JP5065956B2

JP5065956B2 - 静電気保護回路及びこれを用いたアンテナスイッチモジュール

Info

Publication number: JP5065956B2
Application number: JP2008074884A
Authority: JP
Inventors: 兼央金原
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2008-03-24
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2028-03-24
Also published as: JP2009232137A

Description

本発明は、電子機器を静電気から保護する回路に関し、特に移動体通信機等に用いられるアンテナスイッチモジュールを静電気から保護する回路に関する。

静電気は電子機器に様々な悪影響を与えることが知られている。特に、携帯電話等の移動体通信機は静電気の影響を受けやすい。例えば、数十ｋＶの静電気がアンテナを介して移動体通信機の内部に入り込むと、内部回路の特性の劣化や破壊を引き起こす。

特許文献１には、アンテナ端子と後段の信号処理回路に接続された端子との間に、ハイパスフィルタ及び直列共振回路からなる静電気保護回路を接続した構成が開示されている。また、特許文献２には、複数のアンテナ端子とスイッチ回路との間に、それぞれノッチフィルタ及びチップインダクタを設けたマルチバンド用のアンテナスイッチモジュールが開示されている。
特開２００５−１６７６３９号公報特開２００７−１５０５６６号公報

しかしながら、両者とも十分な静電気保護効果を得るためには、アンテナ端子と接地との間に設けられたインダクタの数を増加させる必要があり、小型化が難しいという課題があった。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、電子機器を保護するために十分な静電気保護効果を得ることができ、かつ小型化が可能な静電気保護回路及びこれを用いたアンテナスイッチモジュールを提供することを目的とする。

本発明の静電気保護回路は、複数のアンテナのそれぞれに接続可能な複数のアンテナ端子と、前記複数のアンテナ端子のそれぞれと対になるように設けられ、後段の信号処理回路に接続可能な複数の回路端子と、前記複数のアンテナ端子及び前記複数の回路端子のそれぞれの間に接続された複数のハイパスフィルタ回路と、前記複数のアンテナ端子のうち、少なくとも２つの前記アンテナ端子の間に接続された第２インダクタと、を具備する。また、前記ハイパスフィルタ回路は、前記アンテナ端子と前記回路端子の間に接続されたキャパシタと、前記アンテナ端子と接地の間に接続された第１インダクタとを含む。また、前記信号処理回路は、前記回路端子と受信端子及び送信端子との間に接続された分波器を含む。

上記の構成によれば、１つのアンテナ端子に静電気が進入した場合に、該アンテナ端子に接続された第１インダクタを介する第１の経路と、該アンテナ端子に接続された第２インダクタ及び他のアンテナ端子に接続された他の第１インダクタを介する第２の経路とにより、接地に電流を逃がすことができる。静電気を接地に逃がすための経路を複数設けることで、電子機器を保護するために十分な静電気保護効果を得ることができる。また、アンテナ端子と回路端子との間に接続される第１インダクタの数を増加させる必要がないため、小型化を図ることができる。

上記構成において、前記アンテナ端子及び前記回路端子の数はそれぞれ３以上であり、前記複数のアンテナ端子のそれぞれは、少なくとも１つの他の前記アンテナ端子に対し、前記第２インダクタを介して接続されている構成とすることができる。この構成によれば、複数のアンテナ端子の全てに第２インダクタが接続されている。このため、いずれのアンテナ端子に静電気が侵入した場合であっても、複数の経路により静電気を接地に逃がすことができる。その結果、さらに大きな静電気保護効果を得ることができる。

上記構成において、前記アンテナ端子及び前記回路端子の数はそれぞれ３以上であり、前記複数のアンテナ端子のそれぞれは、他の全ての前記アンテナ端子に対し、前記第２インダクタを介して接続されている構成とすることができる。この構成によれば、さらに多くの経路により静電気を接地に逃がすことができるため、さらに大きな静電気保護効果を得ることができる。

上記構成において、前記複数のハイパスフィルタ回路のそれぞれは、前記信号処理回路が処理する信号の周波数よりも低い周波数成分の通過を阻止する構成とすることができる。

本発明のアンテナスイッチモジュールは、上記の静電気保護回路と、上記の信号処理回路とを有する。この構成によれば、静電気保護効果が大きく、小型化に適したアンテナスイッチモジュールを得ることができる。

本発明によれば、静電気を接地に逃がすための経路を複数設けることで、電子機器を保護するために十分な静電気保護効果を得ることができる。また、アンテナ端子と回路端子との間に接続されるインダクタの数を増加させる必要がないため、小型化を図ることができる。

