JP2010136122A - Diplexer module - Google Patents
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本発明は、ケーブルテレビ端末のセットトップボックスやケーブルモデムなどに使用されるコネクタ付きダイプレクサに係るもので、さらに高機能化されたダイプレクサモジュールの回路構成と構造に関するものである。 The present invention relates to a connector-equipped diplexer used for a cable TV terminal set-top box, a cable modem, and the like, and more particularly to a circuit configuration and structure of a diplexer module with higher functionality.
ケーブルテレビの端末として使用されているセットトップボックスには、従来、パッケージとして回路素子を搭載した基板を収容した缶タイプのチューナが使用されていた。最近、セットの小型化とコストダウンを目的としてシリコンチューナが開発され、このシリコンチューナと高機能ダイプレクサを組み合わせた装置が実用化されている。この高機能ダイプレクサとして分岐器やローノイズアンプ（ＬＮＡ）を搭載することなどが要求されており、従来は付加する機能を別個の基板に搭載してケースに組み込む構造が採用されていた。 Conventionally, a can-type tuner that accommodates a board on which a circuit element is mounted as a package has been used for a set-top box used as a terminal of a cable television. Recently, a silicon tuner has been developed for the purpose of reducing the size of the set and reducing the cost, and an apparatus combining this silicon tuner and a high-function diplexer has been put into practical use. As this high-function diplexer, it is required to mount a branching device or a low noise amplifier (LNA). Conventionally, a structure in which a function to be added is mounted on a separate substrate and incorporated in a case has been adopted.
ダイプレクサには、従来の高周波（ＲＦ）入力端子、雷サージ保護回路、アップストリーム用ローパスフィルタ（ＬＰＦ）ダウンストリーム用ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）などを備えている。高機能化するために、さらに、高周波（ＲＦ）出力信号を出力するための分岐器、分岐側信号増幅用のＬＮＡ回路、高周波（ＲＦ）出力端子を追加し、かつ、これらの機能素子が全て要求特性を満足する状態でシールドケース内に収容されることが要求されている。
本発明は、ダイプレクサ内で信号を分岐した場合でも信号の減衰を補償することができるとともに、サージ保護回路も付加され、これらの機能が基板に一体に形成されて、シールドケースに収容されるダイプレクサモジュールを提供するものである。また、それによって端末に使用される装置の小型化を可能にするものである。 The present invention can compensate for signal attenuation even when a signal is branched in the diplexer, and is also provided with a surge protection circuit, and these functions are integrally formed on a substrate and accommodated in a shield case. Provides a module. In addition, this makes it possible to reduce the size of the device used for the terminal.
本発明は、分岐器に加えてＬＮＡ回路とサージ保護回路を一体化し、またそれらの接続を最適化することによって、上記の課題を解決するものである。すなわち、高周波入力端子、送信入力端子、チューナ出力端子、および高周波出力端子を備え、高周波入力端子と送信入力端子との間にローパスフィルタが接続され、高周波入力端子とチューナ出力・高周波出力を分岐させる分岐器との間にハイパスフィルタが接続されたダイプレクサモジュールにおいて、分岐器と高周波出力端子間にローノイズアンプ回路とサージ保護回路が接続されたことに特徴を有するものである。 The present invention solves the above-mentioned problems by integrating an LNA circuit and a surge protection circuit in addition to a branching device and optimizing their connection. That is, a high-frequency input terminal, a transmission input terminal, a tuner output terminal, and a high-frequency output terminal are provided, and a low-pass filter is connected between the high-frequency input terminal and the transmission input terminal to branch the high-frequency input terminal and the tuner output / high-frequency output. In the diplexer module in which a high pass filter is connected between the branching device and the branching device, a low noise amplifier circuit and a surge protection circuit are connected between the branching device and the high frequency output terminal.
