JP4010407B2

JP4010407B2 - 切換装置及び衛星用アンテナ切換装置

Info

Publication number: JP4010407B2
Application number: JP2003050455A
Authority: JP
Inventors: 哲秀岡橋
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2023-02-27
Also published as: JP2004260656A; CN1530992A; US7395028B2; CN1273998C; US20040196174A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
複数機器間の相互接続切換制御を行う切換装置に関し、特に、衛星用アンテナで得られた受信信号に所定の変換処理を施すコンバータと、該コンバータとの間で信号授受を行うレシーバとの間に設置され、両者間における一対複数もしくは複数対複数の接続切換制御を行う衛星用アンテナ切換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
衛星放送や衛星通信を受信する場合、衛星用アンテナで受信された高周波信号は、該衛星用アンテナに取り付けられたＬＮＢ［Low Noise Block converter］から同軸ケーブル等を介してレシーバ（ＳＴＢ［Set Top Box］など）へ伝送される。なお、単一のＬＮＢから出力された受信信号を複数のレシーバに分配する場合や、複数のＬＮＢから出力された受信信号の１つを選択して単一のレシーバに出力する場合、或いは複数のＬＮＢから出力された受信信号を複数のレシーバに適宜配信する場合には、ＬＮＢとレシーバの間に衛星用アンテナ切換装置（以下、スイッチボックスと呼ぶ）が設けられ、該スイッチボックスを用いてＬＮＢとレシーバとの接続切換制御が行われていた（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
なお、従来のスイッチボックスの中には、ＬＮＢが着脱されるＬＮＢポートとレシーバが着脱されるレシーバポートの他に、同一構成から成るスイッチボックスのＬＮＢポートが着脱されるカスケードポートを有して成り、複数のスイッチボックスを縦列接続することが可能な機種もあった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−１５９８２４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
確かに、上記構成から成るスイッチボックスであれば、カスケードポートに別のスイッチボックスを縦列接続するだけで、ＬＮＢを共有するレシーバの数を容易に追加することができるので、非常に使い勝手がよい。
【０００６】
しかしながら、上記構成から成るスイッチボックスは、その回路構成上、各々を縦列接続した際にレシーバとＬＮＢとの間でやり取りされる送受信信号が減衰してしまい、最悪の場合には該送受信信号を検出できなくなるという課題を有していた。この課題について、図４を参照しながら詳細に述べる。図４は従来のスイッチボックスの要部構成（信号送受信部）を示す回路図である。なお、本図では説明を簡単とするために、一段目のスイッチボックス１１０にはＬＮＢ３１とレシーバ２１のみが接続され、二段目のスイッチボックス１２０にはレシーバ２２のみが接続された状態を示している。
【０００７】
レシーバ２１からＬＮＢ３１に命令信号を送る場合には、マイコンｍ１が該命令信号に応じてトランジスタｎ１のオン／オフ制御を行い、信号検出用のインピーダンス回路ｚ１に流れる電流値を変化させる。該制御によってノードａ１の電位は前記命令信号に応じてパルス状に変動するので、ＬＮＢポートＬＰ１にはレシーバ２１から印加された直流電圧に前記命令信号が重畳されて送出されることになる。従って、ＬＮＢ３１には電源供給と併せて前記命令信号が伝達される。
【０００８】
