JP2014045016A - 通信ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】通信ケーブルから発生する特定周波数の不要輻射を簡単且つ安価な構成で抑圧することができる通信ケーブルを提供する。
【解決手段】２台の情報機器同士を接続してこれらの情報機器間でやりとりさせる電気信号を伝達するためのケーブル部２と、ケーブル部２の一端に設けられたコネクタ部３と、を備え、ケーブル部２は、信号線２０ａ，２０ｂと、信号線２０ａ，２０ｂを被覆する遮蔽用のシールド線２３と、を有し、コネクタ部３は、一端にシールド線２３ａが電気的に接続されたパターン３１１及び一端にシールド線２３ｂが電気的に接続されたパターン３１６が形成された基板３１と、基板３１を内蔵し、パターン３１１，３１６それぞれの他端に電気的に接続された遮蔽用のシールドケース３２と、パターン３１１の一端と他端の間に介挿された定数３４と、パターン３１６の一端と他端の間に介挿された定数３５，３６と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、高速通信に用いられる通信ケーブルに関する。

高速通信に用いられる通信ケーブルの一例が特許文献１，２に記載されている。特許文献１に記載された通信ケーブルは、互いに逆位相の信号を伝送する、対の信号ラインで構成され、また対の信号ラインの周りには磁性粉と合成樹脂とを含む複合組成物が充填されている。特許文献２に記載された通信ケーブルは、絶縁材で被覆された信号線の外側が透磁性部材で覆われ、さらに前記透磁性部材の外側が導電性部材で覆われている。

特開２００１−１１０２５４号公報 特開２００３−０６８１５１号公報

ところで、高速通信に使用する通信ケーブルは、伝搬する信号の基本周波数、分周波数（基本周波数を分周した周波数）及び高調波が通信ケーブルの導電体（主にシールド線）と電気的に結合し、導電体をアンテナとして輻射が生ずる。通信ケーブルから生ずる輻射は不要なものであるため、抑圧する必要がある。図７は、２台の情報機器１００，１１０間を通信ケーブル３００で接続した状態を示す図である。通信ケーブル長が１．２ｍで、情報機器１００，１１０間で使用される通信周波数が４８０ＭＨｚのときに、１／２分周した周波数（２４０ＭＨｚ）で不要輻射が発生する。即ち、通信ケーブル３００が２４０ＭＨｚのループアンテナとして動作してしまう。

不要輻射抑圧は、ケーブル長、抑圧対象の周波数により対策が異なる。上述した特許文献１の通信ケーブルでは、対の信号ラインの周りに磁性粉を含む複合組成物を充填することで不要輻射を抑圧するようにしており、特許文献２に記載の通信ケーブルでは、ケーブルの外皮に透磁性部材を使用することで不要輻射を抑圧するようにしている。
しかしながら、磁性体によるシールドでは、５００ＭＨｚ〜５ＧＨｚ程度の輻射の低減には効果があるものの、通信用や充電用のクロックで課題となる３０ＭＨｚ〜５００ＭＨｚでは効果が期待できない。

なお、通信ケーブルに追加して使用する強磁性体であるフェライトコアでも不要輻射を抑圧することができるが、フェライトコアは高価であり、また輻射を十分に抑えるためにはサイズが通信ケーブルに対して大きくなるため、通信ケーブルの柔軟性を阻害してしまう。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、通信ケーブルから発生する特定周波数における不要輻射を簡単且つ安価な構成で抑圧できる通信ケーブルを提供することを目的とする。

本発明の通信ケーブルは、情報機器同士を接続してこれらの情報機器の間でやりとりさせる電気信号を伝達するための、ケーブル部と、前記ケーブル部の両端に設けられた２個のコネクタ部と、を備えた通信ケーブルであって、前記ケーブル部は、信号線と、前記信号線を被覆する遮蔽用のシールド線と、を有し、前記２個のコネクタ部の少なくとも一方は、一端に前記シールド線が電気的に接続されたパターンが形成された基板と、前記基板を内蔵し、前記パターンの他端に電気的に接続された遮蔽用のシールドケースと、前記パターンの一端と他端の間に介挿された定数と、を有する。

上記構成によれば、ケーブル部のシールド線と遮蔽用のシールドケースとの間に設けた定数によりシールド線とシールドケースとの間の電気長を調節することができ、即ち、通信ケーブルの電気長を調節することができ、特定周波数における不要輻射の抑圧が可能となる。

