JP2646480B2 - Lightning surge protection circuit - Google Patents
Lightning surge protection circuitInfo
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Description
本発明は、雷サージ保護回路に関する。 一例として、ケーブルテレビジョン（CATV）システム
における保安器に用いられる。The present invention relates to a lightning surge protection circuit. As an example, it is used for a protector in a cable television (CATV) system.
従来、雷サージ保護回路の一例として、例えばCATVシ
ステムにおいて、テレビジョン受信器に信号ケーブルを
介してサージ電流や漏洩電流が浸入することを防止する
ために、受信者の家屋の軒先において設置された保安器
が知られている。 この保安器の保護回路は、基本的には、高周波を通過
する回路と、DC・AC成分をアースすると共に出力側の１
対の信号線を入力側に対して直流的に絶縁する回路と、
サージを吸収するためのアレスタ等で構成されたもので
ある。 この保安器として、本出願人による実開平１−123430
号公報に記載されたものが知られている。Conventionally, as an example of a lightning surge protection circuit, for example, in a CATV system, a television receiver is installed at an eaves of a receiver's house in order to prevent a surge current or a leakage current from entering a television receiver via a signal cable. Protectors are known. Basically, the protection circuit of this protector is composed of a circuit that passes high frequency, a DC / AC component grounded, and one on the output side.
A circuit for DC-insulating the pair of signal lines from the input side,
It is composed of an arrester for absorbing surges. As this protector, Japanese Utility Model Laid-open No.
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. H10-264, pp. 157-334 is known.
上記のような保安器を一例とする雷サージ保護回路で
は、アレスタをその両電極に対してリード線で接続して
いるため、アレスタの自己静電容量の他に、そのリード
線によって生じる分布インダクタンスが発生する。 このことが、雷サージ保護回路を用いた場合に、保安
器や増幅器等の高周波特性を劣化させる原因となってい
た。 また、このアレスタの自己静電容量を補償するために
インダクタンスを高周波信号線に挿入することが必要で
あった。In the lightning surge protection circuit using the above-mentioned protector as an example, the arrester is connected to both electrodes with leads, so in addition to the self-capacitance of the arrester, the distributed inductance generated by the leads Occurs. This has been a cause of deteriorating high-frequency characteristics of a protector, an amplifier, and the like when a lightning surge protection circuit is used. Further, it was necessary to insert an inductance into the high-frequency signal line in order to compensate for the self-capacitance of the arrester.
本発明の特徴は、アース電極と上部電極とが平行に配
設された柱状形状であって、雷サージを吸収するための
アレスタを用いた雷サージ保護回路において、 アレスタのアース電極を基板のアースに接続した状態
で、アレスタを基板に立設し、アレスタの上部から基板
に対して平行に配設してアレスタの上部電極に平板状の
金属プレートを電気的に接続すると共に、その金属プレ
ートの両端を高周波信号ラインに接続し、線路インピー
ダンスがインダクタンスを示す部分と、線路インピーダ
ンスが容量を示す部分とが形成されるように、その金属
プレートの幅を信号の伝送方向に沿って変化させること
で、アレスタを挿入することによって生じる分布容量、
分布インダクタンスを補償して使用可能帯域を拡大させ
たことを特徴とする。 又、他の発明は、金属プレートは、アレスタと上部に
当たる中央部に対して、信号の入力側がインダクタンス
成分を有するように幅の狭い部分と、中央部及び中央部
に対して信号の出力側が容量成分を有するように幅の広
い部分とで構成されたことを特徴とする。A feature of the present invention is a lightning surge protection circuit using an arrester for absorbing a lightning surge, which is a columnar shape in which an earth electrode and an upper electrode are arranged in parallel. The arrester is erected on the board with the arrestor connected to the arrestor, and a flat metal plate is electrically connected to the upper electrode of the arrester from the top of the arrester and electrically connected to the upper electrode of the arrester. Both ends are connected to a high-frequency signal line, and the width of the metal plate is changed along the signal transmission direction so that a portion where the line impedance indicates inductance and a portion where the line impedance indicates capacitance are formed. , The distribution capacity caused by inserting an arrester,
The present invention is characterized in that the usable band is expanded by compensating for the distributed inductance. According to another invention, the metal plate has a narrow portion with respect to the arrestor and the central portion corresponding to the upper portion so that the signal input side has an inductance component, and the signal output side has a capacitance with respect to the central portion and the central portion. And a wide portion having a component.