一方、レシーバ２２からＬＮＢ３１に命令信号を送る場合には、マイコンｍ２が前記命令信号に応じてトランジスタｎ２のオン／オフ制御を行い、インピーダンス回路ｚ２に流れる電流値を変化させる。該電流制御によってノードａ２の電位は前記命令信号に応じてパルス状に変動するので、ＬＮＢポートＬＰ２にはレシーバ２２から印加された直流電圧に前記命令信号が重畳されて送出されることになる。ＬＮＢポートＬＰ２の出力電圧は、スイッチボックス１１０のカスケードポートＣＰ１に入力され、該入力電圧の交流成分のみが結合コンデンサｃ１を介してノードａ１に伝えられる。従って、ＬＮＢポートＬＰ１にはレシーバ２１から印加された直流電圧に前記命令信号が重畳されて送出されることになる。
【０００９】
しかし、従来のスイッチボックス１１０、１２０を縦列接続すると、ノードａ１、ａ２は、交流的に接地されたインピーダンス回路ｚ１、ｚ２が並列接続された状態（図５の等価回路を参照）となるので、インピーダンス回路ｚ１、ｚ２のインピーダンス値が同値である場合には、ノードａ１、ａ２に接続されるインピーダンス値が本来の１／２まで低減していた。一方、トランジスタｎ１、ｎ２のコレクタ電流は、周辺定数に応じて予め決定されているので、上記のようにインピーダンス値が１／２に低減すると、ノードａ１、ａ２の電圧降下量（すなわちパルス信号振幅）も１／２となっていた。同様の理由から、スイッチボックスがｎ台縦列接続された場合には、パルス信号の振幅が１／ｎとなり、上述したように、最悪の場合には送受信信号を検出できなくなるおそれがあった。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑み、複数段の縦列接続時でも送受信信号が減衰しない切換装置及び衛星用アンテナ切換装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る切換装置（衛星用アンテナ切換装置）は、第１装置（コンバータ）が着脱されるｘ個の第１ポート（コンバータポート）と、インピーダンス回路を介して第１ポート（前記コンバータポート）に接続されており、第１装置（前記コンバータ）との間で信号授受を行う第２装置（レシーバ）が着脱され、第２装置（前記レシーバ）から直流電圧が印加されるｙ個の第２ポート（レシーバポート）と、結合コンデンサを介して第１ポート（前記コンバータポート）に接続されているｘ個の第３ポート（カスケードポート）と、第２装置（前記レシーバ）からの命令信号に応じて前記インピーダンス回路に流れる電流値を変化させることで、第２ポート（前記レシーバポート）に印加される直流電圧に前記命令信号を重畳して第１ポート（前記コンバータポート）に送出する信号重畳回路と、を有して成り、第１、第２装置間（前記コンバータと前記レシーバとの間）におけるｘ対ｙの接続切換制御を行う切換装置（衛星用アンテナ切換装置）であって、第３ポート（前記カスケードポート）は、前記切換装置（前記衛星用アンテナ切換装置）と同一構成から成る他の切換装置（衛星用アンテナ切換装置）の第１ポート（前記コンバータポート）が着脱されるものであり、前記インピーダンス回路は、第３ポート（前記カスケードポート）の接続状態に応じたインピーダンス値を示す構成としている。このような構成とすることにより、複数段の縦列接続時でも送受信信号が減衰しない切換装置及び衛星用アンテナ切換装置を提供することが可能となる。
【００１２】
なお、上記構成から成る衛星用アンテナ切換装置において、前記インピーダンス回路は、前記カスケードポートの電圧印加状態に応じたインピーダンス値を示す構成にするとよい。このような構成とすることにより、衛星用アンテナ切換装置が何段縦列接続されていても、最末端に位置する衛星用アンテナ切換装置のインピーダンス回路にのみ所望のインピーダンス値を持たせ、その他の衛星用アンテナ切換装置のインピーダンス回路を全て電気的に切り離すことができるようになる。従って、複数段の縦列接続時でも送受信信号が減衰しない衛星用アンテナ切換装置を提供することが可能となる。
【００１３】
