(57)【要約】【課題】切換用半導体スイッチを有するＣＡＴＶ用の送受信回路において、送受信信号に影響を与えることなく、当該半導体スイッチを漏れサージ電圧から適切に保護する。【解決手段】送受信回路２００は、同軸ケーブル１３５，１４５を用いて信号を送受信する。送受信回路は、信号を授受する入出力端子２１０と、第１ポート４２１と、第２ポート４２２と、切換部４２０と、セラミックベースの静電気放電保護装置４１５とを備える。第１ポートは、第１送信周波数帯域および第１受信周波数帯域を用いた送受信信号を伝達する。第２ポートは、第２送信周波数帯域および第２受信周波数帯域を用いた送受信信号を伝達する。切換部は、入出力端子に接続されるコモンポート４１２を、第１ポートおよび第２ポートのいずれか一方に接続する。静電気放電保護装置は、コモンポートと接地電位ＧＮＤとの間に接続される。【選択図】図４
2018142842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸ケーブルを用いて信号を送受信する送受信回路であって、
信号を授受する入出力端子と、
第１送信周波数帯域および第１受信周波数帯域を用いた送受信信号が伝達される第１ポートと、
第２送信周波数帯域および第２受信周波数帯域を用いた送受信信号が伝達される第２ポートと、
前記入出力端子に接続されるコモンポートを、前記第１ポートおよび前記第２ポートのいずれか一方に接続するように構成された第１切換部と、
前記コモンポートと接地電位との間に接続された、セラミックベースの第１の静電気放電保護装置とを備える、送受信回路。
【請求項２】
前記送受信回路は、前記入出力端子と前記コモンポートとの間に接続され、前記入出力端子から入来するサージ電圧を接地電位へ導くように構成されたサージ保護装置をさらに備える、請求項１に記載の送受信回路。
【請求項３】
前記送受信回路は、
送信信号を伝達する送信ポートと、
受信信号を伝達する受信ポートと、
前記送信ポートを、前記第１ポートおよび前記第２ポートのいずれか一方に接続するように構成された第２切換部と、
前記受信ポートを、前記第１ポートおよび前記第２ポートのいずれか一方に接続するように構成された第３切換部とをさらに備える、請求項１または２に記載の送受信回路。
【請求項４】
前記送受信回路は、
前記送信ポートからの送信信号に含まれる前記第１送信周波数帯域の信号を通過させて前記第１ポートに出力するとともに、前記第１ポートの信号に含まれる前記第１受信周波数帯域の信号を通過させて前記受信ポートに出力するように構成された第１フィルタ部と、
前記送信ポートからの送信信号に含まれる前記第２送信周波数帯域の信号を通過させて前記第２ポートに出力するとともに、前記第２ポートの信号に含まれる前記第２受信周波数帯域の信号を通過させて前記受信ポートに出力するように構成された第２フィルタ部とをさらに備える、請求項３に記載の送受信回路。
【請求項５】
前記送受信回路は、
前記第２切換部と前記第１フィルタ部とを結ぶ経路、前記第２切換部と前記第２フィルタ部とを結ぶ経路、および、前記受信ポートと前記第３切換部とを結ぶ経路の各々に設けられた、半導体ベースの第２の静電気放電保護装置をさらに備える、請求項４に記載の送受信回路。
【請求項６】
前記第２の静電気放電保護装置は、
入力端子と、
接地電位に接続される出力端子と、
アノード同士が互いに接続された第１ダイオードおよび第１ツェナーダイオードと、
アノード同士が互いに接続された第２ダイオードおよび第２ツェナーダイオードとを含み、
前記第１ダイオードのカソードおよび前記第２ツェナーダイオードのカソードは前記入力端子に接続され、
前記第２ダイオードのカソードおよび前記第１ツェナーダイオードのカソードは前記出力端子に接続される、請求項５に記載の送受信回路。
【請求項７】
前記第１の静電気放電保護装置は、
第１電極と、
接地電位に接続される第２電極と、
第１セラミック層と、
前記第１セラミック層との間に部分的に空間部を形成するように積層された第２セラミック層とを含み、
前記第１電極および前記第２電極は、前記空間部に間隔をあけて対向するように、前記第１セラミック層と前記第２セラミック層との間に配置され、
