JP2006165734A - Excess input protecting apparatus and excess input protecting method - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an over-input protection device and an over-input protection method for protecting a high-frequency device when a high-power high-frequency signal exceeding an allowable value is input.
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)。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a high-frequency device to which a high-frequency signal is input, as an apparatus having an over-input protection function for preventing element damage due to an excessive level of input, an excessively large field effect transistor (hereinafter referred to as FET) is used. There has been a base station receiving amplifier used in a mobile communication system that automatically controls a received signal (see, for example, Patent Document 1).
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。
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional base station receiving amplifier. As shown in FIG. 8, when an excessive level received signal is input to the
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。
Accordingly, since the balanced state is obtained when the
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。
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。 However, the conventional high-frequency amplifier circuit has a situation that a dedicated power supply means is required to realize the over-input protection function.
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。 The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and does not require a dedicated power supply, and is an over-input protection device that protects a high-frequency device when a high-frequency high-frequency signal exceeding an allowable value is input. And an over-input protection method.
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。 The over-input protection device of the present invention detects the high-frequency input signal by switching means for passing or outputting the input high-frequency signal or shutting it off, and converts the detection signal into driving power for the switch. Detecting means for generating a control signal for the switching means, and for switching the switching means to a cut-off state when the power of the high-frequency input signal exceeds a predetermined value.
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。 With this configuration, the power of the detection signal of the input high-frequency input signal is converted to the power of the control signal that controls the switching means for switching between outputting and shutting off the high-frequency signal, thus eliminating the need for power supply. it can.
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。 Further, in the over-input protection device of the present invention, the switching unit has the high frequency input signal as an input, and has either a short circuit state in which the high frequency input signal is output or an open state in which the high frequency input signal is blocked. A switch provided in parallel with the switch, the switch changes from a short-circuited state to an open state when a current flows through the coil, and the detection means includes the detection unit. High impedance when the signal is input to the gate and the drain-source impedance is lower than a predetermined value of the power of the high-frequency input signal to be detected, and low impedance when the power of the high-frequency input signal to be detected is greater than or equal to a predetermined value The coil has one of the coils at the gate and the other at the drain of the field effect transistor. It is connected to the emissions.
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。 With this configuration, the switching means can be shut off using a signal detected when the high-frequency input signal is equal to or higher than a predetermined value, so that an over-input protection device that does not require power supply can be provided.
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。 The overinput protector of the present invention includes the above-described overinput protection device, input connection means for receiving a high-frequency input signal supplied from the outside, and connecting the input to the input of the overinput protection device, and the overinput protection device Output connection means connected to an output and outputting a signal from the over-input protection device to the outside.
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。 With this configuration, it can be used as an over-input protector that does not require power supply simply by connecting to the input side of the high-frequency device.
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。 An electronic device according to the present invention includes an electronic device operating unit that functions according to an input high-frequency signal, and the over-input protection device connected to an input side of the electronic device operating unit.
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。 This configuration eliminates the need for a dedicated power supply in order to realize the over-input protection function, so that power consumption can be reduced.
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。 The over-input protection method of the present invention includes a step of detecting a high-frequency input signal, and converting the detected signal into drive power for the switch to generate a control signal for the switching means, and the power of the high-frequency input signal is predetermined. When the value exceeds the value, the input high-frequency signal is passed through and output, or the switching means for blocking is set in a blocking state.
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。 By this method, the power of the detection signal of the input high-frequency input signal is converted into the power of the control signal for controlling the switching means for switching between outputting and shutting off the high-frequency signal, thus eliminating the need for power supply. it can.
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。 According to the present invention, it is possible to provide an over-input protection device and an over-input protection method for protecting a high-frequency device when a high-power high-frequency signal exceeding a permissible value that does not require a dedicated power supply is input.
