JP5059127B2 - 周波数変換モジュール保護回路 - Google Patents

Description

本発明は、概して信号通信に関し、より具体的には、ここでは周波数変換モジュール（ＦＴＭ（Frequency Translation Module））と呼ばれる周波数変換装置と一体型受信器−デコーダ（ＩＲＤ（Integrated Receiver-Decoder））との間、又は低雑音ブロック（ＬＮＢ（Low Noise Block））とＩＲＤとの間の通信に用いられる電子回路を電圧サージから保護するアーキテクチャに関する。

衛星放送システムで、１又はそれ以上の衛星は、１又はそれ以上の地球上の送信機からの音声及び／又は映像を含む信号を受信する。衛星は、これらの信号を増幅して再びブロードキャスト送信することで、特定の周波数で動作し且つ所定のバンド幅を有するトランスポンダを介して消費者の居住施設にある受信設備に信号を送る。かかるシステムは、アップリンク送信部（すなわち、地球から衛星へ）、地球周回衛星の送受信部、及びダウンリンク部（すなわち、衛星から地球へ）を有する。

衛星放送システムから信号を受信する居住施設で、信号受信設備は、衛星の放送スペクトル全体を周波数シフトし、得られる出力を信号同軸ケーブルに周波数スタックするために使用され得る。しかし、衛星放送システム内の衛星の数が増えるとともに、高精細度衛星チャネルが急増するにつれ、全ての衛星を受け入れるために必要とされる全体的なバンド幅が同軸ケーブルの送信能力を超えることが起こりうる。衛星デコーダ産業にとって、より多くの衛星スロットを彼らの流通システムに組み入れることが必要となっている。増加した衛星スロット送信を提供するために、衛星設定選択のためのより複雑な手段が必要とされる。かかる様々な設定を選択するために現在用いられている２つの主な方法は、レガシーＬＮＢ電力供給方法及び新たな周波数変換モジュール（ＦＴＭ）方法である。

レガシーＬＮＢ電力供給方法は、電圧レベル及び重ね合わされた６００ｍｖｐ−ｐ、２２ｋＨｚトーンによって衛星ＲＦトーンのオン又はオフ選択を制御する。トーン選択は、一定トーン又はパルス幅変調（ＰＷＭ（Pulse Width Modulated））トーンのいずれかによって達成される。ＰＷＭトーンの業界標準はＤｉＳＥｑＣと呼ばれており、欧州衛星通信機構ＤｉＳＥｑＣバス機能仕様で定義されている。通常、２段階出力電圧（１３又は１８ボルト）が、入来する衛星信号の極性を選択するために用いられ、トーンは、間隙を介して様々な衛星スロットを選択する。

第２の方法（ＦＴＭ）は電源内蔵式であり、従って、それはＬＮＢ電力供給を必要とせず、ＵＡＲＴ制御される２．３ＭＨｚ周波数偏移キーイング（ＦＳＫ（Frequency Shift Key））変調方式を用いて選択コマンドを衛星設定スイッチへ送る。他の変調方法がＵＡＲＴ変調方法に取って代わってよい。ＦＴＭスイッチは、衛星受信器アンテナのホストから衛星信号トランスポンダを選択し、それを周波数において単一のトランスポンダへ変換するよう設計される。次いで、この新しい周波数シフトをされたトランスポンダバンドは、接続同軸ケーブルを通って衛星デコーダボックスへ送信される。

今日、衛星デコーダシステムは、かかる２つの通信方法の間で切り替わり、他のシステムによって妨げられることなく何れか一方のモードで動作する能力を必要とする。衛星受信器システムがＦＴＭ動作の能力を有する場合に、利用可能な衛星信号の全ての制御及び選択は変調された２．３ＭＨｚＦＴＭ通信チャネルにより行われることから、従来のＬＮＢ電力供給は使用不可能である。しかし、このマルチバンド設定によって与えられる問題は、従来のライティングサージ保護回路が、直流電圧及び２２ｋＨｚＤｉＳＥｑＣ信号並びに高振幅２．３ＭＨｚＦＴＭキャリア信号及び９００ＭＨｚブロードキャスト衛星信号と、これらの波形のいずれも歪ませることなく、共存することができないことである。レガシーセットトップボックスで用いられる従前の単一過渡電圧抑止ダイオード保護方式は、２．３ＭＨｚ波周期の部分の間に順方向バイアス状態となることによって２．３ＭＨｚ信号を歪ませる。

