专利名称：静电保护电路和含有该电路的高频电路设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及静电保护电路，特别是，涉及在诸如变频器、IF信号交换设备或用于接收卫星广播的接收设备的高频电路设备中使用的静电保护电路。
先前技术描述在高频设备中，具有接收卫星广播接收设备的低噪声模块下变频器(LNB)，接收器和连接在LNB和接收器之间的IF信号交换单元(交换盒)来从IF(中频)信号中选择一个信号。因为用于设在这些高频设备中的输入和输出端子的核心导线直接连接到高频设备的内部电路，所以假如静电被施加到输入和输出端子的核心导线的话，构成内部电路的诸如晶体管的器件可能被劣化或损坏。
图13A是普通LNB的外观图，图13B是普通交换盒的外观图。图13C是显示普通LNB和普通接收器之间连接的外观图。在这些图中，参考数字1代表LNB；参考数字2代表交换盒；参考数字3代表诸如调谐器或电视接收器的接收器。
LNB1具有一个信号端子1a，中频信号(IF信号)从1a输出。交换盒2具有例如三个连接到LNB1的连接端子(信号端子)2a，和例如四个连接到接收器3的连接端子(信号端子)2b。在此值得注释的是，设在交换盒2中的连接端子2a或2b的数量不局限于这些例子。在此同样值得注释的是，假如没有使用交换盒2，则如图13C所示，通过诸如同轴电缆的电缆4，LNB的信号端子1a直接连接到接收器3的信号端子3a。
因为LNB1的信号端子1a和交换盒2的连接端子2a和2b都暴露在环境中，所以当例如与连接电缆连接时，或当用诸如乙烯基这样容易导致静电形成的材料包裹的LNB1或交换盒2被拆开时，外界形成的静电可能施加到信号端子1a的核心导线或连接端子2a或2b的核心导线。因为在这些核心导线直接连接到LNB1或交换盒2的内部电路，所以假如静电被施加到这些核心导线的话，构成内部电路的诸如晶体管的器件可能被劣化或损坏。
为了防止这个发生，LNB1具有防止内部电路遭受静电的功能。图14是显示传统LNB部分内部电路的电路图。参考数字1a代表图13C中所示连接到接收器3的信号端子。通过信号端子1a，由LNB1内部电路变频的IF信号被输出，且同时，从接收器3所提供的DC电流作为驱动LNB1的电源。
更明确地来说，IF信号和DC电流被叠加并供给信号端子1a。为了这个原因，在LNB1内部，一条RF信号线，通过它发送IF信号即RF(射频)信号，和一条DC线，通过它供给DC电流此两线彼此分离。
首先，描述RF信号线方面的配置。信号端子1a通过陶瓷电容11连接到执行阻抗匹配的衰减器12的一端。衰减器的另一端通过陶瓷电容13连接到RF放大器14。RF放大器14放大由LNB1接收的卫星广播信号，并对放大后的信号和本地振荡信号进行混频，从而获得并输出被变频的IF信号。
接着，描述DC线方面的配置。微带线15的一端连接到信号端子1a，另一端通过旁路电容16接地。而且，从微带线15和电容16之间的节点提取由接收器3提供的DC电流作为LNB1的内部电路电源。同时，在节点和地面之间连接过压吸收器。在此，微带线15的线长被调整为等于IF信号频率波长的四分之一。
在这样的配置中，从RF放大器14发送的RF信号和从接收器3提供的DC电流在信号端子1a处彼此叠加。因为DC电流的DC分量被电容11和13截止，所以DC电流从来不流过衰减器12和RF放大器14。此外，具有等于IF信号频率波长四分之一的线长的微带线15对DC电流和在相对低频的电流显示低阻抗，并对高频信号的IF信号显示高阻抗。作为这个的结果，IF信号从来不会泄漏到DC线路或接地。更明确地来说，不会导致IF信号的传输损耗。
假如静电或浪涌电流被施加到信号端子1a，则微带线15对静电或浪涌电流起到低阻抗导线的作用，因为静电或浪涌电流的大多数频率分量在相对低频时是DC分量或AC分量。过压吸收器17也对施加的静电或浪涌电流显示低阻抗。作为这个的结果，施加的大部分静电或浪涌电流通过微带线15和过压吸收器17耗散到接地，而LNB1的内部电路将不会受静电或浪涌电流的影响。这样，LNB1被保护防止静电和浪涌电流。
接着，在描述解释交换盒2如何防止静电或浪涌电流之前，将描述交换盒2的功能。图15是显示LNB、交换盒和接收器之间互连接的外观图。图16是显示三个LNBs1和三个接收器3和交换盒2中间的另一种互连的情况。在图15和图16中，此类元件是如在图13A至13C中所发现的是一致的，采用同样的参考号，故其说明不予重复。图15是1个LNB1和1个接收器3连接至交换盒2。图16是3个LNB1和3个接收器3连接至交换盒2的情况。如图15和图16所示，交换盒2以置于他们之间的这样方式连接到LNB(s)1和接收器(s)。换句话说，在图16中，交换盒2的每个连接端子2a通过诸如同轴电缆的电缆4a，独立地连接到多个LNBs中的每个。同样，交换盒2的每个连接端子2b通过诸如同轴电缆的电缆4a，独立地连接到多个接收器3中每个的信号端子3a。
以这种方式连接的交换盒2是具有在LNBs1和接收器3之间改变信号路径作用的1个开关，以使从一个LNB1发出的IF信号能够被多个接收器3接收，或能够在接收器3；从来自多个LNBs1发出的IF信号中选择出所需IF信号。为了实现这个，交换盒2根据从接收器3发送的选择控制信号，从来自多个LNBs1发出的信号中选择IF信号，并引导所选择的IF信号到预设连接端子2b。从接收器3发送的选择控制信号被作为脉冲中的数字信号，从接收器3的信号端子3a馈送到交换盒2的连接端子2b。从接收器3的信号端子3a提供DC电流到交换盒2的连接端子2b，作为驱动与它连接的交换盒2和LNB1的电源。因为，IF信号、选择控制信号和DC电流被馈送并和在交换盒2的连接端子2b的相互叠加，所以这些信号在交换盒2分离为AC分量和DC分量。而且，从LNB1馈送的IF信号和提供给LNB1的DC电流被馈送并在交换盒2的连接端子2a互相叠加。
