(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラグインユニットが装着可能とされた高周波機器において、
該プラグインユニットがその間に接続される第１の端子と第２の端子と、
該第１の端子と該第２の端子との間を接続しているスイッチング素子と、
第１の抵抗を介してバイアス電圧が供給されている第２のスイッチング素子とを備え、
前記スイッチング素子に前記第２のスイッチング素子を介して電流が供給されており、前記プラグインユニットが前記第１の端子と前記第２の端子間に接続された際に、前記第１の端子あるいは前記第２の端子に前記プラグインユニット内の回路素子が並列に接続されることにより、前記第２のスイッチング素子に供給されているバイアス電圧が降下して、第２のスイッチング素子がオフされ、前記スイッチング素子へ供給されている電流が停止されることを特徴とするプラグインユニットが装着可能な高周波機器。
【請求項２】
前記スイッチング素子がＰＩＮダイオードとされていることを特徴とする請求項１記載のプラグインユニットが装着可能な高周波機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、電気的特性を変更することのできるプラグインユニットが装着可能とされた増幅器等の高周波機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気的特性を変更することのできるプラグインユニットが装着可能とされた高周波機器としてＣＡＴＶ（Ｃａｂｌｅ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）システムに用いられる増幅器等が知られている。例えば、ＣＡＴＶシステムにおける幹線増幅器（Ｔｒａｎｋ  Ａｍｐ：ＴＡ）のゲインは、後続接続される同軸ケーブルの長さに応じたゲインに調節する必要がある。このため、必要とされるゲインが得られる特性のプラグインユニットを幹線増幅器内に装着するようにしている。
【０００３】
このような幹線増幅器等の増幅器の従来の構成の一例を図５に示す。
図５において、増幅器１００は、第１増幅部（ＡＭＰ）１０１と第２増幅部（ＡＭＰ）１０２から構成されている。第１増幅部１０１には入力端子ＣＮ１０１から入力された入力信号が供給されており、この入力信号を所定の増幅度で増幅して第１端子Ｐ１０１に出力している。また、第２増幅部１０２には第２端子Ｐ１０２から入力された入力信号が供給されており、この入力信号を所定の増幅度で増幅して出力端子ＣＮ１０２に出力している。
【０００４】
ここで、第１端子Ｐ１０１および第２端子Ｐ１０２はプラグインユニットが接続される２つの端子であり、ＡＴＴプラグインユニット２０あるいは通過プラグインユニット１２０が接続される。ＡＴＴプラグインユニット２０は所定の減衰量とされたアッテネータ回路が組まれたプラグインユニットされている。そして、ＡＴＴプラグインユニット２０は第１端子Ｐ１１と第２端子Ｐ１２とを備え、第１端子Ｐ１１とアース間に第１の抵抗Ｒ１１が接続され、第２端子Ｐ１２とアース間に第３の抵抗Ｒ１３が接続され、第１端子Ｐ１１と第２端子Ｐ１２間に第２の抵抗Ｒ１２が接続されたπ型の減衰回路が組まれている。
また、通過プラグインユニット１２０は減衰量がゼロとされたスルーのプラグインユニットとされ、第１端子Ｐ１２１と第２端子Ｐ１２２間が直接接続されている。
【０００５】
増幅器１００を構成している第１増幅部１０１と第２増幅部１０２の総合利得は、増幅器１００に求められる最大利得以上とされており、増幅器１００に後続接続される同軸ケーブルの減衰量に応じた利得となるように、増幅器１００の利得が調節される。この場合、後続接続される同軸ケーブルの長さが短い場合は、同軸ケーブルの減衰量が小さいため、次段の増幅器で所定範囲内の受信電力が得られるように、増幅器１００の利得が小さくなるように調節する。具体的には、アッテネータ回路が組まれたＡＴＴプラグインユニット２０を増幅器１００に装着することにより、増幅器１００の総合利得を調節する。この際、ＡＴＴプラグインユニット２０の減衰量は、同軸ケーブルの長さに応じて決定される。
【０００６】
また、後続接続される同軸ケーブルの長さが長い場合は、同軸ケーブルの減衰量が大きくなるため、次段の増幅器で所定の範囲内の受信電力が得られるように、増幅器１００の利得が大きくなるように調節する。具体的には、所定の減衰量のアッテネータ回路が組まれたＡＴＴプラグインユニット２０を増幅器１００に装着することにより、増幅器１００の総合利得を調節する。この際、同軸ケーブルの長さによってはＡＴＴプラグインユニット２０に替えて減衰量がゼロとされた通過プラグインユニット１２０が装着される。
