JP2001127663A

JP2001127663A - 静電気保護回路

Info

Publication number: JP2001127663A
Application number: JP30807999A
Authority: JP
Inventors: Toshitaka Hayakawa; 俊高早川
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2001-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】移動体通信機の小型軽量化を妨げることなく
して、回路モジュール内の回路網を静電気から保護し得
る静電気保護回路を提供する。【解決手段】静電気保護回路２０ａを適用したアンテ
ナスイッチ２０によると、アンテナスイッチ２０に内蔵
される静電気保護回路２０ａは、アンテナが電気的に接
続されるアンテナ端子ＡＮＴとスイッチ回路２０ｂの入
出力端子Ｊとの間に接続されるコンデンサＣ0 と、この
コンデンサＣ0 のアンテナ端子ＡＮＴ側に一端側と筐体
接地ＦＧとの間に接続されるインダクタＬ0 と、から構
成されており、インダクタＬ0およびコンデンサＣ0によ
り、携帯電話機の通信周波数よりも少なくとも低い周波
数の交流成分および直流成分の通過を阻止する。これに
より、アンテナ側から侵入した静電気を、スイッチ回路
２０ｂの前段で筐体接地ＦＧ側に逃がすことができるの
で、スイッチ回路２０ｂに侵入する静電気を阻止でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信機、例
えば携帯電話機、簡易型携帯電話機等のアンテナに接続
される回路モジュールを静電気から保護する静電気保護
回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話機や簡易型携帯電話機
（いわゆるＰＨＳ）を代表とする移動体通信機器の軽薄
短小化はめざましく、その多くは衣服等のポケットに入
れて持ち歩いても違和感を感じないほどに向上してい
る。そのため、携帯電話機等を衣服のポケットやハンド
バック等の中に入れて持ち歩くスタイルは、その利用者
にとっては日常化しており、上着の内ポケットやハンド
バックから携帯電話機等を取り出して電話をかける風景
はよく見かけるところである。

【０００３】ところで、合成繊維と乾燥した雰囲気とが
結びつくと静電気が発生しやすいことから、特に、空気
の乾燥しやすい季節（秋、冬）に衣類等が互いに擦れ合
う場合や自動車の座席から降りる場合等に静電気が起き
るということが日常的な経験により知られている。この
ような場合に発生する静電気の電圧は十数ｋＶにも達す
るため、衣服等のポケットに入れた携帯電話機等のアン
テナに直接、静電気が飛び込むと、携帯電話機等の故障
原因につながるおそれがある。即ち、アンテナから携帯
電話機等内に侵入した静電気が、内部の回路モジュール
の性能を劣化させ得るのである。

【０００４】そのため、このような問題を解決するもの
として、特開平６−１１２８５０号公報に開示される静
電気保護回路がある。この静電気保護回路では、アンテ
ナと回路モジュール（送信用高周波増幅回路）との間に
使用周波数の (1/4)波長共振器を挿入することで、この
(1/4)波長共振器は使用周波数の信号に対してはインピ
ーダンスがほぼ無限大で回路モジュールには影響を与え
ず、一方、直流に対してはインピーダンスがほぼ０であ
ることから、アンテナに静電気による高電圧が印加され
ても、その電荷は (1/4)波長共振器を通って接地側へ流
れ、回路モジュールの破損を免れるというものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た特開平６−１１２８５０号公報に開示される静電気保
護回路によると、 (1/4)波長共振器は、無損失分布定数
線路（例えばマイクロストリップライン）と、これに並
列接続された可変コンデンサとから構成される。そのた
め、これらから構成される (1/4)波長共振器を設けるた
めのスペースを確保する必要が生ずることから、静電気
保護回路を構成する回路部品の大きさ自体が前述した携
帯電話機等の小型軽量化を妨げるという問題がある。

【０００６】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、移動体
通信機の小型軽量化を妨げることなくして、回路モジュ
ール内の回路網を静電気から保護し得る静電気保護回路
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の静電気保護回路では、移動体通信機のア
ンテナに接続される回路モジュール内の回路網を静電気
から保護する静電気保護回路であって、前記回路モジュ
ールに前記アンテナが接続されるアンテナ接続側と前記
回路網に通信信号が入力または出力される信号入出力端
子との間に接続され、前記回路モジュールに内蔵される
コンデンサと、前記アンテナ接続側に接続される前記コ
ンデンサの一端側と接地との間に接続され、前記回路モ
ジュールに内蔵されるインダクタとを備え、前記インダ
クタおよび前記コンデンサにより、前記移動体通信機の
通信周波数よりも少なくとも低い周波数の交流成分およ
び直流成分の通過を阻止することを技術的特徴とする。

【０００８】また、請求項２の静電気保護回路では、請
求項１において、前記接地は、前記回路網の接地と直流
的に絶縁されていることを技術的特徴とする。

【０００９】さらに、請求項３の静電気保護回路では、
請求項１または２において、前記インダクタおよび前記
コンデンサは、前記移動体通信機の通信信号の通過を許
容するバンドパスフィルタの少なくとも一部を構成する
ことを技術的特徴とする。