图17是显示传统交换盒2部分内部电路的电路图。参考数字2b代表连接到接收器3的连接端子。通过内部电路之一高频交换电路23，从LNB1发送IF信号到连接端子2b。同时，从接收器3提供DC电流给连接端子2b。结果，提供其的IF信号和DC电流在连接端子2b互相叠加。为了这个原因，在交换盒2内部，通过其发送IF信号，即RF信号的RF信号线，和通过其供给DC电流的DC线彼此是分开的。在此，因为以相同方式配置的连接到交换盒2的连接端子2a的内部电路，如同连接到连接端子2b的内部电路23，所以省略对它的描述。
首先，将描述RF信号线方面的配置。连接端子2b通过陶瓷电容21连接到执行阻抗匹配的衰减器22的一端。衰减器22的另一端连接到高频交换电路23。高频交换电路23是一个根据从接收器3发送的选择控制信号选择LNB1连接到接收器3，或从LNB1选择IF信号来分配所选择的信号到多个接收器3的交换电路。
接着，描述DC线方面的配置。扼流圈24的一端连接到连接端子2b，其另一端通过电容25接地。从扼流圈24和电容25之间的节点提取从接收器3供给的DC电流作为驱动交换盒2和LNB1的电源。此外，在节点和接地之间连接过压吸收器。
在这样的配置中，从高频交换电路23发送的RF信号和从接收器3供给的DC电流在连接端子2b处彼此叠加。因为DC电流的DC分量被电容21截止，所以DC电流从来不流过衰减器22和高频交换电路23。此外，因为仅仅DC分量或低频分量经由扼流圈24流过DC线，且IF信号被扼流圈24截止，所以IF信号从来不泄漏到DC线或接地。结果，不会导致IF信号的传输损耗。在这个例子中，为了防止IF信号从RF信号线泄漏到DC线，扼流圈24被用作替代图14中所示微带线15的高频截止元件。下面将描述关于这个的原因。
如上所述，交换盒2供给的DC电流作为驱动交换盒2和LNB1的电源。由于这个原因，流过交换盒2DC线的DC电流电平将相当于驱动交换盒2和驱动LNB1的电流的总和。假如连接多个LNBs1或多个接收器3，则DC电流的电平增加。此外，需要设计电源线(DC线)来经受过载电流，使得即使LNB1连接到交换盒2的供电电路短路，交换盒2也不会被从交换盒2到LNB1的电流破坏。由于这个原因，使用具有比微线带15更大电流负载容量的扼流圈24，使得允许多个电流通过DC线。
此外，通过安排扼流圈24和过压吸收器26，使得假如静电或浪涌电流被施加到连接端子2b，则静电和浪涌电流在那儿流到接地，这样同样提供了内部电流的保护。
作为另一个传统技术，日本实用模型Laid-Open No.H01-103300揭示了适用于保护具有输入/输出接头的电子控制设备的内部电路免受高压静电的静电保护器件。根据本揭示，在输入/输出连接器情况下提供具有多个形成间隙来允许在凸起和每个接头端子引线间放电的尖点凸起的导体，在此导体接地。
日本专利应用Laid-Open No.2001-257311揭示了用于保护半导体器件的静电保护电路。在电路中，在信号端子和内部电路之间插入保险丝和电容器的串联结合体。
国际专利出版物WO0044049揭示了一个用于防止静电的电路，包括向其施加第一电压的第一供电端子，向其施加低于第一电压的第二电压的第二供电端子，向其施加低于第一电压高于第二电压的信号电压的信号端子，在第一供电端子和信号端子之间正向连接的第一二极管，在信号端子和第二供电端子之间正向连接的第二二极管，在第一供电端子和信号端子之间反向连接的第三二极管和在信号端子和第二供电端子之间反向连接的第四二极管，其中设置导致独立穿过第一和第二二极管上各自引起的正向压降是如此设定的即，高于第一和第二供电端子间提供的驱动电压。
日本专利应用Laid-Open No.H06-204407揭示了包含在基片表面形成的扩散层和置于半导体基片中的沟槽的内部表面，以及在沟槽中和半导体基片上形成的金属层的二极管元件。
日本专利应用Laid-Open No.H04-053161揭示了用于防止结合交换的输入电路在交换运行时，由操作者施加并流过输入电路的静电而受损的静电保护电路。静电保护电路包含二个串联连接的二极管，其一个节点连接交换的端子，并在节点和输入电路之间连接电阻。
日本专利应用Laid-Open No.S63-105517揭示了防止静电的电路，其具有端子和正极供电之间连接的二极管或端子和负极供电之间连接的二极管，并具有寄生二极管驻留在正极和负极供电之间，其中多个二极管中至少一个二极管将被多个具有不同反向电介强度的二极管替代。
日本利用模式Laid-Open No.H07-033052揭示了将保护二极管的反向电流加到输出缓冲器的高电平输出侧电路，并使用齐纳二极管作为保护输入缓冲器的静电保护二极管。
日本专利应用Laid-Open No.2000-245057揭示了超高频电路和它的静电保护方法，其中使用具有等于波长四分之一的线长的微带线、电阻和电容的组合。
然而，因为图14中所示传统LNB1和图17中所示的传统交换盒2配置成DC电流流过微线带15或扼流圈24，所以当用到更大的DC电流时，有必要使用具有更大电流负载容量的元件。这个阻止尺寸和费用的减少。此外，当使用扼流圈24时，基于静电的频率分量，其阻抗可能增加，从而防止静电的性能受到阻碍。