このように、所定の減衰量の得られるＡＴＴプラグインユニット２０あるいは通過プラグインユニット１２０を増幅器１００に装着することにより、増幅器１００の総合利得を調節するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、プラグインユニットは第１増幅部１０１と第２増幅部１０２間を接続する手段とされているため、増幅器１００からプラグインユニットをはずしてしまうと信号が第２増幅部１０２に伝達されずに増幅出力を出力することができなくなってしまう。したがって、プラグインユニットが破損されたり紛失されたりした場合は、代替のプラグインユニットを入手するまでは増幅器１００の動作が停止されて停波してしまうという問題点があった。
また、プラグインユニットは増幅器１００の電気的特性を変更するために増幅器１００に装着されるのであるが、増幅器１００の電気的特性を変更しない場合も、スルーとされた通過プラグインユニット１２０を装着しないと信号が出力されなくなってしまう。このため、常時何らかのプラグインユニットが必要とされるのでコストが上昇するという問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明はプラグインユニットを取り外しても動作が停止されることなく出力信号が停波されないプラグインユニットを装着可能な高周波機器を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成することのできる本発明のプラグインユニットが装着可能な高周波機器は、該プラグインユニットがその間に接続される第１の端子と第２の端子と、該第１の端子と該第２の端子との間を接続しているスイッチング素子と、第１の抵抗を介してバイアス電圧が供給されている第２のスイッチング素子とを備え、前記スイッチング素子に前記第２のスイッチング素子を介して電流が供給されており、前記プラグインユニットが前記第１の端子と前記第２の端子間に接続された際に、前記第１の端子あるいは前記第２の端子に前記プラグインユニット内の回路素子が並列に接続されることにより、前記第２のスイッチング素子に供給されているバイアス電圧が降下して、第２のスイッチング素子がオフされ、前記スイッチング素子へ供給されている電流が停止されるようにされている。
また、上記した本発明のプラグインユニットが装着可能な高周波機器において、前記スイッチング素子をＰＩＮダイオードとしてもよい。
【００１１】
このような本発明によれば、プラグインユニットを装着した際に自動的にプラグインユニットが接続される端子間を接続しているスイッチング素子をオフすることができると共に、プラグインユニットが装着されない状態においては、自動的にスイッチング素子をオンしてプラグインユニットが接続される端子間を接続することができる。
従って、プラグインユニットを破損あるいは紛失した際に、高周波機器から信号が出力されない停波状態となることを防止することができ、システムの信頼性を向上することができる。また、通過プラグインユニットを装着することなく、自動的にプラグインユニットが接続される端子間を接続することができるので、通過プラグインユニットを不要とすることができ、コストを低減することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のプラグインユニットが装着可能な高周波機器が適用可能なＣＡＴＶシステムの概要を図１に示す。
図１に示すＣＡＴＶシステムにおいて、ヘッドエンド１は、ＶＨＦアンテナ、ＵＨＦアンテナの地上ＴＶ放送受信用のアンテナ、および、ＢＳアンテナ、ＣＳアンテナ等の衛星放送受信用のアンテナ等において受信された各種受信信号を受信して、増幅およびレベル調整をして幹線ＴＬに送出している。幹線増幅器（Ｔｒａｎｋ  Ａｍｐ）２，３，４は、幹線ＴＬ１，ＴＬ２，ＴＬ３，ＴＬ４間の略一定間隔毎に配置され、幹線ＴＬから入力された信号を増幅およびレベル調整し後続接続された幹線ＴＬに送出している。
【００１３】
