JP2010040200A - 伝送ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】伝送ケーブルにおいて、減衰特性をより向上させることである。
【解決手段】同軸ケーブル１０等の伝送ケーブルは、銅合金等で形成される内部導体１２と、内部導体１２の外周に設けられ、フッ素樹脂等で形成される絶縁層１４と、を有するコア体２０と、コア体２０の外周に設けられ、導電性テープ等で形成される外部導体２２と、外部導体２２の外周に設けられる外皮２４と、を備え、コア体２０は、絶縁層１４の外周面に溝２６が形成され、溝２６は、ケーブル長手方向に対して略直交方向の溝断面積がケーブル長手方向で略同じに形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、伝送ケーブルに関する。

近年、携帯電話に代表される電子機器の小型化、軽量化、多機能化は、急速に進展している。電子機器には数多くのＩＣチップが搭載され、伝送容量が大きくなり、伝送スピードが高速化してきている。その中でも、特に、伝送周波数が高周波になってきている。それにより、電子機器内の電気信号ノイズも増大するため、電気信号の伝送媒体には電磁波のシールド特性に優れたものが要求される。このため、電子機器には、電磁波のシールド特性に優れた同軸ケーブル等の伝送ケーブルが用いられている。

特許文献１には、伝送速度を高速化し、特性インピーダンス値の精度を向上させ、ケーブルの柔軟性を良くし、ケーブルに加わる曲げ、捻り、押圧、振動等の機械的ストレスを受けても、そのストレスを低減することで所定の機械的強度を維持するとともに特性インピーダンス値の変化を少なくすることができる伝送ケーブルとして、内部導体、発泡絶縁層、外部導体、外皮の順で内部から外部へ向かい形成される高精度発泡同軸ケーブルが記載されている。
特開２００３−２３４０２６号公報

ところで、情報通信の高速大容量化にともない、使用周波数帯の高周波化が進んでおり、高周波帯域でより減衰量の小さい同軸ケーブル等の伝送ケーブルが求められている。同軸ケーブル等の伝送ケーブルでは、伝送ケーブルの減衰量は、主に、内部導体と絶縁層との特性に依存する。そのため、伝送ケーブルの絶縁層には、より比誘電率が小さい絶縁層が用いられている。しかし、絶縁層の比誘電率は絶縁層を形成する絶縁性材料の固有の物性に依存するため、更に比誘電率を低下させてケーブルの減衰量を小さくし、伝送ケーブルの減衰特性を向上させることが難しいという問題がある。

そこで本発明の目的は、減衰特性を更に向上させた伝送ケーブルを提供することである。

本発明に係る第１の態様の伝送ケーブルは、内部導体と、前記内部導体の外周に設けられる絶縁層と、を有するコア体と、前記コア体の外周に設けられる外部導体と、前記外部導体の外周に設けられる外皮と、を備える伝送ケーブルであって、前記コア体は、前記絶縁層の外周面に溝が形成され、前記溝は、ケーブル長手方向に対して略直交方向の溝断面積が前記ケーブル長手方向で略同じに形成されることを特徴とする。

本発明に係る第２の態様の伝送ケーブルは、第１の態様において、前記溝は、前記ケーブル長手方向に対して略平行方向に設けられることが好ましい。

本発明に係る第３の態様の伝送ケーブルは、第１または第２の態様において、前記溝は、前記ケーブル長手方向に対して螺旋状に設けられることが好ましい。

本発明に係る第４の態様の伝送ケーブルは、第１から第３のいずれか１つの態様において、前記絶縁層は、発泡材料で形成された発泡絶縁層であることが好ましい。

本発明に係る第５の態様の伝送ケーブルは、内部導体と、前記内部導体の外周に設けられる絶縁層と、を有するコア体と、前記コア体の外周に設けられる外部導体と、前記外部導体の外周に設けられる外皮と、を備える伝送ケーブルであって、前記コア体は、前記絶縁層の外周面に溝が形成され、前記溝は、ケーブル長手方向に対して略平行方向と略直交方向とに格子状に設けられることを特徴とする伝送ケーブル。