根据日本应用模式Laid-Open No.H01-103300中所描述的传统技术，当高频信号馈送到连接器引脚时，由于通过用于允许放电的间隙形成的电容所导致它的泄漏，所以在高频信号中导致传输损耗。
根据日本专利应用Laid-Open No.2001-257311中所述的传统技术，静电保护电路仅仅当半导体器件在安装前保持没有使用过的时候才有效地运行。一旦半导体器件安装好，静电保护电路中的保险丝烧断，使得防止静电的功能失效。
根据国际专利出版物WO0044049中揭示的传统技术，当高频信号馈送到信号端子时，高频信号通过第一到第四二极管的每个，泄漏到第一和第二供电端子，导致高频信号的传输损耗。
因为日本专利应用Laid-Open No.H06-204407中所述的二极管元件是占据较小面积并能以高密度集成的肖特基势垒二极管，所以假如这样的二极管元件用于静电保护电路的话，则可能配置能够高速运行而占据较小面积的静电保护电路。然而，假如这样带二极管元件的防护电路单独用于高频信号电路，则高频信号泄漏，导致传输损耗。
根据日本专利应用Laid-Open No.H04-053161所述的传统技术，连接二个二极管用于引导静电施加到输入电路的电源线和输入电路的电源线属于不同的系统。此外，通过排除高频信号被施加到输入电路的可能性来设计电路。为了这个原因，假如高频信号被馈送到输入电路，则二个二极管导致高频信号中的传输损耗。
根据日本专利应用Laid-Open No.S63-105517所述的传统技术，有必要提供正负供电的一个给用于泄漏施加到所连接端子的静电的二极管，因此不可能保护作为供电的DC信号和高频信号被彼此叠加并馈送给它的端子。此外，高频信号通过二极管泄漏，导致高频信号的传输损耗。
根据日本专利应用Laid-Open No.H07-033052所述的传统技术，反向电流保护二极管用于防止由于为了接收它在输出电平和接收电平之间差异导致的电流反方向流动，与防止静电不相关。而且，因为保护输入缓冲器的静电保护二极管放置于输入信号线和地面之间，所以假如输入信号是高频信号，则可能由于静电保护二极管中电容寄生导致高频信号泄漏到接地。
在日本专利应用Laid-Open No.2000-245057所述的传统技术中使用的静电保护方法，为高频电流提供有效的静电保护。然而，一个端子需要电阻、微带线、电容和二个二极管的组合来防止静电施加给它。这要求为像要求小型化的LNB这样的设备增加元件数量的分量。因为使用普通二极管，所以基于所施加静电的性质，二极管本身也可能损坏。
发明概述本发明提供静电保护电路和包含此电路的高频电路设备，其都能够为连接至叠加并发送高频信号和DC电流的信号端子的内部电路提供静电保护。
根据本发明的一个方面，用于高频设备中的一种静电保持电路以保护连接至叠加和发送高频信号和DC信号的信号端子的内部电路免遭静电，此电路包括具有一端连接信号端子的高频截止元件，和具有阴极连接高频截止元件的另一端，阳极接地的肖特基势垒二极管，其中高频截止元件和肖特基势垒二极管分别截止高频信号和DC信号，并引导施加到信号端子的静电到接地，使得保护内部电路免遭静电。
通过这个安排，通过高频截止元件的手段可能防止高频信号泄漏，并通过肖特基势垒二极管的手段防止DC信号流过地面。因此，通过经由高频截止元件和肖特基势垒二极管引导施加给信号端子的静电到接地，可能防止内部电路免遭静电。
根据本发明的另一个方面，高频截止元件是电感、微带线、具有等于高频信号波长四分之一线长的微带线之一，且上述微带线之一在它的周边一圈具有用于施加与信号端子的静电放电到接地的放电接地模型。根据这个安排，可能有效的截止高频信号，防止高频信号泄漏到接地，并引导不包括另外被截止的频率分量的静电到接地，来保护内部电流免遭静电。
根据本发明的另一个方面，用于高频设备中的一种静电保持电路以保护连接至叠加和发送高频信号和DC信号的信号端子的内部电路免遭静电，此电路包括至少二个具有一端连接用于连接截止DC信号的DC截止电容到信号端子的传输线，其另一端接地的陷波电路，每个陷波电路包括具有一端连接传输线的高频截止元件，具有阴极连接高频截止元件的另一端，阳极接地的肖特基势垒二极管，和在传输线和每个陷波电路连接在一起的节点之间插入的电阻，其中高频截止元件和肖特基势垒二极管分别截止高频信号和DC信号，并引导施加到信号端子的静电到接地，以保护内部电路免遭静电。
通过这个安排，通过每个陷波电路的高频截止元件的方法可能防止高频信号泄漏，并防止DC信号通过肖特基势垒二极管由于它反向电压特性的方法流到接地。因此，可能通过每个陷波电路的高频截止元件和肖特基势垒二极管，引导施加给信号端子的静电到接地，来防止内部电路遭受静电。此外，也可能通过在传输线中插入电阻，来衰减由于施加静电导致DC截止电容中电压的升高，从而抑制DC截止电容中电流的累积，来防止它劣化和损坏。
根据本发明的另一个方面，高频截止元件是电感、微带线、具有等于高频信号波长四分之一线长的微带线之一，且上述微带线之一在它的周边一圈具有用于施加与信号端子的静电放电到接地的放电接地模型。根据这个安排，可能有效的截止高频信号，防止高频信号泄漏到接地，并引导不包括另外被截止的频率分量的静电到接地，来保护内部电流免遭静电。
根据本发明的另一个方面，用于高频设备中的一种静电保护电路以保护连接至叠加和发送高频信号和DC信号的信号端子的内部电路免遭静电，此电路包括至少二个陷波电路其一端连接至传输线用于连接截止DC信号至信号端的DC截止电容和其另一端接地，各个陷波电路包含其一端连接至传输线的高频截止元件，和其阳极连接至高频截止元件的另一端和其阳极接地的肖特基势垒二极管，和插入在传输线和各个陷波电路连接在一起的节点之间的电容，其中高频截止元件和肖特基势垒二极管分别截止高频信号和DC信号，并引导施加到信号端子的静电到接地，以保护内部电路免遭静电。
