JP2003209923A - 同軸形保安器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】屋外アンテナ装置と屋内に設置される受像機と
の間を同軸ケーブルで接続する方式に利用する保安器を
簡単な構造でかつ安価に提供する。同軸ケーブルには屋
外装置に供給する直流電流が重畳される。新しいＣＳデ
ィジタル衛星放送の受信装置のために、同軸ケーブルの
信号伝送帯域を２ＧＨｚを越える帯域まで確保する。 【解決手段】入出力の同軸端子の外部導体および内部導
体は二つの金属導体によりそれぞれ直接結合する。この
二つの金属導体の間に、コイルとゼナーダイオードの直
列回路を接続する。そして、このゼナーダイオードに高
周波特性の優れた複数のコンデンサを並列に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、同軸ケーブルの途
中に設ける避雷装置として利用する。本発明は、ディジ
タル放送衛星からのテレビジョン信号を受信するため
に、屋外に配置されたアンテナ設備から屋内に配置され
た受像機への引き込み線に挿入するために開発された装
置であるが、この他の装置にも同軸保安器として利用す
ることができる。本発明は、屋外設備からの高周波信号
を同軸ケーブルに伝送するとともに、その屋外設備で必
要な電力を屋内装置から供給するために、その同軸ケー
ブルに直流電流を重畳して伝送する方式に利用する保安
器として有用である。

【０００２】

【従来の技術】衛星放送受信用の装置として、アンテナ
を屋外に設置し、アンテナと一体的に構成された高周波
回路により、受信信号を同軸ケーブルで伝送することが
できる周波数帯域の信号に変換し、屋外のアンテナ設備
と屋内の受像機との間を同軸ケーブルにより接続する装
置が広く利用されるようになった。同軸ケーブルは、そ
の外部導体を接地電位に固定的に接続して利用すること
ができる。したがって、近隣で発生する落雷等による誘
導電流から装置を防護するためには、同軸ケーブルの内
部導体と外部導体との間に避雷素子を接続する構成が知
られている。そしてこのための避雷素子として旧くから
ガス入り放電避雷管が利用されている。ガス入り放電避
雷管は、電極間にたとえば１００Ｖ程度の電圧が発生す
ると、内部に封入されたガスがイオン化して電極間が実
質的に短絡状態になる。

【０００３】また、屋外に設置したアンテナと屋内に設
置した受像機とを同軸ケーブルで接続する構成では、同
軸ケーブルの内部導体と外部導体との間にコイルを定常
的に接続しておく技術が旧くから知られている。このコ
イルは、具体的には比較的太い銅線を数回巻いた簡単な
インダクタであり、その同軸ケーブルに伝送される高周
波信号周波数に対して十分に大きいインピーダンスを呈
するものである。このようなコイルを接続しておくと、
高周波信号周波数の伝送特性に影響を与えることなく、
同軸ケーブルの内部導体と外部導体との間の直流電位を
つねに等しくしておくことができるから、特別な避雷素
子や避雷回路を挿入する必要がなくなる優れた構造であ
る。

【０００４】さらに避雷回路に利用する避雷素子とし
て、ゼナーダイオードその他半導体素子が利用されてい
る。半導体素子は放電避雷管にくらべて、耐電圧容量や
耐電流容量は小さいが、高い電圧が印加されたときに短
絡状態になるまでの時間が短いから、避雷素子が動作を
開始するまでの間に装置に高い電圧が印加されることが
ないすぐれた特徴がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ディジタル放送衛星か
らの信号を受信する装置では、屋外に設置するアンテナ
設備と、屋内に設ける受像機との間の配線を単純化する
ために、この配線用ケーブルとして同軸ケーブルを用
い、その同軸ケーブルにはテレビジョン信号である高周
波信号とともに、屋外設備に設けられた電子回路を動作
させるための電源電流を重畳して伝送する方式が利用さ
れるようになった。このような方式の電源用の電圧およ
び電流を例示すると、１５Ｖ１００ｍＡである。このよ
うな方式では、避雷素子として、同軸ケーブルの内部導
体と外部導体との間にコイルを定常的に接続しておくこ
とはできない。

