JP2004214138A - 同軸ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】シールド性能、特に低周波帯域でのシールド性能の向上が図れる同軸ケーブルを提供する。
【解決手段】この同軸ケーブルは、車両に配索され、各種の信号伝送に用いられるものであって、内部導体１と、絶縁層３と、錫メッキ軟銅線により形成される金属編組からなる３層又は４層の外部導体層５，７，９と、外被１１とを備えて構成されている。この金属材料により形成された外部導体層５，７，９を３層設けたことによる効果により、シールド性能、特に低周波帯域でのシールド性能の向上が図れる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に配索され、信号伝送に用いられる同軸ケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１及び図１２は、従来の同軸ケーブルの断面図である。図１１の同軸ケーブルは、同図に示すように、内部導体１０１と、内部導体１０１を外囲する絶縁層１０３と、その絶縁層１０３を介して内部導体１０１を外囲する外部導体層１０５と、外部導体１０５の外側に設けられる外被１０７とを備えている。外部導体層１０５は、軟銅線又は錫メッキ軟銅線を素線として網目状に円筒形に編み合わされた１重の金属編組により構成されている。この同軸ケーブルは、テレビジョンアンテナ、ラジオアンテナ、ＧＰＳアンテナ等の各種アンテナの受信信号伝送用や、映像信号（ＲＧＢ信号等）の伝送用などの幅広い用途に用いられている。
【０００３】
図１２の同軸ケーブルは、同図に示すように、２層の外部導体層１０５，１０９が設けられている。各層の外部導体層１０５，１０９は、図１１の外部導体層１０５と同様に、軟銅線又は錫メッキ軟銅線を素線として網目状に円筒形に編み合わされた１重の金属編組により構成されている。この同軸ケーブルは、ＧＰＳアンテナ及びＶＩＣＳアンテナの受信信号等の高周波信号の伝送用などに主に使用されている。
【０００４】
なお、本発明に関連する先行技術としては特許文献１に記載のものがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２００１−１４３５４３公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の図１１の同軸ケーブルでは、シールド層である外部導体層１０５が１層しか設けられていないため、シールド性能が低い。
【０００７】
また、上記の図１２の同軸ケーブルは、２層の外部導体層１０５，１０９を設けているため、高周波帯域では比較的高いシールド性能が実現できるものの、低周波帯域（特に、１ＭＨｚ以下の帯域）のシールド性能が低いままである。
【０００８】
ところで、車両に搭載する信号伝送用の同軸ケーブルでは、その同軸ケーブルの周辺に位置する各種搭載機器の配線等からのノイズの影響を受けやすい。このため、一般的には、同軸ケーブルの配索経路を電源線や制御信号線等から隔離した経路に設定している。しかし、近年の車室内の拡大化の傾向等により、配線材の配索スペースが削減される傾向にあり、信号伝送用の同軸ケーブルと電源線等の他のケーブルとを異なる経路に配索することが困難になりつつあり、各種ケーブルの配索経路の統合の必要性が向上しており、そのためには、同軸ケーブルの耐ノイズ特性（シールド性能）の向上が課題となっている。特に、ラジオアンテナの受信信号伝送用の同軸ケーブルについていえば、世界的にみてラジオ放送の周波数が１００ｋＨｚ台から存在しているのに対して、そのような低周波帯域については上記の図１２又は図１３の同軸ケーブルを用いても十分に対応できず、シールド性能の向上が特に必要となっている。
【０００９】
そこで、本発明は、シールド性能、特に低周波帯域でのシールド性能の向上が図れる同軸ケーブル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】
前記目的を達成するための技術的手段は、車両に配索され、信号伝送に用いられる同軸ケーブルであって、信号を伝送する内部導体と、前記内部導体を外囲する絶縁層と、金属材料により形成され、前記絶縁層を介して前記内部導体を外囲する少なくとも３層の外部導体層と、を備えている。
【００１１】
また、好ましくは、前記外部導体層は、前記金属材料により形成された金属素線が網目状に編まれてなる金属編組により構成されるのがよい。
【００１２】