通过这个安排，通过每个陷波电路的高频截止元件的方法可能防止高频信号泄漏，并通过肖特基势垒二极管由于它反向电压特性的方法接地防止DC信号流到接面。因此，可能通过每个陷波电路的高频截止元件和肖特基势垒二极管，引导施加给信号端子的静电到接地，来防止内部电路遭受静电。此外，也可能通过在传输线中插入电阻，来衰减由于施加静电导致DC截止电容中电压的升高，从而抑制DC截止电容中电流的累积，来防止它劣化和损坏。
根据本发明的另一个方面，高频截止元件是电感、微带线、具有等于高频信号波长四分之一线长的微带线之一，且上述微带线之一在它的周边一圈具有用于将施加与信号端子的静电放电到接地的放电接地模型。根据这个安排，可能有效截止高频信号，防止高频信号泄漏到接地，并引导不包括另外被截止的频率分量的静电到接地，来保护内部电流免遭静电。
根据本发明的另一个方面，用于高频设备中的一种静电保护电路，以保护连接至叠加和发送高频信号和DC信号的信号端子的内部电路免遭静电，它包括第一个陷波电路包括具有一端连接用于连接截止DC信号的DC截止电容到信号端子的传输线的高频截止电路；具有阴极连接第一个高频截止电路的另一端，阳极接地的肖特基势垒二极管，在DC截止电容和传输线与第一个陷波电路连接在一起的节点之间插入的电容；和第二个陷波电路包括具有一端连接至连接DC截止电容到电容的线路且另一端接地的第二个高频截止元件，其中第一和第二高频截止元件和肖特基势垒二极管分别截止高频信号和DC信号，并引导施加到信号端子的静电到接地，以保护内部电路免遭静电。
通过这个安排，通过第一陷波电路的第一高频截止元件和第二陷波电路的第二高频截止元件一起的方法可能防止高频信号泄漏，并通过第一陷波电路的肖特基势垒二极管由于它反向电压特性和在传输线路中插入的电容的方法防止DC信号流到接地。因此，可能通过第一高频截止元件和第一陷波电路的肖特基势垒二极管，引导施加给信号端子的静电到接地，来防止内部电路遭受静电。此外，也可能通过在第二陷波电路中提供的，具有一端接地的第二个高频截止元件的方法，从DC截止电容中去除电荷。
根据本发明的另一个方面，高频截止元件是电感、微带线、具有等于高频信号波长四分之一线长的微带线之一，且上述微带线之一在它的周边一圈具有用于将施加与信号端子的静电放电到接地的放电接地模型。根据这个安排，可能有效地截止高频信号，防止高频信号泄漏到接地，并引导不包括另外被截止的频率分量的静电到接地，来保护内部电流免遭静电。
参考附图，结合较佳实施例，通过下面的描述，本发明的这个和其他特性将变得更加明显。
图1是本发明第一实施例的静电保护电路的电路图；图2是本发明第二实施例的静电保护电路的电路图；图3是本发明第三实施例的静电保护电路的电路图；图4是显示结合图2所示静电保护电路的交换盒的部分内部电路的电路图；图5是解释肖特基势垒二极管的内部结构的示意图；
图6是本发明第四实施例的静电保护电路的电路图；图7是本发明第五实施例的静电保护电路的电路图；图8是本发明第六实施例的静电保护电路的电路图；图9是本发明第七实施例的静电保护电路的电路图；图10是本发明第八实施例的静电保护电路的电路图；图11是本发明第九实施例的静电保护电路的电路图；图12A是本发明第十实施例的静电保护电路的第一个例子的电路图；图12B是本发明第十实施例的静电保护电路的第二个例子的电路图；图12C是本发明第十实施例的静电保护电路的第三个例子的电路图；图12D是本发明第十实施例的静电保护电路的第四个例子的电路图；图13A是普通LNB的外观图；图13B是普通交换盒的外观图；图13C是显示普通LNB和普通接收器之间连接的外观图；图14是显示传统LNB部分内部电路的电路图；图15是显示LNB、交换盒和接收器之间相互连接的外观图；图16是显示LNBs、交换盒盒接收器之间另外一个相互连接的外观图；图17是显示传统交换盒部分内部电路的电路图。
较佳实施例描述在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。图1是本发明第一实施例的静电保护电路的电路图。图1中，参考数字40代表RF(高频)信号和DC(直流)信号通过它被叠加和发送的信号端子。参考数字41代表连接到信号端子40的内部电路。在此值得注释的是，信号端子40对应例如图17中所示交换盒2的连接端子2b，内部电路41对应例如图17中所示包括电容21、衰减器22、高频交换电路23、扼流圈24、电容25和过压吸收器26的电路。参考数字30代表包括作为高频截止元件的电感31和肖特基势垒二极管32的静电保护电路。电感31具有一端连接信号端子40，另一端连接肖特基势垒二极管32的阴极。肖特基势垒二极管32的阳极接地。
图1所示的静电保护电路30作为通过结合电感31和肖特基势垒二极管32中驻存的电容形成的LC滤波器使用，使得LC滤波器在馈送到信号端子40的RF信号频率上呈现非常高的阻抗，从而防止RF信号泄漏。同时，肖特基势垒二极管32，由于它的反向电压特性，防止供给给信号端子40的DC信号流到接地。如下面所述，利用它的特性，正向和反向电压低，而运行以高速进行，故使用肖特基势垒二极管32通过释放施加到信号端子40的静电到接地，用来保护内部电路41。
