(57)【要約】【課題】高レベル信号に歪みを発生させることを抑制することができるサージ保護回路を提供する。【解決手段】直列ＬＣ共振トラップ部を高周波信号伝送ラインＬＮ１とグランドとの間に有するフィルタ回路（ダイオードＤ１及びＤ２の端子間容量Ｃｔと、容量Ｃ１、Ｃ２及びＣ３と、インダクタＬ１とからなるハイパスフィルタ）と、サージ保護用ダイオード（ダイオードＤ１及びＤ２）とを備え、前記サージ保護用ダイオード（ダイオードＤ１及びＤ２）の端子間容量Ｃｔを前記直列ＬＣ共振部の容量として用いているフィルタ機能付きサージ保護回路。【選択図】図２
2010057332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列ＬＣ共振トラップ部を高周波信号伝送ラインとグランドとの間に有するフィルタ回路と、サージ保護用ダイオードとを備え、
前記サージ保護用ダイオードの端子間容量を前記直列ＬＣ共振部の容量として用いていることを特徴とするフィルタ機能付きサージ保護回路。
【請求項２】
前記サージ保護用ダイオードが、互いに逆方向に並列接続された二つのダイオードである請求項１に記載のフィルタ機能付きサージ保護回路。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のフィルタ機能付きサージ保護回路を備えることを特徴とする高周波機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サージ保護回路に関し、特に高周波機器に搭載されるサージ保護回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイオードを用いた従来のサージ保護回路を図８に示す。ダイオードを用いた従来のサージ保護回路３００は、互いに逆方向に並列接続されるダイオードＤ１及びＤ２とによって構成されている。
【０００３】
【特許文献１】特許第２９９５００８号公報（段落０００８）
【特許文献２】特開２０００−３５４３２７号公報（図１、図２、段落００２３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図８に示すように、高周波信号を伝送する高周波信号伝送ラインＬＮ１に、ダイオードを用いた従来のサージ保護回路３００を設けた場合、波高値がダイオードＤ１のツェナー電圧ＶＺ１及びダイオードＤ２のツェナー電圧ＶＺ２よりも大きい高周波信号（例えば図９に示す正弦波信号Ｓ１）を入力端子ＩＮ１に入力すると、ダイオードを用いた従来のサージ保護回路３００を通過した後の高周波信号（例えば図９に示す正弦波信号Ｓ２’）が、ダイオードを用いた従来のサージ保護回路３００によってクリップされてしまい、歪みが生じてしまうという問題点があった（特許文献１参照）。
【０００５】
このため、ダイオードを用いた従来のサージ保護回路３００を高出力の高周波機器に搭載することは困難であった。また、バリスタ、チョークコイル等を用いたサージ保護回路を高周波機器に搭載した場合にも当該サージ保護回路が当該高周波機器の高周波特性に影響を及ぼすため、バリスタ、チョークコイル等を用いたサージ保護回路を高周波機器に搭載することも、ダイオードを用いた従来のサージ保護回路３００を高周波機器に搭載する場合と同様に、制約があった。
【０００６】
ここで、信号に歪みを発生させないサージ保護回路が、特許文献２において提案されている。しかしながら、特許文献２で提案されているサージ保護回路は、入力信号の波高値がサージ保護回路の構成部品であるダイオードのツェナー電圧よりも小さい範囲での使用を前提としており、入力信号の波高値がサージ保護回路の構成部品であるダイオードのツェナー電圧よりも大きい場合に歪みが発生することを防止できるものではない。
【０００７】
本発明は、上記の状況に鑑み、高レベル信号に歪みを発生させることを抑制することができるサージ保護回路及びそれを備えた高周波機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明に係るサージ保護回路は、直列ＬＣ共振トラップ部を高周波信号伝送ラインとグランドとの間に有するフィルタ回路と、サージ保護用ダイオードとを備え、前記サージ保護用ダイオードの端子間容量を前記直列ＬＣ共振部の容量として用いているようにしている。
【０００９】