更に、伝送ラインでのＬＮＢ直流供給電圧の欠如は、順方向バイアス保護ダイオードに必要とされる負電圧の量を低減する。かかる従前の条件下で、ＦＴＭ信号は、２．３ＭＨｚ信号が逆相（negative phase）にある場合に保護ダイオードに順方向バイアスをかける。伝送ラインで伝送される波形を歪ませることなく電圧及び電流サージから回路保護することができるＦＴＭ及びＩＲＤ保護回路が必要とされる。ここで記載される本発明は、この及び／又は他の問題を扱う。

本発明の様相に従って、周波数変換モジュール及び／又は受信器デコーダ回路を電圧サージから保護する装置が開示される。実施例に従って、装置は第１及び第２の信号経路を有し、前記第１の信号経路は、伝送ラインと第１の基準電位との間にあり、第１のダイオード及び第１のクランピングダイオードを有し、前記第１のダイオード及び前記第１のクランピングダイオードの接点には第２の基準電位が結合され、前記第２の経路は、前記伝送ラインと前記第１の基準電位との間にあり、第２のダイオード及び第２のクランピングダイオードを有し、前記第２のダイオード及び前記第２のクランピングダイオードの接点には第２の基準電位が結合される。

本発明を実施する実施例を示す図である。 本発明の実施例に従う図１のＦＴＭの更なる詳細を示すブロック図である。 本発明の実施例に従うＬＮＢ及びＩＲＤ ＬＮＢ制御送受信機の更なる詳細を示す図である。 本発明の実施例に従う送受信機スイッチング手段の更なる詳細を示す図である。 本発明の実施例に従う保護回路の更なる詳細を示す図である。

添付の図面に関連して採られる本発明の実施形態に係る以下の記載を参照することにより、本発明の前述の及び他の特徴及び利点並びにそれらを実現する方法がより明らかになるとともに、本発明はより良く理解されるであろう。

ここに挙げられている例示は本発明の好ましい実施形態を表し、かかる例示は如何なる方法においても本発明の適用範囲を限定するよう解釈されるべきではない。

ここで、図面、より具体的には図１を参照すると、本発明を実施する例となる環境１００の図が示されている。図１の環境１００は、例えば、アンテナ若しくはアンテナの一部分、伝送ライン入力、低雑音ブロック増幅器、又は情報を伴った信号を受信するその他手段等の信号受信要素１０のような複数の信号受信手段と、ＦＴＭ２０のような周波数変換手段と、信号スプリッタ４０のような複数の信号分割手段と、ＩＲＤ６０のような複数の信号受信及びデコード手段とを有する。信号受信要素１０は、受信信号の周波数を、例えば同軸ケーブルのような伝送ラインを介する伝送により伝導性のある周波数へとシフトするよう動作することができる。例えば、衛星テレビ信号受信で用いられる低雑音ブロック増幅器は、約１２ＧＨｚから１ＧＨｚへ、又は“Ｋａ”バンドから“Ｌ”バンドへ受信信号を周波数シフトするよう動作することができる。ここに記載される実施例に従って、環境１００の前述の要素は、同軸ケーブル等の伝送媒体を介して互いに動作上結合される。なお、他のタイプの伝送媒体が本発明に従って使用されてもよい。環境１００は、例えば、所与の世帯及び／又は事業居住内の信号通信ネットワークを表しうる。

信号受信要素１０は夫々、音声、映像、及び／又はデータ信号（例えば、テレビ信号等）を含む信号を、衛星放送システム及び／又は他のタイプの信号放送システム等の、１又はそれ以上の信号源から受信するよう動作する。実施例に従って、信号受信要素１０は、衛星受信アンテナのようなアンテナとして具現されるが、如何なるタイプの信号受信要素として具現されてもよい。

ＦＴＭ２０は、音声、映像、及び／又はデータ信号（例えば、テレビ信号等）を含む信号を信号受信要素１０から受信し、この受信信号を、信号チューニング及び周波数変換機能を含む機能を用いて処理して、同軸ケーブル及び信号スプリッタ４０を介してＩＲＤ６０へ供給される対応する出力信号を生成するよう動作する。実施例に従って、ＦＴＭ２０は、単一居住内で最大１２個のＩＲＤ６０と通信することができる。なお、例示及び説明の目的のために、図１は、単純な双方向信号スプリッタ４０を用いて８個のＩＲＤ６０と接続されているＦＴＭ２０を示す。ＦＴＭ２０及びＩＲＤ６０と通信するためのその機能に関する更なる例となる詳細については後述する。