【００１０】さらにまた、請求項４の静電気保護回路で
は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記回路モ
ジュールは、多層基板により構成され、前記インダクタ
または前記コンデンサの少なくとも一方は、前記多層基
板による積層構造により構成されることを技術的特徴と
する。

【００１１】請求項１の発明では、移動体通信機のアン
テナに接続される回路モジュールのアンテナ接続側とこ
の回路モジュール内の回路網の信号入出力端子との間に
接続されるコンデンサと、このコンデンサのアンテナ接
続側の一端側と接地との間に接続されるインダクタとを
回路モジュールに内蔵し、これらのインダクタおよびコ
ンデンサにより、移動体通信機の通信周波数よりも少な
くとも低い周波数の交流成分および直流成分の通過を阻
止する。即ち、回路モジュールに内蔵するインダクタお
よびコンデンサによって通信周波数よりも少なくとも低
い周波数の交流成分および直流成分の通過を阻止するハ
イパスフィルタを構成する。これにより、アンテナから
回路モジュール内に静電気が侵入しても、静電気の直流
成分および通信周波数よりも低い周波数の交流成分を、
インダクタにより接地側に逃がすとともにコンデンサに
より回路モジュールの回路網側への侵入を阻止すること
ができる。

【００１２】請求項２の発明では、インダクタの接続さ
れる接地は、回路網の接地と直流的に絶縁されているこ
とから、インダクタを通して逃げた静電気の直流成分お
よび通信周波数よりも低い周波数の交流成分が、回路網
の接地を介して回路網側に回り込むことを防止すること
ができる。

【００１３】請求項３の発明では、回路モジュールに内
蔵されるインダクタおよびコンデンサは、少なくとも移
動体通信機の通信信号の通過を許容するバンドパスフィ
ルタの一部を構成することから、このバンドパスフィル
タによって通信周波数よりも高い周波数の交流成分の通
過をも阻止することができる。

【００１４】請求項４の発明では、回路モジュールに内
蔵されるインダクタまたはコンデンサの少なくとも一方
は、回路モジュールを構成する多層基板の積層構造によ
り構成されることから、これらのインダクタおよびコン
デンサを追加したことによる回路モジュール自体の大型
化を抑制することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の静電気保護回路を
携帯電話機のアンテナスイッチに適用した一実施形態に
ついて図１〜図１２を参照して説明する。まず、アンテ
ナスイッチ２０を適用した携帯電話機の構成を図２に基
づいて説明する。図２に示す携帯電話機は、通信周波数
に８８０〜９１５ＭHz帯を使用し、その無線部は、主
に、送信部６０、受信部７０、アンテナ８０、アンテナ
スイッチ２０等から構成される。なお、図２には示さな
いが、携帯電話機はこの無線部の他に、マイクロコンピ
ュータを中心としたディジタル回路により構成される制
御部や、二次電池、電源回路等から構成される電源部等
を有する。

【００１６】送信部６０は、無線送信周波数（８８０〜
９１５ＭHz帯）の高周波を発生可能な電圧制御型発振器
（以下「送信用ＶＣＯ」という。）６２、この送信用Ｖ
ＣＯ６２から発生した高周波信号と変調器等から入力さ
れた源信号と混合し出力するミキサ６３、このミキサ出
力を電力増幅する送信アンプ６６、この送信アンプ６６
の出力から無線送信周波数（９１５ＭHz帯）よりも高い
周波数成分を除去する低域通過フィルタ（以下「ＬＰ
Ｆ」という。）６８、および、入出力を平衡線路とする
送信アンプ６６に対し平衡・不平衡の入出力変換を行う
バラン６４から構成される。送信部６０から出力された
高周波信号は、アンテナスイッチ２０を介してアンテナ
８０側に振り分けられアンテナ８０から空間に放射され
る。

【００１７】受信部７０は、アンテナ８０により受信し
た高周波信号をアンテナスイッチ２０を介して取り込み
必要な周波数成分の通過を許容する帯域通過フィルタ
（以下「ＢＰＦ」という。）７１、ＢＰＦ７１の出力信
号を増幅する受信アンプ７３、この受信アンプ７３の出
力から無線受信周波数（９２５〜９６０ＭHz帯）より所
定周波数だけシフトした高周波を発生可能な電圧制御型
発振器（以下「受信用ＶＣＯ」という。）７６、この受
信用ＶＣＯ７６から発生した高周波信号と受信アンプ７
３の出力とを混合し所定周波数の信号波を復調器に出力
するミキサ７８、および、入出力を平衡線路とするミキ
サ７８に対し平衡・不平衡の入出力変換を行うバラン７
４から構成される。受信部７０によって所定周波数に変
換された信号波は、復調器等に入力されて音声帯域信
号、ディジタル信号等に復調される。

