JP2005167639A

JP2005167639A - 静電気保護回路及びこれを用いた回路モジュール

Info

Publication number: JP2005167639A
Application number: JP2003403843A
Authority: JP
Inventors: Kanehisa Kanehara; 兼央金原
Original assignee: Fujitsu Media Devices Ltd
Current assignee: Fujitsu Media Devices Ltd
Priority date: 2003-12-02
Filing date: 2003-12-02
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】所望の周波数で十分な減衰量を得ることができ、静電気保護効果が大きく電力損失が小さい静電気保護回路及びこれを用いた回路モジュールを提供する。
【解決手段】アンテナに接続可能な第１の端子（１１）と、後段の回路（２０）に接続可能な第２の端子（１２）と、前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続されたハイパスフィルタ回路（１３）と、前記第１の端子と前記第２の端子との間の任意のノードと接地との間に接続された直列共振回路（１４）とを有し、該直列共振回路は前記第１の端子を介して侵入する静電気の最大電流値の周波数又はその近傍の周波数で共振する。
【選択図】図１

Description

本発明は電子機器を静電気から保護する回路に関し、特に移動体通信機の受信部及び送信部を静電気から保護する回路に関する。

静電気は電子機器に様々な悪影響を与えることが知られている。特に、携帯電話などの移動体通信機は静電気の影響を特に受け易い。例えば、数十ｋＶの静電気がアンテナを介して移動体通信機の内部回路に入り込むと、内部回路の特性の劣化や破壊を引き起こす。

例えば、特許文献１には、送信回路からアンテナに繋がる経路と接地との間に、λ／４（λは経路を伝搬する信号の中心周波数の波長）のマイクロストリップラインと可変コンデンサを接続した構成が開示されている。マイクロストリップラインと可変コンデンサの並列回路は直流に対してはインピーダンスがほぼゼロなので、静電気の直流成分は並列回路を通って接地側へ流れる。

また、特許文献２には、インダクタとキャパシタからなるハイパスフィルタをアンテナ接続端子に接続した構成の静電気保護回路が開示されている。このハイパスフィルタは、後段の回路が処理する信号の周波数よりも低い周波数の交流成分及び直流成分の通過を阻止する。これにより、アンテナを介して侵入した静電気を接地側へ流すことができる。

特開平６−１１２８５０号公報特開２００１−１２７６６３号公報

しかしながら、上記特許文献１及び２に記載の静電気保護回路では、目的とする遮断周波数の十分な減衰量を得られないため、十分な静電気保護電圧を得ることができず、また電力損失も大きいという問題点がある。

本発明は、上記課題を解決し、所望の周波数で十分な減衰量を得ることができ、静電気保護効果が大きく電力損失が小さい静電気保護回路及びこれを用いた回路モジュールを提供することを目的とする。

本発明は、アンテナに接続可能な第１の端子と、後段の回路に接続可能な第２の端子と、前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続されたハイパスフィルタ回路と、前記第１の端子と前記第２の端子との間の任意のノードと接地との間に接続された直列共振回路とを有し、該直列共振回路は前記第１の端子を介して侵入する静電気の最大電流値の周波数又はその近傍の周波数で共振する静電気保護回路である。静電気の最大電流値の周波数又はその近傍の周波数は直列共振回路を介して接地に流れ、その他の静電気の成分はハイパスフィルタ回路で阻止される。よって、所望の周波数で十分な減衰量を得ることができ、静電気保護効果が大きく電力損失が小さい静電気保護回路を構成することができる。

前記ハイパスフィルタ回路を、前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続された第１のキャパシタと、前記第１の端子と接地との間に接続された第１のインダクタとを有し、前記直列共振回路は、前記第１の端子と前記第２の端子との間の任意のノードと接地との間に接続されている構成とすることができる。

また、前記ハイパスフィルタ回路を、前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続された第１のキャパシタと、前記第１の端子と接地との間に接続された第１のインダクタとを有し、前記直列共振回路は、前記第１の端子と前記第２の端子との間の任意のノードと接地との間に直列に接続された第２のキャパシタ及び第２のインダクタを含む構成とすることもできる。

更には、前記ハイパスフィルタ回路を、前記第２の端子に接続される回路が処理する信号の周波数よりも低い周波数成分の通過を阻止する構成とすることもできる。

本発明はまた、上記の静電気保護回路と、該静電気保護回路の前記第２の端子に接続される信号処理回路とを有する回路モジュールを含む。信号処理回路が静電気により破壊されることを防止することができる。