また、幹線分岐増幅器（ＴＢＡ）５，６は幹線ＴＬ４，ＴＬ５の間に略一定間隔毎に配置され、幹線ＴＬから入力された信号を増幅およびレベル調整し後続接続された幹線ＴＬに送出すると共に、タップオフＴ１，Ｔ２が縦続接続された分配線ＦＬ１や分岐線ＢＬ１に送出している。分岐増幅器（ＢＡ）７は分岐線ＢＬ１に接続されて、分岐線ＢＬ１から入力された信号を増幅およびレベル調整して分配線ＦＬ２に送出している。延長増幅器（ＥＡ）８は、分配線ＦＬ２に縦続接続されたタップオフＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４間に接続され分配線ＦＬ２から入力された信号を増幅およびレベル調整している。なお、終端Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３はＴＢＡ６，タップオフＴ２，タップオフＴ１４を終端する特性インピーダンスとされた終端手段である。
【００１４】
図１に示すＣＡＴＶシステムの動作を説明すると、ヘッドエンド１から送出されたテレビ信号等は、幹線ＴＬ１に送出される。そして、幹線ＴＬ１〜ＴＬ５に略一定間隔で配置されたＴＡ２〜ＴＡ３およびＴＢＡ５，ＴＢＡ６により、幹線ＴＬ１〜ＴＬ５における伝送損失が補償されながらテレビ信号等が中継されていく。また、ＴＢＡ５においては分岐線ＢＬ１にテレビ信号等が分岐され、分岐されたテレビ信号等は分岐線ＢＬ１に配置されたＢＡ７により増幅およびレベル調整されて分配線ＦＬ２に送出される。この分配線ＦＬ２には複数のタップオフＴ１１〜Ｔ１４が縦続接続されており分配されたテレビ信号等がタップオフＴ１１〜Ｔ１４から戸建住宅に引き込まれている。なお、タップオフＴ１３，Ｔ１４にはＥＡ８により増幅およびレベル調整されたテレビ信号等が供給されている。
【００１５】
また、ＴＢＡ６においては分配線ＦＬ１にテレビ信号等を分配しており、分配されたテレビ信号等は分配線ＦＬ１に送出される。この分配線ＦＬ１には複数のタップオフＴ１，Ｔ２が縦続接続されておりタップオフＴ１，Ｔ２から戸建住宅にテレビ信号が引き込まれている。なお、集合住宅にテレビ信号を引き込む場合は、ＴＢＡ等から分配されたテレビ信号等を分配線を介して引き込むようにすればよい。
【００１６】
このようなＣＡＴＶシステムにおける、ＴＡ，ＴＢＡ，ＢＡ，ＥＡ等の中継増幅器においては、増幅およびレベル調整を行って後続するラインに出力している。このため、各増幅器においては増幅手段およびレベル調整手段とを有しており、これらの増幅器を本発明のプラグインユニットを装着可能な高周波機器で構成することができる。
そこで、本発明のプラグインユニットを装着可能な高周波機器の実施の一形態である増幅器の構成を示す回路の一例を図２に示す。
【００１７】
図２に示す本発明にかかる増幅器の回路において、増幅器１０は、第１増幅部（ＡＭＰ）１１と第２増幅部（ＡＭＰ）１２とを備えている。第１増幅部１１には入力端子ＣＮ１から入力された入力信号が供給されており、この入力信号を所定の増幅度で増幅して第１端子Ｐ１に出力している。また、第２増幅部２には第２端子Ｐ２から入力された入力信号が供給されており、この入力信号を所定の増幅度で増幅して出力端子ＣＮ２に出力している。
【００１８】
ここで、第１端子Ｐ１および第２端子Ｐ２はプラグインユニットが接続される２つの端子であり、これらの端子にはＡＴＴプラグインユニット２０が接続される。ＡＴＴプラグインユニット２０は、所定の減衰量とされたアッテネータ回路が組まれたプラグインユニットであり第１端子Ｐ１１と第２端子Ｐ１２とを備え、第１端子Ｐ１１とアース間に第１の抵抗Ｒ１１が接続され、第２端子Ｐ１２とアース間に第３の抵抗Ｒ１３が接続され、第１端子Ｐ１１と第２端子Ｐ１２間に第２の抵抗Ｒ１２が接続されたπ型の減衰回路が組まれている。
【００１９】
また、第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２との間はコンデンサＣ１，ピンダイオードＰＩＮ，コンデンサＣ２の直列回路を介して接続されている。そして、コンデンサＣ１とピンダイオードＰＩＮとの接続点は抵抗Ｒ１を介して接地され、ピンダイオードＰＩＮとコンデンサＣ２との接続点は、高周波におけるインピーダンスが高いインダクタＬ１とコンデンサＣ３の直列回路を介して接地されている。また、コンデンサＣ２と第２端子Ｐ２との接続点は、高周波におけるインピーダンスが高いインダクタＬ２とコンデンサＣ４の直列回路を介して接地されている。さらに、インダクタＬ１とコンデンサＣ３の接続点にエミッタが、インダクタＬ２とコンデンサＣ４の接続点にベースが、電源Ｖｃｃにコレクタが接続されたトランジスタＴＲ１が設けられ、トランジスタＴＲ１のベースには抵抗Ｒ２を介して電源Ｖｃｃが供給されている。
【００２０】