【００１８】このように本実施形態に係る静電気保護回
路を内蔵したアンテナスイッチ２０は、アンテナ８０に
より受信した高周波信号を送信部６０側に与えることな
く、受信部７０側に送り込む一方で、送信部６０により
送信する高周波信号を受信部７０側に与えることなく、
アンテナ８０に送り出して空中に放射するという、伝送
路を通過する高周波信号の振り分けを行う機能を有する
ものである。

【００１９】次にアンテナスイッチ２０の構成を図１、
図３〜図５等に基づいて説明する。図１に示すように、
アンテナスイッチ２０は、静電気保護回路２０ａとスイ
ッチ回路２０ｂとから構成されている。静電気保護回路
２０ａは、アンテナ８０が電気的に接続されるアンテナ
端子ＡＮＴ（アンテナ接続側）とスイッチ回路２０ｂの
入出力端子Ｊとの間に接続されるコンデンサＣ0 と、こ
のコンデンサＣ0 のアンテナ端子ＡＮＴ側に一端側と筐
体接地ＦＧとの間に接続されるインダクタＬ0 と、から
構成されており、アンテナ８０側から侵入した静電気
を、回路網としてのスイッチ回路２０ｂの前段で筐体接
地ＦＧ側に逃がし、スイッチ回路２０ｂに侵入すること
を阻止しようとするものである。

【００２０】つまり、静電気の周波数成分はその大部分
が直流成分あるいは比較的周波数の低い交流成分である
ことが知られているため、インダクタＬ0とコンデンサ
Ｃ0とにより高域通過フィルタ（以下「ＨＰＦ」とい
う。）を構成することで、後段のスイッチ回路２０ｂに
まで静電気が侵入することを阻止するのである。ここ
で、インダクタＬ0は、コンデンサＣ0よりもアンテナ８
０側に位置させることにより、アンテナ８０側から侵入
した静電気をコンデンサＣ0よりもアンテナ８０側で筐
体接地ＦＧ側に逃がす構成を採る。これにより、コンデ
ンサＣ0をインダクタＬ0よりもアンテナ８０側に位置さ
せて構成したＨＰＦに較べて、静電気エネルギーがコン
デンサＣ0に蓄えられることがないため、静電気による
コンデンサＣ0の破壊を防ぐことができる。また、この
筐体接地ＦＧは、後述するスイッチ回路２０ｂの接地、
即ち信号接地ＳＧと直流的に絶縁されている。これによ
り、インダクタＬ0を通して逃げた静電気が、静電気保
護回路２０ａの筐体接地ＦＧを介してスイッチ回路２０
ｂ側に回り込むことを防止することができる。したがっ
て、アンテナスイッチ２０内のスイッチ回路２０ｂを静
電気からより確実に保護し得る効果もある。

【００２１】また、インダクタＬ0とコンデンサＣ0とか
ら構成されるＨＰＦによる減衰量が３ｄＢに達する周波
数（以下「低域遮断周波数」という。）ｆCLは、例えば
携帯電話機の通信周波数が９１５ＭHzのときには、９０
ＭHz前後に設定される（図１０(A) 参照）。このように
ＨＰＦによる低域遮断周波数ｆCLを通信周波数の半分以
下、あるいは１／１０以下に設定することによって、設
計時または製品試作時にＨＰＦ、即ち静電気保護回路２
０ａの低域遮断周波数ｆCLを設定すれば、製品量産時に
個々に当該周波数の調整を行う必要がない。これによ
り、調整可能な機構を有する部品、例えば可変コンデン
サ等をコンデンサＣ0 に用いる必要がないので、静電気
保護回路２０ａによるアンテナスイッチ２０の大型化を
抑制するとともに調整箇所の増加を防ぐことができる。
したがって、携帯電話機の小型軽量化を妨げることな
く、しかも調整工数の増加を招来せずにスイッチ回路２
０ｂを静電気から保護し得る効果がある。