【０００６】上記ガス入り放電避雷管を利用するもの
は、大きい放電電流を通過せることができるが、その構
造や封入ガスを工夫しても放電開始電圧は８０Ｖ程度よ
り低く設計することができない。また電圧が印加されて
から封入ガスがイオン化されるまでの時間は動作しない
ので、一般に数ミリ秒程度の動作時間遅れがある。この
ために、落雷などの誘導電流が発生すると、放電避雷管
が動作を開始するまでの短い時間に、異常高電圧が装置
に進入し、屋外設備のアンテナや屋内の受像機に設けら
れた集積回路などを破損する可能性は低くならない欠点
がある。

【０００７】一方、ＣＳディジタル放送衛星からの信号
を受信するための設備では、チャネル数の増大に伴い、
屋外アンテナと受像機の間に設けられる同軸ケーブルを
通過する信号の周波数帯域幅が拡大された。従来のシス
テムでは、０．４ＧＨｚから１．５ＧＨｚであったもの
が、最近のシステムでは、０．４ＧＨｚから２．１５Ｇ
Ｈｚの周波数帯域の信号を同軸ケーブルに伝送するよう
になった。しかも、この電源電流は受像機側から屋外設
備に送る直流電源の電圧を遠隔制御のための制御信号と
して利用するように設定された。たとえばＣＳディジタ
ル放送衛星を受信するための設備では、受像器から屋外
設備に送る直流電圧を１５Ｖと１７Ｖとの間で切り替え
ることにより、屋外設備では受信する電波の偏波を９０
度変更することができるようにしたものがある。同軸ケ
ーブルの途中に設ける避雷回路の中に半導体素子を利用
する場合には、この直流電圧の変化にしたがって、半導
体素子に印加されるバイアス電圧が変化し、伝送周波数
における高周波特性が変化することがある。このような
装置では、この高周波特性の変化は許容される範囲に設
計されなければならない。

【０００８】このように避雷回路にはさまざまな制約条
件があるが、その一方で、避雷回路は安価でなければな
らない。また避雷回路は簡単な構造でなければならな
い。所望の特性の避雷回路を複雑な回路構成により実現
したのでは、避雷回路の故障が装置故障の原因になるこ
とがあり、また複雑な回路構成の避雷回路は、全体の装
置価格を押し上げることになる。さらに特殊な部品を利
用するものは、量産することができずどうしても高価に
なってしまう。

【０００９】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、同軸ケーブルの伝送特性を２ＧＨｚを越える周
波数帯まで確保することができる同軸形保安器を提供す
ることを目的とする。本発明は、同軸ケーブルに給電用
直流電流が重畳される方式に利用することができる同軸
形保安器を提供することを目的とする。本発明は、その
給電用直流の電圧を変化させることにより制御を行う方
式に適用可能な同軸形保安器を提供することを目的とす
る。本発明は、到来する異常高電圧に対して即動性であ
り、装置の集積回路を保護することができる同軸形保安
器を提供することを目的とする。本発明は、特殊な部品
を使うことなく安価に量産することができる同軸形保安
器を提供することを目的とする。本発明は、とくにディ
ジタル衛星放送受信設備に利用するに適する同軸形保安
器を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、サージ電流の
侵入が想定される同軸ケーブルが接続される第一の同軸
端子と、サージ電流から保護されるべき装置側の同軸ケ
ーブルが接続される第二の同軸端子との間の外部導体お
よび内部導体をそれぞれ二つの金属導体により直接結合
するとともに、その二つの金属導体の間に、避雷回路と
してコイルとゼナーダイオードの直列回路を接続するこ
とを最大の特徴とする。この構造はきわめて単純かつ基
本的な構造であり、故障が少なく、異常電圧に対して即
動性であり、一般に市販されている安価な部品を利用し
て構成することができる。