最初に、従来技術における課題について図面を用いて詳細に説明する。
（比較例）

図１（ａ）及び（ｂ）は、比較例に係る静電気保護回路を含む回路モジュールを示す図である。回路モジュールには、静電気保護回路１０及び信号処理回路２０が含まれている。

図１（ａ）を参照に、静電気保護回路１０はアンテナ端子１２及び回路端子１４を有する。アンテナ端子１２は、不図示のアンテナに接続することができる。回路端子１４は、信号処理回路の入出力端子に接続されている。アンテナ端子１２と回路端子１４との間には、ハイパスフィルタ回路１６が接続されている。比較例の回路モジュールは、２つの異なるアンテナに接続可能な２つのポート１１ａ及び１１ｂを有する。両者の構成は共通であるが、必要に応じてポートの各構成要素（１２〜１６）を添え字（ａ及びｂ）にて区別する。

ポート１１ａを例に、ハイパスフィルタ回路１６ａは、インダクタＬ１及びキャパシタＣ１を含む。インダクタＬ１はアンテナ端子１２ａと接地との間に、キャパシタＣ１はアンテナ端子１２ａと回路端子１４ａとの間にそれぞれ接続されている。この構成により、ハイパスフィルタ回路１６ａは、回路端子１４ａが接続された信号処理回路２０が処理する信号よりも低い周波数成分の通過を阻止する。インダクタＬ１のインダクタンス及びキャパシタＣ１のキャパシタンスは、阻止すべき周波数成分に応じて適宜定めることができる。

図１（ａ）では、アンテナ端子１２と接地との間に接続されたインダクタの数は１つである。例えば、ＩＥＣ６１０００−４−２の規格では、静電気保護回路１０に対し８ｋＶ程度のＥＳＤ（Electrostatic Discharge：静電気放電）耐圧が求められるが、インダクタが１つの場合に得られるＥＳＤ耐圧は４ｋＶ程度であり、回路モジュールを十分に保護することができない。

図１（ｂ）は、ハイパスフィルタ回路１６におけるインダクタの数を増やした例である。例えば、ハイパスフィルタ回路１６ａは、インダクタＬ１の他にインダクタＬ３を備えている。インダクタＬ３は、インダクタＬ１と同様に、アンテナ端子１２ａと接地との間にインダクタＬ１と並列に接続されている。ハイパスフィルタ回路１６ｂも、同様にインダクタＬ２の他にインダクタＬ４を備えている。

図１（ｂ）の構成によれば、アンテナ端子１２ａから進入した静電気を、インダクタＬ１だけでなくインダクタＬ３を介して逃がすことができるため、静電気保護効果を高めることができる。しかし、インダクタＬ３とＬ４を接続した分だけ、ハイパスフィルタ回路１６が大きくなってしまうため、回路モジュールの小型化を図ることが難しい。

以上のように、従来の静電気保護回路では、十分な静電気保護効果をもたせつつ小型化を図ることが難しかった。以下の実施例では、上記の課題を解決するための静電気保護回路及びこれを用いたアンテナスイッチモジュールについて、図面を用いて説明する。

図２は、実施例１に係る静電気保護回路を含む回路モジュールを示す図である。図１（ａ）の比較例と共通の構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図２の構成は、静電気保護回路１０Ｂの構成が図１（ａ）と異なる。静電気保護回路１０Ｂは、アンテナ端子１２と接地との間に接続されたインダクタＬ１及びＬ２（第１インダクタ）の他に、２つのアンテナ端子１２ａと１２ｂとの間に接続されたインダクタＬ１１（第２インダクタ）を含む。その他の構成は図１（ａ）と同じである。

図２の静電気保護回路１０Ｂは、アンテナ端子１２に侵入した静電気を逃がすための経路を複数有している。例えば、アンテナ端子１２ａに静電気が進入した場合、従来のように第１インダクタＬ１を介して接地に静電気を逃がす第１経路３０がある。また、もう一方のアンテナ端子１２ｂとの間に接続された第２インダクタＬ１１から、もう一方の第１インダクタＬ２を介して接地に電流を逃がす第２経路３２がある。アンテナ端子１２ｂに静電気が進入した場合も、同様に第１インダクタＬ２及び第２インダクタＬ１１を介して静電気を逃がすことができる。

アンテナ端子１２ａと接地との間のインダクタンスＬ（第１経路３０と第２経路３２とを合わせたもの）は、以下の式で表すことができる。なお、第１インダクタＬ１及びＬ２のインダクタンスをそれぞれＬ_１及びＬ_２で、第２インダクタＬ１１のインダクタンスをＬ_１１で表す。

