JP3586450B2 - 同軸形保安器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、同軸ケーブルの途中に設ける避雷装置として利用する。本発明は、ディジタル放送衛星からのテレビジョン信号を受信するために、屋外に配置されたアンテナンテナ設備から屋内に配置された受像機への引き込み線に挿入するために開発された装置であるが、この他の装置にも同軸形保安器として利用することができる。本発明は、屋外設備からの高周波信号を同軸ケーブルに伝送するとともに、その屋外設備で必要な電力を屋内装置から供給するために、その同軸ケーブルに直流電流を重畳して伝送する方式に利用する保安器として有用である。
【０００２】
【従来の技術】
衛星放送受信用の装置として、アンテナを屋外に設置し、アンテナと一体的に構成された高周波回路により、受信信号を同軸ケーブルで伝送することができる周波数帯域の信号に変換し、屋外のアンテナ設備と屋内の受像機との間を同軸ケーブルにより接続する装置が広く利用されるようになった。同軸ケーブルは、その外部導体を接地電位に固定的に接続して利用することができる。したがって、近隣で発生する落雷等による誘導電流から装置を防護するためには、同軸ケーブルの内部導体と外部導体との間に避雷素子を接続する構成が知られている。そしてこのための避雷素子として旧くからガス入り放電避雷管が利用されている。ガス入り放電避雷管は、電極間にたとえば１００Ｖ程度の電圧が発生すると、内部に封入されたガスがイオン化して電極間が実質的に短絡状態になる。
【０００３】
また、屋外に設置したアンテナと屋内に設置した受像機とを同軸ケーブルで接続する構成では、同軸ケーブルの内部導体と外部導体との間にコイルを定常的に接続しておく技術が旧くから知られている。このコイルは、具体的には比較的太い銅線を数回巻いた簡単なインダクタであり、その同軸ケーブルに伝送される高周波信号周波数に対して十分に大きいインピーダンスを呈するものである。このようなコイルを接続しておくと、高周波信号周波数の伝送特性に影響を与えることなく、同軸ケーブルの内部導体と外部導体との間の直流電位をつねに等しくしておくことができるから、特別な避雷素子や避雷回路を挿入する必要がなくなる優れた構造である。
【０００４】
さらに避雷回路に利用する避雷素子として、ゼナーダイオードその他半導体素子が利用されている。半導体素子は放電避雷管にくらべて、耐電圧容量や耐電流容量は小さいが、高い電圧が印加されたときに短絡状態になるまでの時間が短いから、避雷素子が動作を開始するまでの間に装置に高い電圧が印加されることがないすぐれた特徴がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ディジタル放送衛星からの信号を受信する装置では、屋外に設置するアンテナ設備と、屋内に設ける受像機との間の配線を単純化するために、この配線用ケーブルとして同軸ケーブルを用い、その同軸ケーブルにはテレビジョン信号である高周波信号とともに、屋外設備に設けられた電子回路を動作させるための電源電流を重畳して伝送する方式が利用されるようになった。このような方式の電源用の電圧および電流を例示すると、１５Ｖ１００ｍＡである。このような方式では、屋外設備側に接続される同軸端子と、屋内設備側に接続される同軸端子の外部導体および内部導体をそれぞれ相互に直流電流が通過するように直接接続し、そしてこの外部導体と内部導体との間に避雷回路を並列的に接続することが必要である。
【０００６】
一方、ＣＳディジタル放送衛星からの信号を受信するための設備では、チャネル数の増大に伴い、屋外アンテナと受像機の間に設けられる同軸ケーブルを通過する信号の周波数帯域幅が拡大された。従来のシステムでは、０．４ＧＨｚから１．５ＧＨｚであったものが、最近のシステムでは、０．４ＧＨｚから２．１５ＧＨｚの周波数帯域の信号を同軸ケーブルに伝送するようになった。従来例技術では、２ＧＨｚを越える周波数帯の装置には、ダイキャスト構造の部品を利用するなど高価であり、これは衛星放送受信用の設備としては適当でない。
【０００７】
本願発明者らは、屋外設備側に接続される同軸端子と、屋内設備側に接続される同軸端子の接続構造として、従来から利用されている構造により試験をしたところ、その周波数特性が拡大された周波数帯域で十分でないことがわかった。とくに、その反射減衰量の周波数特性が拡大された周波数帯域で不十分であった。
【０００８】