アレスタはアース電極と上部電極とが平行に配設され
た柱状形状をしており、アース電極が基板のアースに接
続された状態で、基板に立設されている。金属プレート
はアレスタの上部電極と電気的に接続され、アレスタの
上部から基板に対して平行に接続されている。そして、
その金属プレートの両端は高周波信号ラインに接続さ
れ、金属プレートの形状は、線路インピーダンスがイン
ダクタンスを示す部分と、線路インピーダンスが容量を
示す部分とが形成されるように、その金属プレートの幅
を信号の伝送方向に沿って変化させている。これによ
り、アレスタを挿入することによって生じる分布容量、
分布インダクタンスを補償して使用可能帯域が拡大さ
れ、アレスタの挿入によって生じる高周波特性の劣化が
軽減される。 又、他の発明は、金属プレートは、アレスタの上部に
当たる中央部に対して、信号の入力側がインダクタンス
成分を有するように幅の狭い部分と、中央部及び中央部
に対して信号の出力側が容量成分を有するように幅の広
い部分とで構成されているので、1000MHz以上の高帯域
での挿入損失は増加せず、高周波特性の劣化が軽減され
た。The arrester has a columnar shape in which an earth electrode and an upper electrode are arranged in parallel, and is erected on the substrate with the earth electrode connected to the earth of the substrate. The metal plate is electrically connected to the upper electrode of the arrester, and is connected in parallel to the substrate from the top of the arrester. And
Both ends of the metal plate are connected to a high-frequency signal line, and the shape of the metal plate is determined by the width of the metal plate so that a portion where the line impedance indicates an inductance and a portion where the line impedance indicates a capacitance are formed. Along the transmission direction. As a result, the distribution capacity caused by inserting an arrester,
The usable band is expanded by compensating for the distributed inductance, and the deterioration of the high frequency characteristics caused by the insertion of the arrester is reduced. According to another invention, a metal plate has a narrow portion with respect to a central portion corresponding to an upper portion of an arrestor so that a signal input side has an inductance component, and a signal output side has a capacitance with respect to the central portion and the central portion. Since it is composed of a wide portion having a component, the insertion loss in a high band of 1000 MHz or more does not increase, and deterioration of high frequency characteristics is reduced.
以下、本考案を具体的な実施例に基づいて説明する。 保安器の機構的構成は、第１図及び第２図に示され、
その電気的構成は第３図に示されている。 即ち、入力コネクタ13の中心導体13aには、金属プレ
ートPLの入力端が接続され、その金属プレートPLの出力
端には直流成分を遮断するためのキャパシタンスC1が接
続され、そのキャパシタンスC1の出力端子は出力コネク
タ14の中心導体14aに接続されている。 一方、入力コネクタ13の中心導体13aとアース間にはD
C・AC成分のみをアースにバイパスさせるためのインダ
クタンスL2が接続されており、又、金属プレートPLの中
央部とアースEA間にはサージ電流を吸収するためのアレ
スタARRが接続されており、出力コネクタ14の外部導体1
4bとアースEA間にはキャパシタンスC2が接続されてい
る。又、入力コネクタ13の外部導体13bはアースされて
いる。尚、アースEAは保安器のケースに接続されてい
る。 上記構成の保安器において、入力コネクタ13の中心導
体13aから入力された高周波信号は金属プレートPLとキ
ャパシタンスC1を通り出力コネクタ14の中心導体14aに
入力する。一方、入力コネクタ13の中心導体13aから入
力されたサージ電流はアレスタARRにより吸収され、そ
の漏洩電流はインダクタンスL2を介してアースに流れ
る。一方、出力コネクタ14の中心導体14aは入力コネク
タ13の中心導体13aとキャパシタンスC1により直流的に
絶縁され、出力コネクタ14の外部導体14bは入力コネク
タ13の外部導体13bとキャパシタンスC2により直流的に
絶縁されている。尚、このキパシタンスC2は出力コネク
タ14を中心部に貫通させた貫通コンデンサで構成されて
いる。 このように、直流成分を入力側と出力側とで絶縁する
ことにより、テレビジョン受信器等に漏洩電流が流入す
ることが防止されている。又、高周波信号成分に対して
は、入力コネクタ13の外部導体13bと出力コネクタ14の
外部導体13bとはキャパシタンスC2を介して接続されて
いる。 次に、本発明の特徴部であるアレスタARRを上部から
覆った金属プレートPLについて詳述する。 アレスタARRの上部の電極と接合され、アレスタARRの
上部を覆った金属プレートPLは、高周波信号の伝搬する
方向にＡ部、Ｂ部、Ｃ部と分けるとき、次の形状に構成
されている。 即ち、入力コネクタ13の中心導体13aに最近接したＡ
部、アレスタARRの電極とを接合される中央のＢ部、出
力コネクタ14に近接したＣ部の、それぞれの高周波信号
の伝搬方向Ｘに垂直な方向Ｙの幅をWA、WB、WCとすると
き、第４図に示すように、 WA＜WB＜WC の関係に設定されている。 この関係により、金属プレートPLにおいて、Ａ部では
誘導性、Ｂ部、Ｃ部では容量性となり、Ｃ部の容量はＢ
部の容量よりも大きい。 このような形状とすることで、この保安器の高周波特
性を改善することができた。 上記の構成の本実施例の保安器の伝送特性（挿入損失
特性）を測定した。その結果を第５図に示す。また、比
較のため、アレスタARRの両端の電極をリード線で接続
した構造の保安器の伝送特性を測定した。その結果を第
６図に示す。 従来の保安器が1000MHz以上で急激に挿入損失が増加
するのに対して、本実施例の保安器では、1000MHz以上
の高帯域でもなお、挿入損失が増加しないことが理解さ
れる。 このように、本実施例の保安器の高周波伝送特性が改
善された。Hereinafter, the present invention will be described based on specific embodiments. The mechanical structure of the protector is shown in FIG. 1 and FIG.