この第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２との間に設けられた回路の動作を説明するが、第１端子Ｐ１および第２端子Ｐ２にＡＴＴプラグインユニット２０が接続されていないとする。この場合は、電源Ｖｃｃが抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴＲ１のベースに供給されるため、トランジスタＴＲ１にベース電流が供給されてトランジスタＴＲ１はオンする。この結果、トランジスタＴＲ１を介してインダクタＬ１、ピンダイオードＰＩＮ、抵抗Ｒ１の経路で電源Ｖｃｃからアースに電流が流れるようになる。ピンダイオードＰＩＮに電流が流れると、ピンダイオードＰＩＮのインピーダンスは低下し、第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２とはコンデンサＣ１，ピンダイオードＰＩＮおよびコンデンサＣ２を介して高周波的に接続されるようになる。
【００２１】
次に、第１端子Ｐ１および第２端子Ｐ２にＡＴＴプラグインユニット２０が接続された場合の動作を説明する。
第１端子Ｐ１にＡＴＴプラグインユニット２０の第１端子Ｐ１１が接続され、第２端子Ｐ２にＡＴＴプラグインユニット２０の第２端子Ｐ１２が接続されると、トランジスタＴＲ１のベースは、インダクタＬ２，第１端子Ｐ２，ＡＴＴプラグインユニット２０の第２端子Ｐ１２、ＡＴＴプラグインユニット２０内の抵抗Ｒ１３、および抵抗Ｒ１３に並列接続された抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２の直列回路を介してアースされる。この場合、ＡＴＴプラグインユニット２０の第２端子Ｐ１２からみたインピーダンスは、設定されている減衰量にもよるが数１００オームのオーダであって、抵抗Ｒ２に比較して極めて小さいインピーダンスとされる。
【００２２】
このため、トランジスタＴＲ１のベース電位がほぼゼロとなり、トランジスタＴＲ１はオフするようになる。これにより、ピンダイオードＰＩＮに電流が供給されないようになる。ピンダイオードＰＩＮに電流が供給されないときのピンダイオードＰＩＮのインピーダンスは図４に示すように指数関数的に上昇してハイインピーダンスとなり、第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２とは高周波的に絶縁されるようになる。
したがって、第１端子Ｐ１および第２端子Ｐ２にＡＴＴプラグインユニット２０を接続した場合は、第１増幅部１１により増幅された信号は、ＡＴＴプラグインユニット２０によりレベル調整された後、第２増幅部１２に入力されて増幅されるようになる。
【００２３】
なお、トランジスタＴＲ１によりピンダイオードＰＩＮに流す電流値を数ｍＡ以上とすれば、ピンダイオードＰＩＮのインピーダンスは図４に示すように数１０Ω以下となるため、第１増幅部１１の出力インピーダンスおよび第２増幅部１２の入力インピーダンスにもよるが、第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２とを信号を減衰させることなく接続するのに十分な電流値となる。
【００２４】
ところで、増幅器１０を構成している第１増幅部１１と第２増幅部１２の総合利得は、増幅器１０に求められる最大利得以上とされており、増幅器１０に後続接続される同軸ケーブルの減衰量に応じた総合利得が得られるように、増幅器１０の利得が調節される。この場合、後続接続される同軸ケーブルの長さが短い場合は、後続接続される同軸ケーブルの減衰量が小さいため、次段の増幅器で所定範囲内の受信電力が得られるように、減衰量が大きいＡＴＴプラグインユニット２０が増幅器１０に装着される。この際、ＡＴＴプラグインユニット２０の減衰量は、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３の抵抗値により決定され、各抵抗値は後続接続される同軸ケーブルの長さに応じて決定される。
【００２５】
また、後続接続される同軸ケーブルの長さが長い場合は、同軸ケーブルの減衰量が大きくなるため、次段の増幅器で所定の範囲内の受信電力が得られるように、増幅器１０の利得が大きくなるように調節する。具体的には、所定の減衰量のアッテネータ回路が組まれたＡＴＴプラグインユニット２０を増幅器１０に装着することにより、増幅器１０の総合利得を調節する。この際、同軸ケーブルの長さによってはＡＴＴプラグインユニット２０において減衰させる必要がなくなる。この場合には、ＡＴＴプラグインユニット２０を取り外すようにするだけで、従来の通過プラグインユニット１２０を装着することなく前記したように自動的に第１増幅部１１と第２増幅部１２とが直接接続されて、最大利得の増幅器１０とされる。
【００２６】