信号スプリッタ４０は夫々、信号分割及び／又は中継機能を実行するよう動作する。実施例に従って、信号スプリッタ４０は夫々、双方向信号分割機能を実行して、ＦＴＭ２０とＩＲＤ６０との間の信号通信を助けるよう動作する。

ＩＲＤ６０は夫々、信号チューニング、復調及びデコード機能を含む様々な信号受信及び処理機能を実行するよう動作する。実施例に従って、夫々のＩＲＤ６０は、ＦＴＭ２０から信号スプリッタ４０を介して供給された信号をチューニングし、復調し、及びデコードするよう動作し、受信信号に対応する聴覚的及び／又は視覚的な出力を可能にする。後述されるように、かかる信号は、ＩＲＤ６０からの要求コマンドに応答してＦＴＭ２０からＩＲＤ６０へ供給され、この要求コマンドは、夫々、テレビ信号の所望のバンドに係る要求を表しうる。衛星放送システムに関して、夫々の要求コマンドは、例えば、所望の衛星及び／又は所望のトランスポンダを示すことができる。要求コマンドは、（例えば、リモートコントロール装置等を介する）ユーザ入力に応答してＩＲＤ６０によって生成されてよい。

実施例に従って、夫々のＩＲＤ６０は、また、標準精細度（ＳＤ）及び／又は高精細度（ＨＤ）ディスプレイ装置等の、関連する音声及び／又は映像出力装置を有する。かかるディスプレイ装置は一体化されても又は一体化されなくてもよい。従って、夫々のＩＲＤ６０は、組み込み型ディスプレイ装置を有するテレビ受像機、コンピュータ若しくはモニタ等の装置、又は組み込み型ディスプレイ装置を有さないセットトップボックス、ビデオカセットレコーダ（ＶＣＲ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）プレーヤ、ビデオゲームボックス、パーソナルビデオレコーダ（ＰＶＲ）、コンピュータ若しくは他の装置等の装置として具現されてよい。

図２を参照すると、本発明の実施例に従う図１のＦＴＭ２０の更なる詳細を与えるブロック図が示されている。図２のＦＴＭは、クロスオーバースイッチ２２のようなスイッチング手段と、チューナ２４のような複数のチューニング手段と、周波数アップコンバータ（ＵＣ）２６のような複数の周波数変換手段と、可変利得増幅器２８のような複数の増幅手段と、信号結合器３０のような単一の結合手段と、送受信機３２のような送受信手段と、コントローラ３４のような制御手段とを有する。ＦＴＭ２０のこれらの要素は集積回路（ＩＣ）により実装されてよく、１又はそれ以上の要素は所与のＩＣに含まれてよい。更に、所与の要素は１よりも多いＩＣに含まれてよい。記載の明りょうさのために、特定の制御信号、電力信号及び／又は他の要素等の、ＦＴＭ２０に関連する特定の従来要素は図２に示されない。

クロスオーバースイッチ２２は、信号受信要素１０から複数の入力信号を受信するよう動作する。実施例に従って、かかる入力信号は、無線周波数（ＲＦ）テレビ信号の様々なバンドに相当する。衛星放送システムに関して、かかる入力信号は、例えば、Ｌバンド信号を表し、クロスオーバースイッチ２２は、システム内で用いられる各信号極性の入力部を有してよい。また、実施例に従って、クロスオーバースイッチ２２は、コントローラ３４からの制御信号に応答して、選択的にＲＦ信号を自身の入力部から特定の指定されたチューナ２４へ送る。

チューナ２４は夫々、コントローラ３４からの制御信号に応答して信号チューニング機能を実行するよう動作する。実施例に従って、夫々のチューナ２４は、クロスオーバースイッチ２２からＲＦ信号を受信し、そのＲＦ信号に対してフィルタリング及び周波数ダウンコンバージョン（すなわち、単一又は多段階のダウンコンバージョン）を行って中間周波数（ＩＦ）信号を生成することによって信号チューニング機能を実行する。ＲＦ及びＩＦ信号は、音声、映像及び／又はデータコンテンツ（例えば、テレビ信号等）を有してよく、アナログ信号標準規格（例えば、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ等）及び／又はデジタル信号標準規格（例えば、ＡＴＳＣ、ＱＡＭ、ＱＰＳＫ等）に属してよい。ＦＴＭ２０に含まれるチューナ２４の数は設計選択事項である。