【００２２】図１に示すように、スイッチ回路２０ｂ
は、結合コンデンサＣ1 、Ｃ3 、Ｃ4、バイパスコンデ
ンサＣ2 、チョークコイルＬ1 、インダクタＬ2 、高周
波スイッチングダイオードＤ1 、Ｄ2 の回路素子から構
成されている。つまり、送信部７０に接続される端子Ｔ
Ｘと静電気保護回路２０ａに接続される端子Ｊとの間の
伝送経路については、端子ＶCNT に制御電圧を加えるこ
とによって、端子ＴＸに接続される結合コンデンサＣ1
から端子Ｊに接続される結合コンデンサＣ3 までが高周
波スイッチングダイオードＤ1 を介して交流的に確立さ
れるとともに、結合コンデンサＣ3 に接続されるインダ
クタＬ2 の高周波スイッチングダイオードＤ2 側が交流
的にも低インピーダンスになるように、結合コンデンサ
Ｃ1 、Ｃ3 、インダクタＬ2 、高周波スイッチングダイ
オードＤ1 、Ｄ2の回路素子が接続される。一方、受信
部６０に接続される端子ＲＸと静電気保護回路２０ａに
接続される端子Ｊとの間の伝送経路については、端子Ｖ
CNT に印加される制御電圧が断たれることによって、結
合コンデンサＣ3 に接続されるインダクタＬ2 の高周波
スイッチングダイオードＤ2 側が高インピーダンスにな
るため、結合コンデンサＣ3 からインダクタＬ2 を介し
て端子ＲＸに接続される結合コンデンサＣ4 までが交流
的に確立されるとともに、結合コンデンサＣ1 から結合
コンデンサＣ3 までの伝送経路が高周波スイッチングダ
イオードＤ1 により遮断されるように、結合コンデンサ
Ｃ1 、Ｃ3 、Ｃ4 、インダクタＬ2 、高周波スイッチン
グダイオードＤ1 、Ｄ2 の回路素子が接続される。な
お、チョークコイルＬ1 は端子ＶCNT 側に高周波信号が
流れ込まないように阻止するインダクタで、バイパスコ
ンデンサＣ2 は端子ＶCNT 側に飛び込んだ高周波信号を
信号接地ＳＧに逃がすためのコンデンサである。

【００２３】このようにスイッチ回路２０ｂを構成する
ことによって、端子ＶCNT に制御電圧が印加されると、
チョークコイルＬ1 を介して高周波スイッチングダイオ
ードＤ1 、Ｄ2 に順方向電圧が印加されるところ、端子
ＴＸから結合コンデンサＣ1、高周波スイッチングダイ
オードＤ1 、結合コンデンサＣ3 までの伝送経路が交流
的に確立されるとともに、高周波スイッチングダイオー
ドＤ2 側のインダクタＬ2 の一端が交流的にも信号接地
ＳＧに接続されるので、端子ＴＸから入力れた送信部６
０による高周波信号は、端子ＲＸ側に導かれることなく
結合コンデンサＣ3 および静電気保護回路２０ａを介し
てアンテナ端子ＡＮＴに接続されたアンテナ８０から空
間に放射される。

【００２４】一方、端子ＶCNT に印加されていた制御電
圧が切断されると、チョークコイルＬ1 を介して印加さ
れていた高周波スイッチングダイオードＤ1 、Ｄ2 の順
方向電圧が断たれるところ、端子ＴＸから結合コンデン
サＣ1 、高周波スイッチングダイオードＤ1 、結合コン
デンサＣ3 までの伝送経路が交流的に遮断されるととも
に、高周波スイッチングダイオードＤ2 側のインダクタ
Ｌ2 の一端が高インピーダンスになるので、端子Ｊから
入力された受信信号は、端子ＴＸ側に導かれることなく
結合コンデンサＣ3 、インダクタＬ2 および結合コンデ
ンサＣ4 を介して端子ＲＸに接続された受信部６０に伝
送される。

【００２５】したがって、端子ＴＸから端子Ｊまでの伝
送経路および端子Ｊから端子ＲＸまでの伝送経路を確立
または遮断する高周波スイッチングダイオードＤ1 、Ｄ
2 がスイッチ回路２０ｂの要となるが、高周波スイッチ
ングダイオードＤ1 、Ｄ2 は半導体により構成される。
そのため、静電気による十数ｋＶの高電圧には極めて弱
く、静電気の印加によって、逆方向特性の劣化や素子自
体の破壊につながることが多い。そこで、前述した静電
気保護回路２０ａをスイッチ回路２０ｂのアンテナ端子
ＡＮＴ側前段に位置させることによって、携帯電話機の
アンテナ８０から飛び込んだ静電気がアンテナ端子ＡＮ
Ｔを経由してアンテナスイッチ２０に侵入しても、静電
気の直流成分および所定周波数以下の交流成分を、静電
気保護回路２０ａのインダクタＬ0により筐体接地ＦＧ
側に逃がすとともにコンデンサＣ0によりスイッチ回路
２０ｂ側への侵入を阻止することができる。したがっ
て、本実施形態においては、携帯電話機の小型軽量化を
妨げることなくして、アンテナスイッチ２０内のスイッ
チ回路２０ｂを静電気から保護し得る効果がある。

【００２６】ここで、アンテナスイッチ２０を多層基板
に実装した一例を図３〜図５に基づいて説明する。図３
に示すように、アンテナスイッチ２０は、例えば１４層
のガラスセラミック基板（以下「基板」という。）２
２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３
０、３１、３２、３３、３４、３５を積層したセラミッ
ク積層構造からなり、例えば誘電体セラミックシートを
積層し、低温焼結することにより形成される。なお、図
４および図５には、積層構造を展開した様子が示されて
いる。

