, die besonders verwendbar für Systeme ist, bei denen das interessierende Band in drei Teilbänder zum Zwecke der Übertragung über drei optische Verbindungen aufgespalten ist, die dann rekombiniert werden.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß mehrere bevorzugte, wenn auch nur illustrative Ausführungsformen von Vorrichtungen zum Übertragen von amplitudenmodulierten Funkfrequenzsignalen in Breiband über optische Verbindungen und Empfangen solcher Signale beschrieben worden sind. Es sind auch Verfahren beschrieben worden, die zur Verwendung der illustrativen Vorrichtungen zum Übertragen der Signale in einer Weise verwendet werden, welche das Signal-Rauschverhältnis der Signale maximiert und gleichzeitig die durch die Vorrichtungen verursachten Verzerrungen minimiert.

Claims

1. Verfahren zum Senden einer Anzahl von Funkfrequenz-(RF)-Signalen, die Funkfrequenz-Kanälen (CH 2, ..., CH k; CH k + 1, ..., CH m; CH m + 1, ..., CH n) entsprechen und eine Bandbreite von mehr als einer Oktave abdecken, von einer ersten Stelle zu einer zweiten Stelle, durch die folgenden Schritte:

Wählen von zwei oder mehr Gruppen von RF-Signalen, die benachbarten RF-Kanälen entsprechen; Modulieren eines Funkfrequenz-Trägersignals mit jedem RF-Signal in jeder Gruppe; Erzeugen einer Anzahl von optischen Signalen bei der ersten Stelle, wobei jedes optische Signal einer der Gruppen entspricht; Amplituden-Modulieren jedes der optischen Signale mit den modulierten Funkfrequenz-Trägersignalen entsprechend seiner jeweiligen Gruppe von Kanälen; und Senden jedes resultierenden modulierten optischen Signals an die zweite Stelle über eine separate optische Verbindung (F1, F2, F3);

wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die folgenden Schritte:

Definieren jeder der Gruppen derart, daß sie eine Bandbreite von weniger als einer Oktave abdeckt;

wobei die Bandbreiten in einer ansteigenden Ordnung sind.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, weiter gekennzeichnet dadurch, daß der Erzeugungsschritt eine Anzahl von optischen Signalen mit verschiedenen Wellenlängen bei der ersten Stelle erzeugt, wobei jedes der optischen Signale einer Gruppe der Funkfrequenz-Signale entspricht.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, weiter gekennzeichnet dadurch, daß der Wählschritt zwei oder mehr Gruppen von Funkfrequenz-Signalen entsprechend benachbarten RF-Kanälen wählt, wobei jede der Gruppen eine Bandbreite von weniger als einer Oktave abdeckt.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, weiter gekennzeichnet dadurch, daß der Sendeschritt jedes der optischen Signale zu der zweiten Stelle über eine optische Verbindung (F1, F2, F3) sendet, welche ausschließlich für dieses optische Signal ist.

5. Sender zum Senden einer Anzahl von Funkfrequenz-(RF)-Signalen, die RF-Kanälen (CH 2, ..., CHk; CH k + 1, ..., CH m; CH m + 1, ..., CH n) entsprechen, aufweisend:

Mittel zum Empfangen von RF-Signalen, die jedem RF-Kanal entsprechen;

Mittel zum Erzeugen einer Anzahl von Funkfrequenz-Trägersignalen;

Mittel zum Modulieren jedes RF-Signals auf mindestens eines der Funkfrequenz-Trägersignale, um jeweils ein moduliertes Funkfrequenz-Trägersignal zu produzieren;

Mittel zum Wählen einer ersten Gruppe der modulierten Funkfrequenz- Trägersignale, wobei keines der modulierten Funkfrequenz-Trägersignale der ersten Gruppe dieselbe Funkfrequenz aufweist;

Mittel zum Wählen einer zweiten Gruppe von modulierten Funkfrequenz-Trägersignalen, wobei keines der modulierten Funkfrequenz-Trägersignale der zweiten Gruppe dieselbe Funkfrequenz wie irgendein anderes aufweist;

Mittel zum Erzeugen einer Anzahl von optischen Signalen;

Mittel zum Modulieren eines ersten der optischen Signale mit den modulierten Funkfrequenz-Trägersignalen der ersten Gruppe; und

Mittel zum Modulieren eines zweiten der optischen Signale mit den modulierten Funkfrequenz-Trägersignalen der zweiten Gruppe;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Wählmittel jede Gruppe wählen, um eine Bandbreite von weniger als einer Oktave abzudecken, wobei die Bandbreiten in einer ansteigenden Ordnung sind.

6. Sender gemäß Anspruch 5, weiter gekennzeichnet durch Mittel zum Wählen einer dritten Gruppe der Funkfrequenz-Trägersignale, wobei keines der Signale der dritten Gruppe dieselbe Frequenz wie irgendein anderes aufweist; und

Mittel zum Modulieren eines dritten der optischen Signale mit den modulierten Funkfrequenz-Trägersignalen als dritte Gruppe.