また、好ましくは、前記外部導体層は、前記金属材料により形成された金属素線がこの同軸ケーブルの中心軸回りに螺旋状に巻回されて構成されているのがよい。
【００１３】
また、好ましくは、前記外部導体層は、前記金属材料により形成された金属素線がこの同軸ケーブルの中心軸回りに逆向きの螺旋巻回方向で２重に巻回されて構成されているのがよい。
【００１４】
また、好ましくは、前記外部導体層は、前記金属材料により形成された帯状の金属シートが、その外部導体層より内側の構成要素を包み込むように外装されて構成されるのがよい。
【００１５】
また、好ましくは、前記金属材料として銅が用いられるのがよい。
【００１６】
また、好ましくは、前記同軸ケーブルは、車両に設置されるアンテナと、そのアンテナを介して電波信号の受信及び送信の少なくともいずれか一方を行う車載機器との間の信号経路の少なくとも一部に介装されるのがよい。
【００１７】
また、好ましくは、前記同軸ケーブルは、車載機器間における映像信号の伝送路として用いられるのがよい。
【００１８】
また、好ましくは、前記同軸ケーブルは、車載機器間における通信経路として用いられるのがよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る同軸ケーブルの断面図である。この同軸ケーブルは、車両に配索され、各種の信号伝送に用いられるものであって、構成要素として、図１に示すように、信号を伝送する内部導体１と、その内部導体１を外囲する絶縁層３と、その絶縁層３を介して内部導体１を外囲する３層の外部導体層５，７，９と、外被１１とを備えて構成されている。
【００２０】
内部導体１は、銅又は銅合金等の高導電性金属により構成されている。本実施形態では、錫メッキ軟銅線からなる複数の金属素線が撚り合わされて構成されている。絶縁層３は、樹脂（例えば架橋ＰＥ）が押出成形されて形成されている。
【００２１】
ここで、本実施形態に係る同軸ケーブルの各部の寸法例を記載しておくと、５０Ω系の場合では、内部導体１は線径０．１８ｍｍの７本の錫メッキ軟銅線が撚り合わされて構成されており、絶縁層３の外径は１．６ｍｍに設定され、外部導体５，７，９からなる導体層の外径は３．１ｍｍに設定され、外被１１の外径は４．０ｍｍに設定される。また、７０Ω系の場合では、内部導体１が線径０．１０ｍｍの７本の錫メッキ軟銅線が撚り合わされて構成される点が５０Ω系と異なるのみで、他の各部分の寸法及び構成は５０Ω系と同様である。
【００２２】
外部導体層５，７，９は、図２に示すように、金属材料により形成された複数の金属素線２１が網目状に編まれてなる金属編組２３により構成される。本実施形態では、金属素線２１として、銅線、軟銅線、又はそれらに錫や亜鉛等をメッキしたメッキ線などが用いられている。より詳細には、本実施形態では、錫メッキ軟銅線が金属素線２１として用いられている。
【００２３】
ここで、金属編組２３の構成についてさらに具体的に説明する。金属編組２３は、複数（例えば４本）の金属素線２１からなる複数（例えば１６本）の編材２５を、図２ないし４に示すように、上下に順次交差させつつ円筒形に編み合わせて構成されている。金属編組２３の表面密度Ｂは、シールド性能及び曲げ柔軟性等の観点から最適な値に設定される。なお、表面密度Ｂは、編組ピッチＰ、編組層心径Ｄ、持本数ｍ、打数ｎ、編組素線径ｄをパラメータとして、以下の（数１）のように与えられる。
【００２４】
【数１】

【００２５】
外部導体層５，７，９の表面密度Ｂ等についての具体例については、例えば、導体層５は表面密度Ｂが８７％、編組素線径ｄが０．１ｍｍに設定され、導体層７は表面密度Ｂが９０％、編組素線径ｄが０．１ｍｍに設定され、導体層９は表面密度Ｂが８９％、編組素線径ｄが０．１ｍｍに設定される。
【００２６】
外被１１は、樹脂（ＰＶＣ等）が押出成形されて形成されている。
【００２７】
図５は、本実施形態（図１）に係る同軸ケーブルと前述の図１１及び図１２の同軸ケーブルとのシールド効果を各周波数について試験して比較したグラフであり、グラフＧ１が本実施形態に係る同軸ケーブルに対応し、グラフＧ２が図１１の同軸ケーブルに対応し、グラフＧ３が図１２の同軸ケーブルに対応している。なお、グラフＧ４は、後述する第２実施形態に係る同軸ケーブルのシールド効果を示している。なお、試験はＩＥＣ６１１９６−１に準拠して行った。
【００２８】
