JP2018113180A - 同軸ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】 同軸ケーブルの細径化を図るとともに、細径であっても減衰量等の高周波特性に優れ、かつ、柔軟性においても優れる同軸ケーブルを提供することにある。【解決手段】 シールド層を有する同軸ケーブルにおいて、該シールド層の少なくとも一層は、略平角形状の導体（略平角材）を巻きつける構造を有することを特徴とし、該略平角材は、複数本を一括して同時に巻き付けられるとともに、それぞれの素線は互いに重ならないよう並列配置することを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、情報通信機器、通信端末機器、さらには計測機器等の高周波部品の信号伝達線路、および内視鏡、超音波診断装置等の医療用器具の機器配線路として用いられる同軸ケーブルに関する。

近年、情報通信機器や通信端末機器等はますます小型化され、機器内の配線スペースはより狭くなり、同軸ケーブルは更なる細径化が求められている。
一方、細径であっても、高速、大容量化する情報通信機器において、減衰量等の高周波特性を維持することが切望されている。

同軸ケーブルの細線化としては、絶縁体の外周に金属素線を巻き回してなる横巻シールド構造の他、略矩形のリボン状導体を螺旋状に巻装する構造が知られている。（特許文献１、特許文献２）
しかし、横巻シールド構造では細線化が未だ不十分であり、また、リボン状導体では柔軟性が劣る傾向があり、更なる改良が求められている。

特開２００９−１４６８５０号公報 特開２０００−３５３４３５号公報

本発明の課題は、同軸ケーブルの細径化を図るとともに、細径であっても減衰量、反射損失（ＶＳＷＲ）、シールド特性、クロストーク等の高周波特性に優れ、かつ、柔軟性においても優れる同軸ケーブルを提供することにある。

本発明の要旨は以下のとおりである。

（１）シールド層を有する同軸ケーブルにおいて、シールド層の少なくとも一層は、略平角形状の導体（略平角材）を巻きつける構造を有する。
（２）シールド層を有する同軸ケーブルにおいて、該シールド層は、導電性を有するテープ材を縦添えし、該テープ材の上に、略平角材を巻きつける構造を有する。
（３）略平角材は、複数本を一括して同時に巻き付けられるとともに、それぞれの素線は互いに重ならないよう並列配置する。
（４）同軸ケーブルを構成する誘電体外径Ｄ、及び、シールド層を構成する略平角材の幅Ｗは、以下の関係式を満たす。
（関係式）０．７≦Ｄ／Ｗ≦１０
（５）同軸ケーブルを構成する誘電体外径Ｄ、及び、シールド層を構成する略平角材の厚みＴは、以下の関係式を満たす。
（関係式）８≦Ｄ／Ｔ≦８０
（６）シールド層を構成する略平角材の遮蔽密度は８０％以上である。
（７）同軸ケーブルの線方向に対する、略平角材の巻き付け角度α（＜９０°）は、５°〜６０°である。
（８）巻きつけられた略平角材間の隙間距離は、１００μｍ以下である。
（９）シールド層を構成するテープ材は、幅方向の両端が重なり合わない状態で縦添えされる。
（１０）縦添されたテープ材において、テープが施されていない隙間距離は、２００μｍ以下である。

本発明によれば、以下に記載する優れた効果が期待できる。

（１）内部導体は細くせず、外部導体を薄くすることで細径化しているため、減衰量等の高周波特性を維持したまま、細径化が可能となる。
（２）略平角材を用いるため、丸型の素線に比べ外部導体を薄くできる（すなわち細径化できる）とともに、複数本を並列配置し、一括して巻き付けられるため、太径の略平角材を１本巻き付ける場合と比べ、格段に柔軟性が改善される。
（３）シールド層として、導電性を有するテープ材を縦添えした上に、金属製の略平角材を巻きつける２重構造であれば、細径化の他、減衰量やシールド特性等の高周波特性においても優れる。
（４）さらに、本発明の略平角材の仕様（幅、厚み）及び誘電体外径の関係式、巻き付け角度、略平角材間の隙間距離とすることで、柔軟性を犠牲とすることなく細径化でき、より小型化された機器内への自由な配線が可能となる。
（５）略平角材は、丸線より幅広であることから、丸線を使用する場合と比べ、巻き付ける本数が減らすことができる。その結果、巻き付け張力を高く設定でき、断線・乗りこえ（コブ）等の発生を抑えられる。
（６）また、従前のように丸線を多数束ねて巻き付ける場合と比べ、本願の略平角材のように、幅広の線を少ない本数を巻き付ける方が、線間の隙間が少なくなるため、シールド特性の向上においても寄与する。
（７）本発明のテープ材は、幅方向の両端が重なり合わない状態で縦添えされるため、略平角材を巻き付ける際に、テープ材の反転やしわ、折れ等を防止し、安定生産が可能となる。