本発明に係る第６の態様の伝送ケーブルは、第５の態様において、前記絶縁層は、発泡材料で形成された発泡絶縁層であることが好ましい。

本発明に係る第７の態様の伝送ケーブルは、内部導体と、前記内部導体の外周に設けられる絶縁層と、を有する一対のコア体を並列させたケーブル基体と、前記ケーブル基体の外周に設けられる外部導体と、前記外部導体の外周に設けられる外皮と、を備える伝送ケーブルであって、前記一対のコア体は、前記絶縁層の外周面に溝が形成され、前記溝は、ケーブル長手方向に対して略直交方向の溝断面積が前記ケーブル長手方向で略同じに形成されることを特徴とする。

本発明に係る第８の態様の伝送ケーブルは、第７の態様において、前記溝は、前記ケーブル長手方向に対して略平行方向に設けられることが好ましい。

本発明に係る第９の態様の伝送ケーブルは、第７または第８の態様において、前記溝は、前記ケーブル長手方向に対して螺旋状に設けられることが好ましい。

本発明に係る第１０の態様の伝送ケーブルは、第７から第９のいずれか１つの態様において、前記絶縁層は、発泡材料で形成された発泡絶縁層であることが好ましい。

本発明に係る第１１の態様の伝送ケーブルは、内部導体と、前記内部導体の外周に設けられる絶縁層と、を有する一対のコア体を並列させたケーブル基体と、前記ケーブル基体の外周に設けられる外部導体と、前記外部導体の外周に設けられる外皮と、を備える伝送ケーブルであって、前記一対のコア体は、前記絶縁層の外周面に溝が形成され、前記溝は、ケーブル長手方向に対して略平行方向と略直交方向とに格子状に設けられることを特徴とする。

本発明に係る第１２の態様の伝送ケーブルは、第１１の態様において、前記絶縁層は、発泡材料で形成された発泡絶縁層であることが好ましい。

本発明に係る伝送ケーブルによれば、ケーブルの比誘電率をより小さくすることができるので減衰特性が更に向上する。

以下に、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、同軸ケーブル１０の構成を示す断面図である。同軸ケーブル１０は、内部導体１２と、内部導体１２の外周に設けられる絶縁層１４と、を有するコア体２０と、コア体２０の外周に設けられる外部導体２２と、外部導体２２の外周に設けられる外皮２４と、を備えており、伝送ケーブルとしての機能を有している。

コア体２０は、導電性材料で形成される内部導体１２と、内部導体１２の外周に設けられ、絶縁性材料で形成される絶縁層１４と、を含んで構成される。

内部導体１２は、導電性材料で線材に形成され、電波等の信号波を伝達する機能を有している。導電性材料には、例えば、銅または銅合金等の金属材料等が用いられる。内部導体１２は、ケーブル長手方向に対して直交方向の断面形状が略円形状となるように形成される。内部導体１２の外径は、特に限定されないが、例えば、０．３２ｍｍである。

絶縁層１４は、内部導体１２の外周に絶縁性材料で形成され、内部導体１２を電気的に絶縁する機能を有している。絶縁性材料には、ポリエチレン樹脂やフッ素樹脂等の合成樹脂が用いられる。ポリエチレン樹脂には、比誘電率と誘電正接が低い高密度ポリエチレン樹脂を用いることが好ましい。フッ素樹脂には、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）やＥＴＦＥ（エチレンーテトラフルオロエチレン共重合体）等を用いることが好ましい。絶縁層１４は、一般的な合成樹脂の押出成形等で成形される。

絶縁層１４には、発泡材料で成形された発泡絶縁層を用いることが好ましい。絶縁層１４を発泡化させることにより空気層が増えるため、絶縁層１４の比誘電率をより低下させることができる。