その試験において、条件を同一にするめ、各同軸ケーブルのシールド層である外部導体層５，７，９，１０５，１０９以外の構成については実質的に同一条件としている。本実施形態に係る同軸ケーブルの外部導体層５，７，９の構成は前述の具体例の内容が採用されている。図１１の同軸ケーブルの外部導体層１０５の構成は、その金属編組の金属素線に線径０．１ｍｍの錫メッキ軟銅線が用いられて、表面密度が８９％に設定されている。図１２の同軸ケーブルについては、その内側の外部導体層１０５の構成が、その金属編組の金属素線に線径０．１ｍｍの錫メッキ軟銅線が用いられて、表面密度が８７％に設定されており、その外側の外部導体層１０９の構成が、その金属編組の金属素線に線径０．１ｍｍの錫メッキ軟銅線が用いられて、表面密度が９０％に設定されている。
【００２９】
図５のグラフＧ１〜Ｇ３より明らかなように、例えば、周波数が１ＭＨｚのところに着目すると、前述の従来品の中で最もシールド効果の高い図１２の同軸ケーブルではそのシールド効果が約３０ｄＢとなっている。こに対して、本実施形態に係る同軸ケーブルでは約４５ｄＢのシールド効果が得られており、これによって従来品に比して少なくとも約１５ｄＢのシールド効果の改善が得られている。ほぼ同様に、課題となっていた１ＭＨｚ以下の帯域においても、本実施形態に係る同軸ケーブルでは従来品に対して大幅は改善が図れている。このため、本実施形態に係る同軸ケーブルを１ＭＨｚ以下の周波数帯域の用途に用いると、従来品との比較においてその性能をより有効に発揮させることができる。
【００３０】
図６は、本実施形態に係る同軸ケーブルが適用し得る車載ケーブルの具体例を示す図である。本実施形態に係る同軸ケーブルの用途としては、図６に示すように、車両後方（例えば後部ウィンドウ）に設けられる図示しないラジオアンテナ又はテレビジョンアンテナと、車載機器（例えばオーディオ機器、情報処理装置（カーナビゲーション装置を含む）、ＥＴＣユニット本体など）３１との間を接続する受信信号伝送用のケーブル３３，３５がある。また、車両の後方等に設けられる自動車電話ユニット３７と車載機器３１との間を接続する信号伝送用のケーブル３９、及び自動車電話ユニット３７とそのアンテナユニット４１との間を接続する信号伝送用のケーブル４３も用途となり得る。
【００３１】
また、ＧＰＳアンテナユニット４５、ＥＴＣアンテナユニット４７又はＶＩＣＳアンテナユニット４９と車載機器３１との間を接続する信号伝送用のケーブル５１，５３，５５も用途となり得る。また、車両周辺の死角領域等を撮像するために設けられる図示しない車載カメラユニットと車載機器３１との間に設けられる映像信号（ＲＧＢ信号等）の伝送用のケーブルや、車載機器３１と図示しない表示装置（ＬＣＤ等）との間の映像信号伝送用のケーブルとしても利用可能である。また、通信機能を有する図示しない各車載機器間で行われる通信（ＬＡＮ等）の通信回線構成用のケーブルとしても利用可能である。
【００３２】
以上のように、本実施形態に係る同軸ケーブルによれば、金属材料により形成された外部導体層５，７，９を３層設けたことによる効果により、シールド性能、特に低周波帯域でのシールド性能の向上が図れる。例えば、従来より特に課題となっていた１ＭＨｚ以下の帯域において大きなシールド性能の改善が図れる。
【００３３】
これによって、ラジオアンテナの受信信号等の各種の信号伝送用のケーブルと、電源線等の他のケーブルとを同一経路で車両に配索することができ、車両における電線配索スペースの削減が図れる。例えば、ラジオアンテナ又はテレビアンテナの受信信号伝送用のケーブル３３，３５を、図７又は図８に示すように、他の電線６１と共に特定のワイヤハーネス（フロアハーネス等）６３中に挿入したり、ワイヤハーネス６３に併設したりすることができる。なお、図７及び図８中における符号６５は、電線６１の結束用又は保護用の外装部材（テープ、プロテクタ等）を示している。
【００３４】
また、外部導体層５，７，９が、金属材料により形成された金属素線２１が網目状に編まれてなる金属編組２３により構成されるため、高いシールド性能を確保しつつ、車両に配索する際の３次元的に複雑な変形にも柔軟に対応することができる同軸ケーブルを提供できる。
【００３５】
また、外部導体層５，７，９を構成する金属素線２１に、導電性が高く、安価で加工も容易な錫メッキ軟銅線が用いられているため、安価で高いシールド性能を有する同軸ケーブルを提供できる。
【００３６】
＜第２実施形態＞
図９は、本発明の第２実施形態に係る同軸ケーブルの断面図である。本実施形態に係る同軸ケーブルが前述の第１実施形態に係る同軸ケーブルと実質的に異なる点は、外部導体層の層数が異なる点のみであり、互いに対応する部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００３７】