このような構成によると、前記フィルタ回路の通過帯域の高周波信号（以下、通過帯域信号ともいう。）に対して、前記フィルタ回路の一構成要素である前記直列ＬＣ共振部のインダクタが高インピーダンスとなるため、前記サージ保護用ダイオード自体には通過帯域信号が流れず、通過帯域信号の振幅が前記サージ保護用ダイオードのツェナー電圧によって制限されることがなくなる。これにより、高レベルの通過帯域信号に歪みを発生させることを抑制することができる。
【００１０】
また、このような構成によると、前記フィルタ回路の減衰帯域の高周波信号（以下、減衰帯域信号ともいう。）に対して、前記フィルタ回路の一構成要素である前記直列ＬＣ共振部のインダクタが低インピーダンスとなるため、減衰帯域信号は、前記サージ保護用ダイオードと前記直列ＬＣ共振部のインダクタとを介して、グランドに導かれ減衰する。したがって、主周波数成分が前記フィルタ回路の減衰帯域に含まれるサージ電圧を吸収することができ、サージ保護回路として機能する。
【００１１】
また、前記サージ保護用ダイオードが、互いに逆方向に並列接続された二つのダイオードであることが望ましい。
【００１２】
このような構成によると、正電位のサージ電圧、負電位のサージ電圧双方に対してサージ吸収が可能となる。
【００１３】
また、上記目的を達成するために本発明に係る高周波機器は、上記いずれかの構成のサージ保護回路を備える構成とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るサージ保護回路及びそれを備えた高周波機器によると、サージ保護回路が、直列ＬＣ共振トラップ部を高周波信号伝送ラインとグランドとの間に有するフィルタ回路と、サージ保護用ダイオードとを備え、前記サージ保護用ダイオードの端子間容量を前記直列ＬＣ共振部の容量として用いているようにしているので、通過帯域信号に対して、前記フィルタ回路の一構成要素である前記直列ＬＣ共振部のインダクタが高インピーダンスとなる。このため、前記サージ保護用ダイオード自体には通過帯域信号が流れず、通過帯域信号の振幅が前記サージ保護用ダイオードのツェナー電圧によって制限されることがなくなる。これにより、高レベルの通過帯域信号に歪みを発生させることを抑制することができる。
【００１５】
また、本発明に係るサージ保護回路及びそれを備えた高周波機器によると、サージ保護回路が、直列ＬＣ共振トラップ部を高周波信号伝送ラインとグランドとの間に有するフィルタ回路と、サージ保護用ダイオードとを備え、前記サージ保護用ダイオードの端子間容量を前記直列ＬＣ共振部の容量として用いているようにしているので、減衰帯域信号に対して、前記フィルタ回路の一構成要素である前記直列ＬＣ共振部のインダクタが低インピーダンスとなる。このため、減衰帯域信号は、前記サージ保護用ダイオードと前記直列ＬＣ共振部のインダクタとを介して、グランドに導かれ減衰する。したがって、主周波数成分が前記フィルタ回路の減衰帯域に含まれるサージ電圧を吸収することができ、サージ保護回路として機能する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。本発明に係るサージ保護回路は、フィルタ機能付きサージ保護回路であって、直列ＬＣ共振トラップ部を高周波信号伝送ラインとグランドとの間に有するフィルタ回路と、サージ保護用ダイオードとを備え、前記サージ保護用ダイオードの端子間容量を前記直列ＬＣ共振部の容量として用いていることを特徴としている。ここでは、上記フィルタ回路に、図１に示すような、直列ＬＣ共振トラップ部による減衰極を通過帯域近傍に形成して通過帯域と減衰帯域の境界における急峻度を高くしているＴ型ハイパスフィルタを採用した場合を、本発明に係るサージ保護回路の一構成例として説明する。
【００１７】
本発明に係るサージ保護回路の一構成例を図２に示す。図２に示す本発明に係るサージ保護回路１００は、ダイオードＤ１及びＤ２と、容量Ｃ１、Ｃ２及びＣ３と、インダクタＬ１とを備えている。高周波信号を伝送する高周波信号伝送ラインＬＮ１上に設けられる容量Ｃ１及びＣ２は直列接続され、容量Ｃ１及びＣ２の接続ノードに容量Ｃ３の一端とダイオードＤ１のカソード及びダイオードＤ２のアノードが接続され、容量Ｃ３の他端とダイオードＤ１のアノード及びダイオードＤ２のカソードがインダクタＬ１を介してグランドに接続されている。
【００１８】