発泡絶縁層の成形方法には、例えば、化学発泡成形法や物理発泡成形法が用いられる。化学発泡成形法は、化学発泡剤をベース樹脂とともに供給した後、押出機中で化学発泡剤を熱分解させてガスを発生させ、押出機中の高圧下でガスをベース樹脂に混入させて、ダイスから排出される減圧時に発泡させる成形法である。また、物理発泡成形法は、押出機中に不活性ガスを高圧圧入供給してベース樹脂に混入させ、ダイスから排出される減圧時に発泡させる成形法である。発泡絶縁層の成形には、物理発泡成形法を用いることが好ましい。化学発泡成形法では、化学発泡剤の分解により発生する副生成物が減衰量に影響を及ぼす場合があるからである。

外部導体２２は、導電性材料で形成され、コア体２０の外周に設けられる。外部導体２２は、内部導体１２を伝達する電波信号の漏洩を防止する機能や外部電波の進入を防止する機能を有している。外部導体２２は、コア体２０の外周に設けられる第一シールド層と、第一シールド層の外周に設けられる第二シールド層と、を含んで構成されることが好ましい。

第一シールド層は、コア体２０に電磁シールド性を有する導電性テープを、例えば、螺旋巻き、横巻きまたは縦添えすることにより形成される。このような導電性テープには、銅マイラーテープやアルミマイラーテープ等の金属被覆樹脂テープが用いられる。導電性テープの巻き作業には、一般的に伝送ケーブルの製造で使用されているテープ巻き装置を用いることができる。第二シールド層は、第一シールド層の外周に設けられ、電磁シールド性をより高める機能を有している。第ニシールド層には、例えば、軟銅線に錫めっきを施した線材を網状に撚った編組材等が用いられる。勿論、外部導体２２は、導電性テープまたは編組材のどちらか一方で形成されてもよい。

外皮２４は、外部導体２２の外周に設けられ、コア体２０と外部導体２２とを保護する機能を有している。外皮２４は、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等を用いて、一般的な合成樹脂の成形方法である押出成形等で形成される。

コア体２０は、ケーブル長手方向に対して直交方向の断面形状が略円形状に形成される。コア体２０の外径は、特に限定されないが、例えば、１．０ｍｍである。

コア体２０は、絶縁層１４の外周面に溝２６が形成される。絶縁層１４の外周面に溝２６を設けることにより、溝２６の内側に空気層が形成されるため、比誘電率が低下し、同軸ケーブル１０の減衰量をより小さくすることができる。

溝２６は、ケーブル長手方向に対して略直交方向の溝断面積が、ケーブル長手方向で略同じになるように形成される。それにより、ケーブル長手方向に対して略直交方向における絶縁層１４の断面積が、ケーブルの長手方向に対して略同じとなるので、同軸ケーブル１０におけるケーブル長手方向の誘電特性をより均一にすることができる。

溝２６は、絶縁層１４の外周面をレーザ加工して形成されることが好ましい。溝２６は、レーザ光のスポット径と略同じ溝幅に形成されることが好ましい。例えば、レーザ光のスポット径が２３μｍの場合には、溝２６は、溝幅２３μｍとなるように形成される。絶縁層１４のレーザ加工には、ＹＡＧレーザを用いることが好ましい。勿論、絶縁層１４のレーザ加工には、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ等を用いてもよい。また、溝２６の断面形状は、四角形に限定されることなく、他の多角形状でもよく、円形状等の曲率を有した形状でもよい。

溝２６は、ケーブル長手方向に対して略平行方向に形成されることが好ましい。図２は、ケーブル長手方向に対して略平行方向に設けられた溝２６を有するコア体２０の構成を示す図である。コア体２０の一端から他端までケーブル長手方向に対して略平行方向に溝２６を設けることにより、ケーブル長手方向に対して略直交方向の溝断面積が、ケーブル長手方向で略同じになるように形成される。溝２６は、コア体２０の外周面に１本形成されてもよいし、複数本形成されてもよい。また、溝２６は、コア体２０の外周面に等間隔で形成されてもよいし、異なる間隔で形成されてもよい。