また、上記構成から成る衛星用アンテナ切換装置において、前記インピーダンス回路は、抵抗に前記カスケードポートの電圧印加状態に応じて開閉するスイッチ回路を直列接続して成る抵抗回路と、インダクタと、コンデンサと、を並列接続して成る並列共振回路である構成にするとよい。上記構成から成るインピーダンス回路であれば、スイッチ回路がオン状態であるときのインピーダンス値を前記命令信号のパルス周波数に対してのみ所望値とし、その他の周波数成分に対しては小さく抑えることができるので、前記命令信号に重畳するノイズの除去や、コンバータに供給される直流電圧の減衰防止を図る上で好都合である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るスイッチボックスの一設置例を示す図である。本図（ａ）に示すスイッチボックス１１は、衛星用アンテナ（図示せず）で得られた受信信号に所定の変換処理を施すＬＮＢ３１ａ〜３１ｃが着脱されるＬＮＢポートＬＰ１ａ〜ＬＰ１ｃと、ＬＮＢ３１ａ〜３１ｃとの間で信号授受を行うレシーバ２１ａ〜２１ｄが着脱され、該レシーバ２１ａ〜２１ｄから直流電圧が印加されるレシーバポートＲＰ１ａ〜ＲＰ１ｄと、を有して成り、最大４台のレシーバで最大３台のＬＮＢを共有できるように、両者間の接続切換制御を行う構成である。
【００１５】
また、スイッチボックス１１は、同一構成から成るスイッチボックス１２のＬＮＢポートＬＰ２ａ〜ＬＰ２ｃが着脱されるカスケードポートＣＰ１ａ〜ＣＰ１ｃを有して成り、本図（ｂ）に示すようにスイッチボックス１２を縦列接続することで、ＬＮＢ３１ａ〜３１ｃを共有するレシーバの個数を適宜追加することが可能な構成である。
【００１６】
スイッチボックス１１、１２とＬＮＢ３１ａ〜３１ｃは、いずれもマイコン制御されており、レシーバ２１ａ〜２１ｄ、２２ａ〜２２ｄから送信された命令信号（パルス信号）に応じて様々な動作を行う。例えば、スイッチボックス１１、１２は、レシーバ２１ａ〜２１ｄ、２２ａ〜２２ｄが所望のＬＮＢ３１ａ〜３１ｃから情報を得ることができるように、両装置間の接続切換制御を行う。また、スイッチボックス１１、１２は、レシーバ・ＬＮＢ間の信号伝達経路となっており、両者間の双方向通信では、レシーバ２１ａ〜２１ｄ、２２ａ〜２２ｄからＬＮＢ３１ａ〜３１ｃに命令信号が伝達され、ＬＮＢ３１ａ〜３１ｃからレシーバ２１ａ〜２１ｄ、２２ａ〜２２ｄに受信信号が伝達される。
【００１７】
図２はスイッチボックス１１、１２の要部構成（信号送受信部）を示す回路図である。なお、本図では説明を簡単とするために、スイッチボックス１１にはＬＮＢ３１とレシーバ２１のみが接続され、スイッチボックス１２にはレシーバ２２のみが接続された状態を示している。
【００１８】
本図に示すように、レシーバポートＲＰ１、ＲＰ２は、信号検出用のインピーダンス回路Ｚ１、Ｚ２を介してＬＮＢポートＬＰ１、ＬＰ２に接続されており、レシーバ２１、２２から印加される直流電圧は、該経路を経由してＬＮＢポートＬＰ１、ＬＰ２に伝達される。また、レシーバポートＲＰ１、ＲＰ２は、マイコンＭ１、Ｍ２の入力端子にも接続されており、レシーバ２１、２２から入力された命令信号は、該経路を介してマイコンＭ１、Ｍ２に伝達される。なお、カスケードポートＣＰ１、ＣＰ２は、結合コンデンサＣ１、Ｃ２を介して、ＬＮＢポートＬＰ１、ＬＰ２に接続されている。
【００１９】
インピーダンス回路Ｚ１、Ｚ２とＬＮＢポートＬＰ１、ＬＰ２との接続ノードＡ１、Ａ２は、ｎｐｎ型バイポーラトランジスタＮ１、Ｎ２のコレクタに接続されている。トランジスタＮ１、Ｎ２のエミッタは、抵抗Ｒ１、Ｒ２を介して接地されている。また、トランジスタＮ１、Ｎ２のベースは、マイコンＭ１、Ｍ２の出力端子に接続されている。このように、マイコンＭ１、Ｍ２単体にはレシーバ２１、２２から印加される直流電圧に前記命令信号を重畳する機能がないため、その重畳手段としてトランジスタＮ１、Ｎ２が設けられている。
【００２０】
ここで、本発明に係るスイッチボックス１１、１２では、インピーダンス回路Ｚ１、Ｚ２を固有抵抗素子ではなく、抵抗Ｒ１ｚ、Ｒ２ｚにｐｎｐ型バイポーラトランジスタＰ１ｚ、Ｐ２ｚを直列して成る抵抗回路と、インダクタＬ１ｚ、Ｌ２ｚと、コンデンサＣ１ｚ、Ｃ２ｚと、を並列接続して成る並列共振回路としている。なお、トランジスタＰ１ｚのベースは、カスケードポートＣＰ１と接地ラインとの間に直列接続された抵抗Ｒ１ａ、Ｒ１ｂの接続ノードＢ１に接続されており、トランジスタＰ２ｚのベースは、カスケードポートＣＰ２と接地ラインとの間に直列接続された抵抗Ｒ２ａ、Ｒ２ｂの接続ノードＢ２に接続されている。
【００２１】
