JP2512049B2 - 電子スイッチング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は入力端子に供給される信号を所要に応じ増幅
したり、阻止したりすることができ、各々がインピーダ
ンス整合入力段および増幅段を含む少なくとも２つの信
号通路を具えている例えば１〜2GHzのオーダのSHFテレ
ビジョン信号切換え用の電子スイッチング装置に関する
ものである。

斯種のスイッチング装置は特に、衛星によってテレビ
ジョン信号を受信する回路に用いられる。このような信
号の受信用に規定された標準方式によれば、２チャネル
を２つの異なる偏波方向に従って同時に伝送し、かつ受
信機ヘッド端は、各々が偏波方向の１つに対応する２つ
の信号をチューナに伝送する。本発明によるスイッチン
グ装置はこれら２つの信号の内の一方の受信を選択する
のに用いることができる。

VHFテレビジョン信号切換え用の電子スイッチング装
置は米国特許明細書第4,397,041号から既知である。こ
れに開示されているものは数MHzのオーダの比較的低い
周波数で機能する。また斯かる装置は、各々が変成器の
巻線の半部によって装荷（ロード）される２つの信号通
路を具えている。上記米国特許によるスイッチング装置
を、衛星を介して受信される１〜2GHZの帯域内に位置す
る超高周波の信号を受信するのに用いる場合には、イン
ピーダンス整合に関して重大な問題が生ずる。その理由
は、カット・オフすべき信号通路の装荷巻線が他方の信
号通路に並列となってインピーダンス制御が不十分とな
るからである。

本発明の目的は上述した問題点を極めて簡単な方法で
解決し、１〜2GHzの周波数用の単一のスイッチング装置
を提供することにある。

本発明は冒頭にて述べた電子スイッチング用装置にお
いて、すべての増幅段の出力端を共通点に直接接続し、
該共通点をすべての信号通路に共通のインピーダンス整
合兼装荷段に接続したことを特徴とする。

なお、「直接接続する」と言うことは、すべての増幅
段の出力端を共通点に直流結合させ、この共通点の増幅
器との間にインピーダンス整合回路が接続されなくする
ことを意味する。このような解決策によれば、構成が非
常に簡単となり、しかも２チャネルスイッチング装置に
限定されることなく、所望される多数の信号通路切換え
用のスイッチング装置に用いることができると言う利点
がある。

本発明によるスイッチング装置の好適例では、各信号
通路の増幅段が前記出力端にエミッタ接地のトランジス
タを具え、前記トランジスタのコレクタを前記共通点に
接続し、前記インピーダンス整合兼装荷段を前記コレク
タへの電流供給源に接続する。

さらに本発明の他の好適例では、前記各信号通路の増
幅段が出力端にエミッタ接地のトランジスタを具え、前
記トランジスタの各コレクタを電位固定用の抵抗を介し
て給電源に接続すると共に、ダイオードを介して前記共
通点に接続し、前記インピーダンス整合兼装荷段を前記
コレクタへの電流を順方向にバイアスする前記ダイオー
ドを介して前記コレクタに電流を供給する給電源に接続
する。

いずれの場合にも、信号増幅トランジスタのエミッタ
は直接接地するのが有利である。このようにすれば、信
号隔離（絶縁）パーホーマンスが著しく改善されること
を確かめた。

以下図面につき本発明を説明する。

第１図は従来の利得可制御VHF増幅器を示す概略図で
あり、この増幅器の信号入力端子１にはインピーダンス
整合入力段２を接続し、この入力段には増幅段３を後続
させる。この増幅段の利得は端子９に供給される制御電
圧によって制御することができ、その利得は信号を阻
止、即ち隔離する状態に対応する最小値と、信号を増幅
する状態に対応する最大値との間の値に制御することが
できる。増幅段３にはインピーダンス整合回路４を後続
させ、これにより出力端子５に増幅信号を供給する。な
お、信号の隔離とは最大利得と最小利得との差のことを
言う。