本発明に係る同軸ケーブルの一例を示す断面図 本発明のシールド層を構成する略平角材の概略図 本発明の略平角材の巻き付けを示す概略図 柔軟性の評価方法を示す概略図 本発明に係る同軸ケーブル等の電気特性評価結果（減衰量） 本発明に係る同軸ケーブル等の電気特性評価結果（反射損失（ＶＳＷＲ）） 本発明に係る同軸ケーブル等の電気特性評価結果（クロストーク）

以下、本発明の同軸ケーブルの一例として、基本構成について、図面を参照しながら説明する。

図１の同軸ケーブル１は、中心より順に、内部導体２、誘電体層３、シールド層６を構成するテープ材４及び略平角材５、そして、外層７である。

高周波特性の観点で、シールド層６は、導電性を有するテープ材４を縦添えする層と略平角形状の導体（略平角材）５を巻き付ける層の２層設けることが好ましい。

テープ材４の材質は導電性を有し、シールド特性が得られれば、特に限定されない。
例えば、両面又は片面に銅やアルミニウム等の金属箔を設けた、ポリエステル等の樹脂との複合テープ、あるいは、銅やアルミニウム等の金属箔テープ、導電フィラー入りテープ等が挙げられる。

テープ材４の寸法は特に限定しないが、テープ材４は、幅方向の両端が重なり合わない状態で縦添えされることが好ましい。幅方向の両端が重なり合わない状態は、テープ材４の幅が、誘電体の周径よりも小さいことを示している。（図３）
さらに、テープ材４が施されていない（周方向の）隙間距離は、テープ材の反転やしわ、折れ等を防止の観点で２００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１５０μｍ以下である。
シールド特性や、端末加工時のレーザー光による誘電体損傷を防止する観点で、最も好ましくは１００μｍ以下である。

略平角材５の材質は、金属製が好ましいが、シールド特性が保たれれば、樹脂等を含有してもよく、特に限定しない。好ましくは、銀メッキや錫めっき等を施した軟銅線や硬銅線等である。

略平角材５の形状は、例えば、丸型の金属導体を圧延したものであり、楕円や平角等の形状であって、丸線より厚みが小さい形状であれば、特に限定されない。

略平角材５の持ち数は、２本以上であれば特に限定されないが、柔軟性及び生産性の観点で４本〜１６本が好ましい。
４本より多くすることで、略平角材５の幅を小さくでき、柔軟性に寄与するとともに、１６本より小さくすることで、巻き付ける際に素線への巻き付け強度を強く設定でき、より凹凸の少ない滑らかな表面が得られるため、凹凸不良を抑制し生産性に寄与する。

略平角材５は、適切な持ち数で束ねられた複数本を、一括して同時に巻き付けられるとともに、該略平角材のそれぞれは互いに重ならないよう並列配置されることが好ましい。細径の略平角材５を複数本同時に巻き付けることで、柔軟性に寄与する。

略平角材５の仕様、及び、巻き付け角度については、同軸ケーブル１の柔軟性を維持する目的で、下記の設定が好ましい。

すなわち、略平角材５の幅Ｗについては、同軸ケーブルを構成する誘電体外径Ｄとの下記関係式を満たすことが好ましい。
０．７≦Ｄ／Ｗ≦１０（関係式１）
さらに、柔軟性、及び、生産性の観点で、さらに好ましくは、
２≦Ｄ／Ｗ≦８（関係式２）
である。

本関係式は、柔軟性を維持するために、誘電体外径に対して、適する略平角材の幅が設定できることを示している。特に、関係式２が示すように、誘電体外径Ｄは、略平角材の幅の２倍から８倍程度であると、柔軟性、及び、生産性の両方に優れる。
すなわち、２倍以上では、より柔軟性に寄与し、８倍以下では、略平角材の持ち数を少なくでき、生産性に寄与する。

略平角材５の厚さＴについては、同軸ケーブルを構成する誘電体外径Ｄとして、下記関係式を満たすことが好ましい。
８≦Ｄ／Ｔ≦８０（関係式３）
さらに、柔軟性、及び、生産性の観点で、さらに好ましくは、
８≦Ｄ／Ｔ≦６０（関係式４）
である。

本関係式は、柔軟性を維持するために、誘電体外径に対して、適する略平角材の厚さが設定できることを示している。特に、関係式４が示すように、誘電体外径Ｄは、略平角材の厚さの８倍から６０倍程度であると、柔軟性、及び、生産性の両方に優れる。
すなわち、８倍以上では、より柔軟性に寄与し、６０倍以下では、巻き付け強度を強く設定できるため、より生産性に寄与する。