従って、スイッチボックス１１にスイッチボックス１２が縦列接続されておらず、カスケードポートＣＰ１に直流電圧が印加されていない場合には、ノードＢ１の電位がローレベルとなるので、トランジスタＰ１ｚはオン状態となり、抵抗Ｒ１ｚは並列共振回路に組み込まれる。一方、スイッチボックス１１にスイッチボックス１２が縦列接続されており、ＬＮＢポートＬＰ２からカスケードポートＣＰ１に直流電圧が印加されている場合には、ノードＢ１の電位がハイレベルとなるので、トランジスタＰ１ｚはオフ状態となり、抵抗Ｒ１ｚは並列共振回路から切り離される。なお、スイッチボックス１１、１２が縦列接続されているか否かに関わらず、最末端のカスケードポートＣＰ２には直流電圧が印加されないので、ノードＢ２の電位は常にローレベルとなる。よって、トランジスタＰ１ｚは常にオン状態となり、抵抗Ｒ２ｚは常に並列共振回路に組み込まれる。
【００２２】
また、上記構成から成るインピーダンス回路Ｚ１、Ｚ２において、トランジスタＰ１ｚ、Ｐ２ｚがオン状態（抵抗Ｒ１ｚ、Ｒ２ｚが並列共振回路に組み込まれた状態）であるときの共振周波数は、ＬＮＢ３１に送出すべき命令信号のパルス周波数に設定されており、共振時のインピーダンス値は、抵抗Ｒ１ｚ、Ｒ２ｚの抵抗値によって決定されている。一方、トランジスタＰ１ｚ、Ｐ２ｚがオフ状態（抵抗Ｒ１ｚ、Ｒ２ｚが並列共振回路から切り離された状態）であるときには、前記命令信号に対するインピーダンス値が無限大となるように設定されている。
【００２３】
例えば、前記命令信号のパルス周波数が２２［ｋＨｚ］である場合には、前記抵抗回路の抵抗値（抵抗Ｒ１ｚ、Ｒ２ｚの抵抗値とトランジスタＰ１ｚ、Ｐ２ｚのオン抵抗値を各々合計した値）を１５［Ω］、インダクタＬ１ｚ、Ｌ２ｚの自己インダクタンス値を８２０［μＨ］とし、コンデンサＣ１ｚ、Ｃ２ｚの静電容量値を０．０６８［μＦ］にするとよい。
【００２４】
このような構成とすることにより、スイッチボックスが何段縦列接続されていても、最末端に位置するスイッチボックスのインピーダンス回路（本図ではスイッチボックス１２のインピーダンス回路Ｚ２）にのみ所望のインピーダンス値を持たせ、その他のスイッチボックスのインピーダンス回路（本図ではスイッチボックス１１のインピーダンス回路Ｚ１）を全て電気的に切り離すことが可能となる（図３の等価回路を参照）。従って、複数段の縦列接続時でも、レシーバとＬＮＢとの間でやり取りされる送受信信号の減衰が生じにくくなるので、良好な通信を行うことが可能となる。
【００２５】
また、上記構成から成るインピーダンス回路Ｚ１、Ｚ２において、トランジスタＰ１ｚ、Ｐ２ｚがオン状態であるときのインピーダンス値は、前記命令信号のパルス周波数に対してのみ所望値となり、その他の周波数成分に対しては小さくなる。特に、直流成分に対しては、トランジスタＰ１ｚ、Ｐ２ｚのオン／オフ状態に依ることなく、常にインダクタＬ１ｚ、Ｌ２ｚが有する微少抵抗値となる。従って、前記命令信号に重畳するノイズの除去や、ＬＮＢ３１に供給される直流電圧の減衰防止を図る上で好都合である。
【００２６】
以下では、上記構成から成るスイッチボックス１１、１２が縦列接続されている場合（すなわち、トランジスタＰ１ｚがオフ状態、トランジスタＰ２ｚがオン状態である場合）の具体的な動作について詳細に説明する。
【００２７】
まず、レシーバ２１からＬＮＢ３１に命令信号を送る場合について説明する。この場合、マイコンＭ１は、レシーバ２１から入力される命令信号に応じてトランジスタＮ１のオン／オフ制御を行い、インピーダンス回路Ｚ２に流れる電流値を変化させる。該制御によってノードＡ２の電位は前記命令信号に応じてパルス状に変動するので、ＬＮＢポートＬＰ２にはレシーバ２２から印加された直流電圧に前記命令信号が重畳されて送出されることになる。ＬＮＢポートＬＰ２の出力電圧は、スイッチボックス１１のカスケードポートＣＰ１に入力され、該入力電圧の交流成分のみが結合コンデンサＣ１を介してノードＡ１に伝えられる。従って、ＬＮＢポートＬＰ１にはレシーバ２１から印加された直流電圧に前記命令信号が重畳されて送出されるので、ＬＮＢ３１には電源供給と併せて前記命令信号が伝達されることになる。
【００２８】
次に、レシーバ２２からＬＮＢ３１に命令信号を送る場合について説明する。この場合には、マイコンＭ２は、レシーバ２２から入力される命令信号に応じてトランジスタＮ２のオン／オフ制御を行い、インピーダンス回路Ｚ２に流れる電流値を変化させる。該制御によってノードＡ２の電位は前記命令信号に応じてパルス状に変動するので、ＬＮＢポートＬＰ２にはレシーバ２２から印加された直流電圧に前記命令信号が重畳されて送出されることになる。ＬＮＢポートＬＰ２の出力電圧は、スイッチボックス１１のカスケードポートＣＰ１に入力され、該入力電圧の交流成分のみが結合コンデンサＣ１経由でノードＡ１に伝えられる。従って、ＬＮＢポートＬＰ１にはレシーバ２１から印加された直流電圧に前記命令信号が重畳されて送出されるので、ＬＮＢ３１には電源供給と併せて前記命令信号が伝達されることになる。