本実施形態に係る同軸ケーブルでは、図９に示すように、４層の外部導体層５，７，９，１３が設けられている。なお、本実施形態において追加された外部導体層１３の基本的な構成は、他の外部導体層５，７，９と同様である。
【００３８】
本実施形態における外部導体層５，７，９，１３の表面密度Ｂ等についての具体例については、例えば、導体層５は表面密度Ｂが８７％、編組素線径ｄが０．１ｍｍに設定され、導体層７は表面密度Ｂが９５％、編組素線径ｄが０．１８ｍｍに設定され、導体層９は表面密度Ｂが８９％、編組素線径ｄが０．１ｍｍに設定され、導体層１３は表面密度Ｂが９６％、編組素線径ｄが０．１８ｍｍに設定される。そして、このような設定条件の下で、第１実施形態の場合と同様なシールド試験を行うと、前述の図５のグラフＧ４に示すような結果が得られた。
【００３９】
以上のように、本実施形態においても、高導電性金属材料により形成された外部導体層５，７，９，１３を４層設けたことによる効果により、シールド性能の向上等の点で、前述の第１実施形態以上の効果が得られる。
【００４０】
＜変形例＞
以下に、上記の第１及び第２実施形態に係る同軸ケーブルの変形例について記載する。
【００４１】
また、第１及び第２実施形態に係る同軸ケーブルにおいて、外部導体層５，７，９，１３を、金属編組の代わりに、図１０に示されるように、金属材料により形成された金属素線（例えば錫メッキ軟銅線）８１，８３を同軸ケーブルの中心軸回りに逆向きの螺旋巻回方向で２重に巻回して構成してもよい。金属素線８１は内側の巻回層を構成し、金属素線８３は外側の巻回層を構成しており、これらは互いに交差するように２重に重なり合って螺旋状に巻回されている。この場合の金属素線８１，８３の巻回面上における表面密度は、第１及び第２実施形態に係る外部導体層５，７，９，１３の金属編組と同等なレベルに設定される。また、図１０に示す構成のさらなる変形例として、外部導体層５，７，９，１３を、金属素線８１，８３の一方を１重に螺旋状に巻回して構成してもよい。
【００４２】
また、第１及び第２実施形態に係る同軸ケーブルにおいて、外部導体層５，７，９，１３を、金属編組の代わりに、高導電性金属材料により形成された金属フィルム（例えば銅フィルム）と樹脂フィルム（例えばＰＥＴフィルム）とが張り合わされてなる所定幅の帯状の複合金属テープ（金属テープ）によって構成してもよい。この場合、この複合金属テープは、それより内側に位置する構成要素を包む込むように外装される。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、金属材料により形成された外部導体層を３層以上設けた効果により、シールド性能、特に低周波帯域でのシールド性能の向上が図れる。例えば、従来より特に課題となっていた１ＭＨｚ以下の帯域において大きなシールド性能の改善が図れる。
【００４４】
請求項２に記載の発明によれば、外部導体層が、金属材料により形成された金属素線が網目状に編まれてなる金属編組により構成されるため、高いシールド性能を確保しつつ、車両に配索する際の３次元的に複雑な変形にも柔軟に対応することができる同軸ケーブルを提供できる。
【００４５】
請求項３に記載の発明によれば、外部導体層が、金属材料により形成された金属素線がこの同軸ケーブルの中心軸回りに螺旋状に巻回されて構成されているため、高いシールド性能を確保しつつ、車両に配索する際の３次元的に複雑な変形にも柔軟に対応することができる同軸ケーブルを提供できる。
【００４６】
請求項４に記載の発明によれば、外部導体層が、金属材料により形成された金属素線がこの同軸ケーブルの中心軸回りに逆向きの螺旋巻回方向で２重に巻回されて構成されているため、高いシールド性能を確保しつつ、車両に配索する際の３次元的に複雑な変形にも柔軟に対応することができる同軸ケーブルを提供できる。
【００４７】
また、外部導体層が、金属素線が逆向きの螺旋方向で２重に巻回されているため、２重に螺旋状に巻回された内側の金属素線と外側の金属素線とが交差するようにして巻回されており、これによって、より高いシールド性能が得られる。
【００４８】
請求項５に記載の発明によれば、外部導体層が、金属材料により形成された帯状の金属シートがその外部導体層より内側の構成要素を包み込むように外装されて構成されるため、隙間なくシールドすることができ、これによってより高いシールド性能が得られる。
【００４９】
