JP2018113666A - 電磁波を伝送するためのケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】電磁波の伝搬損失を低減することができる電磁波の伝送ケーブルを提供する。
【解決手段】 電磁波を伝送するためのケーブルを開示する。この電磁波用ケーブルは、電磁波を伝送するためのケーブルであって、誘電体を含み、ケーブルの長手方向に沿って延在するコアと、誘電体を含み、コアを取り巻くようにケーブルの長手方向に沿って延在しコアとの間に空隙が設けられるように構成されるスリーブと、誘電体を含み、スリーブ内の空隙においてコアを支持する支持体と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁波を伝送するためのケーブルに関するものである。

特許文献１には、マイクロ波やミリ波といった電磁波を伝送するための同軸ケーブル及び導波管が開示されている。特許文献２には、マイクロ波線路としての同軸線路及び導波管に加え、コプレーナラインが開示されている。

特開平８−１９５６０５号公報 特開平６−０３４７１５号公報

同軸ケーブルでは、電磁波の周波数が高くなるにつれて電界が導体表面に集中し、局所的に抵抗が上昇する表皮抵抗によって、損失が増加する虞がある。

本発明は、電磁波の伝搬損失を低減することができる電磁波用ケーブルを提供することを目的とする。

本発明は、その一実施形態として、電磁波用ケーブルに関する。このケーブルは、電磁波を伝送するためのケーブルであって、誘電体を含み、ケーブルの長手方向に沿って延在するコアと、誘電体を含み、コアを取り巻くようにケーブルの長手方向に沿って延在しコアとの間に空隙が設けられるように構成されたスリーブと、誘電体を含み、スリーブ内の空隙においてコアを支持する支持体と、を備える。

本発明の一態様によれば、電磁波の伝搬損失を低減することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るミリ波用ケーブルの軸方向に垂直な断面で切断した断面図である。 図２は、図１に示すミリ波用ケーブルにおいて電磁界分布計算による電界強度分布を示す図である。 図３は、比較例に係るケーブルの軸方向に垂直な断面で切断した断面図である。 図４は、本発明の第２実施形態に係るミリ波用ケーブルの軸方向に垂直な断面で切断した断面図である。 図５（ａ）は、図１に示すミリ波用ケーブルの曲げ損失の一例を示す図である。図５（ｂ）は、図４に示すミリ波用ケーブルの曲げ損失の一例を示す図である。 図６は、本発明の第３実施形態に係るミリ波用ケーブルの軸方向に垂直な断面で切断した断面図である。 図７（ａ）は、図１に示すミリ波用ケーブルにおいてＴＥモードを伝送信号に使用した場合における電界強度分布を示す図である。図７（ｂ）は、図６に示すミリ波用ケーブルにおいてＴＥモードを伝送信号に使用した場合における電界強度分布を示す図である。 図８（ａ）は、本発明の第４実施形態に係るミリ波用ケーブルの軸方向に垂直な断面で切断した断面図である。図８（ｂ）は、本発明の第４実施形態の変形例に係るミリ波用ケーブルの軸方向に垂直な断面で切断した断面図である。 図９（ａ）は、本発明の第５実施形態に係るミリ波用ケーブルの軸方向に垂直な断面で切断した断面図である。図９（ｂ）は、本発明の第５実施形態の変形例に係るミリ波用ケーブルの軸方向に垂直な断面で切断した断面図である。 図１０は、複素誘電率の実部ε’_ｒ及び虚部ε’’_ｒと周波数との関係を示す図である。 図１１は、従来の同軸ケーブルの断面を示す断面図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の一実施形態に係る電磁波用ケーブルは、電磁波を伝送するためのケーブルであって、誘電体を含み、ケーブルの長手方向に沿って延在するコアと、誘電体を含み、コアを取り巻くようにケーブルの長手方向に沿って延在しコアとの間に空隙が設けられるように構成されたスリーブと、誘電体を含み、スリーブ内の空隙においてコアを支持する支持体と、を備えている。