图5是解释肖特基势垒二极管32的内部结构的示意图。肖特基势垒二极管32是由金属和半导体互相结合形成的二极管。如图5所示，肖特基势垒二极管32呈现这样的结构，由金属构成的阳极32a和由N型半导体构成的阴极互相结合。使用在交汇点产生的肖特基势垒。由于这个结构，和普通二极管比较，正向和反向电压是低的。同样，肖特基势垒二极管32可以在高速实现运行，并在静电施加到阳极32a时，迅速引导静电到接地。肖特基势垒二极管32也具有由于它的高耐压使得它不容易被静电损坏的优点。
图2是本发明第二实施例的静电保护电路的电路图。图2中，在图1中同样可以找到的分量，用相同的参考数字标识，并在此不再重复描述。图2和图1所示的静电保护电路30之间的差异是用微带线(高频截止元件)33代替电感31。微带线33具有一端连接信号端子40，另一端连接肖特基势垒二极管32的阴极。肖特基势垒二极管32的阳极接地。为了最大化防止RF信号泄漏的效率，想要使微带线33的线长等于馈送到信号端子40的RF信号波长的四分之一。
图2中所示用这种方法配置的静电保护电路30中，因为具有等于RF信号波长四分之一的线长的微带线33对RF信号的频率分量呈现高阻抗，所以可能防止馈送到信号电子40的RF信号泄漏。也可能通过肖特基势垒二极管32的反向电压特征的方法，来防止馈送到信号电子40的DC信号流到接地。此外，关于施加到信号端子40的静电，因为微带线33担当在其频率分量起到对静电低阻抗导体的作用，肖特基势垒二极管32高速调谐，并一旦被施加静电，就引导静电到接地。因此，高压不会施加到内部电路41。
图3是本发明第三实施例的静电保护电路的电路图。图3中，在图2中同样可以找到的元部件，用相同的参考数字标识，并在此不再重复描述。图3和图2所示的静电保护电路30之间的差异是有提供接地的放电接地模型34，并放置于非常接近微带线33的周围。通过这个安排，可能很容易地释放施加到信号端子40的静电到接地，并通过经由肖特基势垒二极管32引导部分静电至接地来加强对内部电路41的静电保护。在此，值得注释的是，放电地面模型34的种类和位置应该根据可能施加到信号端子40的静电的波形、电压和类似的来确定，所以静电容易被从微线带33释放。此外，尽管放电接地模型34沿着微线带33的二侧并联放置，但是可能基于在上面形成微线带33的基片大小，仅仅沿着一侧放置放电接地模型34。
图4是结合了图2所示静电保护电路30的交换盒，即一个高频电路设备的部分内部电路的电路图。在图4中此类元部件在图17中同样可以找到，用相同的参考数字标识，并在此不再重复描述。图4所示交换盒2和图17所示的传统交换盒2之间的差异是为连接端子2b提供了静电保护电路30。形成静电保护电路30的微带线33具有一端连接连接端子2b，另一端连接肖特基势垒二极管32的阴极。肖特基势垒二极管32的阳极接地。为了最大化截止RF信号的效率，要使微带线33的线长等于馈送到连接端子2b的RF信号波长的四分之一。
图4中所示用这种方法配置的交换盒2中，因为微带线33对RF信号呈现高阻抗，所以可能防止在连接端子2b和RF信号线之间发送的RF信号泄漏。也可能为肖特基势垒二极管32，通过它反向电压特性的方法，来防止供给至连接端子2b的DC电流流到接地。此外，关于施加到连接端子2b的静电，因为微带线33起到在其频率分量对静电的低阻抗导体的作用，肖特基势垒二极管32在高速调谐，并引导静电到接地来保护内部电路。因此，高压不会被施加到内部电路。
进行静电施加测试。在测试中，±20kV静电压被施加到图4中所示交换盒2的连接端子2b和图17中所示交换盒2的连接端子2b，比较它们的结果。根据此结果，施加到图17中所示交换盒2的内部电路的静电导致组成高频交换电路23的陶瓷电容21中芯片破裂和晶体管中静电释放损伤。通过对比，因为静电保护电路30有效的功能，所以静电没有被引导到图4所示的交换盒2的内部电路，并导致对内部电路的损伤。
根据在如图4所示配置的电路上进行空中放电测试，实现了电路对□20kV的保护±20kV，因此推断可以充分实现防护普通静电的电路。然而，在静电的重复施加下，在此值得注释的是，在截止DC分量的电容21中导致电流累积，且这个导致电容21更严重的劣化。以这个作为背景所描述的下文是具有增加的静电保护性能并能够通过抑制或移除由于静电的反复施加导致的电流累积来防止电容21被破坏的静电保护电路。
图6是本发明第四实施例的静电保护电路的电路图，并作为适合图4所示交换盒2的例子显示。图6中的元部件在图4中也能找到，用相同的参考数字标识，没有省略位于RF信号线方面的电容21下游的电路和位于DC线方面的电路。
图6所示静电保护电路30包括二个陷波电路35a和35b，以及电阻36。陷波电路35a由电感38a和肖特基势垒二极管39a组成。电感38a的一端连接到端子2b，另一端连接到肖特基势垒二极管39a的阴极。肖特基势垒二极管39a的阳极接地。陷波电路35b由电感38b和肖特基势垒二极管39b组成。电感38b的一端连接电容21，也经由电阻36连接到连接端子2b。电感38b的另一端连接到肖特基势垒二极管39b的阴极。肖特基势垒二极管39b的阳极接地。
图6所示用这种方法配置的静电保护电路30，通过电感38a和肖特基势垒二极管39a的结合使用，防止经由RF信号线发送的RF信号泄漏到接地，也通过肖特基势垒二极管39a的反向电压特性的方式防止供给给连接端子2b的DC信号流到接地。以同样的方法，电感38b和肖特基势垒二极管39b的结合防止经由RF信号线发送的RF信号泄漏到接地，通过肖特基势垒二极管39b的反向电压特性，也防止了供给至连接端子2b的DC信号流到接地。
