JP2005158502A

JP2005158502A - 高周波同軸ケーブル

Info

Publication number: JP2005158502A
Application number: JP2003395801A
Authority: JP
Inventors: Masanori Daiho; 雅載大保; Yasumasa Suzuki; 康正鈴木; Yoshihiko Igarashi; 嘉彦五十嵐; Fumio Suzuki; 文生鈴木
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】減衰量が低い同軸ケーブルの細径化を実現する。
【解決手段】高周波同軸ケーブル１は、内部導体３と、この内部導体３の外周を被覆した絶縁体５と、この絶縁体５の外周に配設した溶接継ぎ目管状の外部導体７と、から構成され、前記絶縁体５は誘電正接が５〜１０×１０^−５（＠１〜１０ＧＨｚ）を有する焼成度のＰＴＦＥ樹脂である。また、前記外部導体７はコルゲート化されている。誘電正接が５〜１０×１０^−５（＠１〜１０ＧＨｚ）を有するほどの低焼成度のＰＴＦＥ樹脂は減衰量を低くでき、しかも、耐熱性を有しているので、製造性を良好にできる。その結果、同じ減衰量を得るために同軸ケーブル１の細径化が可能となる。
【選択図】図１

Description

この発明は、移動体通信の基地局や高周波機器内に使用される種々の高周波信号の伝送に用いられる高周波同軸ケーブル及びその製造方法に関し、特にポリテトラフルオロエチレン樹脂で絶縁した細径のコルゲート型の高周波同軸ケーブルであって、減衰量特性を良好に保ったまま製造性に優れた高周波同軸ケーブルに関する。

従来、高周波を伝送する同軸ケーブルは、一般に、内部導体と外部導体との間隙に絶縁体として例えば発泡又は充実のポリエチレン樹脂が用いられることが多い。さらに、同軸ケーブルの曲げ特性などの機械特性を向上するために、前記外部導体を波付き形状のコルゲート管に形成したコルゲート型同軸ケーブルがある。なお、前記外部導体はテープ状の原材料を未発泡のポリエチレン樹脂の外周に縦添え成形し、テープの合わせ目を溶接等の方法により管状に形成し、これをコルゲート管に形成した後に、前記未発泡ポリエチレン樹脂を発泡して充実している（例えば、特許文献１参照）。

上記の同軸ケーブル及びコルゲート型同軸ケーブルに使用されている発泡ポリエチレン樹脂の誘電正接は１〜３×１０^−４（＠１〜１０ＧＨｚ）程度である。

また、その他の高周波を伝送する同軸ケーブルとしては一般にセミリジットケーブルと称する同軸ケーブルが用いられている。このセミリジットケーブルは、銀メッキ軟銅線または銀メッキ銅被覆鋼線からなる内部導体の周囲にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）ソリッド絶縁体を被覆し、このポリテトラフルオロエチレンソリッド絶縁体の周囲に前記内部導体と同軸に銅管からなる外部導体を配設して構成されている。さらに、前記外部導体を波付き形状のコルゲート管に形成している（例えば、特許文献２参照）。

上記のポリテトラフルオロエチレンソリッド絶縁体は耐熱性であり、一般に、ポリテトラフルオロエチレンの誘電正接は２〜４．３×１０^−４（＠１〜１０ＧＨｚ）程度である。

最近、自動車電話などの移動体通信の発展に伴って通信装置の小型化や高性能化が要求されており、より細径のコルゲート型同軸ケーブルの提供が望まれている。
特許第２５４０３１３号公報特許第３０２２７１２号公報

ところで、従来の高周波同軸ケーブルにおいては、外部導体の外径が約４ｍｍ以下程度の細径のコルゲート型同軸ケーブルをポリエチレン樹脂の絶縁体にて実現しようとすると、溶接時の熱で絶縁体が溶融してしまうという問題点があった。このような現象が発生すると、同軸ケーブルの特性である特性インピーダンスや減衰量、あるいは電圧定在波比が悪化してしまうという問題点がある。

仮に、溶融対策として、上記の発泡ポリエチレン樹脂に替えて耐熱性のポリテトラフルオロエチレン樹脂を使用した後者の場合でも、ポリテトラフルオロエチレン樹脂は前者の発泡ポリエチレン樹脂に比べて誘電正接が同等か又はやや大きいので、発泡ポリエチレン樹脂に比べて減衰量が５％程度大きくなってしまうという問題点があった。