具体的には、高周波入力端子、送信入力端子、チューナ出力端子、および高周波出力端子を備え、高周波入力端子と送信入力端子との間にローパスフィルタが接続され、高周波入力端子とチューナ出力・高周波出力を分岐させる分岐器との間にハイパスフィルタが接続されたダイプレクサモジュールにおいて、分岐器と高周波出力端子間に、分岐器に接続されたローノイズアンプ回路、ローノイズアンプ回路と高周波出力端子間にサージ保護回路が接続されるとともに、ローノイズアンプ回路の高周波出力端子側に静電保護素子に一端が接続されて他端が接地されたことに特徴を有するものである。 Specifically, it has a high frequency input terminal, a transmission input terminal, a tuner output terminal, and a high frequency output terminal, and a low pass filter is connected between the high frequency input terminal and the transmission input terminal, and the high frequency input terminal and the tuner output / high frequency output. In a diplexer module in which a high-pass filter is connected between the branching device and the branching device, a low-noise amplifier circuit connected between the branching device and the high-frequency output terminal, and a surge protection circuit between the low-noise amplifier circuit and the high-frequency output terminal Is connected to the high-frequency output terminal side of the low-noise amplifier circuit, and one end is connected to the electrostatic protection element and the other end is grounded.
本発明によれば、ダイプレクサ内で信号を分岐した場合でも信号の減衰を補償すること下できるとともに、サージ保護回路も付加され、これらの機能が基板に一体に形成されて、シールドケースに収容でき、それによって端末に使用される装置を小型化することができる。 According to the present invention, even when a signal is branched in the diplexer, the attenuation of the signal can be compensated, and a surge protection circuit is added, and these functions are integrally formed on the substrate and can be accommodated in the shield case. Thereby, the device used for the terminal can be reduced in size.
本発明によるダイプレクサモジュールは、高周波入力端子、送信入力端子、チューナ出力端子、高周波入力端子と、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、分岐器、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）回路、サージ保護回路を備える。そして、分岐器の高周波出力端子側に、ローノイズアンプ（ＬＮＡ）回路、サージ保護回路が接続されろ。サージ保護回路は、静電保護素子とフィルタ回路で構成される。 A diplexer module according to the present invention includes a high frequency input terminal, a transmission input terminal, a tuner output terminal, a high frequency input terminal, a low pass filter, a high pass filter, a branching device, a low noise amplifier (LNA) circuit, and a surge protection circuit. Connect a low-noise amplifier (LNA) circuit and surge protection circuit to the high-frequency output terminal of the switch. The surge protection circuit includes an electrostatic protection element and a filter circuit.
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。図１は本発明の基本構成を示すブロック図である。高周波入力端子（RFin）にサージ保護回路が接続され、サージ保護回路はアップストリーム用ローパスフィルタ（ＬＰＦ）とダウンストリーム用ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）に接続される。ローパスフィルタ（ＬＰＦ）は送信入力端子（ＴＸin）に接続される。ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）は分岐器に接続され、分岐された一端はチューナ出力端子（Tuner out）に接続される。分岐器の他端はローノイズアンプ回路（LNA）に接続され、そのローノイズアンプ（LNA）の出力はサージ保護回路を経て高周波出力端子（RFout）に接続される。ローノイズアンプ回路（LNA）は電源端子にも接続されて、信号の増幅に必要な電力が供給されている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of the present invention. A surge protection circuit is connected to the high frequency input terminal (RFin), and the surge protection circuit is connected to an upstream low pass filter (LPF) and a downstream high pass filter (HPF). The low pass filter (LPF) is connected to the transmission input terminal (TXin). The high pass filter (HPF) is connected to a branching device, and one end of the branching is connected to a tuner output terminal (Tuner out). The other end of the branching unit is connected to a low noise amplifier circuit (LNA), and the output of the low noise amplifier (LNA) is connected to a high frequency output terminal (RFout) through a surge protection circuit. The low-noise amplifier circuit (LNA) is also connected to the power supply terminal to supply power necessary for signal amplification.