この電磁波用ケーブルでは、コアが誘電体を含んで構成されている。このため、マイクロ波やミリ波といった電磁波を伝送した際にコア等の導体の表面に電界が集中して局部的に抵抗が上昇して損失が増加するといったこと（表皮抵抗）を抑制することができ、それにより、電磁波の伝搬損失を低減できる。しかも、この電磁波用ケーブルでは、クラッドに対応する、コアとスリーブとの間の領域を空隙となるように構成したことから、誘電正接がゼロの空気等がいわゆるクラッド対応領域に位置することになるため、ケーブル全体としての電磁波の伝搬損失を更に低減することが可能となる。また、この電磁波用ケーブルでは、コアを支持する支持体を空隙内に設けているため、スリーブ内においてコアが確実に支持されるようにもなっており、所定の大きさを有する空隙を確保することができる。このような支持体がない場合、コアとスリーブが接する又は近接することで、スリーブを伝搬する高次モードが発生して、受信部での損失が増加してしまう。なお、この電磁波用ケーブルで伝送される電磁波としては、３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの電磁波であるミリ波（EHF：Extremely High Frequency）を例示することができるが、ミリ波以外の電磁波を伝送する際にこのケーブルを用いてももちろんよい。

この電磁波用ケーブルでは、支持体は、コアと一体に形成されており、スリーブの内周に固定されていてもよい。この場合、コアとスリーブとの位置関係が確定されるので、電磁波用ケーブルによる伝送特性を安定させることができる。

また、この電磁波用ケーブルでは、支持体は、コアと一体に形成されており、スリーブの内周に接するように設けられていてもよい。この場合、ケーブルが折り曲げられたりしても、一体となっているコアと支持体とがスリーブ内で適宜移動することにより、電磁波用ケーブルによる伝送特性を安定させることができる。また、この構成であれば、コア及び支持体とスリーブとを別の誘電体材料から構成することも容易にできるため、例えば、スリーブをコア等よりも固い材料から構成して、外部からの圧力による変形を防止するようにしてもよい。

この電磁波用ケーブルでは、支持体は、コアの断面形状における幅又は直径よりも細い幅でスリーブの内周に向かって延在していてもよい。この場合、スリーブ内の空隙の領域をより広く確保することができるので、クラッドに対応する誘電正接ゼロの空気等の領域をより広くして、伝搬損失をより抑制することが可能となる。

また、この電磁波用ケーブルでは、支持体は、スリーブの厚みよりは太い幅でスリーブの内周に向かって延在していてもよい。この場合、支持体の強度を確保してケーブルの使用時に支持体が破損等してしまうことを防止することができる。

この電磁波用ケーブルでは、支持体は、コアによって伝搬される電界方向に対して４５度以上の角度を有するように構成されていてもよい。なお、支持体が電界方向に対して４５度以上の角度を有するように構成された場合、ケーブルの曲げによる電磁波の放射が抑えられるので、曲げ損失を低減することができる。

この電磁波用ケーブルでは、コアの断面形状は、正方形、長方形、円形、楕円形、台形又は多角形の何れかであってもよい。また、コアの断面形状は、その長軸と短軸の長さが異なっていてもよく、この場合には、伝搬される電磁波のＴＥ偏波（Transverse Electric Wave）とＴＭ偏波（Transverse Magnetic Wave）とを完全に分離することができ、これにより、ＴＥ偏波とＴＭ偏波によるモード間でのクロストークを抑制することができ、良好な伝送が可能となる。なお、コアの断面形状の長軸と短軸の長さが異なっている場合には、偏波多重通信も可能となる。

この電磁波用ケーブルでは、コアの断面形状は、正方形、長方形、台形又は多角形の何れかであってもよく、支持体はその基端がコアの角部に接続されていてもよい。この場合、支持体は電界強度が相対的に弱い部分に配置されるので、電界の支持体への染み出しを抑制でき、曲げ損失を低減することが可能となる。

この電磁波用ケーブルは、スリーブの外周を覆う金属層を更に備えていてもよい。この場合、ケーブルに曲げが加えられた場合でも、電磁波がコアを導波することができ、ケーブルの外に放射してしまうことを抑制することが可能となる。その結果、金属層を備えたケーブルによれば、コアから放射した電磁波が当該金属層により反射されて再びコアに結合するため、ケーブルの曲げ損失を抑制することができる。なお、金属層の厚みは１μｍ以上であってもよく、これにより、上述した放射の防止をより確実に行うことができる。

