JP2012238468A - 多芯差動信号伝送用ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】ツイナックスケーブルの特性劣化を抑制できる多芯差動信号伝送用ケーブルを提供する。
【解決手段】複数本のツイナックスケーブル３を集合して形成される多芯差動信号伝送用ケーブル１において、樹脂製のスパイラルチューブ２と、スパイラルチューブ２内に、そのスパイラルチューブの軸方向に沿って移動可能に収容されると共に平行に配置された複数本のツイナックスケーブル３と、ツイナックスケーブル３とスパイラルチューブ２との間に形成された空隙４とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数本のツイナックスケーブルを集合して形成される多芯差動信号伝送用ケーブルに関するものである。

ＧＨｚ帯の高周波信号の通信には、ツイナックスケーブルが一般に用いられている。近年、伝送容量の増大に伴い、ツイナックスケーブルを複数本集合して形成される多芯差動信号伝送用ケーブルが用いられるようになってきている。

従来の多芯差動信号伝送用ケーブルとして、図１０に示すものがある。

図１０に示すように、多芯差動信号伝送用ケーブル７０は、２本のツイナックスケーブル８０の外周に空隙７４を隔てて介在７２を設け、その外周に、６本のツイナックスケーブル８０、介在７２、テープ導体７５、編組線７６、ジャケット７７を順次設けて構成される。

多芯差動信号伝送用ケーブル７０に用いるツイナックスケーブル８０は、導体８１を絶縁体８２で被覆してなる信号線（コア）８３のペアを２本平行に並べ、これらコア８３に沿うようにドレインワイヤ８４を配置すると共にこれらを１本に束ね、その外周に例えば銅／ＰＥＴテープなどの金属テープからなるシールド材８５を被覆して構成される。

図１０に示したような複数本のツイナックスケーブル８０を備えた多芯差動信号伝送用ケーブル７０において、ツイナックスケーブル８０を撚らずに平行に配置すると、多芯差動信号伝送用ケーブルを曲げた際に、介在７２を挟んで内側に位置するツイナックスケーブル８０が押し潰されると共に外側に位置するツイナックスケーブル８０が引き伸ばされるため、曲げの内側と外側とでツイナックスケーブル８０の長さに差が生じ、対間スキューが発生してしまう。

そこで、従来は、このような曲げによる対間スキューの発生を抑制すべく、ツイナックスケーブルを撚り合わせることで、曲げの内側に位置するツイナックスケーブルと曲げの外側に位置するツイナックスケーブルとが多芯差動信号伝送用ケーブルの長手方向で徐々に入れ替わるようにして、各ツイナックスケーブルの長さの差を吸収するようにしている。

特開２００４−８７１８９号公報 特開２００５−３４０１０５号公報

しかしながら、従来の多芯差動信号伝送用ケーブルでは、ツイナックスケーブル同士を撚り合わせる工程で受ける外力によって、ツイナックスケーブルがつぶれて変形してしまうという問題がある。

このような変形を防止すべく、ツイナックスケーブルを撚り合わせる際に介在を用いたり、撚りの条件をコントロールする方法が考えられるが、撚りに基づく変形を完全に防止できるわけではない。

ツイナックスケーブルが変形してしまうと、信号線のキャパシタンス、実効的な誘電率が変動し、個々の信号線のインピーダンス特性が変わってしまい、高周波伝送特性などの特性劣化が生じてしまう。

本発明は上記事情に鑑み為されたもので、その目的は、複数本のツイナックスケーブルを集合して形成される多芯差動信号伝送用ケーブルにおいて、ツイナックスケーブルの特性劣化を抑制できる多芯差動信号伝送用ケーブルを提供することにある。