所望の周波数で十分な減衰量を得ることができ、静電気保護効果が大きく電力損失が小さい静電気保護回路及びこれを用いた回路モジュールを提供することができる。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る静電気保護回路及びこれを用いた回路モジュールを示す図である。回路モジュールは、静電気保護回路１０及び高周波（ＲＦ）回路２０とを有する。

静電気保護回路１０は、第１の端子１１と第２の端子１２を有する。第１の端子１１には、図示しないアンテナを接続することができる。第２の端子１２は、ＲＦ回路２０の入出力端子に接続されている。静電気保護回路１０は、第１の端子１１と第２の端子１２との間に接続されたハイパスフィルタ回路１３と、第１の端子１１と第２の端子１２との間の任意のノードと接地との間に接続された直列共振回路１４とを有する。本実施例では、直列共振回路１４は第２の端子１２と接地との間に接続されている。

ＲＦ回路２０はスイッチ２１、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２２、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２４、送信信号入力端子２７及び受信信号出力端子２９を有する。ＲＦ回路２０は、例えば携帯電話に内蔵されるもので、ＧＳＭ９００の場合、送信側周波数ＴＸ１は８８０−９１５ＭＨｚ、受信側周波数ＲＸ１は９２５−９６０ＭＨｚである。スイッチ２１は、静電気保護回路１０からの受信信号をＢＰＦ２４側に出力し、図示を省略する信号処理回路からの送信信号を静電気保護回路１０へ出力する。スイッチ２１は例えば、ＧａＡｓの電界効果型トランジスタを含む公知の回路構成である。

ハイパスフィルタ回路１３は、第２の端子１２に接続される回路、つまりＲＦ回路２０が処理する信号の周波数よりも低い周波数成分の通過を阻止する。低い周波数成分とは、直流成分（０Ｈｚ）も含む。ハイパスフィルタ回路１３は、第１のインダクタＬ１と第１のキャパシタＣ１とを有する。第１のインダクタＬ１は第１の端子１１と接地Ｇ１との間に接続されている。第１のキャパシタＣ１は、第１の端子１１と第２の端子１２との間に接続されている。第１のキャパシタＣ１と第１のインダクタＬ１とで、ＲＦ回路２０が処理する信号の周波数よりも低い周波数成分の通過を阻止する。

直列共振回路１４は、第１の端子１１を介して侵入する静電気の最大電流値の周波数又はその近傍の周波数で共振する。静電気は多種多様であり、一意的に最大電流値の周波数を特定することは難しい。そこで、例えば、静電気規格であるＪＩＳＩＥＣ６１００−４−２に規定されるように、静電気の発生をモデル化し、このモデルを用いて静電気の最大電流値の周波数を決めることが好ましい。具体的には、阻止しようとする静電気が発生してから最大電流となるまでの時間をｔとすると、最大電流値の周波数ｆはｆ＝１／４ｔで算出することができる。直列共振回路１４は、この周波数ｆ又はこの近傍の周波数で共振する。近傍とは、静電気の最大電流値の周波数ｆを中心としたある周波数範囲を意味し、この周波数範囲内では上記周波数ｆで共振した場合と同等の静電気阻止効果が得られる。図１に示すように、直列共振回路１４は、直列に接続された第２のインダクタＬ２と第２のキャパシタＣ２とを有する。第２のインダクタＬ２の一端は第２の端子１２に接続され、第２のキャパシタの一端は接地Ｇ２に接続されている。