このように、本発明のプラグインユニットが装着可能な高周波機器においては所定の減衰量の得られるＡＴＴプラグインユニット２０を装着、あるいは、プラグインユニットを装着することなく、増幅器１０の総合利得を調節することができる。従って、プラグインユニットを破損あるいは紛失したとしても、増幅器１０において停波することなくシステムは動作状態を維持できるようになる。さらに、通過プラグインユニット１２０は不要とすることができる。
なお、本発明を増幅器に適用した際に装着するプラグインユニットはＡＴＴプラグインユニットに限らず、ＢＯＮ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ  Ｏｕｔ  Ｕｎｉｔ）回路の組まれたプラグインユニット、あるいは、イコライザの組まれたプラグインユニットでもよい。
【００２７】
このＢＯＮ回路とは、同軸ケーブルが持つ減衰特性を擬似的に構成した擬似線路回路網であり、同軸ケーブルによる減衰量が標準より小さい場合に増幅器の入力レベルを調整するために使用される。
そして、プラグインユニットの端子が直流的に抵抗を介してアースされていない場合は、特性インピーダンスより十分高くされた高周波的に影響のない抵抗値の抵抗を付加することにより、プラグインユニットの端子を抵抗を介して直流的にアースに接続するようにすればよい。
【００２８】
ここで、図２に示す回路構成における第１端子Ｐ１と第２端子Ｐ２とを接続しているピンダイオードＰＩＮを含む回路のインサーションロスの周波数特性およびリターンロスの周波数特性を、従来の通過プラグインユニット１２０と対比して図３に示す。
図３に示すようにインサーションロスは、従来の通過プラグインユニット１２０とほぼ同等であり、全周波数帯域において１ｄＢ以下とされている。また、リターンロスはほぼ全周波数帯域にわたり従来の通過プラグインユニット１２０より良好な特性とされる。
【００２９】
また、図２に示す回路においてトランジスタＴＲ１に替えて電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）や集積回路（ＩＣ）を用いてもよい。さらに、ピンダイオードＰＩＮに替えて高周波特性の良好なバイポーラトランジスタ、ユニポーラトランジスタや他のスイッチング用の半導体素子を用いてもよい。さらにまた、ピンダイオードＰＩＮに替えて機械的接点を有するリレー等のスイッチング部品を用いてもよい。
以上説明した本発明のプラグインユニットを装着可能な高周波機器は、増幅器に限るものではなく高周波特性を調整する必要のある高周波機器であればどのような高周波機器であってもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、プラグインユニットを装着した際に自動的にプラグインユニットが接続される端子間を接続しているスイッチング素子をオフすることができると共に、プラグインユニットが装着されない状態においては、自動的にスイッチング素子をオンしてプラグインユニットが接続される端子間を接続することができる。
従って、プラグインユニットを破損あるいは紛失した際に、高周波機器から信号が出力されない停波状態となることを防止することができ、システムの信頼性を向上することができる。また、通過プラグインユニットを装着することなく、自動的にプラグインユニットが接続される端子間を接続することができるので、通過プラグインユニットを不要とすることができ、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用することができる増幅器を備えるＣＡＴＶシステムの概要を示す図である。
【図２】本発明を増幅器に適用した際の、増幅器の回路構成を示す図である。
【図３】本発明にかかるインサーションロス周波数特性およびリターンロス周波数特性を従来の通過プラグインユニットと対比して示す図である。
【図４】ピンダイオードの電流対高周波抵抗特性を示す図である。
【図５】従来の中継増幅器の回路構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  ヘッドエンド
２、３、４  幹線増幅器（ＴＡ）
５、６  幹線分岐増幅器（ＴＢＡ）
７  分岐増幅器（ＢＡ）
８  延長増幅器（ＥＡ）
１０  増幅器
１１  第１増幅部
１２  第２増幅部
２０  ＡＴＴプラグインユニット
【図１】
0003763503.tif 000002
【図２】
0003763503.tif 000003
【図３】
0003763503.tif 000004
【図４】
0003763503.tif 000005
【図５】
0003763503.tif 000006