前記第１電極に所定以上の電圧が印加されると、前記第１電極から前記第２電極に電流が流れるように構成される、請求項１に記載の送受信回路。
【請求項８】
前記送受信回路は、ケーブルテレビ（ＣＡＴＶ）用のセットトップボックスに用いられ、
前記第１送信周波数帯域および前記第１受信周波数帯域は、ＤＯＣＳＩＳ（Data-Over-Cable Service Interface Specification）３．０規格に準拠した周波数帯域であり、
前記第２送信周波数帯域および前記第２受信周波数帯域は、ＤＯＣＳＩＳ３．１規格に準拠した周波数帯域である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の送受信回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送受信回路に関し、より特定的には、送受信回路における静電気放電（Electro-Static Discharge：ＥＳＤ）保護に関する。
【背景技術】
【０００２】
有線通信回線を利用してテレビジョン信号等を送受信するＣＡＴＶ（ケーブルテレビ）システムが知られている。このＣＡＴＶシステムにおいては、ＣＡＴＶ局から伝送路の幹線部分を光ケーブルで配線し、幹線から各加入者宅までの支線部分を同軸ケーブルで配線するＨＦＣ（Hybrid Fiber-Coaxial）と呼ばれる配線方式が採用される場合がある。
【０００３】
ＨＦＣ方式を採用しているＣＡＴＶシステムにおいては、たとえばシステム近傍あるいは送電線への落雷により、同軸ケーブルを介して、送受信回路を備えるセットトップボックス（以下「ＳＴＢ（Set Top Box）」とも称する。）の入出力端子から雷サージ（３ｋＶ以上）が侵入する場合がある。このような雷サージがＳＴＢ内に侵入すると、送受信回路を形成する素子の絶縁破壊につながるおそれがある。
【０００４】
この雷サージによる影響を防止するために、一般的に、特開２００３−１８７４４号公報（特許文献１）に開示されるような、ＳＴＢの入出力端子と送受信回路との間に、避雷器（アレスタ）などの保安器が設けられる場合がある。
【０００５】
上記のような避雷器によって、数ｋＶの高電圧のサージについては除去されるが、より低いサージ電圧（たとえば、７００Ｖ程度）が、漏れサージ電圧として送受信回路に侵入する場合がある。
【０００６】
このような低電圧サージに対しては、特開平１０−１６３４２３号公報（特許文献２）に開示されるような、半導体ベースの静電気保護回路を用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１８７４４号公報
【特許文献２】特開平１０−１６３４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＨＦＣ方式においては、一般的にＤＯＣＳＩＳ（Data-Over-Cable Service Interface Specification）規格に準拠した設備が用いられる。このＤＯＣＳＩＳ規格は、利用可能周波数帯や通信速度の改善によりいくつかのバージョンがあり、複数のバージョンの規格に対応した機器が存在する。この場合、各バージョンの使用周波数帯域に対応して、フィルタを切換えて使用することが必要となるため、送受信回路内に切換用の半導体スイッチが設けられる場合がある。
【０００９】
この半導体スイッチを漏れサージ電圧から保護するために、ダイオードを用いた半導体ベースの静電気保護回路として、過渡電圧制御回路（以下、「ＴＶＳ（Transient Voltage Suppression）」とも称する。）を用いることが可能である。
【００１０】
しかしながら、ＴＶＳのような半導体ベースの保護回路は、負荷特性が非線形であるため、高周波信号に適用した場合、通過する信号の周波数の整数倍の高調波歪みが生じ得る。そのため、ＴＶＳを用いる場合には、ＴＶＳの後段に高調波歪み除去用のフィルタを設けることが必要となる。
【００１１】
一方で、上記のような複数のバージョンの規格に対応した機器の場合、たとえば送信周波数信号の高調波成分の周波数が、受信周波数帯域と重なってしまう状況が起こり得る。この場合、送信信号および受信信号の双方が通過するコモンポートに歪み除去用のフィルタを設けると、結果として受信信号が受信できなくなってしまう。そのため、このような状況においては、ＴＶＳを適用することができず、漏れサージ電圧から切換用の半導体スイッチを適切に保護できなくなる場合が生じ得る。