図２は、本発明によるダイプレクサモジュールの具体的な構成例を示す回路図である。ローパスフィルタとハイパスフィルタはチップコンデンサと空心コイルで構成でき、ローパスフィルタは直列接続したコイルL5〜L8と並列接続したコンデンサL9、C11、C13、L15で構成され、ハイパスフィルタは直列接続されたコンデンサC2、C4,C6、C8、と並列接続されたコイルL1〜L3で構成される。分岐器は２つの貫通孔を備えたメガネ形のコアに巻回したコイルで構成される。 FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the diplexer module according to the present invention. The low-pass filter and the high-pass filter can be composed of chip capacitors and air-core coils, the low-pass filter is composed of capacitors L9, C11, C13, and L15 connected in parallel with the series-connected coils L5 to L8, and the high-pass filter is a capacitor C2 connected in series , C4, C6, C8 and coils L1 to L3 connected in parallel. The branching device is composed of a coil wound around a glasses-shaped core having two through holes.
ローノイズアンプの回路構成の一例を図３に示す。この例では1個のトランジスタで済ませて、歪などの特性面では不利となるが、コストや回路の小型化の面では有利な回路構成を採用する場合のものである。サージ保護回路としては、高周波入力端子（RFin）側にコンデンサC1とコイルL9で構成されたハイパスフィルタ、高周波出力端子（RFout）
側にコンデンサC22とコイルL10、L12で構成されるハイパスフィルタがそれぞれ用いられている。ローノイズアンプ回路とサージ保護回路間に静電保護素子（SU1）が接続されて他端が接地されている。
An example of the circuit configuration of the low noise amplifier is shown in FIG. In this example, only one transistor is required, which is disadvantageous in terms of characteristics such as distortion, but is a circuit configuration that is advantageous in terms of cost and circuit miniaturization. As a surge protection circuit, a high-pass filter composed of a capacitor C1 and a coil L9 on the high-frequency input terminal (RFin) side, and a high-frequency output terminal (RFout)
A high-pass filter composed of a capacitor C22 and coils L10 and L12 is used on the side. An electrostatic protection element (SU1) is connected between the low-noise amplifier circuit and the surge protection circuit, and the other end is grounded.
ダウンストリーム信号の出力端子として高周波出力端子（RFout）が必要となるので、本発明による回路では分岐器とＬＮＡ回路を組み込んだもので、この構成においては5〜860MHzといった広い周波数範囲で要求特性を満足する設計が必要となる。そのため、LNAのゲインと周辺回路による減衰と分岐器の分岐比を調整し、LNA部分でのゲインと電気特性とのバランスを最適となるように設計する。 Since a high-frequency output terminal (RFout) is required as an output terminal for downstream signals, the circuit according to the present invention incorporates a branching device and an LNA circuit. In this configuration, the required characteristics can be obtained in a wide frequency range of 5 to 860 MHz. A satisfactory design is required. Therefore, the LNA gain, attenuation by the peripheral circuit, and the branching ratio of the branching device are adjusted so that the balance between the gain and the electrical characteristics in the LNA part is optimized.
LNA回路の歪みに関する電気特性を保証するために、異なる周波数の2つの信号を同時にLNAに入力し、出力側の2次高調波および2次高調波を測定することで規格化することができる。汎用の2つの信号発生器と測定用のスペクトラムアナライザで、ＬＮＡの歪み特性を検査することが可能となり、量産が可能になる。 In order to guarantee the electrical characteristics related to the distortion of the LNA circuit, it is possible to standardize by simultaneously inputting two signals of different frequencies to the LNA and measuring the second harmonic and the second harmonic on the output side. With two general-purpose signal generators and a spectrum analyzer for measurement, the distortion characteristics of the LNA can be inspected, and mass production becomes possible.
従来のダイプレクサでは、シールドケースとフィルタ回路部のGNDをできるだけ強化して広域での減衰特性を改善し、ケース内部に仕切板を設けて空心コイル間の結合を調整することで基本的な伝送特性を実現していた。しかし、このフィルタ特性優先の設計では、雷サージ試験および静電破壊（EDS）試験でＬＮＡ回路が破壊されてしまう問題が生じていた。 In conventional diplexers, the GND of the shield case and the filter circuit section is strengthened as much as possible to improve the attenuation characteristics in a wide area, and a partition plate is provided inside the case to adjust the coupling between the air core coils, thereby improving the basic transmission characteristics. Was realized. However, this design with priority on filter characteristics has a problem that the LNA circuit is destroyed in the lightning surge test and the electrostatic breakdown (EDS) test.