溝は、ケーブル長手方向に対して螺旋状に形成されることが好ましい。図３は、ケーブル長手方向に対して螺旋状に形成された溝を有するコア体３０の構成を示す図である。コア体３０の一端から他端までケーブル長手方向に対して螺旋状に螺旋溝３２を設けることにより、ケーブル長手方向に対して略直交方向の溝断面積が、ケーブル長手方向で略同じになるように形成される。溝は、コア体３０の外周面に１本の螺旋溝３２で形成されてもよく、複数本の螺旋溝３２で形成されてもよい。また、溝は、ケーブル長手方向に対して略平行方向に形成された溝２６と、ケーブル長手方向に対して螺旋状に形成された螺旋溝３２と、を組み合わせて形成されてもよい。

溝は、ケーブル長手方向に対して格子状に形成されてもよい。図４は、ケーブル長手方向に対して格子状に形成された溝を有するコア体４０の構成を示す図である。コア体４０には、絶縁層１４の外周面に、ケーブル長手方向に対して略平行方向に設けられた平行溝４２と、ケーブル長手方向に対して略直交方向に設けられた直交溝４４と、を有する格子溝４６が形成される。コア体４０の外周面に格子溝４６を設ける場合には、ケーブル長手方向において信号波の波長の４分の１未満の長さの間に形成される格子溝４６の溝容積が、ケーブル長手方向で略同じとなるように溝が形成されることが好ましい。このように絶縁層１４の外周面に格子溝４６を形成するのは、格子溝４６の溝容積がケーブル長手方向において信号波の波長の４分の１の長さの範囲で不均一であると、共振が発生し伝送特性が低下する場合があるからである。

また、上述したコア体２０を用いて差動信号伝送ケーブル５０を構成することができる。図５は、差動信号伝送ケーブル５０の構成を示す断面図である。なお、同様な要素には同じ符号を付し詳細な説明を省略する。

差動信号伝送ケーブル５０は、内部導体１２と、内部導体１２の外周に設けられる絶縁層１４と、を有する一対のコア体２０を並列させたケーブル基体５２と、ケーブル基体５２の外周に設けられる外部導体５４と、外部導体５４の外周に設けられる外皮５６と、を備えており、伝送ケーブルとしての機能を有している。

ケーブル基体５２を構成するコア体には、コア体２０だけでなく、上述したコア体３０、４０を用いることができる。外部導体５４には、上述した同軸ケーブル１０の外部導体２２に使用した導電性材料を用いることができる。外部導体５４は、２つのコア体２０を並列させたケーブル基体５２に上述した導電性テープや金属製の編組材等を巻回して形成される。外皮５６は、上述した同軸ケーブル１０の外皮２４に使用したフッ素樹脂等の合成樹脂を押出成形等することにより形成される。ケーブル基体５２は、絶縁層１４の外周面に溝２６を有するコア体２０で構成されているので、溝２６の内側に空気層が形成されて比誘電率が低下し、差動信号伝送ケーブル５０の減衰特性をより向上させることができる。

以上、上記構成によれば、同軸ケーブルは、銅合金等で形成される内部導体と、内部導体の外周に設けられ、フッ素樹脂等で形成される絶縁層と、を有するコア体と、コア体の外周に設けられ、導電性テープ等で形成される外部導体と、外部導体の外周に設けられ、合成樹脂で形成される外皮と、を備え、コア体は、絶縁層の外周面に溝が形成され、溝は、ケーブル長手方向に対して略直交方向の溝断面積が、ケーブル長手方向で略同じに形成されるので、同軸ケーブル内に空気層がより多く設けられる。それにより、同軸ケーブルの比誘電率がより小さくなるので、同軸ケーブルの減衰量低下が抑制され、減衰特性がより向上する。