【００２７】図４および図５に示すように、アンテナス
イッチ２０を構成する基板は、コンデンサＣ1 、Ｃ3 、
Ｃ4 、インダクタＬ0 、Ｌ1 等の部品が実装される面側
から順に配線パターン２２ａ、アースパターン２２ｂ、
２２ｃを形成する基板２２が位置し、その下に基板２２
からのバイアホール４１、４２、４３、４４、４５、４
６、４７、４８、４９、５０、５１を形成する基板２
３、２４がそれぞれ位置する。またこの基板２４の下に
ベタアースのパターン２５ａを形成する基板２５が位置
し、その下に基板２２、２３、２４、２５からのバイア
ホール４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４
８、４９、５１を形成する基板２６、さらにはインダク
タＬ2 のパターン２７ａ、２８ａをもそれぞれ形成する
基板２７、２８が、それぞれ位置する。そして、基板２
８の下に基板２２、２３、２４、２５、２６、２７、２
８からのバイアホール４１、４２、４３、４４、４５、
４６、４７、４８、４９、５１、５２、５３等を形成す
る基板２９、３０、３１、３２、さらにコンデンサＣ0
の電極パターン３３ａとその対向電極の役割も果たすベ
タアースのパターン３４ａをそれぞれ形成する基板３
３、３４がそれぞれ位置し、最下層に基板３５が位置す
る。なお、基板２２、２３、２４、２５、２６、２７、
２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５に形
成されるバイアホール４１、４２、４３、４４、４５、
４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３は図
４および図５において黒丸と破線により示されている。

【００２８】最下層に位置する基板３５には、アンテナ
スイッチ２０を携帯電話機を構成する基板に実装する必
要から、電極部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ、３５
ｅ、３５ｆ、３５ｇ、３５ｈ、３５ｉ、３５ｊが設けら
れており、平面周囲の形状が凹凸に形成されている。そ
して、電極部３５ａは端子ＴＸ、電極部３５ｂ、３５
ｄ、３５ｆ、３５ｈ、３５ｉ、３５ｊは信号接地ＳＧま
たは筐体接地ＦＧ、電極部３５ｃは端子ＲＸ、電極部３
５ｅは端子ＶCNT 、電極部３５ｇはアンテナ端子ＡＮＴ
にそれぞれに対応する。また基板３２、３３、３４の平
面形状は、基板３５の平面形状に適合させることによ
り、これらの電極部３５ａ〜３５ｊに接続される内部配
線２３ａ、３０ａ、３２ａ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｆ、
３２ｇ、３２ｈ、３２ｉ、３２ｊ等を可能にしている。

【００２９】なお、図４および図５に示すように、イン
ダクタＬ2 およびコンデンサＣ2 は多層基板による積層
構造によって構成されるが、インダクタＬ0 やコンデン
サＣ0 においてもインダクタＬ2 およびコンデンサＣ2
と同様に、多層基板により積層して構成しても良い。こ
れにより、インダクタＬ0 およびコンデンサＣ0 を追加
したことによるアンテナスイッチ２０自体の大型化を抑
制することができる。したがって、携帯電話機の小型軽
量化を妨げることなくして、スイッチ回路２０ｂを静電
気から保護し得る効果がある。また、アンテナスイッチ
２０の積層構造は、低温焼成からなるガラスセラミック
基板であるから、比較的低い温度で焼成できる。これに
より、導体抵抗の低い銀、銅等をパターンに使用するこ
とができる。したがって、導体抵抗の低き、しかも高温
に耐えうるパラジウム、タングステン等を用いる必要が
ないため、アンテナスイッチ２０の製造コストをも削減
し得る効果がある。

【００３０】次に、静電気試験器による静電気をアンテ
ナスイッチ２０のアンテナ端子ＡＮＴに印加したときの
測定結果等を図１、図６〜図８に基づいて説明する。図
６に示すように、アンテナスイッチ２０への静電気の印
加は、ＩＥＣ１０００−４−２：１９９５（静電気放電
イミュニティ試験基本ＥＭＣ刊行物）に準拠する測定系
１００により行っている。つまり、大地アースＧに接続
されたグランドプレーン１０１に１ＭΩの抵抗１０３を
介してプレーン１０２を接続し、そのプレーン１０２の
上にアンテナスイッチ２０を取り付けた治具１１０を載
置して入力端子１１０ａに静電気ガン１０５で±１６ｋ
Ｖの静電気を所定回数印加している。なお、プレーン１
０２は携帯電話機の筐体接地ＦＧに相当し、抵抗１０３
は人体に相当するものである。また治具１１０に取り付
けられたアンテナスイッチ２０のアンテナ端子ＡＮＴ
は、治具１１０の入力端子１１０ａに接続され、端子Ｔ
Ｘまたは端子ＲＸは治具１１０の出力端子１１０ｂに接
続されている。