周波数アップコンバータ（ＵＣｓ）２６は夫々、周波数変換機能を実行するよう動作する。実施例に従って、夫々の周波数アップコンバータ（ＵＣ）２６は、コントローラ３４からの制御信号に応答して対応するチューナ２４から供給されるＩＦ信号を指定された周波数バンドへとアップコンバートして周波数アップコンバージョン信号を生成する混合要素及び局部発振器（図示せず。）を有する。

可変利得増幅器２８は夫々、信号増幅機能を実行するよう動作する。実施例に従って、夫々の可変利得増幅器２８は、対応する周波数アップコンバータ（ＵＣ）２６から出力された周波数コンバージョン信号を増幅して増幅信号を生成するよう動作する。図２に明示されていないが、夫々の可変利得増幅器２８の利得は、コントローラ３４からの制御信号を介して制御されてよい。

信号結合器３０は、信号結合（すなわち、加算）機能を実行するよう動作する。実施例に従って、信号結合器３０は、可変利得増幅器２８から供給された増幅信号を結合し、得られた信号を、信号スプリッタ４０を介する１又はそれ以上のＩＲＤ６０への伝送のために、同軸ケーブル等の伝送媒体上に出力する。

送受信機３２は、ＦＴＭ２０とＩＲＤ６０との間の通信を可能にするよう動作する。実施例に従って、送受信機３２は、ＩＲＤ６０から様々な信号を受信し、これらの信号をコントローラ３４へ中継する。反対に、送受信機３２は、コントローラ３４から信号を受信し、これらの信号を信号スプリッタ４０を介して１又はそれ以上のＩＲＤ６０へ中継する。送受信機３２は、例えば、信号を１又はそれ以上の所定の周波数バンドで送受信するよう動作する。例えば、通信は、ＵＡＲＴ変調方式により、２．３ＭＨｚといった低い周波数バンドでのＲＦ信号によって行われてよい。

コントローラ３４は、様々な制御機能を実行するよう動作する。実施例に従って、コントローラ３４は、テレビ信号の所望のバンドに係る要求コマンドをＩＲＤ６０から受信する。後述されるように、夫々のＩＲＤ６０は、コントローラ３４によって割り当てられる別個の時間スロットの間、要求コマンドをＦＴＭ２０へ送信することができる。衛星放送システムに関して、要求コマンドは、テレビ信号の所望のバンドを提供する所望の衛星及び／又は所望のトランスポンダを示しうる。コントローラ３４は、テレビ信号の所望のバンドに対応する信号が、要求コマンドに応答して、対応するＩＲＤ６０へ送信されることを可能にする。

実施例に従って、コントローラ３４は、様々な制御信号をクロスオーバースイッチ２２、チューナ２４、及び周波数アップコンバータ(ＵＣｓ)２６へ供給して、テレビ信号の所望のバンドに対応する信号を同軸ケーブル等の伝送媒体を介してＩＲＤ６０へ送信する。コントローラ３４は、また、テレビ信号の所望のバンドに対応する信号をＩＲＤ６０へ送信するために使用される（例えば、同軸ケーブル等での）周波数バンドを示す要求コマンドに応答してＩＲＤ６０へ確認応答を供給する。このようにして、コントローラ３４は、伝送媒体（例えば、同軸ケーブル等）の利用可能な周波数スペクトルを割り当てることができ、これにより、全てのＩＲＤ６０は同時に所望の信号を受信することができる。

図３を参照すると、この図は、本発明を実施する例となる環境３００の図を示しており、図１のＦＴＭ２０とＩＲＤ６０との間の相互接続の更なる詳細が示される。図３の環境３００は、ＦＴＭ２０の中に保護回路（ＰＣ（Protection Circuit））３１、送受信機３２及び信号結合器３０を有し、ＩＲＤ６０の中にチューナ３６、送受信機３７、ＬＮＢ電力供給（ＰＳ（Power Supply））３８、エンコーダ／デコーダ３９、スイッチ（ＳＷ）３３及び保護回路３５を有する。

保護回路３１は、ＦＴＭ回路をライティングサージ及び他の環境上の電気的外乱から保護しながら、歪みなくＦＴＭ制御信号、テレビ信号及び直流電圧での２２ｋＨｚトーン等の所望の信号を伝えるよう動作する。実施例に従って、保護回路３１は、正及び負のライティングサージ事象からのエネルギを吸収するよう実装されるサージ保護ダイオードを有する。サージ保護ダイオードは、非線形導通経路を２．３ＭＨｚＦＴＭ信号へ与えないよう構成される。