上記構成において、前記定数は、単一定数である。

上記構成において、前記定数は、複数定数である。

本発明の通信ケーブルは、情報機器同士を接続してこれらの情報機器の間でやりとりさせる電気信号を伝達するための、ケーブル部と、前記ケーブル部の両端に設けられた２個のコネクタ部と、を備えた通信ケーブルであって、前記ケーブル部は、信号線と、前記信号線を被覆する遮蔽用のシールド線と、を有し、前記２個のコネクタ部の少なくとも一方は、一端に前記シールド線が電気的に接続されたパターンが形成された基板と、前記基板を内蔵し、前記パターンの他端に電気的に接続された遮蔽用のシールドケースと、前記パターンの一端と他端の間に介挿されたメアンダ状のパターンと、を有する。

上記構成によれば、通信ケーブルのシールド線と遮蔽用のシールドケースとの間に設けたメアンダ状のパターンによりシールド線とシールドケースとの間の電気長を調節することができ、即ち、通信ケーブルの電気長を調節することができ、特定周波数における不要輻射の抑圧が可能となる。

上記構成において、前記パターンは第１のパターンであり、一端に前記シールド線が電気的に接続された第２のパターンを、前記信号線が電気的に接続される第３のパターンを前記第１のパターンと挟むように前記基板に形成し、前記第２のパターンの他端に前記シールドケースが電気的に接続された。

上記構成によれば、シールド線が電気的に接続される第１のパターンの他に、第３のパターンを挟むようにして、一端にシールド線が電気的に接続される第２のパターンを基板に形成し、この第２のパターンの他端にシールドケースを電気的に接続するようにしたので、第１のパターンのみ形成する場合よりも更に特定周波数における不要輻射の抑圧が可能となる。

本発明によれば、通信ケーブルから発生する特定周波数における不要輻射を簡単且つ安価な構成で抑圧することができる。

本発明の一実施の形態に係る通信ケーブルの使用例を示す図 図１の通信ケーブルのケーブル部の内部構造を示す斜視図 図１の通信ケーブルのコネクタ部の内部構造を示す図 図１の通信ケーブルの定数による対策効果を示すグラフ 図１の通信ケーブルに用いられる定数の一例を示す図 図３のコネクタ部とは異なる定数を有するコネクタ部の内部構造を示す図 ２台の情報機器間を通信ケーブルで接続した状態を示す図

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る通信ケーブルの使用例を示す図である。同図において、本実施の形態に係る通信ケーブル１は、情報機器１００，１１０同士を接続してこれらの情報機器１００，１１０の間でやりとりさせる電気信号を伝達するためのケーブル部２と、ケーブル部２の両端に設けられた２個のコネクタ部３，４と、を備える。

図２は、ケーブル部２の内部構造を示す斜視図である。同図において、ケーブル部２は、より対線の信号線２０ａ，２０ｂと、単線の電源線２１及び接地線２２と、網組金属線のシールド線２３と、アルミニウムテープ２４とを備える。信号線２０ａ，２０ｂ、電源線２１及び接地線２２はアルミニウムテープ２４で覆われている。アルミニウムテープ２４はシールド線２３で覆われている。シールド線２３には網組金属線が用いられ、その先端部分が２箇所で纏められている。この２箇所で纏められた線をそれぞれシールド線２３ａ，２３ｂと呼ぶ。

図１に戻り、コネクタ部３は、情報機器１００が例えばＵＳＢ対応のコネクタ（雌タイプ）を備えるパーソナルコンピュータである場合、ＵＳＢ対応のコネクタ（雄タイプ）となる。コネクタ部４は、情報機器１１０が例えばマイクロＵＳＢ対応のコネクタ（雌タイプ）を備えるスマートフォンである場合、マイクロＵＳＢ対応のコネクタ（雄タイプ）となる。なお、コネクタ部３，４それぞれの型式は一例であり、両方共にＵＳＢ対応のコネクタであっても良いし、マイクロＵＳＢ対応のコネクタであっても良い。述べるまでもないが、ＵＳＢ対応のコネクタとマイクロＵＳＢ対応のコネクタは、構造上は同一であるが、大きさが異なっている（マイクロＵＳＢ対応の方が小型である）。

コネクタ部３とコネクタ部４は同一構造を採るので、ここではコネクタ部３を例に挙げて説明する。図３は、コネクタ部３の内部構造を示す図である。同図において、コネクタ部３は、長方形状に形成された基板３１と、基板３１を内蔵する遮蔽用のシールドケース３２と、基板３１に設けられ、シールド線２３ａ，２３ｂそれぞれとシールドケース３２との間に介挿される定数３４〜３６と、を備える。基板３１は、ガラス繊維強化プラスチックを用いたもの（所謂“ガラスエポキシ基板”と呼ばれる）である。基板３１には、長手方向に沿う６つのパターン３１１〜３１６が短手方向に等間隔で形成されている。これらのパターン３１１〜３１６のうち、パターン（第１のパターン）３１１の一端にはシールド線２３ａが電気的に接続されており、パターン３１２の一端には電源線２１が電気的に接続されている。また、パターン（第３のパターン）３１３の一端には信号線２０ａが、パターン（第３のパターン）３１４の一端には信号線２０ｂがそれぞれ電気的に接続されている。また、パターン３１５の一端には接地線２２が電気的に接続されており、パターン（第２のパターン）３１６の一端にはシールド線２３ｂが電気的に接続されている。