【００３１】まず、アンテナスイッチ２０のアンテナ端
子ＡＮＴに静電気を印加したときに端子ＴＸまたは端子
ＲＸに漏れ出る電圧を測定した。つまり、測定系１００
において、治具１１０の入力端子１１０ａの先端と静電
気ガン１０５との間で±１６ｋＶの静電気による気中放
電を約３０回行い、そのときに出力端子１１０ｂから漏
れ出る電圧をオシロスコープ等によって測定した（サン
プル数は２８個）。

【００３２】その結果、端子ＴＸまたは端子ＲＸから漏
れ出る電圧の平均値は、静電気保護回路２０ａを備える
もので１２８Ｖであるのに対し、静電気保護回路２０ａ
を備えないものでは２８８Ｖであることがわかった。こ
れにより、静電気保護回路２０ａを備えたアンテナスイ
ッチ２０では、静電気保護回路２０ａによりアンテナ端
子ＡＮＴに侵入した静電気の一部を筐体接地ＦＧ側に逃
がすことができるため端子ＴＸ等に漏れ出た電圧が一般
的な半導体が静電気破壊され得る最小電圧１５０Ｖ以下
に抑えられていることが確認された。一方、静電気保護
回路２０ａを備えないものではそれが２８８Ｖであるこ
とから、アンテナスイッチ内の高周波スイッチングダイ
オード等の半導体や端子ＴＸや端子ＲＸの後段に接続さ
れ得る他の回路モジュール内の半導体等を静電気によっ
て破壊し得ることも判明した。

【００３３】また、図７および図８に示すように、この
ような静電気の印加がアンテナスイッチ２０の通過特性
にどのような影響を与えるかに確認した。即ち、前述し
た静電気印加前後のアンテナスイッチ２０等の挿入損失
９００ＭHzを中心にスペクトラムアナライザで測定し
た。なお、図７および図８において、(A) は静電気印加
前のもの、図８(B) は静電気印加後のもので、測定範囲
は８００ＭHz〜１０００ＭHzである。図７(A) 、(B) か
らわかるように、静電気保護回路２０ａを備えたアンテ
ナスイッチ２０では、静電気の印加前後を問わず挿入損
失は変化していない。これに対し、図８(A) 、(B) か
ら、静電気保護回路２０ａを備えないアンテナスイッチ
では、静電気の印加前よりも静電気印加後の方が０．２
６ｄＢ程度の挿入損失が増加していることがわかる。こ
れは、前述したように静電気保護回路２０ａを備えない
ものではアンテナ端子ＡＮＴから印加された静電気によ
って、アンテナスイッチ内の高周波スイッチングダイオ
ードの破壊あるいは逆方向特性の劣化が生じたためであ
ると推測される。これにより、静電気保護回路２０ａを
備えるアンテナスイッチ２０では、静電気保護回路２０
ａがアンテナスイッチ２０内の高周波スイッチングダイ
オードＤ1 、Ｄ2 を保護していることが確認された。

【００３４】続いてアンテナスイッチ２０を構成する静
電気保護回路２０ａの変形例を図９に基づいて、また静
電気保護回路２０ａに静電気を５００回印加した場合に
おける静電気信号レベルの周波数分布特性とを図１０〜
図１２に基づいて説明する。図９に示すように、静電気
保護回路２０ａの一変形例として、静電気保護回路２０
ａのインダクタＬ0 およびコンデンサＣ0 が携帯電話機
の通信周波数の通過を許容するＢＰＦの少なくとも一部
を構成する静電気保護回路４０ａが挙げられる。つま
り、静電気保護回路４０ａを構成するインダクタＬ21お
よびコンデンサＣ20が静電気保護回路２０ａを構成する
インダクタＬ0およびコンデンサＣ0にそれぞれ対応する
ことでＨＰＦを形成し、その後段にコンデンサＣ21、Ｃ
23、インダクタＬ20により形成するＬＰＦを付加するこ
とによって、全体としてＢＰＦを構成している。これに
より、このＢＰＦによって通信周波数よりも高い周波数
の交流成分の通過をも阻止することができる。したがっ
て、携帯電話機の小型軽量化を妨げることなくして、通
信周波数よりも高い周波数の交流成分を持つ静電気から
もアンテナスイッチ２０内のスイッチ回路２０ｂを保護
し得る効果がある。

【００３５】この静電気保護回路４０ａによるＢＰＦの
低域遮断周波数ｆCLは、例えば携帯電話機の通信周波数
が９１５ＭHzのときには、９０ＭHz前後に設定され、ま
たＬＰＦによる減衰量が３ｄＢに達する周波数（以下
「高域遮断周波数」という。）ｆCHは１．３ＧHz前後に
設定される（図１０(B) 参照）。このようにＢＰＦによ
る低域遮断周波数ｆCLと高域遮断周波数ｆCHとを通信周
波数帯幅よりも余裕をもって設定することにより、設計
時または製品試作時に静電気保護回路４０ａの低域遮断
周波数ｆCLおよび高域遮断周波数ｆCHを設定すれば、製
品量産時に個々に当該周波数の調整を行う必要がない。
これにより、調整可能な機構を有する部品、例えば可変
コンデンサ等をコンデンサＣ20、Ｃ21、Ｃ23に用いる必
要がないので、静電気保護回路２０ａと同様、静電気保
護回路４０ａによるアンテナスイッチ４０の大型化を抑
制するとともに調整箇所の増加を防ぐことができる。

