JP2015072787A - 多芯ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】複数本の同軸電線と複数本の絶縁電線とを有する多芯ケーブルであって、高速信号伝送を実現できるとともに、同軸電線対間のクロストークを減少させることができる多芯ケーブルを提供する。
【解決手段】多芯ケーブル１０は、２本一組の同軸電線１１から構成される少なくとも二対の同軸電線対１１Ａ，１１Ｂと、複数本の絶縁電線２１と、少なくとも二対の同軸電線対１１Ａ，１１Ｂと複数本の絶縁電線２１との周囲を覆うシース３０と、を備えている。ケーブル１０の長さ方向に垂直な断面において、二対の同軸電線対１１Ａ，１１Ｂの間に複数本の絶縁電線２１または他の介在３１，３２が配置されていることで、二対の同軸電線対１１Ａ，１１Ｂが同一円周上において互いに同軸電線１１の外径の１／３以上の距離離間して配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数本の同軸電線と複数本の絶縁電線とを有する多芯ケーブルに関する。

多芯ケーブルとして、ケーブル内に同軸電線と絶縁電線とが混在して配置されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−００６４４３公報

上記のような多芯ケーブルにおいて、さらなる高速信号伝送への要求が高まっている。

本発明は、複数本の同軸電線と複数本の絶縁電線とを有する多芯ケーブルであって、高速信号伝送を実現できるとともに、同軸電線対間のクロストークを減少させることができる多芯ケーブルを提供することを目的とする。

本発明の多芯ケーブルは、
２本一組の同軸電線から構成される少なくとも二対の同軸電線対と、
複数本の絶縁電線と、
前記少なくとも二対の同軸電線対と前記複数本の絶縁電線との周囲を覆うシースと、を備え、
ケーブルの長さ方向に垂直な断面において、前記少なくとも二対の同軸電線対の間に前記複数本の絶縁電線または他の介在が配置されていることで、前記少なくとも二対の同軸電線対が同一円周上において互いに前記同軸電線の外径の１／３以上の距離離間して配置されている。

本発明によれば、高速信号伝送を実現できるとともに、同軸電線対間のクロストークを減少させることができる多芯ケーブルを提供することができる。

本発明の実施形態に係る多芯ケーブルの一例を示す断面図である。 図１の多芯ケーブルを構成する集合体の一例を示す断面図である。

[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本願発明の実施形態に係る多芯ケーブルは、
（１）２本一組の同軸電線から構成される少なくとも二対の同軸電線対と、
複数本の絶縁電線と、
前記少なくとも二対の同軸電線対と前記複数本の絶縁電線との周囲を覆うシースと、を備え、
ケーブルの長さ方向に垂直な断面において、前記少なくとも二対の同軸電線対の間に前記複数本の絶縁電線または他の介在が配置されていることで、前記少なくとも二対の同軸電線対が同一円周上において互いに前記同軸電線の外径の１／３以上の距離離間して配置されている。
この構成によれば、二対の同軸電線対を含んでいるため、高速信号伝送を実現できる。また、二対の同軸電線対同士が複数本の絶縁電線または介在により同軸電線の外径の１／３以上の距離離間して配置されているため、同軸電線対間のクロストークを減少させることができる。

（２）前記少なくとも二対の同軸電線対同士が前記同一円周上においてケーブル中心について対称な位置に配置されていることが好ましい。
この構成によれば、二対の同軸電線対同士の電気的な干渉を最小限に抑えて、伝送特性を維持することができる。

（３）前記同軸電線対を構成する２本の同軸電線同士は撚られることなく、前記少なくとも二対の同軸電線対と前記複数本の絶縁電線または前記介在が一括で撚り合わされていることが好ましい。
この構成によれば、クロストークをより確実に減少させることができるとともに、従来の多芯ケーブルよりも高い柔軟性および屈曲性を得ることができる。