これに対し、図１（ａ）の静電気保護回路１０は静電気を逃がすための経路が１つしかないため、インダクタンスの値はＬ_１となる。式１よりＬ＜Ｌ_１であるため、図２の静電気保護回路１０Ｂは図１（ａ）の静電気保護回路１０に比べてアンテナ端子１２と接地との間のインダクタンスが小さく、より多くの静電気を逃がすことができる。このように、第２インダクタＬ１１を介して２つのアンテナ端子１２ａ及び１２ｂを接続することで、静電気を接地に逃がすための経路を増やし、電子機器を保護するために十分な静電気保護効果を得ることができる。また、図１（ｂ）のように第１インダクタの数を増加させる必要がない（Ｌ３及びＬ４が不要）ため、回路全体の小型化を図ることができる。

実施例２は、ポートの数を３つとした例である。図３は、実施例２に係る静電気保護回路を含む回路モジュールを示す図である。図２の実施例１と共通の構成については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図３の静電気保護回路１０Ｃは、図２のポート１１ａ、１１ｂに加えて、ポート１１ｃをさらに備える。アンテナ端子１２ｃと回路端子１４ｃとの間には、ハイパスフィルタ１６ｃが接続されている。ハイパスフィルタ１６ｃの構成は、ハイパスフィルタ回路１６ａ及び１６ｂと同じである。また、アンテナ端子１２ｂとアンテナ端子１２ｃとの間には、第２インダクタＬ１２が接続されている。

図３の静電気保護回路１０Ｃは、全てのアンテナ端子１２ａ〜１２ｃについて、静電気を逃がすための経路が２つ以上設けられている。例えば、アンテナ端子１２ａに侵入した静電気は、第１インダクタＬ１及び第２インダクタＬ１１等を介して接地に逃がすことができる。同様に、アンテナ端子１２ｂに進入した静電気は第１インダクタＬ２、第２インダクタＬ１１、及び第２インダクタＬ１２等を介して接地に逃がすことができ、アンテナ端子１２ｃに進入した静電気は第１インダクタＬ３及び第２インダクタＬ１２等を介して接地に逃がすことができる。

図３の静電気保護回路１０Ｃでは、３つのアンテナ端子１２のそれぞれが、少なくとも１つの他のアンテナ端子１２に対し、第２インダクタを介して接続されている。これにより、ポートの数が３つの場合であっても、電子機器を保護するのに十分な静電気保護効果を得ることができる。なお、ポートの数が４以上の場合であっても、図３と同様の構成にて同様の効果を得ることが可能である。

実施例３は、第２インダクタの数をさらに増やした例である。図４は、実施例３に係る静電気保護回路を含む回路モジュールを示す図である。図３の実施例２と共通の構成については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図４の静電気保護回路１０Ｄは、図３の第２インダクタＬ１１及びＬ１２に加えて、アンテナ端子１２ａと１２ｃとの間に接続された第２インダクタＬ１３をさらに備える。その他の回路構成は、図３と同じである。

図４の静電気保護回路１０Ｄは、全てのアンテナ端子１２ａ〜１２ｃについて、静電気を逃がすための経路が３つ以上ずつ設けられている。例えば、アンテナ端子１２ａに侵入した静電気は、第１インダクタＬ１、第２インダクタＬ１１、及び第２インダクタＬ１３等を介して接地に逃がすことができる。同様に、アンテナ端子１２ｂに進入した静電気は第１インダクタＬ２、第２インダクタＬ１１、及び第２インダクタＬ１２等を介して接地に逃がすことができ、アンテナ端子１２ｃに進入した静電気は第１インダクタＬ３、第２インダクタＬ１２及び第２インダクタＬ１３等を介して接地に逃がすことができる。

図４の静電気保護回路１０Ｄでは、３つのアンテナ端子１２のそれぞれが、他の全てのアンテナ端子１２に対し、第２インダクタＬ１１〜Ｌ１３を介して接続されている。これにより、静電気を接地に逃がすための経路を増やし，さらに大きな静電気保護効果を得ることができる。なお、ポートの数が４以上の場合であっても、図４と同様の構成にて同様の効果を得ることが可能である。