このように構成された静電気保護回路１０は、ハイパスフィルタ回路１３の周波数特性と、直列共振回路１４の周波数特性とを重ね合わせた周波数特性を有する。図２はハイパスフィルタ回路１３の周波数特性の一例を示す図、図３は直列共振回路１４の周波数特性の一例を示す図、及び図４は図２と図３の周波数特性を重ね合わせた周波数特性を示す図である。これらの図において、横軸は周波数（ＭＨｚ）、縦軸は減衰量（ｄＢ）を示す。図２に示すように、ハイパスフィルタ回路１３は、約２００ＭＨｚ以下の周波数成分を阻止する。図３に示すように、直列共振回路１４は、約２３０ＭＨｚで共振する。換言すれば、直列共振回路１４は約２３０ＭＨｚの信号を接地Ｇ２へ逃がす。図４に示すように、静電気保護回路１０の周波数特性は、約４００ＭＨｚ以下の周波数成分を阻止するとともに、約２３０ＭＨｚで大きな減衰量を有する。約２３０ＭＨｚの周波数は、ＲＦ回路２０が処理する信号の帯域よりも低い静電気の最大電流値の周波数ｆに設定されているので、静電気の最大電流は直列共振回路１４を通って接地Ｇ２に流れる。これにより、ＲＦ回路２０が静電気の悪影響を受けたり、静電破壊してしまうのを防止することができる。また、共振周波数以外は直列共振回路１４を介して電流が接地に流れ出ることはないので、信号成分を効率的に通過させることができ、低電力消費である。なお、第１のキャパシタＣ１と第２のキャパシタＣ２は、ＲＦ回路２０のスイッチ２１のバイアス電流（トランジスタのバイアス電流）が接地Ｇ１、Ｇ２に流れてしまうのを防止する機能も併せ持つ。

図２〜図４の周波数特性を実現する場合、Ｌ１≧３０ｎＨ、Ｃ１＝５〜１５ｐＦ、Ｌ２＝１０〜２０ｎＨ、Ｃ２＝２０〜５０ｐＦに設定される。静電気の最大電流値の周波数は任意に設定可能である。希望する静電気の最大電流値の周波数に応じて、第２のインダクタＬ２と第２のキャパシタＣ２の値を変更して共振周波数を調整する。これにより、静電気保護回路１０を様々な静電気規格に対応させることができる。

このように、静電気の最大電流値の周波数又はその近傍で共振する直列共振回路１４を静電気保護回路１０に設けたため、目的とする遮断周波数の十分な減衰量が得られ、十分な静電気保護電圧を得ることができる。また、静電気保護回路１０は、バリスタなどの静電放電素子を有していないため、小型化することができる。

図５は、本発明の実施例２に係る静電気保護回路及びそれを有する回路モジュールを示す図である。図５の構成は、静電気保護回路１０Ａの構成が図１に示す静電気保護回路１０とは異なる。静電気保護回路１０Ａは直列共振回路１４を構成する第２のキャパシタＣ２と第２のインダクタＬ２との接続関係を、図１の接続関係とは逆にした例である。つまり、第２のキャパシタＣ２の一端は第２の端子１２に接続され、第２のインダクタＬ２の一端は接地Ｇ２に接続されている。その他の回路構成は、図１の回路構成と同じである。図５の回路構成も図１と同様に作用し、同様の効果を奏する。

図６は、本発明の実施例３に係る静電気保護回路及びそれを有する回路モジュールを示す図である。図６の構成は、静電気保護回路１０Ｂの直列共振回路１４を第１の端子１１と接地Ｇ２との間に設けたものである。この構成も図１と同様に作用し、同様の効果を奏する。

図７は、本発明の実施例４に係る静電気保護回路及びそれを有する回路モジュールを示す図である。図７に示す静電気保護回路１０Ｃの構成は、図６に示す実施例３の直列共振回路１４を構成する第２のキャパシタＣ２と第２のインダクタＬ２との接続関係を逆にした例である。つまり、第２のキャパシタＣ２の一端は第１の端子１１に接続され、第２のインダクタＬ２の一端は接地Ｇ２に接続されている。その他の回路構成は、図６の回路構成と同じである。図６の回路構成も図１と同様に作用し、同様の効果を奏する。