（４）一括で撚り合わされている前記少なくとも二対の同軸電線対と前記複数本の絶縁電線または前記介在により構成される集合体の集合ピッチは、前記集合体の集合外径の１５倍以上３０倍以下であることが好ましい。
集合ピッチが集合外径の１５倍よりも小さいとクロストークを減少させる効果を得られにくく、集合ピッチが集合外径の３０倍よりも大きいとケーブルの外観が損なわれる。

[本願発明の実施形態の詳細]
以下、本発明に係る多芯ケーブルの例を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る多芯ケーブル１０は、最外層である外被３０（シースの一例）の内側に、高速信号伝送用である複数本の同軸電線１１と、低速信号伝送用または電力供給用の複数本の絶縁電線２１とを有している。

この多芯ケーブル１０は、差動伝送用途に適したものとするために、同軸電線１１が２本一組で収容されている。本例の多芯ケーブル１０における一対の同軸電線１１を偶数対含む偶数の同軸電線対として、同軸電線対１１Ａおよび同軸電線対１１Ｂの二対が収容されている。それぞれの対となった同軸電線１１同士（例えば同軸電線対１１Ａの同軸電線１１同士）は近接して配置されていることが好ましい。なお、一対を構成する同軸電線１１同士は撚られていないことが好ましい。

各同軸電線１１は、中心導体１２を絶縁体１３で覆い、絶縁体１３の外周に外部導体１４を配し、その外側を外被１５で覆って保護した構成である。高速伝送用として、本実施形態においては、５Ｇｂｐｓ以上、例えば１０Ｇｂｐｓの高速デジタル伝送を行う同軸電線１１が用いられる。この同軸電線１１としては、ＡＷＧ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｗｉｒｅ Ｇａｕｇｅ）３０番より細いものであることが好ましく、本例では、例えばＡＷＧ３０番〜３４番の細径同軸電線を用いている。

中心導体１２としては、例えば、銀メッキ軟銅線を複数本撚った撚線が用いられる。本例においては、ＡＷＧ３４番の同軸電線１１を構成する中心導体１２として、例えば外径が０．０６４ｍｍの銀メッキ軟銅線を７本撚り合わせた撚線を用いることができる。撚線からなる中心導体１２の外径は、例えば０．１９ｍｍである。

絶縁体１３には、例えば、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）からなるフッ素樹脂が用いられ、絶縁体１３は、このフッ素樹脂を押出成形することにより形成される。絶縁体１３の外径は、例えば０．４７ｍｍである。

外部導体１４は、例えば、外径０．０５ｍｍの錫メッキ軟銅線を絶縁体１３の外周に横巻きで配して形成される。外部導体１４を構成する錫メッキ軟銅線の巻き角度（同軸電線１１の中心軸となす角度）は、例えば５〜１０度である。
また、外被１５は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる樹脂テープを外部導体１４の外周に巻き付けて形成されている。外被１５の外径は、例えば０．６０ｍｍである。

また、多芯ケーブル１０には、複数本（ここでは、４本）の絶縁電線２１が収容されている。多芯ケーブル１０に含まれる絶縁電線２１の本数は２本から６本程度が好ましい。

絶縁電線２１は、何れも導体２２を外被２３によって覆った電線である。
絶縁電線２１を低速信号伝送用として用いる場合、導体２２は、例えば、外径０．１０ｍｍの錫メッキ軟銅線を７本撚り合わせた撚線から形成されている。撚線からなる導体２２の外径は、例えば０．３０ｍｍである。また、このときの外被２３の材料としては、ＦＥＰ等のフッ素樹脂を用いることが好ましく、外被２３の外径は、例えば、０．６２ｍｍである。
なお、絶縁電線２１を電力供給用として用いる場合、導体２２は、例えば、外径０．１０２ｍｍの錫メッキ軟銅線を１９本撚り合わせた撚線から形成され、導体２２の外径は、例えば０．５１ｍｍとされる。また、このときの外被２３の材料としては、耐熱性、耐薬品性、非粘着性、自己潤滑性などに優れたパーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）等のフッ素樹脂を用いることが好ましく、外被２３の外径は、例えば、０．６５ｍｍである。