同样，电感38a对外加给连接端子2b的静电的频率分量呈现低阻抗。因此，尽管静电被施加到肖特基势垒二极管38a，肖特基势垒二极管38a在高速调谐，并通过引导静电到接地来保护内部电路。而且，即使通过陷波电路35a不能完全移除静电，静电也被电阻36衰减之后，由肖特基势垒二极管39b引导到接地。通过陷波电路35a、电阻36和陷波电路35b消除的静电将不施加给电容21。即使静电没有被完全地消除，也将施加已衰减的静电给电容21，从而导致在那里没有电流累积和减少电流累积。
通过这样的配置，可能进一步增强了防止内部电路遭受静电的性能。即使静电被重复地施加，也不会导致电容21中的电流积累，或减少电流积累。因此可能防止电容21损坏。
图7是本发明第五实施例的静电保护电路的电路图。图7中元部件在图6也能找到，用相同的参考数字标识，在此不再重复描述。图7和图6所示静电保护电路30间的差异是插入的电容37代替电阻36，来防止其由静电外加到连接端子2b所导致的电流在电容21中的形成。
图7所示用这种方法配置的静电保护电路30，通过电感38a和肖特基势垒二极管39a的结合使用，经由RF信号线发送的RF信号泄漏到接地，也通过肖特基势垒二极管39a的反向电压特性的方式防止供给至连接端子2b的DC信号流到接地。而且，即使通过陷波电路35a不能完全移除静电，静电也被当通过电容37时衰减之后，由肖特基势垒二极管39b引导到接地。通过陷波电路35a、电容37和陷波电路35b消除的静电将不施加给电容21。即使静电没有被完全地消除，也将施加已衰减的静电给电容21，从而导致在那里没有电流累积和减少电流累积。
通过这样的配置，可能进一步增强了防止内部电路遭受静电的性能。即使静电被重复地施加，也不会导致电容21中的电流积累，或减少电流积累。因此可能防止电容21损坏。
图8是本发明第六实施例的静电保护电路的电路图。图8中的元部件在图6也能找到，用相同的参考数字标识，在此不再重复描述。图8和图6所示静电保护电路30间的差异是由微带线42a组成的陷波电路35a代替电感38a，微带线42b组成的陷波电路35b代替电感38b。希望形成微带线42a和微带线42b具有等于经由RF信号线发送的RF信号波长的四分之一的线长。
图8所示用这种方法配置的静电保护电路30，通过微线带42a和肖特基势垒二极管39a的结合使用，经由RF信号线发送的RF信号泄漏到接地，也通过肖特基势垒二极管39a的反向电压特性的方式防止供给至连接端子2b的DC信号流到接地。以同样的方法，微线带42a和肖特基势垒二极管39b的结合防止经由RF信号线发送的RF信号泄漏到接地，通过肖特基势垒二极管39b的反向电压特性，也防止了供给至连接端子2b的DC信号流到接地。
同样，微线带42a对外加给连接端子2b的静电的频率分量呈现低阻抗。因此，尽管静电被施加到肖特基势垒二极管38a，肖特基势垒二极管38a在高速调谐，并通过引导静电到接地来保护内部电路。而且，即使通过陷波电路35a不能完全移除静电，静电也被电阻36衰减之后，由肖特基势垒二极管39b引导到接地。通过陷波电路35a、电阻36和陷波电路35b消除的静电将不施加给电容21。即使静电没有被完全地消除，也将施加已衰减的静电给电容21，从而导致在那里没有电流累积和减少电流累积。
通过这样的配置，可能进一步增强了防止内部电路遭受静电的性能。即使静电被重复地施加，也不会导致电容21中的电流积累，或减少电流积累。因此可能防止电容21损坏。
图9是本发明第七实施例的静电保护电路的电路图。图9中元部件在图8也能找到，用相同的参考数字标识，在此不再重复描述。图9和图8所示静电保护电路30间的差异是插入的电容37代替电阻36，来防止其由静电外加到连接端子2b所导致的电流在电容21中的形成。
图9所示用这种方法配置的静电保护电路30，通过微线带42a和肖特基势垒二极管39a的结合使用，经由RF信号线发送的RF信号泄漏到接地，也通过肖特基势垒二极管39a的反向电压特性的方式防止供给至连接端子2b的DC信号流到接地。而且，即使通过陷波电路35a不能完全移除静电，静电也被当通过电容37时衰减之后，由肖特基势垒二极管39b引导到接地。通过陷波电路35a、电容37和陷波电路35b消除的静电将不施加给电容21。即使静电没有被完全地消除，也将施加已衰减的静电给电容21，从而导致在那里没有电流累积和减少电流累积。
通过这样的配置，可能进一步增强了防止内部电路遭受静电的性能。即使静电被重复地施加，也不会导致电容21中的电流积累，或减少电流积累。因此可能防止电容21损坏。
图10是本发明第八实施例的静电保护电路的电路图。图10中元部件在图8也能找到，用相同的参考数字标识，在此不再重复描述。图10和图8所示静电保护电路30间的差异是由电感38a和肖特基势垒二极管39a组成的陷波电路35a和由微带线42b和肖特基势垒二极管39b组成的陷波电路35b。
尽管图中没有显示，也可能如图8所示由微带线42a和肖特基势垒二极管39a形成陷波电路35a，如图6所示由电感38b和肖特基势垒二极管39b组成陷波电路35b，假如在不同频率的RF信号经由RF信号线发送，且微线带42a和42b形成使得具有等于RF信号特殊频率波长的四分之一的线长，有可能对不同于特定频率的其他频率的高频截止性能变得不够。假如替代使用电感，则在不同频率的RF信号可以被一定程度地截止，因为其截止频率曲线变成柔和的斜线。然而，如图6所示，假如电感38a和39b被陷波电路35a和35b所使用，则根据电感的尺寸不能实现静电保护电路30的微小型化。在这种情况下，可能使用第六实施例的静电保护电路30。