本発明はこのような背景に行われたものであって、同軸ケーブルの伝送特性を２ＧＨｚを越える周波数帯まで確保することができる同軸形保安器を提供することを目的とする。本発明は、同軸ケーブルに給電用直流電流が重畳される方式に利用することができる同軸形保安器を提供することを目的とする。本発明は、特殊な部品を使うことなく安価に量産することができる同軸形保安器を提供することを目的とする。本発明は、とくにディジタル衛星放送受信設備に利用するに適する同軸形保安器を安価に提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、二つの同軸端子が取り付けられた金属基板（Ｍ_１ ）と、回路基板（Ｐ）の接地導体（ｍ_１ ）とを接続する壁体構造（Ｍｆ）に特徴がある。この回路基板（Ｐ）の表面に形成された導体平面（Ｍ_２ ）により二つの同軸端子の内部導体が電気的に結合される。この導体平面（Ｍ_２ ）と接地導体（ｍ_１ ）との間に適宜の避雷回路（Ｘ）が接続される。この構造の壁体構造（Ｍｆ）を利用することにより、簡単な構造で利用周波数帯域を２．５ＧＨｚ程度まで拡大することができる。
【００１０】
すなわち本発明は、屋外装置に接続される第一の同軸端子（Ｆ_１ ）と、屋内装置に接続される第二の同軸端子（Ｆ_２ ）とを備え、前記第一および第二の同軸端子の外部導体が一つの金属基板（Ｍ_１ ）に取り付けられ、その金属基板（Ｍ_２ ）にほぼ平行に設けられた回路基板（Ｐ）の上に形成された導体平面（Ｍ_２ ）により前記第一および第二の同軸端子の内部導体が相互に結合され、その導体平面（Ｍ_２ ）とその回路基板上に形成された接地導体（ｍ_１ ）との間に避雷回路（Ｘ）が接続され、前記回路基板（Ｐ）は前記金属基板（Ｍ_１ ）に接触する金属函（Ｂ）により覆われた構造の同軸形保安器において、前記回路基板（Ｐ）の接地導体（ｍ_１ ）と前記金属基板（Ｍ_１ ）とを結合する導体は、その回路基板（Ｐ）とその導体平面（Ｍ_２ ）の間の空間を囲む金属の壁体構造（Ｍｆ）により結合されたことを特徴とする。
【００１１】
前記金属基板（Ｍ_１ ）は四辺形であり、前記壁体構造（Ｍｆ）はその金属基板の四辺に沿って折り曲げ形成された構造とすることが望ましい。そしてこの壁体構造（Ｍｆ）は金属基板（Ｍ_１ ）の周辺全体に設けてもよいが、この壁体構造（Ｍｆ）には前記第一および第二の同軸端子（Ｆ_１ 、Ｆ_２ ）の内部導体の接続状態を確認するための開口を設けることがよい。この開口を設けてもその周波数特性には大きい劣化はみられない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図面を利用して本発明実施例装置についてさらに詳しく説明する。図１は本発明実施例装置の構造を説明する斜視図である。図１は本発明実施例装置の回路図である。
【００１３】
屋外装置に接続される第一の同軸端子Ｆ_１ 、および屋内装置に接続される第二の同軸端子Ｆ_２ の各外部導体は、一つの金属導体である金属基板Ｍ_１ に並べて取り付けられる。この二つの同軸端子Ｆ_１ およびＦ_２ の内部導体は、その金属基板Ｍ_１ に設けられた穴を貫通し、回路基板Ｐの上に形成された導体平面Ｍ_２ により相互に結合される。
【００１４】
ここで、本発明の構造は、金属基板Ｍ_１ がその四辺でそれぞれ折り返され、この回路基板Ｐに取り付けられる壁体構造Ｍｆを形成するところにその特徴がある。この壁体構造Ｍｆは、金属基板Ｍ_１ と回路基板Ｐとの間の空間を囲むように形成される。この壁体構造Ｍｆは、四辺をそっくり囲む構造とすることなく、その一部に開口を設けて内部の接続状態を確認できるようにしておくことがよい。この壁体構造Ｍｆの先端はさらに折り返され、回路基板Ｐの上の接地導体ｍ_１ と各片２箇所ずつ合計８箇所で、回路基板Ｐを貫通する孔を介して接続される。
【００１５】
図２に示すように、この金属基板Ｍ_１ と導体平面Ｍ_２ との間に、避雷回路Ｘが接続される。この避雷回路Ｘを含む回路図を例示すると図３のようになる。すなわち、導体平面Ｍ_２ には、この利用周波数で十分に高いインピーダンスを呈するコイルＬの一端が接続され、その他端と接地電位との間に双方向性のゼナーダイオードＺが接続される。さらにこのゼナーダイオードＺの高周波特性を補償するために、４個のコンデンサＣ_１ 、Ｃ_２ 、Ｃ_３ 、Ｃ_４ が、このゼナーダイオードＺと並列に接続される。
【００１６】
この保安装置は同軸ケーブルの屋外と屋内を分ける軒下、あるいは窓枠の近傍に取り付けられ、この金属基板Ｍ_１ は地中に埋められた炭素棒に銅線で接続される。図１に示す鎖線Ｂはこの装置を覆う金属ケースの外形状を示す。この金属ケースＢは、その縁部（図の下部）で金属基板Ｍ_１ と接触し接地電位に維持される。
【００１７】