【００１２】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、切換用半導体スイッチを有するＣＡＴＶ用の送受信回路において、送受信信号に影響を与えることなく、当該半導体スイッチを漏れサージ電圧から適切に保護することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による送受信回路は、同軸ケーブルを用いて信号を送受信する。送受信回路は、同軸ケーブルからの信号を授受する入出力端子と、第１ポートと、第２ポートと、第１切換部と、セラミックベースの第１静電気放電保護装置とを備える。第１ポートは、第１送信周波数帯域および第１受信周波数帯域を用いた送受信信号を伝達する。第２ポートは、第２送信周波数帯域および第２受信周波数帯域を用いた送受信信号を伝達する。第１切換部は、入出力端子に接続されるコモンポートを、第１ポートおよび第２ポートのいずれか一方に接続する。第１の静電気放電保護装置は、コモンポートと接地電位との間に接続される。
【００１４】
好ましくは、送受信回路は、入出力端子とコモンポートとの間に接続され、入出力端子から入来するサージ電圧を接地電位へ導くように構成されたサージ保護装置をさらに備える。
【００１５】
好ましくは、送受信回路は、送信信号を伝達する送信ポートと、受信信号を伝達する受信ポートと、第２切換部と、第３切換部とをさらに備える。第２切換部は、送信ポートを、第１ポートおよび第２ポートのいずれか一方に接続する。第３切換部は、受信ポートを、第１ポートおよび第２ポートのいずれか一方に接続する。
【００１６】
好ましくは、送受信回路は、第１フィルタ部と、第２フィルタ部をさらに備える。第１フィルタ部は、送信ポートからの送信信号に含まれる第１送信周波数帯域の信号を通過させて第１ポートに出力するとともに、第１ポートの信号に含まれる第１受信周波数帯域の信号を通過させて受信ポートに出力する。第２フィルタ部は、送信ポートからの送信信号に含まれる第２送信周波数帯域の信号を通過させて第２ポートに出力するとともに、第２ポートの信号に含まれる第２受信周波数帯域の信号を通過させて受信ポートに出力する。
【００１７】
好ましくは、送受信回路は、第２切換部と第１フィルタ部とを結ぶ経路、第２切換部と第２フィルタ部とを結ぶ経路、および、受信ポートと第３切換部とを結ぶ経路の各々に設けられた、半導体ベースの第２の静電気放電保護装置をさらに備える。
【００１８】
好ましくは、第２の静電気放電保護装置は、入力端子と、接地電位に接続される出力端子と、第１および第２のダイオードと、１および第２のツェナーダイオードとを含む。第１ダイオードおよび第１ツェナーダイオードはアノード同士が互いに接続され、第２ダイオードおよび第２ツェナーダイオードはアノード同士が互いに接続される。第１ダイオードのカソードおよび第２ツェナーダイオードのカソードは入力端子に接続される。第２ダイオードのカソードおよび第１ツェナーダイオードのカソードは出力端子に接続される。
【００１９】
好ましくは、第１の静電気放電保護装置は、第１電極と、接地電位に接続される第２電極と、第１セラミック層と、第１セラミック層との間に部分的に空間部を形成するように積層された第２セラミック層とを含む。第１電極および第２電極は、空間部に間隔をあけて対向するように、第１セラミック層と第２セラミック層との間に配置される。第１電極に所定以上の電圧が印加されると、第１電極から第２電極に電流が流れる。
【００２０】