２本一組の同軸電線１１により構成された少なくとも２対の同軸電線対１１Ａ，１１Ｂと絶縁電線２１とを有する多芯ケーブル１０では、ケーブルの長さ方向に垂直な断面（図１の断面）において、二対の同軸電線対１１Ａ，１１Ｂが同一円周上において互いに一定距離離間して配置されている。そして、このように配置された二対の同軸電線対１１Ａ，１１Ｂの間に複数本の絶縁電線２１が配置されている。例えば、二対の同軸電線対１１Ａ，１１Ｂ同士は、同軸電線１１の外径の１／３以上（本例では、例えば０．２ｍｍ以上）の距離離間して配置されている。二対の同軸電線対１１Ａ，１１Ｂ同士が同軸電線１１の外径の１／３よりも小さい距離で配置されている場合は、互いに影響し合ってクロストークが増大してしまう。

同軸電線対１１Ａ，１１Ｂ同士は、図１の断面において、円形として観察される多芯ケーブル１０の中心に対して、できるだけ対称な位置に配置されていることが好ましい。これにより、同軸電線対１１Ａ，１１Ｂ同士の電気的な干渉を最小限に抑えることが可能となる。絶縁電線２１は１本ずつ離して配置せずともよい。例えば絶縁電線２１が４本ある場合は、１本をケーブル中心に配置して、残りの３本はケーブル断面において同軸電線対１１Ａ，１１Ｂと同一円周上に配置することができる。なお、これらの同軸電線対１１Ａ，１１Ｂと絶縁電線２１との隙間には、多数本のアラミド繊維からなる抗張力繊維３１（他の介在の一例）やスフ糸等からなるフィラー３２（他の介在の一例）が配置されている。

本実施形態においては、それぞれの同軸電線対１１Ａ，１１Ｂを構成する同軸電線１１同士は撚り合わされずに、二対の同軸電線対１１Ａ，１１Ｂと複数本の絶縁電線２１とが、抗張力繊維３１等とともに一括して螺旋状に撚り合わされて集合されている。従来のように同軸電線同士が撚り合わされたいわゆる対撚り方式により同軸電線対が構成されると、同軸電線１１間のクロストークが増加しやすいためである。
このように一括撚りにて集合された同軸電線対１１Ａ，１１Ｂと複数本の絶縁電線２１を集合体Ｍ（図２参照）と呼ぶ。集合体Ｍは、いわゆる層撚り方式で構成されている。

層撚り方式で構成された集合体Ｍの周囲には、押さえ巻４１が巻き付けられており、これにより、集合体Ｍは、同軸電線対１１Ａ，１１Ｂおよび絶縁電線２１の配置が崩れることなく束ねられている。
また、集合体Ｍは、その周囲が押さえ巻４１を介してシールド層４２によって覆われている。そして、このシールド層４２のさらに外周側が、外被３０によって覆われている。

押さえ巻４１としては、例えば、導電性樹脂テープが用いられている。この導電性樹脂テープを構成する樹脂テープは、耐熱性、耐摩耗性などに優れたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂等のフッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂等のポリエステル系樹脂またはポリエチレン（ＰＥ）等から形成されている。この押さえ巻４１として用いられる導電性樹脂テープは、導電性を持たせるために、樹脂テープを構成する樹脂にカーボン等の導電性物質が分散するように混入されている。この押さえ巻４１は、所定の厚さを有するフィルム状に形成されている。押さえ巻４１の巻方向は、同軸電線対１１Ａ，１１Ｂと絶縁電線２１とを一括撚りにて集合するときの撚り方向と同一方向でも、逆方向でもよい。

シールド層４２は、例えば、外径０．０５ｍｍの錫メッキ軟銅線を編組して構成されている。シールド層４２により、同軸電線対１１Ａ，１１Ｂを伝搬する信号にノイズが乗らないので、ノイズの影響によるエラーのない正確な高速信号伝送が実現される。
また、外被３０は、例えば厚さ０．５０ｍｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリオレフィン系樹脂等から形成されている。