【００１１】すなわち本発明は、サージ電流の侵入が想
定される第一の同軸端子（Ｆ₁ ）と、サージ電流から保
護されるべき装置に接続される第二の同軸端子（Ｆ₂ ）
とを備え、前記第一および第二の同軸端子の外部導体が
第一の金属導体（Ｍ₁ ）により相互に連結され、前記第
一および第二の同軸端子の内部導体が第二の金属導体
（Ｍ₂ ）により相互に連結され、前記第一の金属導体と
前記第二の金属導体との間に所定値を越える電圧が発生
したときにこの二つの金属導体（Ｍ₁ 、Ｍ₂ ）の間を電
気的に短絡させる避雷回路が設けられた同軸形保安器に
おいて、その避雷回路は、前記二つの同軸端子を通過す
る高周波信号に対して十分に大きいインピーダンスを呈
するコイル（Ｌ）と、前記第二の同軸端子から前記第一
の同軸端子に対して前記内部導体と前記外部導体との間
に供給される給電電圧より高い電圧で導通状態となる半
導体素子（Ｚ）との直列回路を備えたことを特徴とす
る。

【００１２】上記括弧内の記号はあとから説明する実施
例図面の参照記号である。これは本発明の構成を理解し
やすいように付すものであって、本発明をこの実施例に
限定して理解するためのものではない。以下の説明にお
いても同様である。

【００１３】あとから実施例について構造および特性を
詳しく説明するが、上記構成では、ＣＳディジタル放送
衛星について旧方式の信号を受信する装置に利用するこ
とができるが、帯域が拡張された新しい方式の信号を受
信する装置には、高周波特性がやや不足する。したがっ
て、本発明は、前記半導体素子（Ｚ）と並列に、前記高
周波信号に対して十分に低いインピーダンスを呈する複
数のコンデンサ（Ｃ₁、Ｃ₂ 、Ｃ₃ 、Ｃ₄ ）が接続さ
れ、そのコンデンサの外部導体側端子は、その複数のコ
ンデンサの少なくとも一つ（Ｃ₁ 、Ｃ₂ ）については前
記第一の同軸端子（Ｆ₁ ）の外部導体の近辺に接続さ
れ、少なくとも他の（Ｃ₃ 、Ｃ₄ ）一つについては前記
第二の同軸端子（Ｆ₂ ）の外部導体の近辺に接続された
構造とすることが望ましい。この構成により、利用周波
数領域はさらに拡大することができる。

【００１４】前記半導体素子として、ゼナーダイオード
を用いることができ、前記ゼナーダイオード（Ｚ）は、
二つのゼナーダイオード素子が突き合わせに直列接続さ
れた双方向性のゼナーダイオードとすることが望まし
い。この構造により、屋内装置から屋外装置に供給する
直流電源の電圧変更することにより、受信電波を変更す
るなどの制御を行う場合にも、その高周波特性に影響を
与えることがなくなる。

【００１５】前記半導体素子として、ゼナーダイオード
以外に、バリスタ素子、ｐｎｐｎ素子などを用いること
ができる。

【００１６】さらに本発明は、前記高周波信号に対して
十分に低いインピーダンスを呈するコンデンサとして、
セラミック・コンデンサを利用することができる。セラ
ミック・コンデンサは２ＧＨｚを越える周波数まで、そ
の特性が安定な素子をきわめて安価に利用することがで
きる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図面を利用して本発明実施例装置
についてさらに詳しく説明する。図１は本発明実施例装
置の回路図である。図２はその実施例装置の構造を説明
する斜視図である。

【００１８】屋外装置に接続される第一の同軸端子Ｆ
₁ 、および屋内装置に接続される第二の同軸端子Ｆ₂ の
各外部導体は、一つの金属導体である金属板Ｍ₁ に並べ
て取り付けられる。この二つの同軸端子Ｆ₁ およびＦ₂
の内部導体は、その金属導体Ｍ ₁ に設けられた穴を貫通
し、小さい回路基板の上に形成された金属導体Ｍ₂ によ
り相互に結合される。金属導体Ｍ₁ はその四辺でそれぞ
れ折り返され、この回路基板の電極ｍ₁ と各片２箇所ず
つ合計８箇所で、回路基板を貫通する孔を介して接続さ
れる。この電極ｍ₁ はこの装置の利用状態では、同軸端
子Ｆ₂ に接続される同軸ケーブルの外部導体を介して接
地電位に接続された状態となる。さらに具体的に例示す
ると、この保安装置は同軸ケーブルの屋外と屋内を分け
る軒下、あるいは窓枠の近傍に取り付けられ、この金属
導体Ｍ₁ は地中に埋められた炭素棒に銅線で接続され
る。鎖線Ｂはこの装置を覆う金属ケースの外形状を示
す。この金属ケースＢは、その縁部（図の下部）で金属
導体Ｍ₁ と接触し接地電位に維持される。