上記課題を解決するために創案された本発明は、複数本のツイナックスケーブルを集合して形成される多芯差動信号伝送用ケーブルにおいて、樹脂製のスパイラルチューブと、該スパイラルチューブ内に、そのスパイラルチューブの軸方向に沿って移動可能に収容されると共に平行に配置された複数本の前記ツイナックスケーブルと、該ツイナックスケーブルと前記スパイラルチューブとの間に形成された空隙とを備えた多芯差動信号伝送用ケーブルである。

前記スパイラルチューブ内に介在を含まないとよい。

前記スパイラルチューブは、樹脂製の帯状体で形成されると共に、前記帯状体が、螺旋状に巻かれて形成されるとよい。

前記帯状体は、フッ素系樹脂製であるとよい。

前記スパイラルチューブは、レコード巻きされた前記帯状体を軸方向に引き伸ばして形成されるとよい。

前記ツイナックスケーブルは、２本平行に並べた導体を絶縁体で一括被覆した信号線と、該信号線の外周に設けられた金属テープからなるシールド材とを備えるとよい。

前記シールド材は、前記信号線の外周に縦添え巻きされるとよい。

本発明によれば、ツイナックスケーブルの特性劣化を抑制できる多芯差動信号伝送用ケーブルを提供できる。

本実施の形態に係る差動信号伝送用ケーブルの横断面図である。 図１の差動信号伝送用ケーブルにおいて、テープ導体、編組線及びジャケットを省略した斜視図である。 （ａ）はシールド材を横巻きした構造のツイナックスケーブル、（ｂ）はシールド材を縦添え巻き（シガレット巻き）した構造のツイナックスケーブルを示す図である。 本実施の形態に係る多芯差動信号伝送用ケーブルの挿入損失の周波数特性を示す図である。 従来の多芯差動信号伝送用ケーブルの挿入損失の周波数特性を示す図である。 他の実施の形態に係る多芯差動信号伝送用ケーブルの横断面図である。 図６の差動信号伝送用ケーブルにおいて、テープ導体、編組線及びジャケットを省略した斜視図である。 シールド材を横巻きした構造の二芯一括構造のツイナックスケーブルを示す図である。 二芯一括構造のツイナックスケーブルを２４本収容した多芯差動信号伝送用ケーブルを示す図である。 従来の多芯差動信号伝送用ケーブルの横断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に従って詳述する。

図１は、本実施の形態に係る多芯差動信号伝送用ケーブルの横断面図、図２は、そのテープ導体、編組線及びジャケットを省略した斜視図である。

図１，２に示すように、本実施の形態に係る多芯差動信号伝送用ケーブル１は、樹脂製のスパイラルチューブ２と、スパイラルチューブ２内に、スパイラルチューブ２の軸方向に沿って移動可能に収容されると共に平行に配置された複数本（図１，２では８本）のツイナックスケーブル３とを備えたものである。スパイラルチューブ２とツイナックスケーブル３との間には空隙４が形成されている。また、スパイラルチューブ２の外周には、テープ導体５、編組線６、ジャケット７が順次被覆されている。

ここで、軸方向沿って移動可能とは、ツイナックスケーブル間の介在や複数本のツイナックスケーブルを束ねる被覆等によって、ツイナックスケーブルが軸方向に固定されていたり軸方向の動きを拘束されていたりしない状態を意味する。

つまり、本発明に係る多芯差動信号伝送用ケーブル１は、従来の多芯差動信号伝送用ケーブルと異なり、複数本のツイナックスケーブル３が撚り合わされておらず、また、ツイナックスケーブル３の間の空隙に介在を含まないものである。

なお、本発明ではツイナックスケーブル３が移動可能に形成されているため、製造上または使用上、若干の撚りが自然に発生してしまう可能性があるが、本明細書では、このような状態も複数本のツイナックスケーブル３が平行に配置されている状態に含まれていることとする。

また、図１，２では、中央に２本、その外周に６本のツイナックスケーブル３が整然と配列されているように示しているが、ツイナックスケーブル３は整然と配列されている必要はない。実際には、重力によりツイナックスケーブル３はスパイラルチューブ２の下方に偏って収容されることになる。