実施例４は、上述した静電気保護回路をアンテナスイッチモジュールに組み込んだ例である。図５は、実施例４に係るアンテナスイッチモジュールを示す図である。アンテナスイッチモジュール４０は、静電気保護回路１０Ｂと、信号処理回路２０Ａとを含む。図５の静電気保護回路１０Ｂの構成は、図２（実施例１）の静電気保護回路１０Ｂと同じである。また、図５の信号処理回路２０Ａは、マルチバンド方式の通信機器に対応するものである。信号処理回路２０Ａは、スイッチ２２、デュプレクサ（Ｄｕｐ）２４、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２６、及びバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２８を有する。

上側のポート１１ａのアンテナ端子１２ａは、第１アンテナＡｎｔ１に接続されている。回路端子１４ａは、信号処理回路２０Ａのスイッチ２２ａに接続されている。同様に、下側のポート１１ｂのアンテナ端子１２ｂは第２アンテナＡｎｔ２に、回路端子１４ｂは信号処理回路２０Ａのスイッチ２２ｂにそれぞれ接続されている。

スイッチ２２ａは、静電気保護回路１０Ｂからの受信信号をＤｕｐ２４ａまたはＢＰＦ２８ａへ出力する。Ｄｕｐ２４ａの出力は受信端子ＲＸ１へ、ＢＰＦ２８ａの出力は受信端子ＲＸ２へとそれぞれ入力される。また、スイッチ２２ａはＤｕｐ２４ａまたはＬＰＦ２６ａからの送信信号を静電気保護回１０Ｂへと出力する。Ｄｕｐ２４ａへは送信端子ＴＸ１から、ＬＰＦ２６ａへは送信端子ＴＸ２からの送信信号がそれぞれ入力される。スイッチ２２ｂについても同様に、Ｄｕｐ２４ｂ、ＬＰＦ２６ｂ、ＢＰＦ２８ｂがそれぞれ接続されており、受信端子ＲＸ３〜ＲＸ４、及び送信端子ＴＸ３〜ＴＸ４を介して受信機内部との信号のやり取りが行われる。

以上のように、静電気保護回路１０Ｂをアンテナスイッチモジュール４０に組み込むことができる。静電気保護回路１０Ｂがもつ静電気保護効果により、モジュールの内部における静電気の悪影響を抑制することができる。なお、ポートの数に応じて、図５の静電気保護回路１０Ｂの代わりに図３の静電気保護回路１０Ｃや図４の静電気保護回路１０Ｄ、及びその変形例を用いてもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、従来例に係る静電気保護回路の構成を示した回路図である。図２は実施例１に係る静電気保護回路の構成を示した回路図である。図３は実施例２に係る静電気保護回路の構成を示した回路図である。図４は実施例３に係る静電気保護回路の構成を示した回路図である。図５は実施例４に係るアンテナスイッチモジュールの構成を示した回路図である。

符号の説明

１０静電気保護回路
１１ポート
１２アンテナ端子
１４回路端子
１６ハイパスフィルタ
２０信号処理回路
２２スイッチ
２４デュプレクサ
２６ローパスフィルタ
２８バンドパスフィルタ

Claims

複数のアンテナのそれぞれに接続可能な複数のアンテナ端子と、
前記複数のアンテナ端子のそれぞれと対になるように設けられ、後段の信号処理回路に接続可能な複数の回路端子と、
前記アンテナ端子と前記回路端子の間に接続されたキャパシタと、前記アンテナ端子と接地の間に接続された第１インダクタとを含み、前記複数のアンテナ端子及び前記複数の回路端子のそれぞれの間に接続された複数のハイパスフィルタ回路と、
前記複数のアンテナ端子のうち、少なくとも２つの前記アンテナ端子の間に接続された第２インダクタと、
を具備し、
前記信号処理回路は、前記回路端子と受信端子及び送信端子との間に接続された分波器を含むことを特徴とする静電気保護回路。
前記アンテナ端子及び前記回路端子の数はそれぞれ３以上であり、
前記複数のアンテナ端子のそれぞれは、少なくとも１つの他の前記アンテナ端子に対し、前記第２インダクタを介して接続されていることを特徴とする請求項１に記載の静電気保護回路。
前記アンテナ端子及び前記回路端子の数はそれぞれ３以上であり、
前記複数のアンテナ端子のそれぞれは、他の全ての前記アンテナ端子に対し、前記第２インダクタを介して接続されていることを特徴とする請求項１に記載の静電気保護回路。
前記複数のハイパスフィルタ回路のそれぞれは、前記信号処理回路が処理する信号の周波数よりも低い周波数成分の通過を阻止することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の静電気保護回路。
請求項１から４のうちいずれか１項に記載の静電気保護回路と、
前記回路端子が接続されたスイッチを含む前記信号処理回路と、
を有することを特徴とするアンテナスイッチモジュール。