好ましくは、送受信回路は、ケーブルテレビ（ＣＡＴＶ）用のセットトップボックスに用いられる。第１送信周波数帯域および第１受信周波数帯域は、ＤＯＣＳＩＳ（Data-Over-Cable Service Interface Specification）３．０規格に準拠した周波数帯域である。第２送信周波数帯域および第２受信周波数帯域は、ＤＯＣＳＩＳ３．１規格に準拠した周波数帯域である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、切換用半導体スイッチを有するＣＡＴＶ用の送受信回路において、静電気保護回路として、高調波歪みの生じ難いセラミックベースの静電気保護素子が用いられる。これにより、ＴＶＳのような半導体ベースの静電気保護回路のように、高調波歪み除去用のフィルタを付随的に設ける必要がない。したがって、送受信信号に影響を与えることなく、漏れサージ電圧から半導体スイッチを適切に保護することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ＣＡＴＶシステムの全体概略図である。
【図２】比較例としての、ＴＶＳを用いたＳＴＢの機能ブロック図である。
【図３】ＴＶＳの回路構成の一例を示す図である。
【図４】本実施の形態に従うＳＴＢの機能ブロック図である。
【図５】セラミックベースの静電気保護素子を説明するための第１の図である。
【図６】セラミックベースの静電気保護素子を説明するための第２の図である。
【図７】本実施の形態と比較例との場合における、漏れサージ電圧を示す図である。
【図８】本実施の形態において、高周波信号を入力した場合の、高調波歪みのレベルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２４】
図１は、本実施の形態に従う送受信回路が組み込まれたＳＴＢ２００を含むＣＡＴＶシステム１０の全体概略図である。
【００２５】
図１を参照して、ＣＡＴＶシステム１０は、ＣＡＴＶ局１００から送信されたテレビジョン信号などの送信信号を、光ケーブルまたは同軸ケーブルで加入者宅１３０まで伝達する。伝達された送信信号は、ＳＴＢ２００で受信および分波され、テレビ受信機あるいはモニタのような表示装置１４０に映像を表示する。
【００２６】
また、ＣＡＴＶシステム１０は、インターネット回線としても利用される場合があり、その場合には、表示装置１４０あるいは図示しないコンピュータを介したユーザからの信号をＣＡＴＶ局１００へ伝達する。このように、ＣＡＴＶシステム１０は、ＣＡＴＶ局１００と加入者宅１３０との間で双方向通信を可能とする。
【００２７】
本実施の形態におけるＣＡＴＶシステム１０は、ＣＡＴＶ局１００から伝送路の幹線部分を光ケーブル１０５で配線し、幹線から各加入者宅１３０までの支線部分を同軸ケーブル１２０で配線するＨＦＣ方式を採用している。ＣＡＴＶ局１００から光ケーブル１０５のネットワークを経由して伝達された送信信号は、加入者宅１３０近傍に設置された変換装置１１０によって光信号から電気信号に変換される。変換された信号は、同軸ケーブル１２０を用いて加入者宅１３０内に設置されたＳＴＢ２００へ伝達される。
【００２８】
ＳＴＢ２００は、いわゆるケーブルモデムであり、受信信号から所定の周波数帯域の信号を抽出し、同軸ケーブル１４５を介して表示装置１４０に出力する。また、ＳＴＢ２００は、所定の周波数帯域の送信周波数で表示装置１４０からの信号をＣＡＴＶ局１００へ送信する。
【００２９】
図２は、比較例としての、従来から知られているＳＴＢ２００Ａの機能ブロックを示す図である。ＳＴＢ２００Ａは、たとえば北米において知られた構成を有しており、一般的には、ＤＯＣＳＩＳ（Data-Over-Cable Service Interface Specification）およびＭｏＣＡ（Multimedia over Coax Alliance）の規格に準拠した通信プロトコルで通信を行なうように構成されている。
【００３０】
ＤＯＣＳＩＳ規格については、利用可能周波数帯や通信速度の改善によりいくつかのバージョンがあり、複数のバージョンに対応したＳＴＢも存在する。ＳＴＢ２００Ａにおいては、ＤＯＣＳＩＳ３．０とＤＯＣＳＩＳ３．１の２つの規格に対応した構成を有している。
【００３１】
一例として、ＤＯＣＳＩＳ３．０における周波数帯域は、上り（送信）が５〜８５ＭＨｚ、下り（受信）が１０８〜１００２ＭＨｚであり、ＤＯＣＳＩＳ３．１における周波数帯域は、上り（送信）が５〜２０４ＭＨｚ、下り（受信）が１０８〜１２１８ＭＨｚである。なお、使用周波数帯域については、機器によって下限周波数が異なる場合もある。
【００３２】