信号結合器３０は、信号結合（すなわち、加算）機能を実行するよう動作する。実施例に従って、信号結合器３０は、可変利得増幅器２８から供給される増幅信号を結合し、得られる信号を、信号スプリッタ４０を介する１又はそれ以上のＩＲＤ６０への伝送ために、同軸ケーブル等の伝送媒体上に出力する。

送受信機３２は、ＦＴＭ２０とＩＲＤ６０との間の通信を可能にするよう動作する。実施例に従って、送受信機３２は、ＩＲＤ６０から様々な信号を受信し、これらの信号をコントローラ３４へ中継する。反対に、送受信機３２は、コントローラ３４から信号を受信し、これらの信号を信号スプリッタ４０を介して１又はそれ以上のＩＲＤ６０へ中継する。送受信機３２は、例えば、１又はそれ以上の所定の周波数バンドで信号を送受信するよう動作してよい。

保護回路３５は、ＩＲＤ６０をライティングサージ及び他の環境上の電気的外乱から保護しながら、ＦＴＭ制御信号、２２ｋＨｚＤｉＳＥｑＣ信号及びテレビ信号等の所望の信号を伝えるよう動作する。実施例に従って、保護回路３５は、正及び負のライティングサージ事象からのエネルギを吸収するよう実装されるサージ保護ダイオードを有する。サージ保護ダイオードは、非線形導通経路をＦＴＭ２０から送信される入来テレビ信号又は２．３ＭＨｚＦＴＭ信号に与えないよう構成される。

チューナ３６は、ユーザからのチャネル選択に応答するＩＲＤコントローラからの制御信号に応答して信号チューニング機能を実行するよう動作する。実施例に従って、チューナ３６は、保護回路３５を介してＲＦ信号を受信し、ＲＦ信号に対してフィルタリング及び周波数ダウンコンバージョン（すなわち、単一又は多段階のダウンコンバージョン）を行って中間周波数（ＩＦ）信号を生成することによって信号チューニング機能を実行する。ＲＦ及びＩＦ信号は、音声、映像及び／又はデータコンテンツ（例えば、テレビ信号等）を有してよく、アナログ信号標準規格（例えば、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ等）及び／又はデジタル信号標準規格（例えば、ＡＴＳＣ、ＱＡＭ、ＱＰＳＫ等）に属してよい。

送受信機３７は、ＦＴＭ２０とＩＲＤ６０との間の通信を可能にするよう動作する。実施例に従って、送受信機３７は、ＦＴＭ２０から様々な信号を受信し、これらの信号をＩＲＤコントローラへ中継する。反対に、送受信機３７は、ＩＲＤコントローラから信号を受信し、これらの信号を同軸ケーブル並びに保護回路３１及び３５を介してＦＴＭ２０へ中継する。送受信機３７は、例えば、１又はそれ以上の所定の周波数バンドで信号を送受信するよう動作してよい。

ＬＮＢ電力供給３８は、システムがレガシーＬＮＢモードで動作中である場合に、ＬＮＢに必要とされる動作直流電力を生成するよう動作する。実施例に従って、ＬＮＢ電力供給３８は、２２ｋＨｚトーンを直流出力電圧に重ね合わせることが可能な線形レギュレータに給電するＤＣ−ＤＣスイッチング電力供給を有する従来のＬＮＢ電力供給である。ＬＮＢ電力供給３８は、電源を落とし又は出力を無効にする能力を有する。線形レギュレータの出力は、通常はプッシュプル型であるが、同様に、例えばエミッタフォロワ型出力等の他の構成であってもよい。

スイッチ３３は、ＩＲＤ６０がレガシーモードで動作中である場合に、低インピーダンスでＬＮＢ電力供給３８を保護回路３５を介して出力伝送ラインへ結合するよう動作する。スイッチ３３は、ＩＲＤ６０がＦＴＭモードで動作中である場合に、高インピーダンスでＬＮＢ電力供給３８を出力伝送ライン及び任意に保護回路３５から切り離す。

