(57)【要約】【課題】  専用の電源供給が不要な、許容値を超える大電力の高周波信号が入力されたときに高周波機器を保護する過入力保護装置及び過入力保護方法を提供すること。【解決手段】  高周波スイッチ１０１は、オン状態のときに高周波入力信号Ｓ１を方向性結合器１０２に供給し、オフ状態の時には高周波入力信号Ｓ１を遮断する。方向性結合器１０２は、高周波信号Ｓ１を低損失で通過させると同時に進行波を結合度に従った比率で検波回路１０３に進行波モニタ信号Ｓ３として供給する。検波回路１０３は、方向性結合器１０２から供給される進行波モニタ信号Ｓ３を検波してスイッチ切替信号Ｓ４を生成し、高周波スイッチ１０１を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された高周波信号を、通過させて出力する、又は、遮断する切替手段と、
前記高周波入力信号を検波し、前記検波信号を前記スイッチの駆動電力に変換して前記切替手段に対する制御信号を生成し、前記高周波入力信号の電力が所定値を超えた場合に、前記切替手段を遮断状態にする検波手段と、
を備える過入力保護装置。
【請求項２】
請求項１記載の過入力保護装置であって、
前記切替手段は、前記高周波入力信号を入力とし、前記高周波入力信号を出力する短絡状態又は前記高周波入力信号を遮断する開放状態のいずれかの状態を有しするスイッチと、前記スイッチに並列して設けられたコイルとを有し、前記スイッチは前記コイルに電流が流れたときに短絡状態から開放状態に変わるものであり、
前記検波手段は、前記検波信号がゲートに入力され、ドレイン−ソース間のインピーダンスが、前記検波する高周波入力信号の電力が所定値より小さいときに高インピーダンス、前記検波する高周波入力信号の電力が所定値以上のときに低インピーダンスとなる、電界効果トランジスタを有し、
前記コイルは、その一方が前記ゲートに、前記他方が前記電界効果トランジスタのドレインに接続される過入力保護装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の過入力保護装置と、
外部から供給される高周波入力信号を受け付けて、前記過入力保護装置の入力に接続する入力接続手段と、
前記過入力保護装置の出力に接続され、前記過入力保護装置からの信号を外部へ出力する出力接続手段と、
を備える過入力保護器。
【請求項４】
入力された高周波信号によって機能する電子機器動作手段と、
前記電子機器動作手段の入力側に接続された、請求項１又は２記載の過入力保護装置と、
を備える電子機器。
【請求項５】
高周波入力信号を検波するステップと、
前記検波した信号を前記スイッチの駆動電力に変換して前記切替手段に対する制御信号を生成し、前記高周波入力信号の電力が所定値を超えた場合に、入力された高周波信号を、通過させて出力する、又は、遮断する前記切替手段を遮断状態にするステップと、
を有する過入力保護方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、許容値を超える大電力の高周波信号が入力されたときに高周波機器を保護する過入力保護装置及び過入力保護方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高周波信号が入力される高周波機器において、過大レベルの入力による素子の破損を防ぐ過入力保護機能を備えた装置として、使用されている電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴ）のゲートに達する過大な受信信号を自動的に制御する、移動体通信システムに使用される基地局受信用増幅器があった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８は、従来の基地局受信用増幅器の概略構成を示す図である。図８に示すように、入力端子８０１に、過大レベルの受信信号が入力されて検波電圧８０８が基準電圧８１０を超えると、切替部８０９は基準電圧８１０を遮断し、基準信号８１１として検波電圧８０８を選択し、比較制御部８１２に供給する。
【０００４】
したがって、基準電圧８１０を基準信号８１１として使用した動作時においては平衡状態であったため、基準信号８１１とドレイン電圧８１４との電圧差はほぼゼロであったが、過大入力により平衡が崩れ、比較制御部８１２は両者の差分を直流増幅し、ゲート電圧８１５を大きなマイナス電圧に設定して、ＦＥＴ８０５の高周波増幅機能を停止させる。
【０００５】