第２図は各々が第１図の回路図に対応する第１回路１
〜４と、第２回路1B〜4Bとを結合させて構成したスイッ
チを示す。

端子９に供給する制御電圧は第１回路には直接供給す
るが、第２回路には、一方の回路の状態が信号を隔離す
る状態となる際に、他方の回路の状態が増幅状態となる
ように供給する。

第１回路と第２回路は出力端子５にて結合させる。こ
のような従来回路は極めて高い周波数にて重大な欠陥を
まねく。例えば信号通路Ｂが隔離状態にあるものとする
と、他方の信号通路のインピーダンス整合回路４の出力
と並列のインピーダンス整合回路4Bが周波数に応じて変
化するインピーダンスを呈し、このインピーダンスは所
定の周波数では０値となり得るも、有効信号を混乱させ
るトラッピング回路を構成することがある。

信号通路が２つ以上ある場合には１つ以上の混乱回路
が構成されることになり、問題を解決するのが一層困難
となる。

第３図はそれぞれ２つの信号通路（2,3）および（2B,
3B）を有している本発明によるスイッチング装置を示
し、これらの各信号通路はその入力端子１および1Bにそ
れぞれ供給される信号を所要に応じ増幅したり、又は隔
離させることができる。各信号通路はインピーダンス整
合入力段2,2Bと増幅段3,3Bとで構成する。増幅段3,3Bの
出力端はいずれの信号通路にも共通のインピーダンス整
合兼装荷（loading）段４に接続される共通点10に直接
接続する。このようなスイッチング装置は従来のスイッ
チング装置よりも構成が簡単である。信号隔離中の増幅
器の出力によって与えられるインピーダンスは容量値の
低い単なるコンデンサであり、これは順方向通路の出力
のインピーダンスに並列に配置され、これは何等不都合
をまねくことがなく、それは共通のインピーダンス整合
回路を決定するに当り考慮すれば充分である。本発明に
よれば２つ以上の信号通路を難なく切換えることができ
る。

第４図の実際の信号通路の各増幅段はトランジスタT2
又はT2Bを具えており、これらのトランジスタを出力端
にエミッタ接地で配置すると共にコレクタを共通点10に
それぞれ接続する。インピーダンス整合兼装荷段を構成
するインダクタンスL5の一端は共通点10に接続し、他端
はコンデンサC6を介して接地すると共に、２つの直列抵
抗R7とR6とを介して供給電圧源＋12Vに接続する。上記
直列抵抗R7とR6との共通接続点８は接地コンデンサC5を
介して減結合させる。素子R6,R7,L5によって構成する信
号通路によってトランジスタT2,T2Bのコレクタにバイア
ス電流を供給することができる。この場合、トランジス
タT2,T2Bのコレクタによって表わされる増幅器の出力端
間は直接接続するのであって、これらのコレクタから共
通点10への結線にはインピーダンス整合回路は存在しな
い。この場合に整合兼装荷段によって整合させるインピ
ーダンスは後続段の関数として決定され、場合によって
はこのような整合は様々に調整することができる。

一方の信号通路の入力端子１に供給される信号は、入
力端子１と大地との間に接続したコンデンサC1、直列コ
ンデンサ８および直列インダクタンスL1並びに後に詳述
する素子L2,L3,C2により構成されるインピーダンス整合
回路を介して第１トランジスタT1がベースに伝送され、
この第１トランジスタT1のエミッタは直接接地する。上
述した種々の回路素子は閉成金属ハウジング内に配置す
る。なお、入力端子１を囲んでいる記号は斯かる金属ハ
ウジングへの入口個所を示している。入力信号はコンデ
ンサC8を経てトランジスタT1のベースに伝送される。ト
ランジスタT1のコレクタは抵抗R3に直列のインピーダン
スL4により帯電され、抵抗R3の他端は接続点８にて利用
できる給電源と減結合コンデンサC3に接続し、このコン
デンサC3の他端は接地する。

トランジスタT1のコレクタは結合コンデンサC4を介し
てこのトランジスタに縦続配置した第２トランジスタT2
のベースに接続する。第２トランジスタT2のエミッタも
直接接地し、また第２トランジスタT2のコレクタにより
前述した増幅器の出力端を構成する。