ＤｉＳＥｑＣエンコーダ及びデコーダ３９は、ＩＲＤ６０がレガシーモードで動作中である場合に、ＬＮＢと通信するよう２２ｋＨｚ信号又は他の必要とされる制御トーンによりＬＮＢ直流電圧を変調するよう動作する。ＤｉＳＥｑＣエンコーダ及びデコーダ３９は、更に、ＬＮＢと通信するよう２２ｋＨｚ電流パルスを変換するよう動作してよい。実施例に従って、２つの２２ｋＨｚトーンモード、すなわち、一定トーン及び双方向パルス幅変調（ＰＷＭ）トーン制御モードが存在する。ＬＮＢレギュレータがトーンを送信中である場合、ＤｉＳＥｑＣエンコーダ及びデコーダ３９は低インピーダンス出力をスイッチ３３へ供給する。

図４は、本発明を実施する例となる実施形態の図であり、図３のスイッチ３３の更なる詳細と、図３の保護回路３５、チューナ３６、送受信機３７及びＬＮＢ電力供給３８の間の相互接続とを示す。スイッチ３３は、第１の抵抗Ｒ１２１と、第２の抵抗Ｒ１２２と、第３の抵抗Ｒ１２３と、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＭ１４と、ＭＯＳＦＥＴ保護ダイオードＤ２５と、バイポーラトランジスタＱ３８と、バイアススイッチ３３０と、正１２ボルト直流電源３３１とを有する。

ＭＯＳＦＥＴトランジスタＭ１４は、ＩＲＤ６０がＦＴＭ動作モードにある場合に、ＦＴＭ送受信機３７、チューナ３６及び保護回路３５をＬＮＢ電力供給３８から分離するよう動作する。ＩＲＤ６０がレガシー動作モードにある場合は、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＭ１４は、ＬＮＢ電力供給３８と保護回路３５との間に低インピーダンス結合を提供するよう動作する。保護回路３５は、ＦＴＭモードにあるＦＴＭ２０へ、又はレガシーモードの間にＬＮＢへ直接に、広帯域低インピーダンス結合を提供する。ＬＮＢ電力供給３８の低インピーダンスを２．３ＭＨｚＦＴＭネットワークから分離するＭＯＳＦＥＴトランジスタＭ１４の能力は、ＬＮＢ供給のインピーダンスを適応可能にする。適応性は、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＭ１４がレガシーモードではバイアス“オン”であり、ＦＴＭモードではバイアス“オフ”であることで達成される。ＭＯＳＦＥＴトランジスタＭ１４は、バイアス“オフ”の場合に、ＦＴＭ出力ノードに対してオープンドレインであるように見える。このＭＯＳＦＥＴは、保護回路３５をＬＮＢ電圧電源の低インピーダンスへ接続する。バイアス“オフ”である場合に、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＭ１４は送受信機３７へ高インピーダンスを提供する。ＦＴＭモードでは、トランジスタＱ３８は、ベースを零ボルトに設定することによってバイアス“オフ”である。トランジスタＱ３８がバイアス“オフ”であることにより、トランジスタＱ３８はオープンコレクタとして機能する。次いで、第３の抵抗Ｒ１２３は、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＭ１４のゲートにＭＯＳＦＥＴトランジスタＭ１４のソースと同じ電圧へとバイアスをかけるよう十分な抵抗で選択される。これは、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＭ１４のドレインを送受信機３７に対して高インピーダンス・オープンドレインとする。トランジスタＱ３８は、トランジスタＱ３８のベースで印加される制御電圧（図示せず。）によってバイアスをかけられる。この制御電圧は、マイクロプロセッサ、制御回路、バイアススイッチ３３０、又はＬＮＢ電力供給３８によって生成され得る。ＬＮＢ電力供給３８は、レガシー動作モードの間のみ動作し、従って、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＭ１４がバイアス“オン”であることを要する。

バイアススイッチ３３０及び１２ボルトＤＣ電源３３１は、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＭ１４がＦＴＭモードでの動作の間バイアスオフであることを確かにするよう動作する。このバイアス要件を達成するよう、バイアススイッチ３３０は、システムがＦＴＭモードにある場合に１２ボルトをスイッチングＭＯＳＦＥＴトランジスタＭ１４のソースへ供給する。これは２つの目的を達成する。それは、適切にＭＯＳＦＥＴに“オフ”位置でバイアスをかけ、ＭＯＳＦＥＴ保護ダイオードＤ２５に逆バイアスをかける。ＬＮＢ電力供給３８の出力が中断される場合、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＭ１４のソースも零ボルトにあるならば、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＭ１４は、２．３ＭＨｚＦＴＭ波形の部分の間“オン”バイアスをかける。ＭＯＳＦＥＴトランジスタＭ１４のソース／ゲートでの１２ボルトはこれを防ぎ、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＭ１４はもはや“オン”バイアスをかけられ得ない。ＭＯＳＦＥＴトランジスタＭ１４のドレインは高インピーダンスとなる。抵抗Ｒ１２５はノード１５を零電圧レベルに保持する。