パターン３１１の一端と他端との間には定数３４が接続されており、パターン３１６の一端と他端との間には定数３５，３６が接続されている。パターン３１６の定数３５，３６間の部分とパターン３１５がパターン３１７で接続されている（即ち、定数３５，３６間のパターンとパターン３１５がブリッジされている）。定数３４〜３６は、主にインダクタやキャパシタで構成されるが、メアンダ状のパターンで構成することも可能である。なお、１個の素子（インダクタ又はキャパシタ）で構成される定数は単一定数であり、複数個の素子（インダクタ及びキャパシタ）で構成される定数は複数定数である。

パターン３１１の他端が接点４０を介してシールドケース３２に接続されており、またパターン３１６の他端が接点４１を介してシールドケース３２に接続されている。接点４０，４１はシールドケース３２の一部分を折曲げて構成される。なお、シールドケース３２の一部分を折曲げる以外にバネ等の弾性部材でも構成できる。パターン３１２〜３１５のそれぞれの他端が、従来から用いられている所定の定数５０を介して端子４３〜４６に接続されている。即ち、パターン３１２の他端が端子４３に、パターン３１３の他端が端子４４に、パターン３１４の他端が端子４５に、パターン３１５の他端が端子４６にそれぞれ接続されている。

シールド線２３ａとシールドケース３２との間に定数３４を設け、またシールド線２３ｂとシールドケース３２との間に定数３５，３６を設けることで、シールド線２３ａ，２３ｂのそれぞれとシールドケース３２との間の電気長を調節することができる。即ち、通信ケーブル１の電気長を調節することができる。この電気長を調節することで特定周波数における不要輻射を低減できる。

本実施の形態に係る通信ケーブル１の効果について例を挙げて説明する、
図４は、定数による対策効果を示すグラフである。同グラフの横軸は周波数（ＭＨｚ）、縦軸はスプリアスレベル（ｄＢｍ）である。灰色で示す棒グラフは未対策のスプリアスレベル、黒色で示す棒グラフは対策（１）のスプリアスレベル、白色で示す棒グラフは対策（２）のスプリアスレベルである。対策（１）とは、定数３４，３５又は定数３６を用いた場合である。対策（２）とは、図５に示す定数３７を用いた場合である。図５に示す定数３７は、インダクタＬ１とキャパシタＣ１の並列回路にインダクタＬ２を直列に接続したものである。

図４に示すように、２４０ＭＨｚにおいて、スプリアスレベルは、未対策の場合（灰色で示す棒グラフ）、−５０ｄＢｍとなり、対策（１）及び（２）の場合（黒色と白色で示す棒グラフ）、−７０ｄＢｍとなり、改善されていることが分かる。また、１８０ＭＨｚにおいて、スプリアスレベルは、未対策の場合（灰色で示す棒グラフ）、−７０ｄＢｍ、対策（１）の場合（黒色で示す棒グラフ）、−６５ｄＢｍ、対策（２）の場合（白色で示す棒グラフ）、−７０ｄＢｍとなり、対策（１）では悪化しているものの、対策（２）では改善されている。その他の周波数では、未対策、対策（１）及び対策（２）の全てにおいて同じ値（−８０ｄＢｍ）となっている。

図６は、パターン３１１とパターン３１６のそれぞれに１個の定数３８，３９（単一定数）を設けたコネクタ部３Ａの内部構造を示す図である。定数３８，３９を設けない場合、例えば図４に示すように２４０ＭＨｚでスプリアスが大きくなる。しかし、（１）２個のコネクタ部３Ａのそれぞれに、定数３８として３．６ｎＨのインダクタを設けることで約４ｄＢの不要輻射抑圧効果が得られた。さらに、（２）２個のコネクタ部３Ａのそれぞれに、定数３８，３９として３．６ｎＨのインダクタを設けることで（即ち、図６に示すような構成とした場合）、約１７ｄＢの不要輻射抑圧効果が得られた。また、（３）２個のコネクタ部３Ａのそれぞれに定数３８，３９を設けることなく、シールド線２３ａ，２３ｂをシールドケース３２に接続した場合、約１３ｄＢの不要輻射抑圧効果が得られた。このように、（１）→（３）→（２）の順で改善効果が大きくなった。この結果から分かるように、シールド線２３ａ，２３ｂのそれぞれとシールドケース３２との間に定数３８，３９を設けることで大幅な改善効果が得られる。