２個のトランジスタT1およびT2のベースを第６図につ
き後に詳述するのと全く同じ回路によって成極（バイア
ス）させる。この回路はトランジスタT1,T2のベースの
バイアス程度を制御して増幅度を制御する。このため
に、これらのトランジスタの各ベースは抵抗R1又はR4を
経てそれぞれ接地すると共に、抵抗R2又はR5を経て利得
制御入力端子７にも接続し、この入力端子７を第６図の
回路に接続する。

端子６は給電入力端子であり、これは素子L3,C2,L2
（これらは本発明の要部ではない）によって供給電流を
入力端子１に接続されるラインに供給することができ、
しかも入力端子１に供給される信号に対して所望なイン
ピーダンスを呈する。斯かる電流供給は、高い建物の屋
根に取付けた受信アンテナに通常設置する受信ヘッド用
に行なう。

第４図の下半分は信号入力端子１および可制御増幅器
T1B,T2Bを有する第２信号通路の回路素子を示す。この
第２信号通路の素子は上述した第１信号通路の素子と全
く同じであるから、これらについての説明は省略する。

出力トランジスタT2Bのコレクタは、できるだけ短く
する共通点10への結線を介して第１信号通路のトランジ
スタT2のコレクタに接続し、共通点10に接続するインピ
ーダンス整合兼装荷段L5,C6,R7,C5は両信号通路にて共
通とする。

第５図は本発明による他の好適例を示す。各増幅器は
１個のトランジスタ段を具えているだけであり、この場
合の信号隔離は、信号通路が隔離状態にある場合に阻止
されるダイオードＤ又はDB（PINダイオード）を設ける
ために、前述した例の場合と同レベルに維持される。

入力端子１とトランジスタT1の出力端との間に配置す
る回路素子は第４図の例の場合と同じであり、これらに
は同一参照番号を付けて示してある。この例の場合に増
幅器の出力端を構成するのはトランジスタT1のコレクタ
である。利得制御入力端子７には減結合コンデンサC13
を接続する。

ダイオードＤはトランジスタT1のコレクタをインピー
ダンス整合兼装荷段（L5,R7,C5）の共通点10に接続す
る。整合兼装荷段は第４図の場合と同じように作動す
る。ダイオードＤは、その陽極が共通点10に接続され、
陰極がトランジスタT1のコレクタに接続されるようにす
るため、このダイオードＤはトランジスタT1の電流に対
して順方向に配置される。トランジスタT1のコレクタ
は、インピーダンス整合兼装荷段素子ではない抵抗R30
を介して給電端子８に接続する。この抵抗R30の機能
は、トランジスタT1がターン・オフし、信号を隔離する
際に、このトランジスタのコレクタ電位を給電端子８の
電位に固定させることにある。なお、この際ダイオード
Ｄもブロックされ、このダイードの接合容量は信号通路
に直列に組込まれるため、信号隔離は一層高まる。

第２信号通路の回路素子は第１信号通路のものと同じ
であり、これらの素子には第１信号通路における対応す
る各素子の参照番号に記号Ｂを付けて示してある。素子
12,C15は第２信号通路に対する結線素子であり、これら
の素子は第７図の配線図につき説明する。この第７図で
も一方の信号通路における回路素子に対応する他方の信
号通路の回路素子に記号Ｂを付けてある。第２信号通路
のダイオードDBの陽極は第１信号通路のダイオードＤの
陽極に直接接続すると共に、インピーダンス整合兼装荷
段の共通点10にも接続する。出力信号はインピーダンス
整合にも寄与するコンデンサC16と抵抗R15との直列回路
を介して他の回路（図示せず）に伝送する。