図５は、環境５００で本発明を実施する例となる実施形態の図であり、図３の保護回路３１の更なる詳細と、図３の送受信機３２及び信号結合器３０並びに伝送ライン６１との間の相互接続とを示す。当然のことながら、本発明に従う保護回路の当該実施例は、保護回路３５として示される図３のＩＲＤ６０内で同様に実施され得る。ライティングサージの性質により、伝送ライン６１の各端部にサージ抑止ダイオードを置くことが必要とされる。これは、高サージ電流が伝送ライン６１を流れる場合に伝送ライン６１の両端で生ずる電圧降下に起因する。伝送ラインの図３のＦＴＭ２０の側及び伝送ラインのＩＲＤ６０の側は、同様の構成の保護ダイオードを有する。

保護回路は、第１のダイオードＤ３０と、第２のダイオードＤ３１と、第１の過渡電圧抑止（ＴＶＳ（Transient Voltage Suppression））ダイオードＤ２９と、第２のＴＶＳダイオードＤ３２と、第１の抵抗Ｒ１と、第２の抵抗Ｒ２と、第３の抵抗Ｒ３と、第１のバイアス点Ｖ１と、第２のバイアス点Ｖ２とを有する。

保護回路３１は、ＦＴＭ送受信機３２及び他のインターフェース回路をライティングサージから保護する。ダイオードＤ２９、Ｄ３０、Ｄ３１及びＤ３２は、正及び負のライティングサージ事象からのエネルギを吸収するよう実装される。この構成は、低インピーダンス又は非線形の導通経路を２．３ＭＨｚＦＴＭ信号に与えないよう構成されている。

ＴＶＳ保護ダイオードＤ２９及びＤ３２は、ＦＴＭモードの間７５オーム伝送ライン６１に存在する２．３ＭＨｚＦＴＭ信号伝送ラインに対するキャパシタンス及び非線形導通状態の発生源である。ＴＶＳ保護ダイオードＤ２９及びＤ３２は、また、それらに付随する高寄生キャパシタンス（通常１０ｎＦ）を有する。本発明の実施例に従って、従来のバイポーラダイオードＤ３０又はＤ３１は、ＴＶＳダイオードＤ２９又はＤ３２と直列接続され、２．３ＭＨｚＦＴＭ信号への高インピーダンス直列経路を実現するよう逆バイアスをかけられる。保護回路３５が図３のＩＲＤ６０に実装される場合に、図４の直列バイポーラダイオードＤ２５は、図４のＭＯＳＦＥＴトランジスタＭ１４に対する保護ダイオードの２つの目的を兼ね、それは、２．３ＭＨｚＦＴＭ信号がＭＯＳＦＥＴトランジスタＭ１４又はＴＶＳダイオードＤ２９及びＤ３２に順方向バイアスをかけないよう逆バイアス直列ダイオードである。図４のバイアススイッチ３３０及び電圧３３１により図４のバイポーラダイオードＤ２５及びＭＯＳＦＥＴトランジスタＭ１４にバイアスをかける当該方法は、ブースト回路によって生成されるノイズがＦＴＭ検出器の品質を低下させることを防ぐ。ＴＶＳダイオードは、アバランシェダイオード又はツェナーダイオード等の何れかのクランピングダイオードを用いて実施され得る。かかるクランピングダイオードは、逆バイアスが既知の値（通常、ツェナー電圧又はブレイクダウン電圧と呼ばれる）へとクランピングされるように、既知の逆電流を超える意図的なブレイクダウンを有する。なお、かかるクランピングダイオードは、ツェナー領域又はアバランシェ領域で電流及び電力に対して最大限度を有する。本発明に従う回路の例となる記載で、かかるクランピングダイオードは、概してＴＶＳダイオードと呼ばれるが、前述の如何なるクランピングダイオードが代用されてもよい。