上記構成によれば、差動信号伝送ケーブルは、銅合金等で形成される内部導体と、内部導体の外周に設けられ、フッ素樹脂等で形成される絶縁層と、を有する一対のコア体を並列させたケーブル基体と、ケーブル基体の外周に設けられ、導電性テープ等で形成される外部導体と、外部導体の外周に設けられ、合成樹脂で形成される外皮と、を備え、一対のコア体は、絶縁層の外周面に溝が形成され、溝は、ケーブル長手方向に対して略直交方向の溝断面積が、ケーブル長手方向で略同じに形成されるので、差動信号伝送ケーブル内に空気層がより多く設けられる。それにより、差動信号伝送ケーブルの比誘電率がより小さくなるので、差動信号伝送ケーブルの減衰量低下が抑制され、減衰特性がより向上する。

上記構成によれば、同軸ケーブル及び差動信号伝送ケーブルにおいて、絶縁層に発泡絶縁層を用いることにより空気層をより多く形成できるので、同軸ケーブル及び差動信号伝送ケーブルの比誘電率が更に小さくなり、同軸ケーブル及び差動信号伝送ケーブルの減衰量低下が抑制され、減衰特性がより向上する。

（実施例）
２種類の同軸ケーブル供試体を作製し、同軸ケーブル供試体の比誘電率を評価した。

まず、実施例１の同軸ケーブル供試体について説明する。内部導体には、線径０．３２ｍｍであり、断面円形状の銅線を使用した。次に、銅線の外周にフッ素樹脂ＰＦＡを押出成形してフッ素樹脂絶縁層を設け、断面円形状のコア体を形成した。コア体の外径は、１．０ｍｍである。

次に、コア体の外周面に溝であるスリットをレーザ加工により形成した。スリットは、ケーブル長手方向に対して略平行方向にフッ素樹脂絶縁層の外周面をレーザ加工することにより形成された。レーザ加工には、スポット径２３μｍのＹＡＧレーザを用いた。スリットの形状は、スリット幅をレーザのスポット径と同じ２３μｍとし、スリット深さを２３μｍとした。また、スリットは、コア体の外周方向に沿って全周に等間隔に形成され、スリットとスリットとの間隔が２３μｍとなるように形成された。そして、スリットが形成されたコア体にアルミマイラーテープを巻回して外部導体を形成し、実施例１の同軸ケーブル供試体を作製した。なお、アルミマイラーテープには、１０μｍのアルミニウム層が蒸着された厚み４７μｍのテープを使用した。

次に、比較例１の同軸ケーブル供試体について説明する。比較例１の同軸ケーブル供試体には、外周面にスリットを形成しないコア体を使用した。その他については実施例１の同軸ケーブル供試体と同様な方法で作製した。

次に、比誘電率の測定方法について説明する。比誘電率の測定には、ＴＤＲ（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｏｒｙ）装置を用いた。ＴＤＲ装置により各々同軸ケーブル供試体の遅延時間を求めた後、同軸ケーブルの長さと遅延時間から信号波の伝播速度（Ｖ）を求めた。ここで、同軸ケーブルの遅延時間とは、信号波が同軸ケーブル供試体を伝播するのに必要な伝播遅延時間である。そして、信号波の伝播速度（Ｖ）と光速Ｃ（３×１０^８ｍ／ｓ）とから、ε＝（Ｃ／Ｖ）^２の式から比誘電率（ε）を求めた。

比較例１の同軸ケーブル供試体では、比誘電率が２．０であった。これに対して、実施例１の同軸ケーブル供試体では、等価比誘電率が１．８であった。この結果から、実施例１の同軸ケーブル供試体は、比較例１の同軸ケーブル供試体より比誘電率が小さいことがわかった。実施例１の同軸ケーブル供試体において比誘電率が低下したのは、コア体にケーブル長手方向に沿って平行な溝を設けたことによりケーブル内部に空気層が増加したことによるからである。以上により、絶縁層の外周面に溝を設けることにより、同軸ケーブル等の比誘電率を低下させて、同軸ケーブル等の減衰特性をより向上させることができることがわかった。

本発明の実施の形態において、同軸ケーブルの構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態において、ケーブル長手方向に対して略平行方向に設けられた溝を有するコア体の構成を示す図である。 本発明の実施の形態において、ケーブル長手方向に対して螺旋状に形成された溝を有するコア体の構成を示す図である。 本発明の実施の形態において、ケーブル長手方向に対して格子状に形成された溝を有するコア体の構成を示す図である。 本発明の実施の形態において、差動信号伝送ケーブルの構成を示す断面図である。