本例のようにＡＷＧ３４番の同軸電線１１を４本含む二対の同軸電線対１１Ａ，１１Ｂを有する本例の多芯ケーブル１０では、外被３０の外径は例えば３．４ｍｍ±０．２ｍｍである。なお、ＡＷＧ３２番の同軸電線１１（中心導体１２を構成する銀メッキ軟銅線の外径が例えば０．０８ｍｍ）を用いる多芯ケーブル１０の外径は、例えば３．６ｍｍ±０．２ｍｍとなり、ＡＷＧ３０番の同軸電線１１（中心導体１２を構成する銀メッキ軟銅線の外径が例えば０．１０２ｍｍ）を用いる多芯ケーブル１０の外径は、例えば４．１ｍｍ±０．２ｍｍとなる。

図２に、二対の同軸電線対１１Ａ，１１Ｂおよび絶縁電線２１の集合体の斜視図を示す。
図２に示されるように、二対の同軸電線対１１Ａ，１１Ｂおよび絶縁電線２１は抗張力繊維３１等（図２における図示は省略）とともに一括撚りにて集合されることで、集合体Ｍとして形成される。この集合体Ｍにおいて、集合体Ｍの撚りピッチ（集合ピッチ）Ｐは、集合体Ｍの外径（集合外径）Ｄの１５倍以上３０倍以下となるように設定される。ここで、集合ピッチＰとは、同軸電線１１および絶縁電線２１のうち１本の電線が集合体Ｍの軸方向に沿って一回転する間に進む距離のことを示す。集合外径Ｄは、二対の同軸電線対１１Ａ，１１Ｂおよび絶縁電線２１が一括して撚り合わされたときの集合体Ｍの外径を示す。集合ピッチＰが集合外径Ｄの１５倍よりも小さいと二対の同軸電線対１１Ａ，１１Ｂ間のクロストークを減少させる効果を得られにくい。集合ピッチＰが集合外径Ｄの３０倍よりも大きいと多芯ケーブル１０の外観が損なわれてしまう。具体的には、集合ピッチＰは、例えば２ｍｍ以上４ｍｍ以下であることが好ましい。

このように構成された本実施形態の多芯ケーブル１０を製造するには、まず、ケーブルの横断面中心部に少なくとも１本の絶縁電線２１を配置する。そして、この絶縁電線２１を挟んで、二対の同軸電線対１１Ａ，１１Ｂを同一円周上に配置する。これにより、二対の同軸電線対１１Ａ，１１Ｂ同士を、同軸電線１１の外径の１／３以上の距離離間して配置することができる。次に、残り３本の絶縁電線２１を同軸電線対１１Ａ，１１Ｂと同一円周上に配置する。そして、同軸電線対１１Ａ，１１Ｂおよび絶縁電線２１の隙間に抗張力繊維３１あるいはフィラー３２を配置する。その後、同軸電線対１１Ａ，１１Ｂと絶縁電線２１とを一括して撚り合わせて集合体Ｍを形成する。そして、集合体Ｍの周囲に押さえ巻４１を巻き付け、さらにその外周にシールド層４２を形成する。最後に、このシールド層４２の外周に、外被３０を押し出し被覆する。

以上説明したように、本実施形態の多芯ケーブル１０によれば、ケーブル内に同軸電線対１１Ａ，１１Ｂを含むことにより、例えば１０Ｇｂｐｓの高速信号伝送を行うことができる。また、二対の同軸電線対１１Ａ，１１Ｂ同士が絶縁電線２１を介して同軸電線１１の外径の１／３以上の距離離間されて配置されているため、同軸電線対１１Ａ，１１Ｂ間のクロストークを減少させることができる。

また、本実施形態の多芯ケーブル１０によれば、二対の同軸電線対１１Ａ，１１Ｂ同士が同一円周上においてケーブル中心について対称な位置に配置されている。そのため、同軸電線対１１Ａ，１１Ｂ同士の干渉を最小限に抑えて、伝送特性を維持することができる。