第６図は第４及び５図の利得制御入力端子７及び7Bへ
の利得制御回路を詳細に示した回路図であり、各入力端
子はトランジスタT7,T7Bのコレクタに接続する。これら
のトランジスタのエミッタは給電端子８に接続する。ま
た上記両トランジスタのエミッタ−コレクタ電極は発振
を起さなくするためにコンデンサC7,C8を介して相互接
続し、各ベースは抵抗R12,R12Bを介して給電源＋12V
と、抵抗R9,R9Bを介して別のトランジスタT5,T5Bのコレ
クタとにそれぞれ接続する。２個のトランジスタT5,T5B
はシュミット・トリガと称される既知の方法で配置し、
エミッタを相互接続して抵抗R11を経て接地し、トラン
ジスタT5のベースを抵抗R10を介してトランジスタT5Bの
コレクタに接続すると共に抵抗R13を介して接地する。
トランジスタT5Bのベースは給電源＋12とスイッチの制
御端子９との間に直列に接続した２個の抵抗R8とR14と
の共通接続点に接続する。

制御端子９の電圧が低い場合にはトランジスタT5及び
T7が導通し、従ってトランジスタT1はダイオードＤと同
様に導通するも、記号Ｂを付けた第２信号通路のトラン
ジスタT5BとT7B及び能動素子はブロックしているため、
この第２信号通路は第１信号通路に対して隔離される。
制御端子９の電圧が高い場合には、上述した状態とは逆
となる。

トランジスタT7Bのベース付近に示す参照番号11は回
路の配線に当りワイヤによって実現する結線部を示す。
この比較的長いワイヤをコンデンサC10によってトラン
ジスタT7Bのベース側に減結合させる。

第７図は第５図と第６図の回路を実際に組合せて実現
した回路を、この図に基準長さ「1cm」を示したスケー
ルにて図示したものである。この回路は金属化した孔を
有している両面印刷回路板上にてハウジング内に配置し
て実現するのであって、このハウジングの回路板に垂直
の外壁を参照番号13にて示してあり、またスイッチング
装置を他の回路（これについて説明しない）と分離する
内部隔壁を参照番号14にて示してある。第７図に示す回
路の各素子には第５及び６図の対応する素子と同じ参照
番号を付けて示してある。従って、ここでは各素子の接
続関係については説明を省略する。殆どすべての部品は
表面取付部品、即ち「CMS」であり、これらは印刷回路
の銅結線部に平扁に配置する。インピーダンスL1,L1Bは
印刷回路に印刷するも、インピーダンスL2,L2B,L3,L3B,
L5だけは別個の素子とし、これらは接続線により印刷回
路に接続する。従って、これらの素子は印刷回路板の図
面に示した側とは反対側に位置させる。この反対側の面
は、設置しない通し結線用、特に個別素子としてのイン
ピーダスの通し結線用に残しておく数個所以外は接地面
を構成すべくほぼ全体的に金属化する。接地するよう
な、図面に示した種々の点は金属化孔を介して第２表
面、即ち接地面に接続する。部品CMSの側に位置させる
接地面への素子の周囲には一列に金属化孔（図示せず）
を設けて、効果的な接地を行なうようにする。

入力端子1,1Bは金属化薄片とし、これらの長さはイン
ピーダンス整合を考慮して（Zc＝75Ω）決定する。入力
端子6,6B,9及び接地端子は（図面の頂部に）グループ分
けし、ハウジングの入力端付近の結線部6,6Bは22Ωの抵
抗R20,R20Bに直列に配置する安全ダイオードD2,D2Bを介
して接地する。

第５図に参照番号12に示した素子及び第６図に参照番
号11にて示した素子は印刷回路板における多数の部品を
支持する側とは反対側の表面に位置させるワイヤであ
り、ワイヤ11を第７図では破線にて示してある。ワイヤ
12は図面の明瞭化のためにその始端を矢印にて示してあ
るだけである。このワイヤ12は図面の頂部における入力
端6Bの金属化部分と、図面の底部におけるL3BとC15との
共通接続点とを接続する。これらの比較的長いワイヤ
（これらは「コールド」結線とするのが良い）の寄生イ
ンダクタンスのために、ワイヤ12及び11の端部はそれぞ
れコンデンサC15及びC10によって減結合させる。コンデ
ンサC15は２つの部品に分けて、その各々をワイヤ端に
接続する。