スパイラルチューブ２は、樹脂製の帯状体２ａで形成されると共に、その帯状体２ａが螺旋状に巻かれて形成される。スパイラルチューブ２を構成する帯状体２ａは、長手方向に亘って同じ径に巻かれており、全体としてチューブ状となっている。

スパイラルチューブ２としては、編組線６及びジャケット７の被覆工程で耐熱性が要求され、また、外力からツイナックスケーブル３を保護する必要があるため、ある程度の耐熱性と強度が必要である。このため、スパイラルチューブ２を形成するための帯状体２ａは、フッ素系樹脂製であることが望ましい。フッ素系樹脂としては、例えば、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロピレン共重合体）が用いられる。

スパイラルチューブ２の内径は、所望する空隙４の大きさや収容するツイナックスケーブル３の本数に応じて決定するとよい。また、スパイラルチューブ２を構成する帯状体２ａの厚さ、幅（螺旋ピッチ）も特に限定するものではなく、収容するツイナックスケーブル３の本数や使用する用途（要求される強度等）に応じて適宜決定すればよい。

ツイナックスケーブル３は、導体８を絶縁体９で被覆してなる信号線（コア）１０のペアを２本平行に並べ、これらコア１０に沿うようにドレインワイヤ１１を配置すると共にこれらを１本に束ね、その外周に金属テープからなるシールド材１２を被覆して構成される。金属テープは、例えば、ＰＥＴフィルムに銅箔を貼り合わせた銅／ＰＥＴテープなどを用いることができる。

シールド材としては、図３（ａ）に示すようにシールド材１２を横巻きしたものを用いても良いし、図３（ｂ）に示すようにシールド材１２を縦添え巻き（シガレット巻き）したものを用いても良い。

ただし、図３（ａ）のようなシールド材１２を横巻きにした構造では、シールド材１２の導体層と絶縁体層（銅／ＰＥＴテープでは銅とＰＥＴ）とが長手方向に亘って周期的に繰り返され、高周波信号に対して共振を起こして減衰量が急激に増加する所謂サックアウトが発生することがある。この場合、図３（ｂ）のようなシールド材１２を縦添え巻きにした構造とすることで、サックアウトを抑制することができる。

ツイナックスケーブル３の外周にスパイラルチューブ２を設ける際には、例えば、複数本のツイナックスケーブル３を撚り合わせずに１本に束ね、その外周に、帯状体２ａをレコード巻きしたレコード体の内側の帯状体２ａを軸方向に引き伸ばすようにするとよい。複数本のツイナックスケーブル３は、製造上、一時的に束ねただけで固定していないので、スパイラルチューブ２をその外周に設けたときにはスパイラルチューブ２の軸方向に沿って移動可能な状態にある。スパイラルチューブ２を形成した後、その外周にアルミニウム箔テープなどのテープ導体５、錫メッキ線などの編組線６、ゴムなどのジャケット７を順次被覆することで、多芯差動信号伝送用ケーブル１が得られる。

ここで、図１に示した本実施の形態に係る多芯差動信号伝送用ケーブル１と、図１０に示した従来の多芯差動信号伝送用ケーブル７０との挿入損失の周波数特性を比較する。

図４は、図１に示した本実施の形態に係る多芯差動信号伝送用ケーブル１、図５は、図１０に示した従来の多芯差動信号伝送用ケーブル７０の差動信号の挿入損失ＳＤＤ２１の周波数依存特性をそれぞれ示したものである。

図４，５において、縦軸はツイナックスケーブルの差動信号の挿入損失ＳＤＤ２１（ｄＢ）、横軸は周波数（ＧＨｚ）である。なお、図４，５共に、８本のツイナックスケーブルのうちの２本の特性を示し、そのうちの１本を細線、もう１本を太線で表示している。