一方、遅延部８０３には、検波部８０２が過大入力を検出し、切替部８０９が切替処理を行い、比較増幅部８１２がゲート電圧８１５を大きなマイナス電圧に制御するまでの時間以上の遅延時間が設定されており、ゲート電圧８１５が制御されるまでにＦＥＴ８０５に過大レベルの入力信号が入力されるのを防止する。
【特許文献１】特許第３０１７１６０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の高周波増幅回路にあっては、過入力保護の機能を実現するためには、専用に電源供給する手段が必要とするといった事情があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、専用の電源供給が不要な、許容値を超える大電力の高周波信号が入力されたときに高周波機器を保護する過入力保護装置及び過入力保護方法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】
本発明の過入力保護装置は、入力された高周波信号を、通過させて出力する、又は、遮断する切替手段と、前記高周波入力信号を検波し、前記検波信号を前記スイッチの駆動電力に変換して前記切替手段に対する制御信号を生成し、前記高周波入力信号の電力が所定値を超えた場合に、前記切替手段を遮断状態にする検波手段と、を備える。
【０００９】
この構成により、入力された高周波入力信号の検波信号の電力を、高周波信号の出力するか遮断するかを切り替える切替手段を制御する制御信号の電力に変換するので、電源供給を不要にすることができる。
【００１０】
また、本発明の過入力保護装置は、前記切替手段は、前記高周波入力信号を入力とし、前記高周波入力信号を出力する短絡状態又は前記高周波入力信号を遮断する開放状態のいずれかの状態を有しするスイッチと、前記スイッチに並列して設けられたコイルとを有し、前記スイッチは前記コイルに電流が流れたときに短絡状態から開放状態に変わるものであり、前記検波手段は、前記検波信号がゲートに入力され、ドレイン−ソース間のインピーダンスが、前記検波する高周波入力信号の電力が所定値より小さいときに高インピーダンス、前記検波する高周波入力信号の電力が所定値以上のときに低インピーダンスとなる、電界効果トランジスタを有し、前記コイルは、その一方が前記ゲートに、前記他方が前記電界効果トランジスタのドレインに接続される。
【００１１】
この構成により、高周波入力信号が所定値以上のときに検波した信号を利用して切替手段を遮断状態にすることができるので、電源供給を不要な過入力保護装置を提供することができる。
【００１２】
本発明の過入力保護器は、上記の過入力保護装置と、外部から供給される高周波入力信号を受け付けて、前記過入力保護装置の入力に接続する入力接続手段と、前記過入力保護装置の出力に接続され、前記過入力保護装置からの信号を外部へ出力する出力接続手段と、を備える。
【００１３】
この構成により、高周波機器の入力側に接続するだけで、電源供給が不要な過入力保護器として用いることができる。
【００１４】
本発明の電子機器は、入力された高周波信号によって機能する電子機器動作手段と、前記電子機器動作手段の入力側に接続された、上記の過入力保護装置と、を備える。
【００１５】
この構成により、過入力保護機能を実現するために専用の電源供給が不要となるので、消費電力の低減を図ることができる。
【００１６】
本発明の過入力保護方法は、高周波入力信号を検波するステップと、前記検波した信号を前記スイッチの駆動電力に変換して前記切替手段に対する制御信号を生成し、前記高周波入力信号の電力が所定値を超えた場合に、入力された高周波信号を、通過させて出力する、又は、遮断する前記切替手段を遮断状態にするステップと、を有する。
【００１７】
この方法により、入力された高周波入力信号の検波信号の電力を、高周波信号の出力するか遮断するかを切り替える切替手段を制御する制御信号の電力に変換するので、電源供給を不要にすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、専用の電源供給が不要な、許容値を超える大電力の高周波信号が入力されたときに高周波機器を保護する過入力保護装置及び過入力保護方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る過入力保護装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、第１の実施形態の過入力保護装置１００は、高周波スイッチ１０１と、方向性結合器１０２と、検波回路１０３とを備える。
【００２０】