【００３６】このように構成された静電気保護回路４０
ａの静電気阻止能力を静電気保護回路２０ａと比較する
ため、静電気保護回路２０ａ、４０ａに静電気を５００
回印加した場合における静電気信号レベルの周波数分布
特性を測定した。この測定は、スペクトラムアナライザ
に４０ｄＢ減衰器を介して静電気保護回路２０ａ、４０
ａを接続し、静電気保護回路２０ａまたは４０ａのアン
テナ端子ＡＮＴに＋３ｋＶの静電気による気中放電を５
００回繰り返すことにより行い、図１１、１２に示す結
果は、それをスペクトラムアナライザで蓄積記録したも
のである。なお、両図とも(B) は、静電気保護回路２０
ａあるいは静電気保護回路４０ａを介することなく、直
接、＋３ｋＶの静電気による気中放電を行ったものであ
る。

【００３７】図１１(A) に示す測定結果は、静電気保護
回路２０ａ単体に静電気を印加した場合における静電気
信号レベルの周波数分布特性である。これと図１１(B)
とを比較すると、０Hz付近、即ち直流成分および数百Hz
の交流成分が４０ｄＢ程度減衰していることに加え、５
０ＭHz前後までの交流成分が１０ｄＢ程度減衰している
ことがわかる。つまり、静電気保護回路２０ａによるＨ
ＰＦの効果が現れていることが、この測定においても確
認された。また、図１２(A) に示す測定結果は、静電気
保護回路４０ａ単体に静電気を印加した場合における静
電気信号レベルの周波数分布特性である。これと図１２
(B) とを比較すると、静電気保護回路２０ａによる結果
（図１１(A) ）と同様、直流成分および数百Hzの交流成
分が４０ｄＢ程度減衰している。またこの静電気保護回
路４０ａによると、２ＭHz〜３００ＭHzまで周波数の交
流成分においても静電気保護回路２０ａによる結果（図
１１(A) ）に較べて減衰していることがわかる。これ
は、静電気保護回路４０ａによるＢＰＦの方が、静電気
保護回路２０ａによるＨＰＦよりも挿入損失が大きいこ
との現れであり、その分、静電気の通過を阻止できるこ
とが確認された。

【００３８】以上説明したように、本実施形態に係る静
電気保護回路２０ａを適用したアンテナスイッチ２０に
よると、アンテナスイッチ２０に内蔵される静電気保護
回路２０ａは、アンテナ８０が電気的に接続されるアン
テナ端子ＡＮＴ（アンテナ接続側）とスイッチ回路２０
ｂの入出力端子Ｊとの間に接続されるコンデンサＣ0
と、このコンデンサＣ0 のアンテナ端子ＡＮＴ側に一端
側と筐体接地ＦＧとの間に接続されるインダクタＬ0
と、から構成されており、インダクタＬ0およびコンデ
ンサＣ0により、携帯電話機の通信周波数よりも少なく
とも低い周波数の交流成分および直流成分の通過を阻止
する。これにより、アンテナ８０側から侵入した静電気
を、スイッチ回路２０ｂの前段で筐体接地ＦＧ側に逃が
素ことができるので、スイッチ回路２０ｂに侵入する静
電気を阻止し得る効果がある。

【００３９】

【発明の効果】請求項１の発明では、移動体通信機のア
ンテナに接続される回路モジュールのアンテナ接続側と
この回路モジュール内の回路網の信号入出力端子との間
に接続されるコンデンサと、このコンデンサのアンテナ
接続側の一端側と接地との間に接続されるインダクタと
を回路モジュールに内蔵し、これらのインダクタおよび
コンデンサにより、移動体通信機の通信周波数よりも少
なくとも低い周波数の交流成分および直流成分の通過を
阻止する。即ち、回路モジュールに内蔵するインダクタ
およびコンデンサによって通信周波数よりも少なくとも
低い周波数の交流成分および直流成分の通過を阻止する
ハイパスフィルタを構成する。これにより、アンテナか
ら回路モジュール内に静電気が侵入しても、静電気の直
流成分および通信周波数よりも低い周波数の交流成分
を、インダクタにより接地側に逃がすとともにコンデン
サにより回路モジュールの回路網側への侵入を阻止す
る。したがって、移動体通信機の小型軽量化を妨げるこ
となくして、回路モジュール内の回路網を静電気から保
護し得る効果がある。