(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。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an over-input protection device according to the first embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 1, the over-input
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。
The
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。
The
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。
The
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。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the high-frequency switch according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the high-
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。
The
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。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the directional coupler according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, the
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。
The combining
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。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the detection circuit according to the first embodiment. As shown in FIG. 4, the
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。
The detection unit having the
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。
FIG. 5 is a timing diagram for explaining the operation of the over-input protection device of the first embodiment. FIG. 5A is a high-frequency input signal S1, FIG. 5B is a traveling wave monitor signal S3, and FIG. 5 (C) shows the power supply S41 of the switch control signal S4, FIG. 5 (D) shows the voltage and current of the switching signal S42 of the switch control signal S4, and FIG. 5 (E) shows the state of the high-
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。
In this example, as an initial state, the
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。
As shown in FIG. 5B, the traveling wave monitor signal S3 increases as the high-frequency input signal S1 increases, and becomes k × W1 [W] at time T3. Here, k is the degree of coupling of the
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。 As shown in FIG. 5C, the voltage of the power supply S41 of the switch control signal S4 starts to increase from T2 after a predetermined time has elapsed from time T1, and reaches the voltage V1 [V] at time T3.
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。
When the power supply S41 input to the gate of the
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。
At time T4, since the current of the switching signal S42 becomes I [A], the current flowing through the
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。 According to the first embodiment of the present invention as described above, the power of the detection signal of the input high-frequency input signal is converted to the power of the control signal that controls the high-frequency switch that switches between outputting and shutting off the high-frequency signal. Therefore, it is possible to provide a high frequency protection circuit that does not require a dedicated power supply.
(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。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of the overinput protector according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the
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。
The
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。 According to the second embodiment of the present invention, by converting the power of the input high-frequency signal into the high-frequency switch driving power, the high-frequency device is protected when a high-power high-frequency signal exceeding the allowable value is applied. Therefore, it is possible to provide an overinput protector that does not require a dedicated power supply.
(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。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of an electronic apparatus according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the electronic device of this embodiment includes an
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。
The electronic device
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。 According to the third embodiment of the present invention, by converting the power of the input high-frequency signal into the high-frequency switch driving power, the high-frequency device is protected when a high-power high-frequency signal exceeding an allowable value is applied. Therefore, an electronic device with reduced power consumption can be provided.
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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The overinput protection device and the overinput protection method of the present invention have an effect that does not require a dedicated power supply, and are useful for electronic devices that use high-frequency signals.
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
DESCRIPTION OF
600
Claims (5)
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。 Switching means for passing the input high-frequency signal and outputting or shutting it off;
The high-frequency input signal is detected, the detection signal is converted into drive power for the switch to generate a control signal for the switching means, and when the power of the high-frequency input signal exceeds a predetermined value, the switching means is A detection means for switching off,
An over-input protection device comprising:
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。 The over-input protection device according to claim 1,
The switching means has the high-frequency input signal as an input, a switch having either a short-circuit state for outputting the high-frequency input signal or an open state for blocking the high-frequency input signal, and in parallel with the switch A coil provided, and the switch changes from a short-circuit state to an open state when a current flows through the coil,
The detection means has a high impedance when the detection signal is input to the gate and the drain-source impedance is lower than a predetermined value of the power of the high-frequency input signal to be detected, and the power of the high-frequency input signal to be detected is predetermined. Has a field effect transistor that has a low impedance when above the value,
One of the coils is connected to the gate, and the other is connected to the drain of the field effect transistor.
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。 The overinput protection device according to claim 1 or 2,
Input connection means for receiving a high frequency input signal supplied from the outside and connecting to an input of the over-input protection device;
Output connection means connected to the output of the over-input protection device and outputting a signal from the over-input protection device to the outside;
Over input protector with.
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。 Electronic device operating means that functions according to the input high-frequency signal;
The over-input protection device according to claim 1, connected to the input side of the electronic device operating means,
Electronic equipment comprising.
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。 Detecting a high frequency input signal;
The detected signal is converted into drive power for the switch to generate a control signal for the switching means, and when the power of the high-frequency input signal exceeds a predetermined value, the input high-frequency signal is passed and output. Or setting the switching means to be blocked to a blocking state;
An over-input protection method.
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