また、ＭｏＣＡにおける周波数帯域は、概して１１２５〜１６７５ＭＨｚであり、たとえば、ＤＯＣＳＩＳ３．０とともに利用される場合には１１２５〜１６７５ＭＨｚの帯域が用いられ、ＤＯＣＳＩＳ３．１とともに利用される場合には１３５０〜１６７５ＭＨｚの帯域が用いられる。
【００３３】
図２を参照して、ＳＴＢ２００Ａは、ＣＡＴＶ局１００から伝達された信号を受ける入出力端子２１０と、避雷器２２０と、整合回路２３０と、フィルタ部２４０と、制御回路３００と、ＤＯＣＳＩＳ回路４００Ａと、ＭｏＣＡ回路５００とを備える。
【００３４】
入出力端子２１０はＦ型コネクタであり、同軸ケーブルが接続される。入出力端子２１０は、同軸ケーブルを介してＣＡＴＶ局１００（図１）との信号の授受を行なう。
【００３５】
避雷器２２０は、たとえばガス放電管（Gas Discharge Tube：GDT）を含んで構成され、同軸ケーブルを介して入出力端子２１０から入来する雷サージ電圧（たとえば、３〜５ｋＶ）を接地電位に導くことで、ＳＴＢ２００Ａ内の後段回路へ過大なサージ電圧が印加されることを防止する。
【００３６】
整合回路２３０は、同軸ケーブル側のインピーダンスと、ＳＴＢ２００Ａ内の回路のインピーダンスとをマッチングさせるための回路であり、たとえば、いずれも図示しないが、インダクタおよび／またはキャパシタを含んで構成される。
【００３７】
フィルタ部２４０は、ローパスフィルタおよびハイパスフィルタを含むダイプレクサである。ローパスフィルタは、受信信号から所定の上限周波数よりも低周波数側の信号を抽出し、ＤＯＣＳＩＳ回路４００Ａに分配する。ハイパスフィルタは、受信信号から所定の下限周波数よりも高周波数側の信号を抽出し、ＭｏＣＡ回路５００に分配する。
【００３８】
ＤＯＣＳＩＳ回路４００Ａは、ローパスフィルタ４１０，４９０と、切換部４２０，４５０，４６０と、フィルタ部４３０，４４０と、パワーアンプ（Power Amplifier：ＰＡ）４７０と、低雑音アンプ（Low Noise Amplifier：ＬＮＡ）４８０とを含む。
【００３９】
ローパスフィルタ４１０は、フィルタ部２４０を通過した信号から、さらに低周波側の信号をコモンポート４１２に通過させる。
【００４０】
切換部４２０は、半導体スイッチング素子を含んで構成され、コモンポート４１２を第１ポート４２１または第２ポート４２２のいずれかに切換える。第１ポート４２１は、ＤＯＣＳＩＳ３．０規格に準拠した周波数帯域で送受信を行なうための信号を伝達するポートである。第２ポートは、ＤＯＣＳＩＳ３．１規格に準拠した周波数帯域で送受信を行なうための信号を伝達するポートである。切換部４２０は、ＤＯＣＳＩＳ３．０規格に準拠した周波数帯域で送受信を行なう場合には、コモンポート４１２を第１ポート４２１に接続し、ＤＯＣＳＩＳ３．１規格に準拠した周波数帯域で送受信を行なう場合には、コモンポート４１２を第２ポート４２２に接続する。
【００４１】
第１ポート４２１は、フィルタ部４３０へ接続される。フィルタ部４３０は、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを含むダイプレクサである。ローパスフィルタは、送信信号を通過させるためのフィルタであり、ハイパスフィルタは、受信信号を通過させるためのフィルタである。
【００４２】
フィルタ部４３０のハイパスフィルタを通過した受信信号は、切換部４６０を経由してＬＮＡ４８０へ伝達される。ＬＮＡ４８０で増幅された信号は、ローパスフィルタ４９０および受信ポートＲｘ１を経由して制御回路３００へと伝達される。
【００４３】
フィルタ部４４０は、第２ポート４２２に接続される。フィルタ部４４０は、フィルタ部４３０と同様に、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを含むダイプレクサである。ローパスフィルタは、送信信号を通過させるためのフィルタであり、ハイパスフィルタは、受信信号を通過させるためのフィルタである。
【００４４】
フィルタ部４４０のハイパスフィルタを通過した受信信号は、切換部４６０を経由してＬＮＡ４８０へ伝達され、増幅された後にローパスフィルタ４９０および受信ポートＲｘ１を経由して制御回路３００へと伝達される。