図４に示すように、本実施の形態に係る多芯差動信号伝送用ケーブル１では、２本のツイナックスケーブル３における差動信号の挿入損失ＳＤＤ２１の周波数依存特性は、その形状がほぼ完全に一致しており、図面上では１本の曲線のように見えている。また、挿入損失ＳＤＤ２１が周波数に対して直線的に変化しており、複数本のツイナックスケーブルを集合してもツイナックスケーブルの特性が確保されていることがわかる。

これに対し、図５に示すように、従来の多芯差動信号伝送用ケーブル７０では、２本のツイナックスケーブル８０における差動信号の挿入損失ＳＤＤ２１の周波数依存特性は、その形状が大きく異なっており、さらに、周波数に対して直線的に変化しておらず、多芯化によりツイナックスケーブルの特性劣化が生じていることがわかる。

本実施の形態の作用を説明する。

多芯差動信号伝送用ケーブル１では、複数本のツイナックスケーブル３が、スパイラルチューブ２内に、スパイラルチューブ２の軸方向に沿って移動可能に収容されている。

多芯差動信号伝送用ケーブル１では、各ツイナックスケーブル３を撚り合わせていないため、ツイナックスケーブル３がつぶれて変形することがなく、ツイナックスケーブル３の特性劣化を抑制できる。つまり、多芯差動信号伝送用ケーブル１によれば、複数本のツイナックスケーブルを撚り合わせることによる特性劣化がなく、多芯化された状態であっても多芯化する以前のツイナックスケーブルの特性を確保することができる。

また、多芯差動信号伝送用ケーブル１では、スパイラルチューブ２内にツイナックスケーブル３が軸方向に沿って移動可能に収容されており、ツイナックスケーブル３の周囲に空隙４が形成されているため、多芯差動信号伝送用ケーブル１を曲げた際にツイナックスケーブル３が空隙４に移動することができ、多芯差動信号伝送用ケーブル１の曲げによる対間スキューの発生を防止できる。

なお、多芯差動信号伝送用ケーブル１の曲げに対応するために、スパイラルチューブ２の代わりにルースチューブを用いる方法も考えられるが、ルースチューブを用いた場合、ルースチューブ内にツイナックスケーブルを挿入する際に手間がかかる。

一方、スパイラルチューブ２は、例えば、複数本のツイナックスケーブル３を１本に束ね、その外周に、帯状体２ａをレコード巻きしたレコード体の内側から帯状体２ａを軸方向に引き伸ばして形成できるため、ツイナックスケーブル３を手間をかけずにスパイラルチューブ２内に収容できる。つまり、ルースチューブを用いる場合に比べ、スパイラルチューブ２を用いることで多芯差動信号伝送用ケーブル１の製造が極めて容易となる。

また、本発明によれば、多芯差動信号伝送用ケーブル１内のツイナックスケーブル３は、整然と配列されている必要がないため、多芯差動信号伝送用ケーブル１の製造時にツイナックスケーブル３を位置決めする必要がなく、多芯化の製造プロセスが容易となる。このため、従来では実現が困難であった８対を超える多芯差動信号伝送用ケーブルを容易に実現できる。

さらに、従来のツイナックスケーブルを撚る構造の多芯差動信号伝送用ケーブルでは、シールド材に負荷がかかりシールド材が破損する虞があるため、縦添え巻きのツイナックスケーブルを使用することができなかったが、本発明では、ツイナックスケーブル３を撚らない構造としているため、縦添え巻きのツイナックスケーブル３を使用できる。これにより、高周波数領域の減衰量のサックアウト発生を防止し、高周波の信号を適用することが可能となる。

次に、他の実施の形態について説明する。

図６，７に示す多芯差動信号伝送用ケーブル５０は、基本的に図１，２で説明した多芯差動信号伝送用ケーブル１と同様の構成であるが、二芯一括構造のツイナックスケーブル５１を用いる点で異なっている。