つぎにこの構造の周波数特性について説明する。図４は構造体の周波数特性図である。この図４は上記図２で説明した避雷回路Ｘを取り外した状態の周波数特性を示す。すなわち、同軸端子Ｆ_１ から同軸端子Ｆ_２ への挿入損失および同軸端子Ｆ_２ を特性インピーダンスで終端したときの同軸端子Ｆ_１ に表れる反射減衰量の周波数特性を示す。横軸に周波数を対数尺（Ｈｚ）で示す。縦軸に挿入損失および反射減衰量をデシベル（ｄＢ）で示す。実施例は上で説明した壁体構造Ｍｆを形成した構造である。比較例は金属基板Ｍ_１ に立設した４本のピンにより回路基板Ｐを支持し、その接地導体ｍ_１ の間をこの４本のピンを介して電気的に接続した構造である。
【００１８】
図４に示す周波数特性から、反射減衰量を２０ｄＢまで許容できる規格を設けた場合には、利用可能周波数が５００ＭＨｚから１．５ＧＨｚに拡大されたことになる。反射減衰量を１２ｄＢまで許容できる規格を設けた場合には、利用可能周波数が１ＧＨｚから２．５ＧＨｚまで拡大されたことになる。
【００１９】
図５はこの壁体構造Ｍｆを設けた図１に示す避雷回路を装着した場合の周波数特性図である。横軸に周波数を対数尺でとり、縦軸に反射減衰量（Ｒ）および挿入損失（Ｌ）をデシベル（ｄＢ）で示す。本発明の特徴である壁体構造Ｍｆを利用することにより、ディジタル衛星放送の受信信号帯域幅が１．３５ＧＨｚから２．１５ＧＨｚに拡大された状態に対応することができるようになった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の構成により、同軸ケーブルの伝送特性を２ＧＨｚを越える周波数帯まで確保することができる同軸形保安器が得られる。この構造は、二つの同軸端子の外部導体および内部導体をそれぞれ導体により結合する構成であるから、同軸ケーブルに給電用直流電流が重畳される方式に利用することができる。本発明の構造は簡単であり、ダイキャスト部品などの構造体を必要としないから経済的であり安価である。とくに本発明により、利用周波数帯域が拡大されたディジタル衛星放送受信設備に利用するに適する同軸形保安器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例装置の構造を説明する斜視図。
【図２】本発明実施例装置の回路図。
【図３】本発明実施例装置の避雷回路を含む回路図。
【図４】本発明実施例装置構造体の周波数特性図。
【図５】本発明実施例装置の避雷回路を含む周波数特性図。
【符号の説明】
Ｆ_１ 第一の同軸端子
Ｆ_２ 第二の同軸端子
Ｍ_１ 金属基板
Ｍ_２ 導体平面
Ｍｆ 壁体構造
Ｐ 回路基板
Ｂ 金属ケース
ｍ_１ 接地導体
Ｌ コイル
Ｚ ゼナーダイオード
Ｃ_１ 、Ｃ_２ 、Ｃ_３ 、Ｃ_４ コンデンサ
Ｘ 避雷回路

Claims (2)

1. 屋外装置に接続される第一の同軸端子（Ｆ₁ ）と、屋内装置に接続される第二の同軸端子（Ｆ₂ ）とを備え、前記第一および第二の同軸端子の外部導体が一つの金属基板（Ｍ₁ ）に取り付けられ、その金属基板（Ｍ₁ ）にほぼ平行に設けられた回路基板（Ｐ）の上に形成された導体平面（Ｍ₂ ）により前記第一および第二の同軸端子の内部導体が相互に結合され、その導体平面（Ｍ₂ ）とその回路基板上に形成された接地導体（ｍ₁ ）との間に避雷回路（Ｘ）が接続され、前記回路基板（Ｐ）は前記金属基板（Ｍ₁ ）に接触する金属函（Ｂ）により覆われた構造の同軸形保安器において、
   前記回路基板（Ｐ）の接地導体（ｍ₁ ）と前記金属基板（Ｍ₁ ）とを結合する導体は、その回路基板（Ｐ）とその導体平面（Ｍ₂ ）の間の空間を囲む金属の壁体構造（Ｍｆ）により結合され、
   前記壁体構造は、金属基板が折り曲げられ、内部空間が現れるように一部に開口部が設けられた構造であり、
   前記避雷回路は、前記二つの同軸端子を通過する高周波信号に対して十分に大きいインピーダンスを呈するコイルと、前記第二の同軸端子から前記第一の同軸端子に対して前記内部導体と前記外部導体との間に供給される給電電圧より高い電圧で導通状態となる半導体素子との直列回路を備え、
   前記半導体素子と並列に、前記高周波信号に対して十分に低いインピーダンスを呈する複数のコンデンサが前記コイルを中心として放射状に前記金属導体基板上に配置されて接続された
   ことを特徴とする同軸形保安器。
2. 前記金属基板（Ｍ_１ ）は四辺形であり、前記壁体構造（Ｍｆ）はその金属基板の四辺に沿って折り曲げ形成された請求項１記載の同軸形保安器。

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