この発明は上述の課題を解決するためになされたものである。

この発明の高周波同軸ケーブルは、内部導体と、この内部導体の外周を被覆した絶縁体と、この絶縁体の外周に配設した外部導体と、からなる高周波同軸ケーブルであって、
前記絶縁体は、誘電正接が５〜１０×１０^−５（＠１〜１０ＧＨｚ）を有する焼成度のポリテトラフルオロエチレン樹脂であることを特徴とするものである。

この発明の高周波同軸ケーブルは、前記高周波同軸ケーブルにおいて、前記外部導体が、溶接継ぎ目管状であることが好ましい。

この発明の高周波同軸ケーブルは、前記高周波同軸ケーブルにおいて、前記外部導体が、らせん状又は特立リング形状にコルゲート化されていることが好ましい。

以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明によれば、絶縁体の誘電正接が低くなると、高周波同軸ケーブルの減衰量を低くすることができるという関係がある。加えて、ポリテトラフルオロエチレン樹脂は焼成度が低くなるほど結晶化度が高くなるために、誘電正接が低くなるという関係がある。したがって、誘電正接が５〜１０×１０^−５（＠１〜１０ＧＨｚ）を有するほどの低焼成度のポリテトラフルオロエチレン樹脂は、減衰量を低くできる。しかも、発泡ポリエチレン樹脂より耐熱性を有しているので、溶接時の溶融を量小限に抑えることができ、製造性を良好にしながら低減衰量を実現できる。その結果、同じ減衰量を得るために同軸ケーブルの細径化が可能となる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１及び図２を参照するに、この実施の形態に係る高周波同軸ケーブル１は、内部導体３と、この内部導体３の外周を被覆したポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという）樹脂からなる絶縁体５と、この絶縁体５の外周に配設した溶接継ぎ目管状でコルゲート化された外部導体７と、この外部導体７の外周を被覆するシース９と、から構成されている。

なお、上記の内部導体３は、この実施の形態では図３に示されているように、鋼線１１の外周に銅１３が被覆されており、この銅１３の周囲に銀めっき１５が施されている銀めっき銅被覆鋼線である。

また、外部導体７は、銅テープを絶縁体５の外周に縦添え成形しながら前記銅テープの合わせ目を溶接等の方法により管状に形成し、これを波付スパイラル加工にてらせん状にコルゲート管に形成したものである。なお、コルゲート管にコルゲート化する手段としては独立リング状にコルゲート化しても構わない。さらに、シース９はポリエチレン樹脂である。

また、上記の絶縁体５としては、従来の発泡ポリエチレン樹脂と同等以下の減衰量を得ると共に外部導体７を継ぎ目溶接する際の耐熱性を確保するために、低焼成度のＰＴＦＥ樹脂が用いられている。しかも、このＰＴＦＥ樹脂の焼成度の度合は、誘電正接ｔａｎδが５〜１０×１０^−５（＠１〜１０ＧＨｚ）を有するほどの低焼成度である。

ちなみに、従来の絶縁体５としての発泡ポリエチレン樹脂は、誘電正接が１〜３×１０^−４（＠１〜１０ＧＨｚ）程度である。また、従来の一般的なＰＴＦＥ樹脂の焼成度は、誘電正接が２〜４．３×１０^−４（＠１〜１０ＧＨｚ）を有するものである。

より詳しく説明すると、高周波同軸ケーブル１の減衰量は、以下の（１）式で得られる。

（同軸ケーブル１の減衰量α）＝（導体損αｒ）＋（誘電体損αｇ）・・・・（１）
さらに、上記の（１）式における導体損αｒ（単位は、dB/km）、誘電体損αｇ（単位は、dB/km）は、以下の（２）式及び（３）式で求められる。

αｒ＝（360／Ｚ0）・［（ｋ1／ｄ1）＋（ｋ1／ｄ1）］・√（ｆ・10^−６）
・・・・・・・・（２）
αｇ＝90.9×（ｆ・10^−６）・√ε・tanδ ・・・・・・・・・（３）
ただし、Ｚ0：特性インピーダンス（Ω）
ｋ1，ｋ2：係数
ｄ1：内部導体等価外径（ｍｍ）
ｄ2：外部導体等価内径（ｍｍ）
ｆ：周波数（Ｈｚ）
ε：等価誘電宰
ｔａｎδ：等価誘電正接
したがって、上記の関係式から、同一構造において（３）式の誘電体損αｇの等価誘電正接ｔａｎδを低くすることにより、より一層減衰量の低い同軸ケーブル１を実現できることが分かる。さらに加えて、ＰＴＦＥ樹脂は焼成度が低くなるほど結晶化度が高くなるために、誘電正接ｔａｎδが低くなるという関係がある。