【００１９】そしてこの回路基板の上に、避雷回路とし
て、コイルＬおよびゼナーダイオードＺの直列回路を接
続する。このコイルＬの金属導体Ｍ₁ 側の端子ははんだ
付けされる。このゼナーダイオードＺの接地側端子は接
地電極ｍ₁ にはんだ付けされる。コイルＬの他端子とゼ
ナーダイオードＺの他端子とは空中で短くはんだ付けさ
れる。ゼナーダイオードＺは、図１の回路図に示すよう
に、二つのゼナーダイオード素子が突き合わせに直列接
続されて一つの部品として構成されたものであり、ここ
で利用した素子はそれぞれの素子のゼナー電圧が約１２
Ｖであり、二つの素子が直列接続されることにより、実
効的なゼナー電圧は２４Ｖである。上記コイルＬのイン
ダクタンスは８．５μＨである。

【００２０】さらにこの空中ではんだ付けされた点に、
４個のセラミック・コンデンサＣ₁、Ｃ₂ 、Ｃ₃ および
Ｃ₄ の各一端がおなじくはんだ付けにより接続され、そ
の４個のセラミック・コンデンサの各他端は、放射状に
この回路基板の電極ｍ₁ の各所に分散するように接続さ
れる。これは図１に示す回路図で説明すると、この装置
の使用状態では、同軸端子Ｆ₂ からその外部導体と内部
導体との間に十数Ｖの直流電圧が印加される。これはコ
イルＬを介して、ゼナーダイオードＺの両端に印加され
る。この状態でゼナーダイオードＺの電極間には１００
ｐＦほどの静電容量が発生している。しかし、この静電
容量はギガヘルツ程度の周波数にたいしては十分な静電
容量とはならない。これを補うために、高周波特性の優
れた４個のセラミック・コンデンサＣ₁ 、Ｃ₂ 、Ｃ₃ お
よびＣ₄ をこのゼナーダイオードＺに並列に接続するよ
うに構成したものである。ここで利用したセラミック・
コンデンサＣ₁ 、Ｃ₂ 、Ｃ₃ およびＣ₄ はそれぞれその
静電容量は３ｐＦである。このセラミック・コンデンサ
は２ＧＨｚを越える周波数まで静電容量として利用する
コンデンサである。

【００２１】図３にこの回路の周波数特性を示す。横軸
に周波数を対数尺によりとり、縦軸に通過利得および反
射利得をデシベル（ｄＢ）で表示する。曲線Ｇは同軸端
子Ｆ ₁ から同軸端子Ｆ₂ への通過利得を示す。曲線Ｒは
同軸端子Ｆ₂ を同軸ケーブルの特性インピーダンス（５
０Ω）で終端したとき、同軸端子Ｆ₁ に表れる反射信号
の利得を示す。この図３から、本発明実施例装置は、Ｃ
Ｓディジタル衛星放送の屋外設備と屋内に設置した受像
機との間を結合する同軸ケーブルに伝送される周波数帯
域、０．４５〜２．１５ＧＨｚにわたり、きわめて良好
な周波数特性の同軸保安器となっていることがわかる。
また、同軸端子Ｆ₂ から直流電圧を印加してもこの伝送
特性Ｇには特に変化がないことを確認した。

【００２２】図４は上で説明した４個のコンデンサＣ
₁ 、Ｃ₂ 、Ｃ₃ およびＣ₄ を取り外した状態の周波数特
性図である。すなわち、ゼナーダイオードＺの電極間静
電容量を利用し、この静電容量を別の高周波特性の優れ
たコンデンサで補わない場合の特性である。このときに
は、新方式により拡大された利用帯域では、その伝送特
性および反射特性がともに十分でない。しかしこの構成
により、利用周波数帯域が拡大されていない旧方式には
利用することができることがわかる。