图10所示用这种方法配置的静电保护电路30，通过电感38a(或微带线42a)和肖特基势垒二极管39a的结合使用，经由RF信号线发送的RF信号泄漏到接地，也通过肖特基势垒二极管39a的反向电压特性的方式防止供给给连接端子2b的DC信号流到接地。而且，即使通过陷波电路35a不能完全移除静电，静电也被电阻36衰减之后，由肖特基势垒二极管39b引导到接地。通过陷波电路35a、电阻36和陷波电路35b消除的静电将不施加给电容21。即使静电没有被完全地消除，也将施加已衰减的静电给电容21，从而导致在那里没有电流累积和减少电流累积。
通过这样的配置，可能进一步增强了防止内部电路遭受静电的性能。即使静电被重复地施加，也不会导致电容21中的电流积累，或减少电流积累。因此可能防止电容21损坏。
图11是本发明第九实施例的静电保护电路的电路图。图11中元部件在图10也能找到，用相同的参考数字标识，在此不再重复描述。图11和图10所示静电保护电路30间的差异是插入的电容37代替电阻36，来防止其由静电外加到连接端子2b所导致的电流在电容21中的形成。陷波电路35a和35b中的一个由电感组成，另一个由微带线组成的原因如同应用到第六实施例的一样。
图11所示用这种方法配置的静电保护电路30，通过电感38a(或微带线42a)和肖特基势垒二极管39a的结合使用，经由RF信号线发送的RF信号泄漏到接地，也通过肖特基势垒二极管39a的反向电压特性的方式防止供给至连接端子2b的DC信号流到接地。而且，即使通过陷波电路35a不能完全移除静电，静电也被当通过电容37时衰减之后，由肖特基势垒二极管39b引导到接地。通过陷波电路35a、电容37和陷波电路35b消除的静电将不施加给电容21。即使静电没有被完全地消除，也将施加已衰减的静电给电容21，从而导致在那里没有电流累积和减少电流累积。
通过这样的配置，可能进一步增强了防止内部电路遭受静电的性能。即使静电被重复地施加，也不会导致电容21中的电流积累，或减少电流积累。因此可能防止电容21损坏。
图12A到图12D是显示本发明第十实施例的静电保护电路的电路图。图12A显示第一个例子；图12B显示第二个例子；图12C显示第三个例子；图12D显示第四个例子。图12A对应图7；图12B对应图9；图12C和图12D对应图11。因此，在图12A到图12D中元部件在图7，9和11中也能找到，用相同的参考数字标识，在此将不再重复描述。关于从陷波电路35b省略肖特基势垒二极管39b，图12A到图12D中所示的每个静电保护电路30不同于对应其的图中所示的静电保护电路30。
在图12A到图12D中所示，以这种方法配置的静电保护电路30中，以前面所描述的同样方法执行通过陷波电路35a移除静电。假如通过陷波电路35a静电的移除基本上满足，则可能从陷波电路35b移除肖特基势垒二极管39b，从而实现静电保护电路尺寸和费用的减少。
在此值得注释的是，尽管图6到12D所示的静电保护电路30由二个陷波电路35a和35b组成，但也可能通过使用三个和多个类似的陷波电路形成静电保护电路，使得加强静电保护性能。也可能在图8到12D中所示，静电保护电路的微带线42a和/或42b周围的一圈提供如图3所示的放电接地模型。
有必要为交换盒2的所有连接端子2a和2b的每个安排如实施例中所述的静电保护电路30。这是因为诸如为截止DC分量安排在RF信号线中的陶瓷电容21和构成高频交换电路23的晶体管这样的器件，可能由于静电施加到连接端子2a和2b而被劣化和损坏，且保护效率将受损伤，除非静电保护电路30被安排在接近每个连接端子2a和2b与内部电路之间的节点。例如，在交换盒2实际使用的基片中，因为RF信号通过形成微带线的电路模型被发送，所以有必要放置静电保护电路30接近焊接到那个电路模型的每个端子的核心导体。
如上所述，图1到图3中所示静电保护电路30可以防止发送到信号端子40的高频信号泄漏，也可以防止供给给信号端子40的DC信号流到接地，并通过引导外加给信号端子40的静电到接地，防止连接信号端子40的内部电路41构建器件被劣化损坏等等。
此外，因为图4所示交换盒2和具有连接到连接端子2b的静电保护电路30可以引导施加到连接端子2b的静电到接地，不会导致发送到连接端子2b的RF信号的传输损耗，也不会导致供给至连接端子2b的DC电流泄漏到接地，所以静电导致的高压不会施加到内部电路，且构建内部电路的器件将不会被劣化或损坏。结果，可能保护内部电路免遭静电。
假如图4所示的静电保护电路30被图6到图12D所示的静电保护电路30替代，则可能防止馈送到连接端子2d的高频信号泄漏，防止馈送到端子2d的DC信号流到接地，并通过引导外加给连接端子2b的静电到接地，进一步提供保护连接连接端子2b的内部电路23构建的器件免遭劣化损坏等等。而且，即使静电被重复施加，也可能保护电容21免遭进一步劣化，因为形成内部电路和为截止DC电流提供的电容21中电流的累积能够被完全地防止或减少。
在描述中，即使交换盒获得如例子一样的提供本发明实施的静电保护电路，也能够应用实施本发明的静电保护电路给其他诸如LNBs、接收器和类似的处理高频信号的高频电路设备。可以理解的是本发明不局限于上述实施例，在附加权利要求范围内，可以除了专门描述的以外来实现本发明。
权利要求
1.用于在高频设备中保护连接到叠加并发送高频信号和DC信号的信号端子的内部电路免遭静电的静电保护电路，包括具有一端连接到信号端子的高频截止元件；和具有阴极连接高频截止元件的另一端，阳极接地的肖特基势垒二极管，其中高频截止元件和肖特基势垒二极管分别截止高频信号和DC信号，并引导施加到信号端子的静电到接地，来保护内部电路免遭静电。
2.如权利要求1所述的静电保护电路，其特征在于，高频截止元件是电感。