第5,6,7図の回路に用いる部品の値は例えばつぎのよ
うにする。

第５及び７図のアセンブリのパーホーマンスはつぎの
通りである。

−有効周波数帯域:900〜1800MHz −入力インピーダンス:75Ω −絶縁通路の絶縁度≧35dB −有効信号通路の利得≧8dB −代表的な定在波比:1.5 −制御（端子９）に対するコンパチビリティTTL。

これまでは同軸リレー又は高価な専門のPINダイオー
ドを用いるアセンブリなしでは斯様なパーホーマンスを
達成することはできなかった。

本発明は上述した例のみに限定されるものではなく、
幾多の変更を加え得ること勿論である。例えば、トラン
ジスタT1,T2はバイアス程度を適合化させることによっ
てMOSトランジスタと置換することができる。なお、こ
の場合にはベース、エミッタ及びコレクタと称したもの
の代わりにゲート、ソース及びドレインなる呼名を用い
るようにする。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の利得−可制御VHF増幅器の一例を示す概
略ブロック線図； 第２図は第１図の２個の増幅器によりスイッチング装置
を構成するアセンブリを示すブロック線図； 第３図は本発明によるスイッチング装置を構成する２個
の増幅器のアセンブリを示す概略ブロック線図； 第４図は本発明の第１例の詳細回路図； 第５図は本発明による第２例の詳細回路図； 第６図は第４及び５図の回路に対する利得制御回路の詳
細回路図； 第７図は第５及び６図の回路を組合わせて成る回路を印
刷回路板に実際に実現した場合の平面図である。 1,1B……信号入力端子 2,2B……インピーダンス整合入力段 3,3B……増幅段 4,4B……インピーダンス整合兼装荷段 ５……出力端子 7,7B……利得制御入力端子 ８……給電端子、９……制御端子 10……共通点、13……ハウジング外壁 T1,T2;T1B,T2B……可制御増幅トランジスタ C1,L1,C8……インピーダンス整合回路 L5,C6,R7,C5……インピーダンス整合兼装荷段 R6,R7,L5……バイアス電流供給回路

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力端に供給される信号を所要に応じ増幅
   したり、隔離したりすることができ、各々がインピーダ
   ンス整合入力段および増幅段を含む少なくとも２つの信
   号通路を具えているSHFテレビジョン信号切換え用の電
   子スイッチング装置において、すべての増幅段の出力端
   を共通点に直接接続し、該共通点をすべての信号通路に
   共通のインピーダンス整合兼装荷段に接続したことを特
   徴とする電子スイッチング装置。
2. 【請求項２】各信号通路の増幅段が前記出力端にエミッ
   タ接地のトランジスタを具え、前記トランジスタのコレ
   クタを前記共通点に接続し、前記インピーダンス整合兼
   装荷段を前記コレクタへの電流供給源に接続したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電子スイッチ
   ング装置。
3. 【請求項３】前記各信号通路の増幅段が出力端にエミッ
   タ接地のトランジスタを具え、前記トランジスタの各コ
   レクタを電位固定用の抵抗を介して給電源に接続すると
   共に、ダイオードを介して前記共通点に接続し、前記イ
   ンピーダンス整合兼装荷段を前記コレクタへの電流を順
   方向にバイアスする前記ダイオードを介して前記コレク
   タに電流を供給する給電源に接続したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の電子スイッチング装置。
4. 【請求項４】前記トランジスタのエミッタを直接接地し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第２又は３項のいず
   れかに記載の電子スイッチング装置。
5. 【請求項５】前記各増幅段を縦属配置した２個のトラン
   ジスタで構成し、２つのトランジスタのエミッタを直接
   接地し、かつ前記２つのトランジスタを容量性結線によ
   って相互接続し、両トランジスタのベースを全く同一の
   回路によってバイアスし、該回路が前記両トランジスタ
   のベースバイアス程度を変えて増幅器の増幅度を制御す
   るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第２項に
   記載の電子スイッチング装置。