このような構成によると、ダイオードＤ１及びＤ２の端子間容量Ｃｔと、容量Ｃ１、Ｃ２及びＣ３と、インダクタＬ１とからなるフィルタ回路が、ダイオードＤ１及びＤ２の端子間容量Ｃｔと容量Ｃ３とインダクタＬ１とからなる直列ＬＣ共振トラップ部を高周波信号伝送ラインＬＮ１とグランドとの間に有するＴ型ハイパスフィルタとなる。
【００１９】
そして、図２に示す本発明に係るサージ保護回路１００においては、入力端子ＩＮ１に入力する高周波信号の周波数帯域が、ダイオードＤ１及びＤ２の端子間容量Ｃｔと、容量Ｃ１、Ｃ２及びＣ３と、インダクタＬ１とからなるフィルタ回路の通過帯域に含まれるように、尚かつ、サージ吸収の対象として想定するサージ電圧の主周波数成分が、ダイオードＤ１及びＤ２の端子間容量Ｃｔと、容量Ｃ１、Ｃ２及びＣ３と、インダクタＬ１とからなるフィルタ回路の減衰帯域に含まれるように、尚かつ、ダイオードＤ１及びＤ２の端子間容量Ｃｔと容量Ｃ３とインダクタＬ１とからなる直列ＬＣ共振トラップ部の共振周波数ｆｒが通過帯域と減衰帯域の境界に位置するように、回路定数を設定している。
【００２０】
上記のような回路定数の設定によると、ダイオードＤ１及びＤ２の端子間容量Ｃｔと、容量Ｃ１、Ｃ２及びＣ３と、インダクタＬ１とからなるフィルタ回路の通過帯域に含まれる周波数帯域ＦＢ１の高周波信号が入力端子ＩＮ１に入力された場合、周波数帯域ＦＢ１の高周波信号に対して、フィルタ回路の一構成要素であるインダクタＬ１が高インピーダンスとなるため、ダイオードＤ１及びＤ２自体には周波数帯域ＦＢ１の高周波信号が流れず、入力端子ＩＮ１に入力された周波数帯域ＦＢ１の高周波信号の振幅がダイオードＤ１及びＤ２のツェナー電圧によって制限されることがなくなる。したがって、波高値がダイオードＤ１のツェナー電圧ＶＺ１及びダイオードＤ２のツェナー電圧ＶＺ２よりも大きい周波数帯域ＦＢ１の高周波信号（例えば図３に示す正弦波信号Ｓ１）が入力端子ＩＮ１に入力された場合でも、図２に示す本発明に係るサージ保護回路１００を通過した後の高周波信号（例えば図３に示す正弦波信号Ｓ２）が、ダイオードＤ１及びＤ２によってクリップされないので、歪みがほとんど生じない。
【００２１】
図４は、図２に示す本発明に係るサージ保護回路１００と図８に示すダイオードを用いた従来のサージ保護回路３００それぞれに、同レベルの周波数帯域ＦＢ１の高周波信号が入力された場合の出力信号の周波数特性を示している。図２に示す本発明に係るサージ保護回路１００の出力信号の周波数特性ＦＣ１と図８に示すダイオードを用いた従来のサージ保護回路３００の出力信号の周波数特性ＦＣ２とを比較すると明らかなように、図２に示す本発明に係るサージ保護回路１００では、信号に歪みがほとんど生じないため、図８に示すダイオードを用いた従来のサージ保護回路３００に比べて、高調波の発生が大幅に抑制され、高周波特性の悪化が大幅に抑制される。
【００２２】
また、上記のような回路定数の設定によると、ダイオードＤ１及びＤ２の端子間容量Ｃｔと、容量Ｃ１、Ｃ２及びＣ３と、インダクタＬ１とからなるフィルタ回路の減衰帯域に含まれる周波数帯域の高周波信号（主周波数成分がダイオードＤ１及びＤ２の端子間容量Ｃｔと、容量Ｃ１、Ｃ２及びＣ３と、インダクタＬ１とからなるフィルタ回路の減衰帯域に含まれるサージ電圧（例えば雷サージ）を含む。）が入力端子ＩＮ１に入力にされた場合、当該高周波信号に対して、フィルタ回路の一構成要素であるインダクタＬ１が低インピーダンスとなるため、当該高周波信号は、互いに双方向に接続されているダイオードＤ１及びＤ２とインダクタＬ１とを介して、グランドに導かれ減衰する。したがって、主周波数成分がダイオードＤ１及びＤ２の端子間容量Ｃｔと、容量Ｃ１、Ｃ２及びＣ３と、インダクタＬ１とからなるフィルタ回路の減衰帯域に含まれるサージ電圧を吸収することができる。また、ダイオードＤ１及びＤ２が互いに逆方向に並列接続されているので、正電位のサージ電圧、負電位のサージ電圧双方に対してサージ吸収が可能である。
【００２３】
以上のように、図２に示す本発明に係るサージ保護回路１００は、高レベル信号に歪みを発生させることを抑制し、高周波特性の悪化を大幅に抑制することができるので、高周波機器、特に高出力の高周波機器に搭載するのに好適である。
【００２４】