【００４５】
制御回路３００は、受信ポートＲｘ１から受けた受信信号を処理して、表示装置１４０（図１）へ出力する。また、制御回路３００は、表示装置１４０からの信号を処理して送信ポートＴｘ１へ出力する。
【００４６】
制御回路３００から送信ポートＴｘ１へ出力された送信信号は、ＰＡ４７０で増幅されて、切換部４５０へ伝達される。切換部４５０は、半導体スイッチング素子を含んで構成され、送信ポートＴｘ１で受けた制御回路からの信号を、使用するＤＯＣＳＩＳ規格に応じて、フィルタ部４３０またはフィルタ部４４０のいずれかへと伝達する。図２のＳＴＢ２００Ａにおいては、ＤＯＣＳＩＳ３．０規格に準拠した周波数帯域で送信を行なう場合には、送信信号がフィルタ部４３０へと通過するように切換部４５０が切り換えられ、ＯＣＳＩＳ３．１規格に準拠した周波数帯域で送信を行なう場合には、送信信号がフィルタ部４４０へと通過するように切換部４５０が切り換えられる。
【００４７】
フィルタ部４３０へ伝達された送信信号は、フィルタ部４３０のローパスフィルタを通過し、切換部４２０を経由して入出力端子２１０から外部へ出力される。また、フィルタ部４４０へ伝達された送信信号は、フィルタ部４４０のローパスフィルタを通過し、切換部４２０を経由して入出力端子２１０から外部へ出力される。
【００４８】
ＭｏＣＡ回路５００は、バンドパスフィルタ５１０と、フロントエンドモジュール（Front End Module：ＦＥＭ）５２０と、フィルタ部５３０とを含む。ＭｏＣＡ回路５００は、時分割多元接続（Time Division Multiple Access：ＴＤＭＡ）を用いた通信プロトコルで通信を行なう回路である。
【００４９】
バンドパスフィルタ５１０は、フィルタ部２４０のハイパスフィルタを通過した受信信号のうちの特定の周波数帯域の信号を通過させて、ＦＥＭ５２０へ出力する。ＦＥＭ５２０は、受信信号を、フィルタ部５３０のバンドパスフィルタを介して２つのバランス受信ポートＲｘ２に出力する。この２つのバランス受信ポートＲｘ２の一方のバンドパスフィルタはＤＯＣＳＩＳ３．０規格が用いられる場合に対応した周波数帯域を有しており、他方のバンドパスフィルタはＤＯＣＳＩＳ３．１規格が用いられる場合に対応した周波数帯域を有している。
【００５０】
制御回路３００は、受信ポートＲｘ２から受信した信号を処理して、表示装置１４０へ出力する。また、制御回路３００は、表示装置１４０からの信号を処理して２つのバランス送信ポートＴｘ２へ出力する。
【００５１】
送信ポートＴｘ２に出力された送信信号は、フィルタ部５３０のバンドパスフィルタを介してＦＥＭ５２０へ伝達される。送信ポートＴｘ２に対応するバンドパスフィルタについても、使用されるＤＯＣＳＩＳ規格に対応した周波数帯域が設定される。ＦＥＭ５２０は、送信信号を時分割処理して、フィルタ部２４０を経由して入出力端子２１０から外部へ出力する。
【００５２】
このような送受信回路を備えるＳＴＢ２００Ａにおいては、同軸ケーブルから入来する数ｋＶのオーダの高電圧の雷サージは、上述のように避雷器２２０によって除去される。しかしながら、たとえば７００Ｖ程度のサージ電圧については、避雷器２２０を通過して漏れサージ電圧として、後段の送受信回路へと伝達され得る。
【００５３】
この漏れサージ電圧は、切換部や増幅器（ＰＡ，ＬＮＡ）のような半導体スイッチング素子を有する機器の絶縁破壊を起こし得る。ＳＴＢ２００Ａにおいては、これらの機器を漏れサージ電圧から保護するためにＴＶＳが設けられている。
【００５４】
具体的には、ＤＯＣＳＩＳ回路４００Ａでは、切換部４５０およびＰＡ４７０を保護するために、フィルタ部４３０と切換部４５０とを結ぶ経路、フィルタ部４４０と切換部４５０とを結ぶ経路にＴＶＳ４３５，４４５がそれぞれ配置される。また、ＬＮＡ４８０を保護するために、切換部４６０とＬＮＡ４８０とを結ぶ経路にＴＶＳ４６５が設けられる。
【００５５】
また、ＭｏＣＡ回路５００においては、ＦＥＭ５２０を保護するために、バンドパスフィルタ５１０とＦＥＭ５２０との間にＴＶＳ５４０が設けられる。
【００５６】
