JPH0648342U - 無線機のサージ吸収回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サージ電圧から電力増幅器を確実に保護す
る。 【構成】 空中線整合器２を介して空中線３と接続され
る無線機の終段部における電力増幅器１を、雷等による
サージ電圧から保護するサージ吸収回路において、ファ
ーストリカバリーダイオード７、８と半導体アレスタ
９、１０とからなる直列接続体の二組を並列接続し、フ
ァーストリカバリーダイオード７、８側の一端を電力増
幅器１と空中線整合器２間に接続し、他端を接地する構
成。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、空中線を経由して侵入する雷サージや静電気サージから無線機の終 段部を構成する半導体回路を保護するサージ吸収回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、図２に示すようなパワートランジスタやＭＯＳ−ＦＥＴで構成する電力 増幅器１を有する無線送信機においては、空中線を経由して侵入してくる誘導雷 サージや静電気サージによって、パワートランジスタやＭＯＳ−ＦＥＴ等にダメ ージを受ける場合がある。従ってこれら半導体素子を保護するために、送信部出 力段に低容量のガス入りアレスタ５を用いたサージ吸収回路を使用していた。す なわち、半導体素子で構成された電力増幅器１はライン４によって空中線整合器 ２に接続され、その出力端には空中線３が接続される。また、空中線整合器２の 入力端及び出力端は、それぞれガス入りアレスタ５及び６を介して接地されてい る。なお、送信機によっては雷サージ電圧を減衰するために、空中線整合器２と 空中線３との間にハイパスフィルタまたはローパスフィルタを挿入する場合もあ る。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ガス入りアレスタ５及び６は、侵入するサージ電圧をアースに放電して電力増 幅器１を保護する役目を果たし、そのためにガス入りアレスタ５の放電開始電圧 は、送信機が出力する高周波電圧のピーク値よりも高く設定する必要がある。

【０００４】 ガス入りアレスタ５に印加される高周波電圧は、空中線整合器２で空中線３の インピーダンスに対して整合を取った後、約５０Ωのライン４を経由して入力す るため、電力増幅器１の出力電力に依存するのみでアンテナインピーダンスの変 化には依存しない。

【０００５】 しかし、ガス入りアレスタ６に印加される高周波電圧は、アンテナインピーダ ンスの変化に依存するため、一般にガス入りアレスタ５よりもガス入りアレスタ ６に高い放電電圧のアレスタが採用される。

【０００６】 しかしながら、一般的にサージ電圧は高速で立ち上がるため、１０^-5秒から１ ０^-6秒程度の応答速度を有するガス入りアレスタでは、雷サージ電圧の立ち上が り速度に応答することができず、また実際には放電開始電圧の数倍の電圧で放電 するために、高いサージ電圧が電力増幅器１に印加されてしまうといった問題が あった。すなわち、従来使用されているガス入れアレスタによるサージ吸収回路 では、デリケートな特性を持つＭＯＳ−ＦＥＴ等の半導体素子を誘導雷サージ等 によるダメージから保護することが困難であった。

【０００７】 また、雷サージ電圧の持つ周波数成分は一般的に０〜１０ＭＨｚ程度であるた め、これらの周波数を扱う中波や短波の送信機では、フィルタによるサージ吸収 回路によって雷サージ電圧を減衰または除去することは不可能であった。

【０００８】 更に、ガス入りアレスタよりも応答速度の速い、電源回路や信号線回路に用い られる酸化金属バリスタや半導体アレスタによるサージ吸収回路もあるが、これ らは素子の端子間容量が大きいため、図２に示すような高周波回路に取り付けた 場合、高周波回路に及ぼす影響が大きくなり使用することが困難であった。

【０００９】 本考案は、上記の課題に鑑み、サージ電圧から電力増幅器を確実に保護できる 無線機のサージ吸収回路を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記目的を達成するために、空中線整合器を介して空中線と接続され る無線機の終段部における電力増幅器を、雷等によるサージ電圧から保護するサ ージ吸収回路において、ファーストリカバリーダイオードと半導体アレスタとか らなる直列接続体の二組を並列接続し、ファーストリカバリーダイオード側の一 端を電力増幅器と空中線整合器間に接続し、他端を接地するように構成したもの である。

【００１１】

【作用】

上記構成の本考案の無線機のサージ吸収回路では、接合部容量の大きい半導体 アレスタをファーストリカバリーダイオードと直列接続し、ファーストリカバリ ーダイオードを介して高周波回路と接続して、半導体アレスタの高周波回路に及 ぼす影響を防止し、かつこの半導体アレスタを用いてサージ電圧に対する応答速 度を速くする。

【００１２】 これによって、サージ電圧から電力増幅器を確実に保護できる。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案の一実施例につき図面を参照して詳細に述べる。図１において、 電力増幅器１とライン４によって接続される空中線整合器２間には、ファースト リカバリーダイオード（ＦＲＤ）７と半導体アレスタ９との直列接続体が、ＦＲ Ｄ７側を電力増幅器１の出力端側として、電力増幅器１の出力端側と接地間に接 続される。また、ＦＲＤ８と半導体アレスタ１０との直列接続体が、ＦＲＤ８側 を電力増幅器１の出力端側として、電力増幅器１の出力端側と接地間に、ＦＲＤ ７と半導体アレスタ９との直列接続体と並列に接続され、サージ吸収回路を構成 する。

【００１４】 ここで、応答速度が１０^-9秒から１０^-12 秒と高速であるが、接合部容量が１ ００ｐＦから千数百ｐＦと大きい半導体アレスタ９及び１０をＦＲＤ７及び８と それぞれ直列接続することにより、半導体アレスタによる高周波回路に及ぼす影 響を除去する。