略平角材５の遮蔽密度は８０％以上が好ましいが、シールド特性の観点で、特に好ましくは９０％以上である。

略平角材５の巻き付け角度α（＜９０°）は、同軸ケーブル１の線方向に対し、５°〜６０°であることが好ましい。生産性向上の観点で、さらに好ましくは５°〜５０°である。生産性向上に加え、柔軟性の観点で、最も好ましくは、１０°〜４０°である。（図３）

略平角材５のそれぞれは、互いに重ならないよう並列配置されていることが好ましい。すなわち、幅方向の両端が重なり合わない状態であるため、同軸ケーブル１のいずれの部分をとっても、略平角材は一層のみ施されている状態であり、平滑性が保たれ、電気特性の向上につながる。

巻きつけられた略平角材５間の隙間距離は、シールド特性の観点より、５０μｍ以下が好ましい。隙間距離は、小さい方が、略平角材が平滑に施されることとなり、反射損失（ＶＳＷＲ）を低く抑えられ、減衰特性の改善に寄与することから、さらに好ましくは、３０μｍ以下、最も好ましくは２０μｍ以下である。

（柔軟性の測定方法）
同軸ケーブル１の柔軟性は、先端に重りをつけた一定長のケーブルを、測定台より垂らし、その垂れ具合を測定する方法にて評価する。（図４参照）
（１）測定台にケーブルを固定する。その際、ケーブルが、台の支点より５０ｍｍ外側に出るように固定し、ケーブル先端に重り５gを取り付ける。
（２）支点下２５mmの点において、台とケーブルの水平距離Ｘを測定する。

本発明におけるその余の構成については、一般的なケーブルの仕様であって、とくに限定されるものではない。

以下、本発明の同軸ケーブル１（図１）について、実施例を挙げ、さらに具体的に説明するが、本発明の範囲について、これらに限定されるものではない。

(実施例１〜４、比較例１〜２、従来例１〜２)
実施例１は、内部導体２は外径０．１５ｍｍの銀めっき軟銅線７／０．０５、誘電体３は肉厚０．１２５ｍｍ、外径０．４０ｍｍのＰＦＡ樹脂である。
シールド層６は、幅１．２０ｍｍ、厚さ０．０１ｍｍの銅ポリエステルテープを縦添えした上に、幅Ｗ０．６０ｍｍ、厚さＴ０．０５ｍｍの銀メッキ軟銅線からなる略平角材５を２本束ね、互いに重ならないよう並列配置し、一括して同時に巻き付ける。略平角材５の巻き付け角度は１２°である。
外層５は、肉厚０．０５ｍｍ、外径０．５６ｍｍのＰＦＡ樹脂である。

実施例２は、実施例１のうち、略平角材５の寸法は、幅Ｗ０．１６ｍｍ、厚さＴ０．０２ｍｍ、持ち数８本である。

実施例３は、実施例１のうち、誘電体外径は０．６０ｍｍであり、略平角材５の寸法は、幅Ｗ０．０８ｍｍ、厚さＴ０．０１ｍｍ、持ち数２４本とある。

実施例４は、実施例１のうち、誘電体外径は０．８０ｍｍであり、略平角材５の寸法を、幅Ｗ０．０８ｍｍ、厚さＴ０．０１ｍｍ、持ち数３０本である。

比較例１は、実施例１のうち、誘電体外径は０．３４ｍｍであり、略平角材５の寸法は、幅Ｗ０．６０ｍｍ、厚さＴ０．０５ｍｍ、持ち数２本である。

比較例２は、実施例１のうち、誘電体外径は０．９０ｍｍであり、略平角材５の寸法は、幅Ｗ０．０８ｍｍ、厚さＴ０．０１ｍｍ、持ち数３０本である。

従来例１は、シールド構造は、一般的な編組構造であり、外層５の外径は０．８１ｍｍである。（誘電体の外径は、実施例２と同等サイズ、かつ、特性インピーダンスは５０Ωに調整される。）

従来例２は、シールド構造は、一般的な横巻き構造であり、外層５の外径は０．６４ｍｍである。（誘電体の外径は、実施例２と同等サイズ、かつ、特性インピーダンスは５０Ωに調整される。）

実施例２及び従来例１、２について、電気特性（減衰量、反射損失（ＶＳＷＲ）、クロストーク）の評価を行い、結果を図５〜図７に示す。

（電気特性評価方法）
ケーブル長：１０００ｍｍ（測定用コネクタ付）
測定器：ネットワークアナライザー
周波数範囲：０−１２ＧＨｚ

図５〜図７より、本願発明の実施例２は、従来例１の編組構造、及び、従来例２の横巻構造と比較し、細径にも関わらず、減衰量、反射損失（ＶＳＷＲ）、クロストーク、いずれの電気特性においても、優れていることが分かる。