なお、漏れサージ電圧のサージ波の帯域幅は、１００ｎｓｅｃ程度（すなわち１０ＭＨｚ以下）であるため、フィルタ部４３０，４４０において、漏れサージ電圧をある程度は除去可能である。そのため、図２の回路においては、切換部４６０に対しては切換部４５０のようなＴＶＳが設けられていない。ただし、ＬＮＡ４８０については、一般的に切換部４６０よりもサージ電圧に対する耐性が弱いため、切換部４６０とＬＮＡ４８０とを結ぶ経路にＴＶＳ４６５が追加的に設けられている。
【００５７】
図３は、ＴＶＳの回路構成の一例を示す図である。図３を参照して、ＴＶＳは、半導体ベースの静電気放電（ＥＳＤ）保護装置であり、ダイオードＤ１,Ｄ２とツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２とを含む。
【００５８】
ダイオードＤ１とツェナーダイオードＺＤ１の同士が接続される。ダイオードＤ１のカソードが入力端子ＩＮに接続され、ツェナーダイオードＺＤ１のカソードが接地電位ＧＮＤに接続される。また、ダイオードＤ２とツェナーダイオードＺＤ２の同士が接続される。ツェナーダイオードＺＤ２のカソードが入力端子ＩＮに接続され、ダイオードＤ２のカソードが接地電位ＧＮＤに接続される。
【００５９】
このような構成とすることで、入力端子ＩＮに生じた正側のサージ電圧に対してはツェナーダイオードＺＤ２により保護され、負側のサージ電圧に対しては、ツェナーダイオードＺＤ１により保護される。
【００６０】
このような半導体ベースのＥＳＤ保護装置の場合、負荷特性が非線形であるため、高周波信号に適用した場合、通過する信号の周波数の整数倍の高調波歪みが生じ得る。そのため、ＴＶＳを用いる場合には、ＴＶＳの後段に歪み除去用のローパスフィルタを設けることが必要となる。
【００６１】
図２のＤＯＣＳＩＳ回路４００Ａにおいては、送信側のＴＶＳ４３５，４４５については、フィルタ部４３０，４４０のローパスフィルタが、歪み除去用のローパスフィルタとして機能する。また、受信側のＴＶＳ４６５に対しては、ローパスフィルタ４９０が歪み除去用のローパスフィルタとして機能する。また、ＭｏＣＡ回路５００については、バンドパスフィルタ５１０およびフィルタ部５３０が、歪み除去用のローパスフィルタとして機能する。
【００６２】
しかしながら、図２に記載したＤＯＣＳＩＳ回路４００Ａにおいては、送信信号および受信信号の双方が通過するコモンポート４１２に接続される切換部４２０については、漏れサージ電圧対策用のＴＶＳが設けられていない。これは以下のような理由による。
【００６３】
上述のようにＴＶＳを用いた場合には、通過する信号の周波数の整数倍の高調波歪みが生じるが、ＤＯＣＳＩＳ規格のように、送信信号の周波数帯域と受信信号の周波数帯域が異なる場合、低周波側の送信信号の高調波の周波数帯域が、高周波側の受信信号の周波数帯域と重複してしまう場合が生じ得る。そうすると、送信信号の高調波歪み除去用のローパスフィルタをコモンポート４１２に配置すると、受信信号が通過できなくなってしまう。そのため、半導体ベースのＴＶＳを用いる場合には、コモンポート４１２に接続される切換部４２０については漏れサージ電圧対策用のＴＶＳを配置できないことになる。
【００６４】
そこで、本実施の形態に従うＳＴＢ２００においては、図４に示すように、コモンポート４１２に、セラミックベースのＥＳＤ保護装置４１５を採用する。セラミックベースのＥＳＤ保護装置は、ＴＶＳのような高調波歪みが生じないため、歪み除去用のローパスフィルタを追加する必要がない。そのため、コモンポート４１２に配置した場合でも、送受信信号に影響を与えることなく、漏れサージ電圧に対する保護が可能となる。なお、図４において、図２と同じ要素については、同じ参照符号が付されており、重複する要素の説明は繰り返さない。
【００６５】
図５，図６は、セラミックベースのＥＳＤ保護装置４１５を説明するための図である。セラミックベースのＥＳＤ保護装置４１５は、セラミック部２４１と、外部電極２４２，２４３と、内部電極２４４，２４５とを含む。
【００６６】
セラミック部２４１は、セラミック層２４１Ａ、および、セラミック層２４１Ａとの間に部分的に空間部２４６を形成するように積層されたセラミック層２４１Ｂを含む。内部電極２４４，２４５は、空間部２４６において間隔をあけて対向するように、セラミック層２４１Ａとセラミック層２４１Ｂとの間に配置される。