ツイナックスケーブル５１は、図８に示すように、２本平行に並べた導体５２を絶縁体５３で一括被覆した二芯の信号線５４の外周に、シールド材１２を縦添え巻きしてなるものである。

図３（ａ），（ｂ）のように一芯の信号線１０を２本組み合わせたツイナックスケーブル３では、各信号線１０の絶縁体９の特性のばらつきによりツイナックスケーブル３全体の特性が劣化する可能性があるが、ツイナックスケーブル５１では、２本平行に並べた導体５２を絶縁体５３で一括被覆して信号線５４としているため、２本の導体５２周囲の絶縁体５３の特性がほぼ等しくなり、ツイナックスケーブルの特性劣化を抑制できる。

また、ツイナックスケーブル５１では、２本の導体５２を一括被覆することにより、信号線５４を形成する際の寸法誤差を少なくして導体５２間の距離を長手方向で一定に保つことができ、さらに特性劣化を抑制できる。

さらに、ツイナックスケーブル３のように一芯の信号線１０を２本組み合わせた場合は、元々１本ずつ設計された信号線１０を２本組み合わせるため、導体８間の距離は信号線１０の絶縁体９の外径で決まってしまうが、二芯一括構造のツイナックスケーブル５１によれば、２本の導体５２間の距離を所望する距離とすることができる。

これにより、ツイナックスケーブル５１の電磁結合の状態を制御でき、例えば、導体５２間の距離を近づけることで、絶縁体５３の外周に巻かれるシールド材１２に起因する特性の影響を一芯の信号線１０を２本組み合わせた場合に比べて小さくすることができ、特性をより安定に、良好なものにすることができる。

図９に示す多芯差動信号伝送用ケーブル６０は、図６に示した多芯差動信号伝送用ケーブル５０において、二芯一括構造のツイナックスケーブル５１を２４本収容したものである。このように、本発明によれば、収容するツイナックスケーブルの本数に応じた径のスパイラルチューブを用いることで、８対を超える多芯差動信号伝送用ケーブルが実現可能となる。なお、ここではツイナックスケーブル５１を８本または２４本収容した場合を説明したが、収容される本数はこれに限定されるものではなく、２本以上であればよい。

１ 多芯差動信号伝送用ケーブル
２ スパイラルチューブ
３ ツイナックスケーブル
４ 空隙
５ テープ導体
６ 編組線
７ ジャケット
８ 導体
９ 絶縁体
１０ 信号線
１２ シールド材

Claims (7)

1. 複数本のツイナックスケーブルを集合して形成される多芯差動信号伝送用ケーブルにおいて、
   樹脂製のスパイラルチューブと、該スパイラルチューブ内に、そのスパイラルチューブの軸方向に沿って移動可能に収容されると共に平行に配置された複数本の前記ツイナックスケーブルと、該ツイナックスケーブルと前記スパイラルチューブとの間に形成された空隙とを備えたことを特徴とする多芯差動信号伝送用ケーブル。
2. 前記スパイラルチューブ内に介在を含まない請求項１記載の多芯差動信号伝送用ケーブル。
3. 前記スパイラルチューブは、樹脂製の帯状体で形成されると共に、前記帯状体が、螺旋状に巻かれて形成される請求項１又は２記載の多芯差動信号伝送用ケーブル。
4. 前記帯状体は、フッ素系樹脂製である請求項３記載の多芯差動信号伝送用ケーブル。
5. 前記スパイラルチューブは、レコード巻きされた前記帯状体を軸方向に引き伸ばして形成される請求項３又は４記載の多芯差動信号伝送用ケーブル。
6. 前記ツイナックスケーブルは、２本平行に並べた導体を絶縁体で一括被覆した信号線と、該信号線の外周に設けられた金属テープからなるシールド材とを備える請求項１〜５いずれかに記載の多芯差動信号伝送用ケーブル。
7. 前記シールド材は、前記信号線の外周に縦添え巻きされる請求項６記載の多芯差動信号伝送用ケーブル。