7. Verfahren zum Empfangen einer Anzahl von optischen Signalen, wobei jedes mit mindestens einem modulierten Funkfrequenz-(RF)-Trägersignal, moduliert mit einer Anzahl von Gruppen von RF-Signalen, die RF- Kanälen entsprechen, moduliert ist, die folgenden Schritte aufweisend:

Demodulieren jedes optischen Signals in seine jeweiligen modulierten Funkfrequenz-Trägersignale; Konvertieren mindestens eines der modulierten Funkfrequenz-Trägersignale in ein unterschiedliches Frequenzband von Trägersignalen, welches sich mit keinem anderen Funkfrequenz- Trägersignal, das die optischen Signale moduliert, überlappt; und Kombinieren der resultierenden modulierten Funkfrequenz-Trägersignale in einem einzigen Signalweg;

gekennzeichnet durch den folgenden Schritt:

Filtern der RF-Signale von den Gruppen von RF-Signalen, wobei jede Gruppe eine Bandbreite von weniger als einer Oktave abdeckt, wobei die Bandbreiten in ansteigender Ordnung sind.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das unterschiedliche Frequenzband ein tieferes Frequenzband ist.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Schritt des Empfangens der Anzahl von optischen Signalen auf eine Anzahl von optischen Fasern (F1, F2, F3).

10. Verfahren gemäß Anspruch 9, weiter dadurch gekennzeichnet, daß jedes optische Signal mit einer Anzahl von modulierten Funkfrequenz-Trägersignalen moduliert wird.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Modulationsschritt eine erste Gruppe der Anzahl von Funkfrequenz- Trägersignalen für eine erste optische Faser der Anzahl von optischen Fasern moduliert, was dasselbe ist für eine zweite Gruppe der Anzahl von Funkfrequenz-Trägersignalen, die für eine zweite optische Faser moduliert werden; und

daß der Konversionsschritt jedes der ersten Gruppe von Funkfrequenz- Trägersignalen zu einem unterschiedlichen Frequenzband als die zweite Gruppe von Funkfrequenz-Trägersignalen konvertiert.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Modulationsschritt die Anzahl von Funkfrequenz-Trägersignalen für jede optische Faser mit einer Bandbreite von weniger als einer Oktave moduliert.

13. Verfahren gemäß Anspruch 12, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Modulationsschritt die Anzahl von Funkfrequenz-Trägersignalen für jede optische Faser mit einer Bandbreite von etwa 300-550 MHz moduliert.

14. Verfahren gemäß Anspruch 10, weiter gekennzeichnet durch Definieren optischen Signalen, die auf n optischen Fasern zu empfangen sind; und

Konvertieren der modulierten Funkfrequenz-Trägersignale, die von n-1 der optischen Fasern empfangen wurden, zu einem unterschiedlichen Frequenzband von Trägersignalen, welches sich mit keinem anderen Funkfrequenz-Trägersignal, das die optischen Signale moduliert, oder keinem anderen konvertierten modulierten Funkfrequenz-Trägersignal überlappt.

15. Verfahren gemäß Anspruch 10, weiter gekennzeichnet durch den Schritt des Empfangens von mindestens einem intensitätsmodulierten optischen Signal.

16. Optischer Empfänger zum Empfangen einer Anzahl von intensitätsmodulierten optischen Signalen über optische Verbindungen, um eine Anzahl von Funkfrequenz-(RF)-Signalen zu produzieren, die RF-Kanälen entsprechen, welche eine Bandbreite von mehr als einer Oktave abdecken, aufweisend:

mindestens drei optoelektronische Empfänger (51, 52, 53) zum Empfangen von mindestens drei intensitätsmodulierten optischen Signalen über optische Verbindungen (F1, F2, F3) und zum Demodulieren jedes empfangenen intensitätsmodulierten optischen Signals, um eine entsprechende Gruppe von modulierten Funkfrequenz-Trägersignalen zu produzieren,

mindestens drei Filter (60, 61, 62), wobei jeder einem der optoelektronischen Empfänger (51, 52, 53) entspricht, zum Filtern der Gruppe von modulierten Funkfrequenz-Trägersignalen, die durch seinen entsprechenden optoelektronischen Empfänger (51, 52, 53) produziert wurden, um Rauschen und Verzerrungsprodukte zu entfernen, wobei hierdurch jeweilige Gruppen modulierter Funkfrequenz-Trägersignale produziert werden; und

Signalkombinatoren (69, 70) zum Kombinieren der Gruppe von modulierten Funkfrequenz-Trägersignalen, um ein einzelnes Signal entsprechend einer Anzahl von Funkfrequenz-Kanälen zu produzieren, welche eine Bandbreite von mehr als einer Oktave abdecken,

dadurch gekennzeichnet, daß

jede der Gruppen modulierter Funkfrequenz-Trägersignale eine Bandbreite von weniger als einer Oktave abdeckt, wobei die Bandbreiten in einer ansteigenden Reihenfolge sind.

17. Optischer Empfänger gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens drei Filter ein Hochpaßfilter, mindestens ein Bandpaßfilter und ein Tiefpaßfilter aufweisen.

18. Optischer Empfänger gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Filter Einsteck-Filter, die in eine Schaltungsplatine eingesteckt werden können, aufweisen.