以上のことから、この実施の形態の絶縁体５としてのＰＴＦＥ樹脂は、誘電正接ｔａｎδが５〜１０×１０^−５（＠１〜１０ＧＨｚ）を有するほどの低焼成度であるので、上記の減衰量を低くできることとなる。しかも、発泡ポリエチレン樹脂より耐熱性を有しているため、溶接時での絶縁の溶融を量小限に抑えることができ、製造性を良好にしながら低減衰量を実現することができる。言い換えれば、従来の発泡ポリエチレン樹脂の絶縁体では外部導体を溶接時に溶融してしまうために、同軸ケーブルを細径化できず、一方、通常のＰＴＦＥ樹脂の絶縁体では外部導体の溶接時に対する耐熱性があるとしても、減衰量が高くなってしまうために細径化できないのであるが、この実施の形態の同軸ケーブルは上記の理由で細径化を可能とする。

図１で示したこの実施の形態の高周波同軸ケーブル１の実施例１と、従来の形態の同軸ケーブルの比較例１及び比較例２とを製作し、これらの特性評価を実施した。なお、比較例１及び比較例２の同軸ケーブルは、基本的にはこの実施の形態の同軸ケーブル１において絶縁体５が異なるもので、他は同様である。すなわち、比較例１は絶縁体５として発泡ポリエチレン樹脂（誘電正接が１〜３×１０^−４）を使用した場合であり、比較例２は絶縁体５として一般的なＰＴＦＥ樹脂（誘電正接が２〜４．３×１０^−４）を用いた場合である。なお、実施例１は絶縁体５として低焼成度のＰＴＦＥ（誘電正接が５〜１０×１０^−５＝０．５〜１×１０^−４）を用いている。

その結果は表１に示す通りである。なお、表中で内部導体３の外径が異なっているのは、特性インピーダンスを５０Ωに合わせるためである。

表１から、実施例１においては、絶縁体５が溶接時に溶融せずに製造性が良好で、且つ絶縁体５が発泡ポリエチレン樹脂である比較例１と同等以下の減衰量特性が得られている。一方、一般的なＰＴＦＥ樹脂の絶縁体５を使用した比較例２では、絶縁体誘電率は２．１と高く、減衰量も高いものである。

また、実施例１は絶縁体誘電率が１．７５程度でも口出し性が良好であることも特徴である。すなわち、絶縁体誘電率を小さくできると、絶縁体の厚みを小さくすることができ、外部導体７の外径を約４ｍｍ以下の同軸ケーブルの細径化となる。なお、従来においてはＰＴＦＥ樹脂の焼成度を下げた同軸ケーブルもあるが、絶縁体誘電率が１．７４程度では口出し性が不良となっている。つまり、従来では絶縁体誘電率を１．７５程度まで小さくすることができなかった。

したがって、この発明の高周波同軸ケーブル１は、より細径にしても絶縁体５の溶融が無く、且つ減衰量を低く抑えることが可能となる。つまり、同じ減衰量を得るために同軸ケーブル１の細径化が可能である。

なお、この発明は前述した実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。前述した実施の形態では、外部導体７をコルゲート化した構造の同軸ケーブル１で説明したが、この他に外部導体７に溶接を使用する銅パイプを用いた同軸ケーブルなどにも適用できる。さらに、外部導体７の外周にシース９がない場合の同軸ケーブルであっても適用可能である。また、前述した内部導体３、外部導体７、シース９も、他の形態の材質や構成であっても構わない。

この発明の実施の形態の高周波同軸ケーブルの概略を説明する側面図である。図１の矢視ＩＩ−ＩＩ線の拡大断面図である。図１の矢視ＩＩＩ−ＩＩＩ線の拡大断面図である。

符号の説明

１高周波同軸ケーブル
３内部導体
５絶縁体
７外部導体
９シース

Claims

内部導体と、この内部導体の外周を被覆した絶縁体と、この絶縁体の外周に配設した外部導体と、からなる高周波同軸ケーブルであって、
前記絶縁体は、誘電正接が５〜１０×１０^−５（＠１〜１０ＧＨｚ）を有する焼成度のポリテトラフルオロエチレン樹脂であることを特徴とする高周波同軸ケーブル。
前記外部導体が、溶接継ぎ目管状であることを特徴とする請求項１記載の高周波同軸ケーブル。
前記外部導体が、らせん状又は特立リング形状にコルゲート化されていることを特徴とする請求項１又は２記載の高周波同軸ケーブル。