請求項６に記載の発明によれば、外部導体層を形成するための金属材料として、高い導電性を有し、安価で加工も容易な銅が用いられるため、安価で高いシールド性能を有する同軸ケーブルを提供できる。
【００５０】
請求項７に記載の発明によれば、シールド性能の向上により、アンテナの受信信号を伝送するためのケーブルを、電源線等の他のケーブルと同一経路で車両に配索することができ、車両における電線配索スペースの削減が図れる。
【００５１】
請求項８に記載の発明によれば、シールド性能の向上により、車載機器間で映像信号を伝送するためのケーブルを、電源線等の他のケーブルと同一経路で車両に配索することができ、車両における電線配索スペースの削減が図れる。
【００５２】
請求項９に記載の発明によれば、シールド性能の向上により、車載機器間の通信経路を構成するためのケーブルを、電源線等の他のケーブルと同一経路で車両に配索することができ、車両における電線配索スペースの削減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る同軸ケーブルの断面図である。
【図２】金属編組の構成を部分的に拡大して示す図である。
【図３】外部導体層を構成する金属編組の構成を示す断面図である。
【図４】外部導体層を構成する金属編組の構成を示す側面図である。
【図５】図１、図９、図１１及び図１２の同軸ケーブルのシールド効果を各周波数について比較したグラフである。
【図６】図１の同軸ケーブルが適用し得る車載ケーブルの具体例を示す図である。
【図７】図１の同軸ケーブルの車両への配索例を示す断面図である。
【図８】図１の同軸ケーブルの車両への配索例を示す断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る同軸ケーブルの断面図である。
【図１０】図１又は図２の同軸ケーブルの外部導体層の変形例を示す側面図である。
【図１１】従来の同軸ケーブルの断面図である。
【図１２】従来の同軸ケーブルの断面図である。
【符号の説明】
１ 内部導体
３ 絶縁層
５，７，９，１３ 外部導体層
１１ 外被
２１ 金属素線
２３ 金属編組
３３，３５ 同軸ケーブル
６３ ワイヤハーネス
８１，８３ 金属素線

Claims (9)

1. 車両に配索され、信号伝送に用いられる同軸ケーブルであって、
   信号を伝送する内部導体と、
   前記内部導体を外囲する絶縁層と、
   金属材料により形成され、前記絶縁層を介して前記内部導体を外囲する少なくとも３層の外部導体層と、
   を備える、同軸ケーブル。
2. 請求項１に記載の同軸ケーブルにおいて、
   前記外部導体層は、前記金属材料により形成された金属素線が網目状に編まれてなる金属編組により構成される、同軸ケーブル。
3. 請求項１に記載の同軸ケーブルにおいて、
   前記外部導体層は、前記金属材料により形成された金属素線がこの同軸ケーブルの中心軸回りに螺旋状に巻回されて構成されている、同軸ケーブル。
4. 請求項１に記載の同軸ケーブルにおいて、
   前記外部導体層は、前記金属材料により形成された金属素線がこの同軸ケーブルの中心軸回りに逆向きの螺旋巻回方向で２重に巻回されて構成されている、同軸ケーブル。
5. 請求項１に記載の同軸ケーブルにおいて、
   前記外部導体層は、前記金属材料により形成された帯状の金属シートが、その外部導体層より内側の構成要素を包み込むように外装されて構成される、同軸ケーブル。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の同軸ケーブルにおいて、
   前記金属材料として銅が用いられる、同軸ケーブル。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の同軸ケーブルにおいて、
   前記同軸ケーブルは、車両に設置されるアンテナと、そのアンテナを介して電波信号の受信及び送信の少なくともいずれか一方を行う車載機器との間の信号経路の少なくとも一部に介装される、同軸ケーブル。
8. 請求項１ないし６のいずれかに記載の同軸ケーブルにおいて、
   前記同軸ケーブルは、車載機器間における映像信号の伝送路として用いられる、同軸ケーブル。
9. 請求項１ないし６のいずれかに記載の同軸ケーブルにおいおて、
   前記同軸ケーブルは、車載機器間における通信経路として用いられる、同軸ケーブル。

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