このように本実施の形態に係る通信ケーブル１によれば、情報機器１００，１１０同士を接続してこれらの情報機器１００，１１０の間でやりとりさせる電気信号を伝達するためのケーブル部２と、ケーブル部２の両端に設けられた２個のコネクタ部３，４と、を備え、ケーブル部２は、信号線２０ａ，２０ｂと、信号線２０ａ，２０ｂを被覆する遮蔽用のシールド線２３と、を有し、２個のコネクタ部３，４は、一端にシールド線２３ａが電気的に接続されたパターン３１１及び一端にシールド線２３ｂが電気的に接続されたパターン３１６が形成された基板３１と、基板３１を内蔵し、パターン３１１，３１６それぞれの他端に電気的に接続された遮蔽用のシールドケース３２と、パターン３１１の一端と他端の間に介挿された定数３４と、パターン３１６の一端と他端の間に介挿された定数３５，３６と、を有するので、ケーブル部２のシールド線２３ａ，２３ｂと遮蔽用のシールドケース３２との間に設けた定数３４〜３６によりシールド線２３ａ，２３ｂとシールドケース３２との間の電気長を調節することができ、即ち、通信ケーブル１の電気長を調節することができ、特定周波数における不要輻射の抑圧が可能となる。

したがって、磁性体を使用する高価な対策を行うことなく簡単かつ安価な構成で特定周波数における不要輻射を抑圧できる。

なお、本実施の形態に係る通信ケーブル１では、基板３１の２箇所（基板３１の短手方向の両端）にシールドケース３２に接続するための接点４０，４１を設けたが、必ずしも２箇所設ける必要はなく、１箇所でも良い。１箇所だけ設ける場合、シールド線２３ａ，２３ｂはいずれか一方だけで良い。

また、本実施の形態に係る通信ケーブル１では、コネクタ部３，４の両方に定数３４〜３６を設けることを前提としたが、いずれか一方のみであっても良い。

また、本実施の形態に係る通信ケーブル１では、コネクタ部３，４をＵＳＢ対応のコネクタとしたが、必ずしもこれに限定されるものではない。

本発明は、通信ケーブルから発生する特定周波数における不要輻射を簡単且つ安価な構成で抑圧することができるといった効果を有し、情報機器同士を接続する各種ケーブルへの適用が可能である。

１ 通信ケーブル
２ ケーブル部
３，４，３Ａ コネクタ部
２０ａ、２０ｂ 信号線
２１ 電源線
２２ 接地線
２３，２３ａ，２３ｂ シールド線
２４ アルミニウムテープ
３１ 基板
３２ シールドケース
３４〜３６，３７，３８，３９ 定数
４０，４１ 接点
４３〜４６ 端子
３１１〜３１７ パターン

Claims (5)

1. 情報機器同士を接続してこれらの情報機器の間でやりとりさせる電気信号を伝達するための、ケーブル部と、前記ケーブル部の両端に設けられた２個のコネクタ部と、を備えた通信ケーブルであって、
   前記ケーブル部は、
   信号線と、
   前記信号線を被覆する遮蔽用のシールド線と、を有し、
   前記２個のコネクタ部の少なくとも一方は、
   一端に前記シールド線が電気的に接続されたパターンが形成された基板と、
   前記基板を内蔵し、前記パターンの他端に電気的に接続された遮蔽用のシールドケースと、
   前記パターンの一端と他端の間に介挿された定数と、を有する、
   通信ケーブル。
2. 請求項１に記載の通信ケーブルであって、
   前記定数は単一定数である、
   通信ケーブル。
3. 請求項１に記載の通信ケーブルであって、
   前記定数は複数定数である、
   通信ケーブル。
4. 情報機器同士を接続してこれらの情報機器の間でやりとりさせる電気信号を伝達するための、ケーブル部と、前記ケーブル部の両端に設けられた２個のコネクタ部と、を備えた通信ケーブルであって、
   前記ケーブル部は、
   信号線と、
   前記信号線を被覆する遮蔽用のシールド線と、を有し、
   前記２個のコネクタ部の少なくとも一方は、
   一端に前記シールド線が電気的に接続されたパターンが形成された基板と、
   前記基板を内蔵し、前記パターンの他端に電気的に接続された遮蔽用のシールドケースと、
   前記パターンの一端と他端の間に介挿されたメアンダ状のパターンと、を有する、
   通信ケーブル。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の通信ケーブルであって、
   前記パターンは第１のパターンであり、
   一端に前記シールド線が電気的に接続された第２のパターンを、前記信号線が電気的に接続される第３のパターンを前記第１のパターンと挟むように前記基板に形成し、
   前記第２のパターンの他端に前記シールドケースが電気的に接続された、
   通信ケーブル。

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