3.如权利要求1所述的静电保护电路，其特征在于，高频截止元件是微带线。
4.如权利要求1所述的静电保护电路，其特征在于，高频截止元件是具有等于高频信号四分之一波长的线长的微带线。高频截止元件是具有等于高频信号四分之一波长的线长的微带线。(与上句重复)
5.如权利要求3所述的静电保护电路，其特征在于，在微带线周边一圈提供放电接地模型，使得释放施加到信号端子的静电到接地。
6.如权利要求4所述的静电保护电路，其特征在于，在微带线周边一圈提供放电接地模型，使得释放施加到信号端子的静电到接地。
7.用于在高频设备中保护连接到叠加和发送高频信号和DC信号的信号端子的内部电路免遭静电的静电保护电路，包括至少二个具有一端连接到传输线路来连接截止DC信号的DC截止电容到信号端子，另一端接地的陷波电路，每个陷波电路包括具有一端连接到传输线路的高频截止元件；和具有阴极连接高频截止元件的另一端，阳极接地的肖特基势垒二极管，和在传输线路和每个陷波电路连接一起的节点间插入的电阻，其中高频截止元件和肖特基势垒二极管分别截止高频信号和DC信号，并引导施加到信号端子的静电到接地，来保护内部电路免遭静电。
8.如权利要求7所述的静电保护电路，其特征在于，高频截止元件是电感。
9.如权利要求7所述的静电保护电路，其特征在于，高频截止元件是微带线。
10.如权利要求7所述的静电保护电路，其特征在于，高频截止元件是具有等于高频信号四分之一波长的线长的微带线。
11.如权利要求7所述的静电保护电路，其特征在于，至少一个陷波电路的高频截止元件是电感，至少另一个陷波电路的高频截止元件是微带线。
12.如权利要求9所述的静电保护电路，其特征在于，在微带线周边一圈提供放电接地模型，以释放施加到信号端子的静电到接地。
13.如权利要求10所述的静电保护电路，其特征在于，在微带线周边一圈提供放电接地模型，以释放施加到信号端子的静电到接地。
14.如权利要求11所述的静电保护电路，其特征在于，在微带线周边一圈提供放电接地模型，以释放施加到信号端子的静电到接地。
15.用于在高频设备中保护连接到叠加并发送高频信号和DC信号的信号端子的内部电路免遭静电的静电保护电路，包括至少二个具有一端连接到传输线路来连接截止DC信号的DC截止电容到信号端子，另一端接地的陷波电路，每个陷波电路包括具有一端连接到传输线路的高频截止元件；和具有阴极连接高频截止元件的另一端，阳极接地的肖特基势垒二极管，和在传输线路和每个陷波电路连接一起的节点间插入的电容，其中高频截止元件和肖特基势垒二极管分别截止高频信号和DC信号，并引导施加到信号端子的静电到接地，来保护内部电路免遭静电。
16.如权利要求15所述的静电保护电路，其特征在于，高频截止元件是电感。
17.如权利要求15所述的静电保护电路，其特征在于，高频截止元件是微带线。
18.如权利要求15所述的静电保护电路，其特征在于，高频截止元件是具有等于高频信号四分之一波长的线长的微带线。
19.如权利要求15所述的静电保护电路，其特征在于，至少一个陷波电路的高频截止元件是电感，至少另一个陷波电路的高频截止元件是微带线。
20.如权利要求17所述的静电保护电路，其特征在于，在微带线周边一圈提供放电接地模型，以释放施加到信号端子的静电到接地。
21.如权利要求18所述的静电保护电路，其特征在于，在微带线周边一圈提供放电接地模型，以释放施加到信号端子的静电到接地。
22.如权利要求19所述的静电保护电路，其特征在于，在微带线周边一圈提供放电接地模型，以释放施加到信号端子的静电到接地。
23.用于在高频设备中保护连接到叠加并发送高频信号和DC信号的信号端子的内部电路免遭静电的静电保护电路，包括第一个陷波电路，包括具有一端连接到传输线路来连接截止DC信号的DC截止电容到信号端子的第一个高频截止电路，和具有阴极连接第一个高频截止电路的另一端，阳极接地的肖特基势垒二极管；在DC截止电容和在传输线路和第一个陷波电路连接一起的节点间插入的电容；和第二个陷波电路，包括具有一端连接到连接DC截止电容到电容的线路，另一端接地的第二个高频截止元件，其中第一和第二个高频截止元件和肖特基势垒二极管分别截止高频信号和DC信号，并引导施加到信号端子的静电到接地，来保护内部电路免遭静电。
24.如权利要求23所述的静电保护电路，其特征在于，至少第一和第二个高频截止元件中的一个是电感。
25.如权利要求23所述的静电保护电路，其特征在于，至少第一和第二个高频截止元件中的一个是微带线。
26.如权利要求24所述的静电保护电路，其特征在于，至少第一和第二个高频截止元件中的一个是具有等于高频信号四分之一波长的线长的微带线。
27.如权利要求25所述的静电保护电路，其特征在于，在微带线周边一圈提供放电接地模型，来释放施加到信号端子的静电到接地。
28.如权利要求26所述的静电保护电路，其特征在于，在微带线周边一圈提供放电接地模型，来释放施加到信号端子的静电到接地。
全文摘要
用于在高频设备中保护连接到叠加并发送高频信号和DC信号的信号端子的内部电路免遭静电的静电保护电路，包括具有一端连接信号端子的高频截止元件，和具有阴极连接高频截止元件的另一端，阳极接地的肖特基势垒二极管，其中高频截止元件和肖特基势垒二极管分别截止高频信号和DC信号，并引导施加到信号端子的静电到接地，来保护内部电路免遭静电。
文档编号H01L21/822GK1678162SQ200410011918
公开日2005年10月5日 申请日期2004年9月20日 优先权日2003年9月19日
发明者加藤正广 申请人:夏普株式会社