また、本実施形態の多芯ケーブル１０によれば、同軸電線対１１Ａ，１１Ｂを構成する２本の同軸電線１１同士は撚られることなく、同軸電線対１１Ａ，１１Ｂと複数本の絶縁電線２１が一括で撚り合わされている。これにより、同軸電線対１１Ａ，１１Ｂ間のクロストークをより確実に減少させることができるとともに、従来のように２本の同軸電線同士が撚り合わされた対撚り方式で構成される同軸電線対を含む多芯ケーブルよりも高い柔軟性および屈曲性を得ることができる。

さらに、本実施形態の多芯ケーブル１０によれば、一括で撚り合わされている同軸電線対１１Ａ，１１Ｂと複数本の絶縁電線２１より構成される集合体Ｍの集合ピッチＰは、集合体Ｍの集合外径Ｄの１５倍以上３０倍以下である。そのため、多芯ケーブル１９の外観を損なうことなく、同軸電線対１１Ａ，１１Ｂ間のクロストークを十分に減少させることができる。

図１に示す多芯ケーブルを用いて、同軸電線対間のクロストークの評価試験を行った。一方、比較例として、二対の同軸電線対同士が近接して配置された多芯ケーブルを用いて、同様に同軸電線対間のクロストークの評価試験を行った。
その結果、実施例において周波数１０Ｇｈｚ付近でのクロストークは−５０〜−８０ｄＢ程度であった。一方、比較例において周波数１０Ｇｈｚ付近でのクロストークは−３０〜−５０ｄＢ程度であった。このように、上記の実施形態に係る多芯ケーブルを用いることで、同軸電線対間のクロストークが低減できることが確認された。

以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。また、上記説明した構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等に変更することができる。

上記実施形態の多芯ケーブル１０における同軸電線対１１Ａ，１１Ｂおよび絶縁電線２１の本数や配置は、本実施形態に限定されない。多芯ケーブル内に三対以上の同軸電線対が含まれる構成としてもよい。
また、上記実施形態においては、同軸電線対１１Ａ，１１Ｂの間に絶縁電線２１を配置して同軸電線対１１Ａ，１１Ｂ同士を離間させた構成としているがこの例に限られない。例えば、絶縁電線２１の代わりに抗張力繊維３１あるいはフィラー３２（介在の一例）を配置して同軸電線対１１Ａ，１１Ｂ同士を一定距離離間させた構成であっても良い。

１０：多芯ケーブル
１１：同軸電線
１１Ａ，１１Ｂ：同軸電線対
１２：中心導体
１３：絶縁体
１４：外部導体
１５：外被
２１：絶縁電線
２２：導体
２３：外被
３０：外被（シースの一例）
３１：抗張力繊維（介在の一例）
３２：フィラー（介在の一例）
４１：押さえ巻
４２：シールド層
Ｍ：集合体
Ｐ：集合ピッチ
Ｄ：集合外径

Claims (4)

1. ２本一組の同軸電線から構成される少なくとも二対の同軸電線対と、
   複数本の絶縁電線と、
   前記少なくとも二対の同軸電線対と前記複数本の絶縁電線との周囲を覆うシースと、を備え、
   ケーブルの長さ方向に垂直な断面において、前記少なくとも二対の同軸電線対の間に前記複数本の絶縁電線または他の介在が配置されていることで、前記少なくとも二対の同軸電線対が同一円周上において互いに前記同軸電線の外径の１／３以上の距離離間して配置されている、多芯ケーブル。
2. 前記少なくとも二対の同軸電線対同士が前記同一円周上においてケーブル中心について対称な位置に配置されている、請求項１に記載の多芯ケーブル。
3. 前記同軸電線対を構成する２本の同軸電線同士は撚られることなく、前記少なくとも二対の同軸電線対と前記複数本の絶縁電線または前記他の介在とが一括で撚り合わされている、請求項１または請求項２に記載の多芯ケーブル。
4. 一括で撚り合わされている前記少なくとも二対の同軸電線対と前記複数本の絶縁電線または前記他の介在により構成される集合体の集合ピッチは、前記集合体の集合外径の１５倍以上３０倍以下である、請求項３に記載の多芯ケーブル。

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