符号の説明

１０ 同軸ケーブル
１２ 内部導体
１４ 絶縁層
２０、３０、４０ コア体
２２、５４ 外部導体
２４、５６ 外皮
２６ 溝
３２ 螺旋溝
４２ 平行溝
４４ 直交溝
４６ 格子溝
５０ 差動信号伝送ケーブル
５２ ケーブル基体

Claims (12)

1. 内部導体と、前記内部導体の外周に設けられる絶縁層と、を有するコア体と、
   前記コア体の外周に設けられる外部導体と、
   前記外部導体の外周に設けられる外皮と、
   を備える伝送ケーブルであって、
   前記コア体は、前記絶縁層の外周面に溝が形成され、
   前記溝は、ケーブル長手方向に対して略直交方向の溝断面積が前記ケーブル長手方向で略同じに形成されることを特徴とする伝送ケーブル。
2. 請求項１に記載の伝送ケーブルであって、
   前記溝は、前記ケーブル長手方向に対して略平行方向に設けられることを特徴とする伝送ケーブル。
3. 請求項１または２に記載の伝送ケーブルであって、
   前記溝は、前記ケーブル長手方向に対して螺旋状に設けられることを特徴とする伝送ケーブル。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の伝送ケーブルであって、
   前記絶縁層は、発泡材料で形成された発泡絶縁層であることを特徴とする伝送ケーブル。
5. 内部導体と、前記内部導体の外周に設けられる絶縁層と、を有するコア体と、
   前記コア体の外周に設けられる外部導体と、
   前記外部導体の外周に設けられる外皮と、
   を備える伝送ケーブルであって、
   前記コア体は、前記絶縁層の外周面に溝が形成され、
   前記溝は、ケーブル長手方向に対して略平行方向と略直交方向とに格子状に設けられることを特徴とする伝送ケーブル。
6. 請求項５に記載の伝送ケーブルであって、
   前記絶縁層は、発泡材料で形成された発泡絶縁層であることを特徴とする伝送ケーブル。
7. 内部導体と、前記内部導体の外周に設けられる絶縁層と、を有する一対のコア体を並列させたケーブル基体と、
   前記ケーブル基体の外周に設けられる外部導体と、
   前記外部導体の外周に設けられる外皮と、
   を備える伝送ケーブルであって、
   前記一対のコア体は、前記絶縁層の外周面に溝が形成され、
   前記溝は、ケーブル長手方向に対して略直交方向の溝断面積が前記ケーブル長手方向で略同じに形成されることを特徴とする伝送ケーブル。
8. 請求項７に記載の伝送ケーブルであって、
   前記溝は、前記ケーブル長手方向に対して略平行方向に設けられることを特徴とする伝送ケーブル。
9. 請求項７または８に記載の伝送ケーブルであって、
   前記溝は、前記ケーブル長手方向に対して螺旋状に設けられることを特徴とする伝送ケーブル。
10. 請求項７から９のいずれか１つに記載の伝送ケーブルであって、
    前記絶縁層は、発泡材料で形成された発泡絶縁層であることを特徴とする伝送ケーブル。
11. 内部導体と、前記内部導体の外周に設けられる絶縁層と、を有する一対のコア体を並列させたケーブル基体と、
    前記ケーブル基体の外周に設けられる外部導体と、
    前記外部導体の外周に設けられる外皮と、
    を備える伝送ケーブルであって、
    前記一対のコア体は、前記絶縁層の外周面に溝が形成され、
    前記溝は、ケーブル長手方向に対して略平行方向と略直交方向とに格子状に設けられることを特徴とする伝送ケーブル。
12. 請求項１１に記載の伝送ケーブルであって、
    前記絶縁層は、発泡材料で形成された発泡絶縁層であることを特徴とする伝送ケーブル。

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