図２に示す本発明に係るサージ保護回路１００を高周波機器の一例であるブースタに搭載した場合におけるブースタの概略構成を図５及び図６に示す。図５は本発明に係るサージ保護回路１００をブースタの入力側に搭載した場合におけるブースタの概略構成を示しており、図６は本発明に係るサージ保護回路１００をブースタの出力側に搭載した場合におけるブースタの概略構成を示している。図５に示すブースタ及び図６に示すブースタはそれぞれ、入力端子ＩＮ１と、ハイパスフィルタ機能付きサージ保護回路である本発明に係るサージ保護回路１００と、アンプＡ１及びＡ２と、商用交流電圧を所定の直流電圧に変換してアンプＡ１及びＡ２の各電源端子に供給する電源部Ｐ１と、バンドパスフィルタＢ１と、出力端子ＯＵＴ１とを備えている。尚、高周波機器の後段に接続される電子機器をサージ電圧から保護するだけでなく、高周波機器自体もサージ電圧から保護する場合（例えばブースタ内のアンプＡ１及びＡ２をサージ電圧から保護する場合）には、本発明に係るサージ保護回路を高周波機器の入力側に搭載するとよい。
【００２５】
最後に、図２に示す本発明に係るサージ保護回路１００の変形例を図７に示す。図７に示す本発明に係るサージ保護回路２００は、ダイオードＤ１及びＤ２と、容量Ｃ１、Ｃ２及びＣ３と、インダクタＬ１とを備えている。高周波信号を伝送する高周波信号伝送ラインＬＮ１上に設けられる容量Ｃ１及びＣ２は直列接続され、容量Ｃ１及びＣ２の接続ノードにインダクタＬ１の一端が接続され、インダクタＬ１の他端が容量Ｃ３の一端とダイオードＤ１のカソード及びダイオードＤ２のアノードに接続され、容量Ｃ３の他端とダイオードＤ１のアノード及びダイオードＤ２のカソードがグランドに接続されている。
【００２６】
このような構成によると、ダイオードＤ１及びＤ２の端子間容量Ｃｔと、容量Ｃ１、Ｃ２及びＣ３と、インダクタＬ１とからなるフィルタ回路が、ダイオードＤ１及びＤ２の端子間容量Ｃｔと容量Ｃ３とインダクタＬ１とからなる直列ＬＣ共振トラップ部を高周波信号伝送ラインＬＮ１とグランドとの間に有するＴ型ハイパスフィルタとなる。
【００２７】
すなわち、図７に示す本発明に係るサージ保護回路２００は、直列共振ＬＣトラップ部のＬとＣの設置位置が入れ替わっている点を除き、図２に示す本発明に係るサージ保護回路１００と同一である。このため、図７に示す本発明に係るサージ保護回路２００は、図２に示す本発明に係るサージ保護回路１００と同一の効果を奏する。また、図５及び図６のサージ保護回路１００に代え、サージ保護回路２００を用いても同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】は、直列ＬＣ共振トラップ部を有するＴ型ハイパスフィルタの一構成例を示す図である。
【図２】は、本発明に係るサージ保護回路の一構成例を示す図である。
【図３】は、図２に示す本発明に係るサージ保護回路の入出力信号の一例を示す図である。
【図４】は、図２に示す本発明に係るサージ保護回路の出力信号及び図８に示すダイオードを用いた従来のサージ保護回路の出力信号の周波数特性を示す図である。
【図５】は、本発明に係るサージ保護回路をブースタの入力側に搭載した場合におけるブースタの概略構成を示す図である。
【図６】は、本発明に係るサージ保護回路をブースタの出力側に搭載した場合におけるブースタの概略構成を示す図である。
【図７】は、図２に示す本発明に係るサージ保護回路の変形例を示す図である。
【図８】は、ダイオードを用いた従来のサージ保護回路の構成例を示す図である。
【図９】は、図８に示すダイオードを用いた従来のサージ保護回路の入出力信号の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
Ａ１、Ａ２    アンプ
Ｂ１    バンドパスフィルタ
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３    容量
Ｃｔ    ダイオードＤ１及びＤ２の端子間容量
Ｄ１、Ｄ２    ダイオード
ＩＮ１    入力端子
Ｌ１    インダクタ
ＬＮ１    高周波信号伝送ライン
ＯＵＴ１    出力端子
Ｐ１    電源部
１００、２００    本発明に係るサージ保護回路
【図１】
2010057332.tif 000003
【図２】
2010057332.tif 000004
【図３】
2010057332.tif 000005
【図４】
2010057332.tif 000006
【図５】
2010057332.tif 000007
【図６】
2010057332.tif 000008
【図７】
2010057332.tif 000009
【図８】
2010057332.tif 000010
【図９】
2010057332.tif 000011