本発明に従う当該実施例で、正サージ保護は、２０ボルトダイオードＤ３２と、これと直列接続されているバイポーラダイオードＤ３１とを使用する。これは、バイアス電圧Ｖ１及び第１の抵抗Ｒ１がこれらのダイオードＤ３１及びＤ３２のカソードを伝送ライン平均零電圧を上回って引っ張ることを可能にする。これは、それらのダイオードに逆バイアスをかけ、それらのダイオードが２．３ＭＨｚＦＴＭ波形の何れの部分の間も導通することを防ぐ。

負サージ事象は、第２のダイオードが負サージエネルギを軽減するよう接地されることを必要とする。第２の低電圧ＴＶＳダイオードＤ２９は、バイポーラダイオードＤ３０と直列に配置されている。次いで、バイポーラダイオードＤ３０は、バイアス電圧Ｖ２によって逆バイアスをかけられるので、２．３ＭＨｚ信号の高振幅ピークを受ける場合に導通状態に入らない。バイポーラダイオードＤ３０は、第２の抵抗Ｒ２を介して、小さな電圧（本実施例では３．３ボルト）によって逆バイアスをかけられる。

ＦＴＭモジュール２０又はＩＲＤ６０の出力での不要な直流電圧を防ぐよう伝送ラインは零電圧であることが望ましい。第３の抵抗Ｒ３は、このノードを零電圧に保持する。第２のＴＶＳダイオードＤ２９は、逆バイポーラダイオードバイアス電圧Ｖ２を０ボルトＤＣ伝送ラインから離す。ＴＶＳダイオードＤ２８は、ＦＴＭ装置２０で見られる４ダイオード保護方式で実施され、又は図３のＩＲＤ６０での直列バイポーラダイオードと関連付けられ得る。特定の設計規準に依存して、Ｖ１は、Ｖ１がＶ２と等しくなるよう、Ｖ２と同じ電圧によって供給され得る。

ここで記載されるように、本発明は、居住内でＦＴＭとＩＲＤとの間の信号通信を可能にするアーキテクチャ及びプロトコルを提供する。本発明は好ましい設計を有するよう記載されてきたが、本発明は、更に、本開示の精神及び適用範囲の中で変更されてよい。よって、本願は、その原則を用いる本発明の如何なる変形、仕様、又は適応も包含するよう意図される。更に、本願は、本発明が関係し且つ添付の特許請求の範囲の技術的範囲内にある当該技術における既知の又は常習的な実施内にある本開示からの逸脱も包含するよう意図される。

Claims (8)

1. 伝送ラインと第１の基準電位との間にあり、第１のダイオード及び第１のクランピングダイオードを有し、前記第１のダイオードが逆バイアスをかけられるように前記第１のダイオード及び前記第１のクランピングダイオードの接点に第１の直流電圧が結合される第１の信号経路と、
   前記伝送ラインと前記第１の基準電位との間にあり、第２のダイオード及び第２のクランピングダイオードを有し、前記第２のダイオードが逆バイアスをかけられるように前記第２のダイオード及び前記第２のクランピングダイオードの接点に第２の直流電圧が結合される第２の信号経路と
   を有し、
   前記第１の信号経路及び前記第２の信号経路は、抵抗と並列に接続される、
   装置。
2. 前記第１のダイオード及び前記第１のクランピングダイオードの前記接点は、前記第１のダイオードのカソード及び前記第１のクランピングダイオードのカソードへ結合される、請求項１記載の装置。
3. 前記第２のダイオード及び前記第２のクランピングダイオードの前記接点は、前記第２のダイオードのカソード及び前記第２のクランピングダイオードのカソードへ結合される、請求項１記載の装置。
4. 前記第１のダイオードのアノードは前記伝送ラインへ結合され、前記第１のクランピングダイオードのアノードは基準電位源へ結合される、請求項１記載の装置。
5. 前記第２のダイオードのアノードは基準電位源へ結合され、前記第２のクランピングダイオードのアノードは前記伝送ラインへ結合される、請求項１記載の装置。
6. 前記第１のクランピングダイオード及び前記第２のクランピングダイオードはツェナーダイオードである、請求項１記載の装置。
7. 前記第１のクランピングダイオード及び前記第２のクランピングダイオードはアバランシェダイオードである、請求項１記載の装置。
8. 前記第１のクランピングダイオード及び前記第２のクランピングダイオードは過渡電圧抑止ダイオードである。請求項１記載の装置。

Images