【００４０】請求項２の発明では、インダクタの接続さ
れる接地は、回路網の接地と直流的に絶縁されているこ
とから、インダクタを通して逃げた静電気の直流成分お
よび通信周波数よりも低い周波数の交流成分が、回路網
の接地を介して回路網側に回り込むことを防止すること
ができる。したがって、移動体通信機の小型軽量化を妨
げることなくして、回路モジュール内の回路網を静電気
からより確実に保護し得る効果がある。

【００４１】請求項３の発明では、回路モジュールに内
蔵されるインダクタおよびコンデンサは、少なくとも移
動体通信機の通信信号の通過を許容するバンドパスフィ
ルタの一部を構成することから、このバンドパスフィル
タによって通信周波数よりも高い周波数の交流成分の通
過をも阻止することができる。したがって、移動体通信
機の小型軽量化を妨げることなくして、通信周波数より
も高い周波数の交流成分を持つ静電気からも回路モジュ
ール内の回路網を保護し得る効果がある。

【００４２】請求項４の発明では、回路モジュールに内
蔵されるインダクタまたはコンデンサの少なくとも一方
は、回路モジュールを構成する多層基板の積層構造によ
り構成されることから、これらのインダクタおよびコン
デンサを追加したことによる回路モジュール自体の大型
化を抑制することができる。したがって、移動体通信機
の小型軽量化を妨げることなくして、回路モジュール内
の回路網を静電気から保護し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る静電気保護回路を適
用したアンテナスイッチの回路図である。

【図２】本実施形態に係るアンテナスイッチを用いる携
帯電話機の回路構成を示すブロック図である。

【図３】本実施形態に係るアンテナスイッチの積層状態
を示す模式的断面図である。

【図４】本実施形態に係るアンテナスイッチの各層展開
状態を示す斜視図である。

【図５】本実施形態に係るアンテナスイッチの各層展開
状態を示す斜視図である。

【図６】本実施形態に係るアンテナスイッチに静電気を
印加したときの測定系を示す模式図である。

【図７】本実施形態に係るアンテナスイッチの通過特性
を示す特性図で、図７(A) は静電気印加前のもの、図７
(B) は静電気印加後のものである。

【図８】静電気保護回路を備えないアンテナスイッチの
通過特性を示す特性図で、図８(A) は静電気印加前のも
の、図８(B) は静電気印加後のものである。

【図９】本実施形態に係る静電気保護回路の変形例で、
ＢＰＦを構成した場合の回路図である。

【図１０】本実施形態に係る静電気保護回路の通過特性
を示す特性図で、図１０(A) はＨＰＦのもの、図１０
(B) ＢＰＦのものである。

【図１１】本実施形態に係る静電気保護回路に静電気を
印加した場合における静電気信号レベルの周波数分布特
性をスペクトラムアナライザで測定した特性図で、図１
１(A) はＨＰＦのもの、図１１(B) 直結（ＨＰＦなし）
のものである。

【図１２】本実施形態に係る静電気保護回路に静電気を
印加した場合における静電気信号レベルの周波数分布特
性をスペクトラムアナライザで測定した特性図で、図１
２(A) はＢＰＦのもの、図１２(B) 直結（ＢＰＦなし）
のものである。

【符号の説明】

２０アンテナスイッチ（回路モジュール）２０ａ静電気保護回路（ＨＰＦ）２０ｂスイッチ回路（回路網）２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２
９、３０、３１、３２、３３、３４ガラスセラミック
基板（多層基板）４０ａ静電気保護回路（ＢＰＦ）６０送信部７０受信部８０アンテナＬ0 インダクタＣ0 コンデンサＡＮＴアンテナ端子Ｊ端子（信号入出力端子）ＦＧ筐体接地（接地）ＳＧ信号接地（回路網の接地）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動体通信機のアンテナに接続される回
路モジュール内の回路網を静電気から保護する静電気保
護回路であって、前記回路モジュールに前記アンテナが接続されるアンテ
ナ接続側と前記回路網に通信信号が入力または出力され
る信号入出力端子との間に接続され、前記回路モジュー
ルに内蔵されるコンデンサと、前記アンテナ接続側に接続される前記コンデンサの一端
側と接地との間に接続され、前記回路モジュールに内蔵
されるインダクタとを備え、前記インダクタおよび前記コンデンサにより、前記移動
体通信機の通信周波数よりも少なくとも低い周波数の交
流成分および直流成分の通過を阻止することを特徴とす
る静電気保護回路。
【請求項２】前記接地は、前記回路網の接地と直流的
に絶縁されていることを特徴とする請求項１記載の静電
気保護回路。
【請求項３】前記インダクタおよび前記コンデンサ
は、前記移動体通信機の通信信号の通過を許容するバンドパ
スフィルタの少なくとも一部を構成することを特徴とす
る請求項１または２記載の静電気保護回路。
【請求項４】前記回路モジュールは、多層基板により
構成され、前記インダクタまたは前記コンデンサの少なくとも一方
は、前記多層基板による積層構造により構成されること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の静電
気保護回路。