【００６７】
外部電極２４２はセラミック部２４１の一方端に設けられ、内部電極２４４と電気的に接続される。外部電極２４３はセラミック部２４１の他方端に設けられ、内部電極２４５と電気的に接続される。そして、外部電極２４２が図４のコモンポート４１２に接続され、外部電極２４３が接地電位ＧＮＤに接続される。
【００６８】
コモンポート４１２（すなわち、外部電極２４２）に所定以上の電圧が印加されると、空間部２４６において内部電極２４４から内部電極２４５へ放電が発生して、接地電位ＧＮＤへ電流が流れる。これによって、漏れサージ電圧から切換部４２０を保護することが可能となる。
【００６９】
図７は、図２に示した比較例の場合と、図４の実施の形態の場合とにおいて、入出力端子２１０に±６ｋＶのサージ電圧を印加させるテストを行なったときの、コモンポート４１２における漏れサージ電圧の大きさを示したものである。図７を参照して、比較例では７００Ｖ程度の漏れサージ電圧が生じているのに対し、本実施の形態においては、漏れサージ電圧が３３０Ｖ程度まで低減していることがわかる。
【００７０】
また、図８は、図４の実施の形態において、入出力端子２１０に４０ＭＨｚ，２０ｄＢｍの高周波信号を入力した場合の、セラミックベースのＥＳＤ保護装置４１５の後段に生じる２次高調波（８０ＭＨｚ）および３次高調波（１２０ＭＨｚ）のレベルを示したものである。ここで、入出力端子２１０に信号を入力していない場合のシステムノイズのレベルが−１３０ｄＢｍであるので、セラミックベースのＥＳＤ保護装置４１５においては、高調波歪みがほとんど生じていないことがわかる。
【００７１】
以上のように、同軸ケーブルを用いて複数の周波数帯域の信号を送受信するＣＡＴＶシステムにおいて、セラミックベースのＥＳＤ保護装置を採用することによって、送受信信号に影響を与えることなく、周波数帯域切換用の半導体スイッチを漏れサージ電圧から適切に保護することが可能となる。
【００７２】
なお、図４においては、ＤＯＣＳＩＳ回路４００において、図２と同様の箇所にＴＶＳが設けられているが、セラミックベースのＥＳＤ保護装置４１５において適切に漏れサージ電圧を除去できる場合には、ＴＶＳ４３５，４４５，４６５の少なくとも１つを設けない構成とすることも可能であり、また、ＴＶＳに代えてセラミックベースのＥＳＤ保護装置を設けるようにしてもよい。さらに、ＭｏＣＡ回路５００についても、ＴＶＳ５４０に代えて、セラミックベースのＥＳＤ保護装置を採用してもよい。
【００７３】
なお、図４においては、ＤＯＣＳＩＳ回路４００と、ＭｏＣＡ回路５００の双方を有する送受信回路となっているが、ＤＯＣＳＩＳ回路４００のみを有する送受信回路についても、本実施の形態を適用可能である。
【００７４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７５】
１０  ＣＡＴＶシステム、１００  ＣＡＴＶ局、１０５  光ケーブル、１１０  変換装置、１２０，１４５  同軸ケーブル、１３０  加入者宅、１４０  表示装置、２００，２００Ａ  ＳＴＢ、２１０  入出力端子、２２０  避雷器、２３０  整合回路、２３２，２３４，２３６，２３８  ＴＳＶ、２４０，４３０，４４０，５３０  フィルタ部、２４１  セラミック部、２４１Ａ，２４１Ｂ  セラミック層、２４２，２４３  外部電極、２４４，２４５  内部電極、２４６  空間部、３００  制御回路、４００，４００Ａ  ＤＯＣＳＩＳ回路、４１０，４９０  ローパスフィルタ、４１２  コモンポート、４１５  ＥＳＤ保護装置、４２０，４５０，４６０  切換部、４２１  第１ポート、４２２  第２ポート、４７０  ＰＡ、４８０  ＬＮＡ、５００  ＭｏＣＡ回路、５１０  バンドパスフィルタ、５２０  ＦＥＭ、Ｄ１，Ｄ２  ダイオード、ＧＮＤ  接地電位、ＩＮ  入力端子、Ｒｘ１，Ｒｘ２  受信ポート、Ｔｘ１，Ｔｘ２  送信ポート、ＺＤ１，ＺＤ２  ツェナーダイオード。
【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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