The electrical configuration is shown in FIG. That is, the input end of the metal plate PL is connected to the center conductor 13a of the input connector 13, and the output end of the metal plate PL is connected to the capacitance C1 for cutting off the DC component, and the output terminal of the capacitance C1. Is connected to the center conductor 14a of the output connector 14. On the other hand, between the center conductor 13a of the input connector 13 and the ground, D
An inductance L2 for bypassing only the C and AC components to ground is connected, and an arrester ARR for absorbing surge current is connected between the center of the metal plate PL and the ground EA. Outer conductor 1 of connector 14
A capacitance C2 is connected between 4b and the ground EA. The external conductor 13b of the input connector 13 is grounded. The earth EA is connected to the case of the protector. In the protector having the above configuration, the high-frequency signal input from the center conductor 13a of the input connector 13 passes through the metal plate PL and the capacitance C1, and is input to the center conductor 14a of the output connector 14. On the other hand, a surge current input from the center conductor 13a of the input connector 13 is absorbed by the arrester ARR, and the leakage current flows to the ground via the inductance L2. On the other hand, the center conductor 14a of the output connector 14 is DC-insulated from the center conductor 13a of the input connector 13 by the capacitance C1, and the outer conductor 14b of the output connector 14 is DC-insulated from the external conductor 13b of the input connector 13 by the capacitance C2. Have been. The capacitance C2 is constituted by a feedthrough capacitor having the output connector 14 penetrated at the center. In this way, by insulating the DC component between the input side and the output side, leakage current is prevented from flowing into a television receiver or the like. For the high frequency signal component, the external conductor 13b of the input connector 13 and the external conductor 13b of the output connector 14 are connected via a capacitance C2. Next, the metal plate PL covering the arrester ARR from above, which is a characteristic part of the present invention, will be described in detail. The metal plate PL bonded to the upper electrode of the arrester ARR and covering the upper part of the arrester ARR has the following shape when it is divided into A, B, and C in the direction in which the high-frequency signal propagates. That is, the A closest to the center conductor 13a of the input connector 13
Parts, the central part B that is bonded to the electrodes of the arrester ARR, the C portion in proximity to the output connector 14, width W A of the propagation direction X perpendicular to direction Y of each high-frequency signal, W B, W C In this case, as shown in FIG. 4, the relationship of W A <W B <W C is established. Due to this relationship, in the metal plate PL, the portion A becomes inductive, the portions B and C become capacitive, and the capacitance of the portion C becomes B
Larger than the capacity of the part. By adopting such a shape, the high-frequency characteristics of the protector could be improved. The transmission characteristics (insertion loss characteristics) of the protector of this example having the above configuration were measured. The results are shown in FIG. For comparison, the transmission characteristics of a protector with a structure in which the electrodes at both ends of the arrester ARR were connected by lead wires were measured. The results are shown in FIG. It can be understood that the insertion loss of the conventional protector sharply increases at 1000 MHz or higher, whereas the insertion loss of the protector of the present embodiment does not increase even at a high band of 1000 MHz or higher. Thus, the high-frequency transmission characteristics of the protector of the present embodiment were improved.