電気特性に優れる理由として、本願発明の実施例２は、シールド層６として、従来の丸線を用いる代わりに略平角材５を使用することで細径化する一方、略平角材の内側に銅ポリエステルテープの縦添えを施すことで、減衰量、反射損失（ＶＳＷＲ）に寄与する点が挙げられる。また、略平角材５が密に並列配置されるため、平滑性に優れる点も、減衰量、ＶＳＷＲに加え、クロストークにおいても寄与すると考えらえる。

実施例１乃至４、比較例１乃至２、及び、従来例１乃至２について、柔軟性及び外観の評価結果を表１に示す。

実施例１乃至４はいずれも、柔軟性や生産性について優位性が確認された。

特に、本願発明の実施例２及び３においては、Ｄ／Ｗが２〜８、または、Ｄ／Ｔが８〜６０であり、略平角材５を巻き付けた構造であっても、従来例１乃至４と同等の柔軟性を維持しつつ、略平角材５の断線や乗り越え等による凹凸発生がなく、生産性（外観）においても優れていると言える。

比較例１と比較し、Ｄ／Ｗが０．７以上、あるいは、Ｄ／Ｔが８以上であると、略平角材による柔軟性への影響が低く抑えられるとともに、持ち数を２本以上とすることができることから、巻き付ける際の張力を適正に保ち、外観不良を低減、生産性の向上に寄与する。

比較例２と比較し、Ｄ／Ｗが１０以下、あるいは、Ｄ／Ｔが８０以下であると、略平角材５の持ち数を少なくでき、重なりによる凹凸発生等外観不良を低減、生産性の向上に寄与する。

以上より、本願発明の実施例は、従来例１の編組構造、従来例２の横巻き構造と比較し、細径にも関わらず、減衰量、ＶＳＷＲ、クロストーク等の電気特性に優れ、かつ、略平角材５を使用するにも関わらず、従来例と同等の柔軟性を有し、生産性にも優れている。

本発明の同軸ケーブルは、容易に細径化されながらも、減衰量等の高周波特性に優れ、かつ、柔軟性においても優れるので、情報通信機器、通信端末機器、計測機器等の高周波部品の信号伝達線路、および内視鏡、超音波診断装置等の医療用器具の機器配線路のみならず、小型電子機器用の信号伝達線路全般において有用である。

１ 同軸ケーブル
２ 内部導体
３ 誘電体層
４ テープ材
５ 略平角材
６ シールド層
７ 外層
Ｗ 略平角材の幅
Ｔ 略平角材の厚さ
α 略平角材の巻き付け角度
Ｘ 測定長（柔軟性の指標）

Claims (10)

1. シールド層を有する同軸ケーブルにおいて、
   該シールド層の少なくとも一層は、略平角形状の導体（略平角材）を巻きつける構造を有することを特徴とする同軸ケーブル。
   
2. シールド層を有する同軸ケーブルにおいて、
   該シールド層は、導電性を有するテープ材を縦添えし、
   該テープ材の上に、略平角材を巻きつける構造を有することを特徴とする、
   請求項１に記載の同軸ケーブル。
   
3. 該略平角材は、複数本を一括して同時に巻き付けられるとともに、それぞれの素線は互いに重ならないよう並列配置することを特徴とする、
   請求項１または２のいずれか１項に記載の同軸ケーブル。
   
4. 同軸ケーブルを構成する誘電体外径Ｄ、及び、シールド層を構成する略平角材の幅Ｗは、以下の関係式を満たすことを特徴とする、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の同軸ケーブル。
   
   （関係式）０．７≦Ｄ／Ｗ≦１０
   
5. 同軸ケーブルを構成する誘電体外径Ｄ、及び、シールド層を構成する略平角材の厚みＴは、以下の関係式を満たすことを特徴とする、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の同軸ケーブル。
   
   （関係式）８≦Ｄ／Ｔ≦８０
   
6. シールド層を構成する略平角材の遮蔽密度は８０％以上であることを特徴とする、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の同軸ケーブル。
   
7. 同軸ケーブルの線方向に対する、略平角材の巻きつけ角度α（＜９０°）は、５°〜６０°であることを特徴とする、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の同軸ケーブル。
   
8. 巻きつけられた略平角材間の隙間距離は、１００μｍ以下であることを特徴とする、
   請求項１乃至７のいずれか１項に記載の同軸ケーブル。
   
9. シールド層を構成するテープ材は、幅方向の両端が重なり合わない状態で縦添えされることを特徴とする、
   請求項１乃至８のいずれか１項に記載の同軸ケーブル。
   
10. 縦添されたテープ材において、テープが施されていない隙間距離は、２００μｍ以下であることを特徴とする、
    請求項１乃至９のいずれか１項に記載の同軸ケーブル。
    
    

Images