そこで、本発明によるダイプレクサモジュールにおいては、高周波出力端子RFoutからＬＮＡ回路までの保護部品の配置を、RFout側から雷サージ保護回路（図２の例ではπ型ハイパスフィルタ）、ESD保護素子の順に配置するとともに、これらの素子や他の素子の配線パターンの配置を工夫することによって、フィルタ特性、ＬＮＡ回路の電気的特性、サージ、ＥＳＤ保護規格を満足させることができる。 Therefore, in the diplexer module according to the present invention, the arrangement of the protective components from the high frequency output terminal RFout to the LNA circuit is arranged in order of the lightning surge protection circuit (π-type high-pass filter in the example of FIG. 2) from the RFout side and the ESD protection element. In addition, by devising the arrangement of the wiring patterns of these elements and other elements, it is possible to satisfy the filter characteristics, the electrical characteristics of the LNA circuit, surge, and ESD protection standards.
本発明によるダイプレクサモジュールにおいては、分岐器、ＬＮＡ回路、サージ保護回路、ＥＳＤ保護素子等の回路素子を同じプリント配線基板上に一体に構成することが望ましい。フィルタ回路を構成する空心コイル等とはシールド板で区切って同じプリント配線基板上にすることができ、それによって従来9.42cm2必要であった占有面積を3.9cm2と大幅に減少させることができた。 In the diplexer module according to the present invention, it is desirable that circuit elements such as a branching device, an LNA circuit, a surge protection circuit, and an ESD protection element are integrally formed on the same printed wiring board. The air-core coil or the like constituting the filter circuit can be the same printed wiring board, separated by a shielding plate, thereby can be significantly reduced and 3.9 cm 2 area occupied it was conventionally 9.42Cm 2 requires It was.
本発明によるダイプレクサモジュールは、ケーブルテレビのセットトップボックスやケーブルモデムなどの端末機器に広く利用できる。 The diplexer module according to the present invention can be widely used in terminal devices such as cable television set-top boxes and cable modems.
RFin：高周波入力端子
RFout：高周波出力端子
TXin：送信入力端子
ＬＮＡ：ローノイズアンプ回路
RFin: High frequency input terminal
RFout: High frequency output terminal
TXin: Transmission input terminal LNA: Low noise amplifier circuit
Claims (4)
分岐器と高周波出力端子間にローノイズアンプ回路とサージ保護回路が接続されたことを特徴とするダイプレクサモジュール。 A branching device that has a high-frequency input terminal, a transmission input terminal, a tuner output terminal, and a high-frequency output terminal. In a diplexer module with a high-pass filter connected between
A diplexer module, characterized in that a low-noise amplifier circuit and a surge protection circuit are connected between the branching device and the high-frequency output terminal.
分岐器と高周波出力端子間に、分岐器に接続されたローノイズアンプ回路、ローノイズアンプ回路と高周波出力端子間にサージ保護回路が接続されるとともに、ローノイズアンプ回路の高周波出力端子側に静電保護素子に一端が接続されて他端が接地されたことを特徴とするダイプレクサモジュール。 A branching device that has a high-frequency input terminal, a transmission input terminal, a tuner output terminal, and a high-frequency output terminal. In a diplexer module with a high-pass filter connected between
A low-noise amplifier circuit connected to the branching device between the branching device and the high-frequency output terminal, a surge protection circuit is connected between the low-noise amplifier circuit and the high-frequency output terminal, and an electrostatic protection element on the high-frequency output terminal side of the low-noise amplifier circuit A diplexer module characterized in that one end is connected to the other end and the other end is grounded.
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| JP2006060474A (en) * | 2004-08-19 | 2006-03-02 | Toshiba Corp | Cable modem module device, cable modem device and broadcasting receiver |
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