図８は、本発明の実施例５に係る静電気保護回路及びそれを有する回路モジュールを示す図である。図８の構成は、ＲＦ回路２０Ａの構成が実施例１〜実施例４とは異なる。ＲＦ回路２０Ａは、トリプルバンドＧＳＭ方式の携帯電話に対応するものである。トリプルバンドとは９００ＭＨｚ帯、１８００ＭＨｚ帯及び１９００ＭＨｚ帯を意味する。図１に示す静電気保護回路１０はこれらのバンドに共通に設けられている。スイッチ２１Ａは５系統を切り替えることができる。送信側は２系統あり、それぞれＬＰＦ２２とＬＰＦ２３に接続されている。ＬＰＦ２２は、送信信号端子２７を介して与えられるＧＳＭ９００の送信周波数ＴＸ１（８８０−９１５ＭＨｚ）を通過させる。ＬＰＦ２３はＧＳＭ１８００とＧＳＭ１９００とで共用されており、送信信号端子２８を介して与えられるＧＳＭ１８００の送信周波数ＴＸ２（１７１０−１７８５ＭＨｚ）と、ＧＳＭ１９００の送信周波数ＴＸ３（１８５０−１９１０ＭＨｚ）とを通過させる。受信側は３系統あり、それぞれＢＰＦ２４、２５及び２６に接続されている。ＢＰＦ２４はＧＳＭ９００の受信周波数ＲＸ１（９２５−９６０ＭＨｚ）を通過させ、受信信号出力端子２９に送る。ＢＰＦ２５はＧＳＭ１８００の受信周波数ＲＸ２（１８０５−１８８０ＭＨｚ）を通過させ、受信信号出力端子３０に送る。ＢＰＦ２６はＧＳＭ１９００の受信周波数ＲＸ３（１９３０−１９９０ＭＨｚ）を通過させ、受信信号出力端子３１に送る。

静電気保護回路１０は図４に示す特性を有するので、静電気が各バンドに与える悪影響を取り除くことができる。なお、図５、図６及び図７のいずれかの静電気保護回路１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃを用いることもできる。

更には、クワッドバンドのＲＦ回路であっても図１、図５〜図７の静電気保護回路１０、１０Ａ、１０Ｂ及び１０Ｃのいずれかを前述したように適用することができる。なお、クワッドバンドのＲＦ回路では、図８のＬＰＦ２２がＧＳＭ８５０とＧＳＭ９００で共通に用いられ、ＬＰＦ２３がＧＳＭ１８００とＧＳＭ１９００で共通に用いられる。また、受信側はＧＳＭ８５０（８６９−８９４ＭＨｚ）のＢＰＦが新たに追加される構成である。

以上、本発明の実施例を説明した。本発明は上記実施例に限定されず、これらを変形したものや、その他の実施例を含むものである。

本発明の実施例１に係る静電気保護回路及びこれを用いた回路モジュールを示す図である。図１に示すハイパスフィルタの周波数特性を示す図である。図１に示す直列共振回路の周波数特性を示す図である。図１に示す静電気保護回路の周波数特性を示す図である。本発明の実施例２に係る静電気保護回路及びこれを用いた回路モジュールを示す図である。本発明の実施例３に係る静電気保護回路及びこれを用いた回路モジュールを示す図である。本発明の実施例４に係る静電気保護回路及びこれを用いた回路モジュールを示す図である。本発明の実施例５に係る静電気保護回路及びこれを用いた回路モジュールを示す図である。

符号の説明

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ静電気保護回路
１１第１の端子
１２第２の端子
１３ハイパスフィルタ回路
１４直列共振回路
２０、２０ＡＲＦ回路
２１、２１Ａスイッチ
２２、２３ＬＰＦ
２４、２５、２６ＢＰＦ
２７、２８送信信号入力端子
２９、３０、３１受信信号出力端子

Claims

アンテナに接続可能な第１の端子と、後段の回路に接続可能な第２の端子と、前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続されたハイパスフィルタ回路と、前記第１の端子と前記第２の端子との間の任意のノードと接地との間に接続された直列共振回路とを有し、該直列共振回路は前記第１の端子を介して侵入する静電気の最大電流値の周波数又はその近傍の周波数で共振することを特徴とする静電気保護回路。
前記ハイパスフィルタ回路は、前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続された第１のキャパシタと、前記第１の端子と接地との間に接続された第１のインダクタとを有し、
前記直列共振回路は、前記第１の端子と前記第２の端子との間の任意のノードと接地との間に接続されていることを特徴とする請求項１記載の静電気保護回路。
前記ハイパスフィルタ回路は、前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続された第１のキャパシタと、前記第１の端子と接地との間に接続された第１のインダクタとを有し、
前記直列共振回路は、前記第１の端子と前記第２の端子との間の任意のノードと接地との間に直列に接続された第２のキャパシタ及び第２のインダクタを含むことを特徴とする請求項１記載の静電気保護回路。
前記ハイパスフィルタ回路は、前記第２の端子に接続される回路が処理する信号の周波数よりも低い周波数成分の通過を阻止することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の静電気保護回路。
請求項１から４のいずれかに記載の静電気保護回路と、該静電気保護回路の前記第２の端子に接続される信号処理回路とを有することを特徴とする回路モジュール。