【００２９】
なお、上記の実施形態では、本発明を衛星用アンテナ切換装置に適用した場合を例示して説明を行ったが、本発明の適用対象はこれだけに限定されるものではなく、複数機器間の相互接続切換制御を行う切換装置全般に広く適用することが可能である。
【００３０】
【発明の効果】
上記した通り、本発明に係る切換装置及び衛星用アンテナ切換装置であれば、複数段の縦列接続時でも送受信信号が減衰しにくくなるので、良好な通信を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスイッチボックスの一設置例を示す図である。
【図２】スイッチボックス１１、１２の要部構成を示す回路図である。
【図３】スイッチボックス１１、１２の交流信号に対する等価回路図である。
【図４】従来のスイッチボックスの要部構成を示す回路図である。
【図５】従来のスイッチボックスの交流信号に対する等価回路図である。
【符号の説明】
１１、１２スイッチボックス
ＬＰ１、ＬＰ２ＬＮＢポート
ＲＰ１、ＲＰ２レシーバポート
ＣＰ１、ＣＰ２カスケードポート
Ｍ１、Ｍ２マイコン
Ｎ１、Ｎ２ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ
Ｒ１、Ｒ２抵抗
Ｃ１、Ｃ２結合コンデンサ
Ｚ１、Ｚ２インピーダンス回路
Ｒ１ｚ、Ｒ２ｚ抵抗
Ｌ１ｚ、Ｌ２ｚインダクタ
Ｃ１ｚ、Ｃ２ｚコンデンサ
Ｐ１ｚ、Ｐ２ｚｐｎｐ型バイポーラトランジスタ
Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ抵抗
２１、２２レシーバ
３１ＬＮＢ

Claims

第１装置が着脱されるｘ個の第１ポートと、インピーダンス回路を介して第１ポートに接続されており、第１装置との間で信号授受を行う第２装置が着脱され、該第２装置から直流電圧が印加されるｙ個の第２ポートと、結合コンデンサを介して第１ポートに接続されているｘ個の第３ポートと、第２装置からの命令信号に応じて前記インピーダンス回路に流れる電流値を変化させることで、第２ポートに印加される直流電圧に前記命令信号を重畳して第１ポートに送出する信号重畳回路と、を有して成り、第１、第２装置間におけるｘ対ｙの接続切換制御を行う切換装置であって、第３ポートは、前記切換装置と同一構成から成る他の切換装置の第１ポートが着脱されるものであり、前記インピーダンス回路は、第３ポートの接続状態に応じたインピーダンス値を示すことを特徴とする切換装置。
衛星用アンテナで得られた受信信号に所定の変換処理を施すコンバータが着脱されるｘ個のコンバータポートと、インピーダンス回路を介して前記コンバータポートに接続されており、前記コンバータとの間で信号授受を行うレシーバが着脱され、該レシーバから直流電圧が印加されるｙ個のレシーバポートと、結合コンデンサを介して前記コンバータポートに接続されているｘ個のカスケードポートと、前記レシーバからの命令信号に応じて前記インピーダンス回路に流れる電流値を変化させることで、前記レシーバポートに印加される直流電圧に前記命令信号を重畳して前記コンバータポートに送出する信号重畳回路と、を有して成り、前記コンバータと前記レシーバとの間におけるｘ対ｙの接続切換制御を行う衛星用アンテナ切換装置であって、前記カスケードポートは、前記衛星用アンテナ切換装置と同一構成から成る他の衛星用アンテナ切換装置のコンバータポートが着脱されるものであり、前記インピーダンス回路は、前記カスケードポートの接続状態に応じたインピーダンス値を示すことを特徴とする衛星用アンテナ切換装置。
前記インピーダンス回路は、前記カスケードポートの電圧印加状態に応じたインピーダンス値を示すことを特徴とする請求項２に記載の衛星用アンテナ切換装置。
前記インピーダンス回路は、抵抗に前記カスケードポートの電圧印加状態に応じて開閉するスイッチ回路を直列接続して成る抵抗回路と、インダクタと、コンデンサと、を並列接続して成る並列共振回路であることを特徴とする請求項３に記載の衛星用アンテナ切換装置。