第１図は本考案の具体的な一実施例に係る保安器の平面
図、第２図はその側面図、第３図はその保安器の回路
図、第４図は保安器に使用された金属プレートの形状を
示した平面図、第５図はその保安器の伝送特性を示す測
定図、第６図は従来の構造の保安器の伝送特性を示す測
定図である。 13……入力コネクタ 14……出力コネクタ、PL……金属プレート EA……アースFIG. 1 is a plan view of a protector according to a specific embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view thereof, FIG. 3 is a circuit diagram of the protector, and FIG. 4 is used for the protector. FIG. 5 is a plan view showing the shape of the metal plate, FIG. 5 is a measurement diagram showing the transmission characteristics of the protector, and FIG. 6 is a measurement diagram showing the transmission characteristics of the conventional protector. 13 Input connector 14 Output connector PL Metal plate EA Ground
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−201024（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−97864（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−111343（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−31827（ＪＰ，Ｕ) 小西良弘「電子科学シリーズ21マイク ロ波回路の基礎知識」（昭42−３−10) 産報出版Ｐ．147−149 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-201024 (JP, A) JP-A-50-97864 (JP, A) Fully open Showa 60-111343 (JP, U) Really open Showa 52- 31827 (JP, U) Yoshihiro Konishi "Electronic Science Series 21 Basic Knowledge of Microwave Circuits" (Showa 42-3-10) 147-149
Claims (2)
た柱状形状であって、雷サージを吸収するためのアレス
タを用いた雷サージ保護回路において、 前記アレスタの前記アース電極を基板のアースに接続し
た状態で、前記アレスタを基板に立設し、 前記アレスタの上部から前記基板に対して平行に配設し
て前記アレスタの前記上部電極に平板状の金属プレート
を電気的に接続すると共に、その金属プレートの両端を
高周波信号ラインに接続し、線路インピーダンスがイン
ダクタンスを示す部分と、線路インピーダンスが容量を
示す部分とが形成されるように、その金属プレートの幅
を信号の伝送方向に沿って変化させることで、 前記アレスタを挿入することによって生じる分布容量、
分布インダクタンスを補償して使用可能帯域を拡大させ
たことを特徴とする雷サージ保護回路。1. A lightning surge protection circuit using an arrester for absorbing a lightning surge, wherein the earth electrode and the upper electrode have a columnar shape arranged in parallel with each other. The arrester is erected on a substrate in a state where the arrester is connected to ground, and a flat metal plate is electrically connected to the upper electrode of the arrester by disposing the arrester in parallel with the substrate from above the arrester. At the same time, both ends of the metal plate are connected to a high-frequency signal line, and the width of the metal plate is changed in the signal transmission direction so that a portion where the line impedance indicates an inductance and a portion where the line impedance indicates a capacitance are formed. Along the distribution capacitance caused by inserting the arrester,
A lightning surge protection circuit characterized by expanding the usable band by compensating for distributed inductance.
に当たる中央部に対して、信号の入力側がインダクタン
ス成分を有するように幅の狭い部分と、前記中央部及び
前記中央部に対して信号の出力側が容量成分を有するよ
うに幅の広い部分とで構成されたことを特徴とする請求
項１に記載の雷サージ保護回路。2. The metal plate has a narrow portion with respect to a central portion corresponding to an upper portion of the arrestor so that a signal input side has an inductance component, and a signal output portion with respect to the central portion and the central portion. 2. The lightning surge protection circuit according to claim 1, wherein the side includes a wide portion having a capacitance component.
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP2144064A JP2646480B2 (en) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | Lightning surge protection circuit |
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| JP2646480B2 true JP2646480B2 (en) | 1997-08-27 |
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-
1990
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 小西良弘「電子科学シリーズ２１マイクロ波回路の基礎知識」（昭４２−３−１０）産報出版Ｐ．１４７−１４９ |
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| JPH0438120A (en) | 1992-02-07 |
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