【００２３】さらに、上記複数のコンデンサ（上記例で
は４個のコンデンサＣ₁ 、Ｃ₂ 、Ｃ ₃ およびＣ₄ ）につ
いて説明すると、このコンデンサについて、その個数お
よびその取り付け位置をさまざまに変更して周波数特性
を測定した。この複数のコンデンサはなるべく放射状に
配置し、回路基板上の電極ｍ₁ の各所に分散して接続す
ることが有効であることがわかった。そして、このコン
デンサは少なくとも２個を利用し、その一つは第一の同
軸端子Ｆ₁ の接地電位の近傍に接続し、他の一つは第二
の同軸端子Ｆ₂ の接地電位の近傍に接続することが有効
であることがわかった。

【００２４】なお、上記実施例で、内部導体と外部導体
との間に供給される給電電圧より高い電圧で導通状態と
なる素子としてゼナーダイオードを用いたが、バリスタ
素子、あるいはｐｎｐｎサイリスタ素子などを用いるこ
とができる。

【００２５】さらに、上記実施例では、サージ電流の侵
入が想定される第一の同軸端子に接続される装置例とし
て屋外装置、サージ電流から保護されるべき装置として
屋外装置を例として説明したが、サージ電流から保護す
るものであれば、接続される装置は上記実施例に限定さ
れるものではない。

【００２６】

【発明の効果】本発明の構成により、伝送特性を２ＧＨ
ｚを越える周波数帯まで確保することができる同軸形保
安器が得られる。この構造の装置は、同軸ケーブルに給
電用直流電流が重畳される方式に利用することができ
る。また、給電用直流の電圧を変化させることにより制
御を行う方式に適用することができる。さらにこの装置
は、ゼナーダイオードを利用するので、到来する異常高
電圧に対して即動性であり、装置の集積回路を保護する
ことができる。本発明の装置は、利用する部品に特殊な
部品が含まれず、この装置は安価に量産することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例装置の回路図。

【図２】本発明実施例装置の構造を説明する斜視図。

【図３】本発明実施例装置の周波数特性図。

【図４】本発明実施例装置の周波数特性図（４個のコン
デンサを接続しない場合）。

【符号の説明】

Ｆ₁ 第一の同軸端子 Ｆ₂ 第二の同軸端子 Ｍ₁ 第一の金属導体 Ｍ₂ 第二の金属導体 Ｌ コイル Ｚ ゼナーダイオード Ｃ₁ 、Ｃ₂ 、Ｃ₃ 、Ｃ₄ コンデンサ Ｂ 金属ケース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾形 朋治 埼玉県入間市大字狭山ケ原108番地３ 株 式会社日辰電機製作所内 (72)発明者 服部 光男 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 東日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 村川 一雄 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 東日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 小倉 康則 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 東日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5G013 AA02 AA06 BA02 CB30 DA09 DA10 DA11

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サージ電流の侵入が想定される第一の同軸
   端子と、サージ電流から保護されるべき装置に接続され
   る第二の同軸端子とを備え、前記第一および第二の同軸
   端子の外部導体が第一の金属導体により相互に連結さ
   れ、前記第一および第二の同軸端子の内部導体が第二の
   金属導体により相互に連結され、前記第一の金属導体と
   前記第二の金属導体との間に所定値を越える電圧が発生
   したときにこの二つの金属導体の間を電気的に短絡させ
   る避雷回路が設けられた同軸形保安器において、 その避雷回路は、前記二つの同軸端子を通過する高周波
   信号に対して十分に大きいインピーダンスを呈するコイ
   ルと、前記第二の同軸端子から前記第一の同軸端子に対
   して前記内部導体と前記外部導体との間に供給される給
   電電圧より高い電圧で導通状態となる半導体素子との直
   列回路を備えたことを特徴とする同軸形保安器。
2. 【請求項２】前記半導体素子と並列に、前記高周波信号
   に対して十分に低いインピーダンスを呈する複数のコン
   デンサが接続され、そのコンデンサの外部導体側端子
   は、その複数のコンデンサの少なくとも一つについては
   前記第一の同軸端子の外部導体の近辺に接続され、少な
   くとも他の一つについては前記第二の同軸端子の外部導
   体の近辺に接続された請求項１記載の同軸形保安器。
3. 【請求項３】前記半導体素子はゼナーダイオードであ
   り、このゼナーダイオードは、二つのゼナーダイオード
   素子が突き合わせに直列接続された双方向性のゼナーダ
   イオードである請求項２記載の同軸形保安器。