高周波スイッチ１０１はオン状態及びオフ状態のいずれか一方の状態を有し、オン状態のときには入力された高周波入力信号Ｓ１を通過させ、オフ状態のときには高周波入力信号Ｓ１を遮断する。
【００２１】
方向性結合器１０２は、高周波スイッチ１０１がオン状態のときに通過して出力されてきた高周波入力信号Ｓ１を低損失で通過させて高周波出力信号Ｓ２として出力すると共に、進行波を所定の結合度に従った比率で進行波モニタ信号Ｓ３として出力する。
【００２２】
検波回路１０３は、高周波信号を検波して高周波信号の振幅に相当する信号を、高周波スイッチ１０１の状態を制御するスイッチ制御信号Ｓ４として出力する。
【００２３】
図２は、第１の実施形態の高周波スイッチの一例を示す図である。図２に示すように、高周波スイッチ１０１は、スイッチ２０１と、駆動コイル２０２とを有し、スイッチ２０１がオン（短絡状態）にあるとき、駆動コイル２０２に所定値以上の電流が流れると、オフ（開放状態）に切替わるものである。なお、一度開放状態となったら、駆動コイル２０２に流れる電流が所定値以下となっても開放状態を維持するものとする。
【００２４】
なお、駆動コイル２０２には、その一端には給電Ｓ４１、他端には切替信号Ｓ４２として、スイッチ制御信号Ｓ４が入力されている。
【００２５】
図３は、第１の実施形態の方向性結合器の一例を示す図である。図３に示すように、方向性結合器１０２は、結合部３０１と、一端が設置され、他端が結合部に接続された抵抗３０２とを有する。
【００２６】
結合部３０１は、入力された高周波入力信号Ｓ１を低損失で通過させて高周波出漁信号Ｓ２として出力すると共に、進行波を結合度に従った比率で進行波モニタ信号Ｓ３として出力する。なお、抵抗３０２は、反射波を終端する。
【００２７】
図４は、第１の実施形態の検波回路の一例を示す図である。図４に示すように、検波回路１０３は、検波ダイオード４０１と、検波ダイオード４０１の出力側にそれぞれ一端が接地されて接続されたコンデンサ４０２及び抵抗４０３と、電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴ）４０４とを有する。
【００２８】
検波ダイオード４０１、コンデンサ４０２及び抵抗４０３を有する検波部は、検波ダイオード４０１に入力された進行波モニタ信号Ｓ３に基づいて、高周波入力信号Ｓ１を検波する。ＦＥＴ４０４は、上記の検波部によって検波された信号がゲート電圧として入力され、ゲート電圧が一定値を超えるとソース−ドレイン間がハイインピーダンスからローインピーダンスに移行するスイッチング素子として機能する。
【００２９】
図５は、第１の実施形態の過入力保護装置の動作を説明するためのタイミング図であり、図５（Ａ）は高周波入力信号Ｓ１、図５（Ｂ）は進行波モニタ信号Ｓ３、図５（Ｃ）はスイッチ制御信号Ｓ４の給電Ｓ４１、図５（Ｄ）はスイッチ制御信号Ｓ４の切替信号Ｓ４２の電圧及び電流、図５（Ｅ）は高周波スイッチ１０１の状態をそれぞれ示す。
【００３０】
この例では、初期状態としては、高周波スイッチ１０１は、オン状態として、入力と出力を接続しているものとする。そして、図５（Ａ）に示すように、高周波入力信号Ｓ１が、時刻Ｔ１において０［Ｗ］から単純増加し、時刻Ｔ３にＷ１［Ｗ］に達する場合について説明する。また、検波回路１０３のＦＥＴ４０４は、ゲート電圧となる給電Ｓ４１がＶ１［Ｖ］以上となると、ドレイン−ソース間のインピーダンスがハイインピーダンスからローインピーダンスに切替わるものとする。さらに、高周波スイッチ１０１の駆動コイル２０２にＩ１［Ａ］以上の電流が流れることによりスイッチ２０１が開放状態に切替わってオフ状態となり、入力された高周波入力信号Ｓ１を遮断するものとする。
【００３１】
図５（Ｂ）に示すように、高周波入力信号Ｓ１が増加するにしたがって、進行波モニタ信号Ｓ３が増加し、時刻Ｔ３において、ｋ×Ｗ１［Ｗ］となる。ただし、ｋは方向性結合器１０２の結合度である。
【００３２】
そして、図５（Ｃ）に示すように、スイッチ制御信号Ｓ４の給電Ｓ４１の電圧は、時刻Ｔ１から所定時間経過後のＴ２から増加を開始し、時刻Ｔ３において、電圧Ｖ１［Ｖ］に達する。
【００３３】
そして、ＦＥＴ４０４のゲートに入力される給電Ｓ４１が電圧Ｖ１［Ｖ］に達すると、ＦＥＴ４０４のドレイン−ソース間のインピーダンスがローインピーダンスに切り替わり、図５（Ｄ）に示すように、切替信号Ｓ４２の電流が流れ始め、時刻Ｔ３から所定時間経過後の時刻Ｔ４において、電流Ｉ１［Ａ］に達する。
【００３４】