【００１５】 ＦＲＤ７及び８には、電力増幅器１の出力電圧のピーク値Ｅｐに対して十分な 逆耐圧を持ち、かつ低容量のものを使用する。半導体アレスタ９及び１０には、 電力増幅器１の出力電圧のピーク値Ｅｐよりやや高いブレークダウン電圧Ｅｂを 持つものを使用する。

【００１６】 次に、本考案の回路動作について説明する。まず通常使用時において、電力増 幅器１から出力電圧波形１５の電圧がライン４上に出力されると、ＦＲＤ７は出 力電圧波形１５の正側電圧を検波し、半導体アレスタ９の接合部容量Ｃａを電力 増幅器１の出力電圧のピーク値Ｅｐまで瞬時に充電する。

【００１７】 一方、半導体アレスタ９のブレークダウン電圧Ｅｂは、出力電圧のピーク値Ｅ ｐより高く設定してあるため、半導体アレスタ９は高抵抗を保ち、接合部容量Ｃ ａに充電された電流はわずかしか流れない。このため、一度接合部容量Ｃａに充 電されると、半導体アレスタ９は出力電圧のピーク値Ｅｐを保ち、ＦＲＤ７から の再充電電流は微小となり、その結果ＦＲＤ７は直流的に高インピーダンスとな る。

【００１８】 また、半導体アレスタ９端子間には出力電圧のピーク値Ｅｐにより高い逆バイ アス電圧が加わるため、半導体アレスタ９の接合部容量Ｃａは激減する。この逆 バイアス時における半導体アレスタ９の低下した接合部容量をＣａ´とすると、 ＦＲＤ７及び半導体アレスタ９の直列接続された直列容量（Ｃａ´＋Ｃｄ）は、 （Ｃａ´×Ｃｄ）／（Ｃａ´＋Ｃｄ） となる。

【００１９】 ＦＲＤ８及び半導体アレスタ１０は負側電圧を扱う回路であり、正電圧側回路 と同様に半導体アレスタ１０の接合部容量Ｃａには、出力電圧のピーク値−Ｅｐ が充電され、半導体アレスタ１０は逆バイアスされる。よって、これら２つの回 路の総合容量Ｃｔは、 Ｃｔ＝２×｛（Ｃａ´×Ｃｄ）／（Ｃａ´＋Ｃｄ）｝ となる。

【００２０】 ここで、逆バイアス時における半導体アレスタの低下した接合部容量Ｃａ´と 、ＦＲＤの接合部容量Ｃｄは共に小さい値であるため、総合容量Ｃｔも小さい値 となる。よって、半導体アレスタの電力増幅器１の出力段の動作に与える影響は 無視でき、また接合部容量Ｃａ´及びＣｄに流れる高周波電流の値も小さいため 、これらの素子内部で発生する発熱も小さいものとなる。

【００２１】 次にサージ電圧が空中線３を経由して電力増幅器１のライン４に印加され、ラ イン４の電圧が半導体アレスタのブレークダウン電圧Ｅｂ＋ＦＲＤのスレッショ ルド電圧を越えた場合には、半導体アレスタがブレークダウンしサージ電圧を吸 収する。すなわち、ライン４に印加されるサージ電圧が正電圧の場合には、半導 体アレスタ９がブレークダウンし、負電圧の場合には半導体アレスタ１０がブレ ークダウンして回路を保護する。

【００２２】 電力増幅器１が動作を停止している場合には、半導体アレスタ９及び１０には 逆バイアス電圧がかからないため、サージ吸収回路の容量は動作時よりも大きく なるが、電力増幅器１が停止しているので何等問題はない。このときにサージ電 圧が印加されても半導体アレスタのブレークダウン電圧は回路動作時と同様のた め、回路を保護することは可能である。

【００２３】 なお、ガス入りアレスタ６は、空中線３から大きいエネルギーを持つサージ電 圧が印加されたときに、スパークして回路側に大電流が流入することを防止する 。

【００２４】

【考案の効果】

以上の説明から理解されるように、本考案の無線機のサージ吸収回路では、接 合部容量の大きい半導体アレスタをファーストリカバリーダイオードと直列接続 し、ファーストリカバリーダイオードを介して高周波回路と接続することにより 、半導体アレスタの高周波回路に及ぼす影響を防止することができ、半導体アレ スタを用いることによりサージ電圧に対する応答速度を速くすることができるた め、サージ電圧から電力増幅器を確実に保護することができるという効果を有す る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す無線機のサージ吸収回
路図である。

【図２】従来の無線機のサージ吸収回路図である。

【符号の説明】

１ 電力増幅器 ２ 空中線整合器 ３ 空中線 ４ ライン ６ ガス入りアレスタ ７、８ ファーストリカバリーダイオード ９、１０ 半導体アレスタ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 空中線整合器を介して空中線と接続され
   る無線機の終段部における電力増幅器を、雷等によるサ
   ージ電圧から保護するサージ吸収回路において、 ファーストリカバリーダイオードと半導体アレスタとか
   らなる直列接続体の二組を並列接続し、前記ファースト
   リカバリーダイオード側の一端を前記電力増幅器と前記
   空中線整合器間に接続し、他端を接地することを特徴と
   する無線機のサージ吸収回路。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記半導体アレスタ
   が、前記電力増幅器の出力電圧のピーク値よりも高いブ
   レークダウン電圧を有することを特徴とする無線機のサ
   ージ吸収回路。