そして、時刻Ｔ４において、切替信号Ｓ４２の電流がＩ［Ａ］となることにより、駆動回路２０２に流れる電流がＩ［Ａ］になるので、スイッチ２０１が短絡状態から開放状態に切替わる。すなわち、高周波スイッチ１０１がオン状態からオフ状態に切替わって、入力された高周波入力信号Ｓ１を遮断する。このようにして、高周波入力信号Ｓ１が許容値以上の電力となったときに遮断して、後段に信号を出力しないので、後段に接続される高周波機器を過入力から保護することができる。
【００３５】
このような本発明の第１の実施形態によれば、入力された高周波入力信号の検波信号の電力を、高周波信号の出力するか遮断するかを切り替える高周波スイッチを制御する制御信号の電力に変換するので、専用の電源供給を必要としない高周波保護回路を提供することができる。
【００３６】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る過入力保護器の概略構成を示すブロック図である。図６に示すように本実施形態の過入力保護器６００は、外部装置と接続するコネクタ６０１及び６０３と、過入力保護部６０２とを備える。そして、過入力保護部６０２は、図１に示した第１の実施形態の過入力保護装置１００を有して構成される。
【００３７】
コネクタ６０１は、高周波信号を供給する外部装置からの入力を受け付け、過入力保護部６０２の入力に接続する。コネクタ６０３は、過入力保護部６０２の出力に接続され、外部装置の高周波出力信号受給部とを接続する。
【００３８】
このような本発明の第２の実施形態によれば、入力高周波信号の電力を高周波スイッチ駆動電力に変換することにより、許容値を超える大電力高周波信号が印加されたときに高周波機器を保護するための専用の電源供給を必要としない過入力保護器を提供することができる。
【００３９】
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る電子機器の概略構成を示すブロック図である。図７に示すように、本実施形態の電子機器は、過入力保護部７０１と、電子機器主機能部７０２とを備える。そして、過入力保護部６０２は、図１に示した第１の実施形態の過入力保護装置１００を有して構成される。
【００４０】
電子機器主機能部７０２は、電子機器全体の機能を実現するためのものであり、入力となる高周波信号により、所望の動作を行う。そして、電子機器主機能部７０２に複数の入力端子がある場合には、過入力から保護すべき端子に過入力保護部７０１を接続することにより、入力される高周波信号の電力が許容値を超えると、電子機器主機能部７０２の入力端子には高周波信号が入力されず、過大入力による素子の破壊を防ぐことができる。
【００４１】
このような本発明の第３の実施形態によれば、入力高周波信号の電力を高周波スイッチ駆動電力に変換することにより、許容値を超える大電力高周波信号が印加されたときに高周波機器を保護するための専用の電源供給を必要としない過入力保護部を有するので、消費電力を低減した電子機器を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の過入力保護装置及び過入力保護方法は、専用の電源供給が不要な効果を有し、高周波信号を用いる電子機器等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る過入力保護装置の概略構成を示すブロック図
【図２】第１の実施形態の高周波スイッチの一例を示す図
【図３】第１の実施形態の方向性結合器の一例を示す図
【図４】第１の実施形態の検波回路の一例を示す図
【図５】第１の実施形態の過入力保護装置の動作を説明するためのタイミング図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る過入力保護器の概略構成を示すブロック図
【図７】本発明の第３の実施形態に係る電子機器の概略構成を示すブロック図
【図８】従来の基地局受信用増幅器の概略構成を示す図
【符号の説明】
【００４４】
１００  過入力保護装置
１０１  高周波スイッチ
１０２  方向性結合器
１０３  検波回路
２０１  スイッチ
２０２  駆動コイル
３０１  結合部
３０２、４０３  抵抗
４０１  検波ダイオード
４０２  コンデンサ
４０４  ＦＥＴ
６００  過入力保護器
６０１、６０３  コネクタ
６０２、７０１  過入力保護部
７００  電子機器
７０２  電子機器主機能部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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