この電磁波用ケーブルでは、コア、スリーブ及び支持体が同一の誘電体材料から構成されていてもよい。この場合、押出成型により、この電磁波用ケーブルを一体として容易に製造することができる。

この電磁波用ケーブルでは、コア、スリーブ及び支持体を構成する誘電体材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン系材料、又は、フッ素系材料を含んでいてもよい。この場合、ケーブルに所望の柔軟性を与えることが可能となる。

この電磁波用ケーブルでは、コア、スリーブ及び支持体の少なくとも何れかは、誘電率又は誘電正接を調整するための金属酸化物を含んでいてもよい。この場合、誘電率と誘電正接を調整したケーブルを容易に作製することができる。

この電磁波用ケーブルでは、コア、スリーブ及び支持体が一体に構成されていてもよい。この場合、コアとスリーブとの位置関係が確定されるので、電磁波用ケーブルによる伝送特性を安定させることが可能となる。

この電磁波用ケーブルは、支持体によるコアの支持を補助する補助支持体を更に備えてもよく、補助支持体は、コアに非接触な状態で支持体とスリーブとの間に設けられていてもよい。この場合、伝搬損失を増やすことなく、ケーブルの曲げに対する強度を高めることができ、キンク（Kink）を防止することが可能となる。なお、この場合において、補助支持体は、支持体とスリーブとを接続して固定してもよい。これにより、ケーブルの曲げに対する強度をより一層高めることができる。

この電磁波用ケーブルでは、支持体は、一対の梁部材を含み、一対の梁部材は互いに平行又は対称となるようにスリーブ内に設けられていてもよい。この場合、曲げ部分において電磁波がコアから逸脱した（漏れた）際に梁部材での乱反射による曲げ損失の増加を防ぐことが可能となる。

この電磁波用ケーブルでは、ケーブルを断面視した際のスリーブ内の空隙の比率がスリーブ内周の総断面積に対して３０％以上であってもよい。この場合、伝搬損失を抑制することが可能となる。また、ケーブルの柔軟性を高めることが可能となる。また、この電磁波用ケーブルでは、ケーブルを断面視した際のスリーブ内の空隙の比率がスリーブ内周の総断面積に対して５０％以上であってもよい。この場合、誘電体損失をさらに抑制することが可能となる。また、ケーブルの柔軟性をより高めることが可能となる。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係るケーブルの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るミリ波用ケーブルの軸方向に垂直な断面で切断した断面図である。ケーブル１０は、例えばミリ波などの電磁波を伝送するためのケーブルであって、コア１２、スリーブ１４、及び支持体１６を備えて構成されている。ケーブル１０では、コア１２とスリーブ１４との間に空隙Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３及びＰ４が設けられるように構成されており、支持体１６によって画定される各空隙Ｐ１〜Ｐ４には例えば誘電正接ゼロの空気が充たされるようになっている。なお、ここで用いる「ミリ波」は、周波数帯域が３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの電磁波を意味している。

コア１２は、ミリ波を主に伝送する機能を有する領域であり、実質的に誘電体からなり、ケーブル１０の長手方向に沿って延在している。コア１２は、図１では、その断面形状が長軸と短軸の長さが異なる長方形形状であるが、正方形、円形、楕円形、台形又は多角形の何れかであってもよい。また、コア１２を構成する誘電体材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）若しくは環状オレフィンポリマー（ＣＯＣ）などのオレフィン系材料、又は、ＰＦＡ若しくはＰＴＦＥなどのフッ素系材料などのプラスチック材料を例示することができる。コア１２は、これらのプラスチック材料にＡｌ_２Ｏ_３又はＢｉＴｉＯ_２などの誘電率又は誘電正接を調整する材料（金属酸化物）が添加された複合材料から構成されていてもよい。なお、後述するスリーブ１４及び支持体１６も同様の誘電体材料又はその複合材料から構成することができる。

スリーブ１４は、実質的に誘電体からなる円筒形状であり、コア１２を取り巻くようにケーブル１０の長手方向に沿って延在している。スリーブ１４は、上述したように、コア１２との間に所定の大きさの空隙Ｐ１〜Ｐ４が設けられるように構成されている。これらの空隙Ｐ１〜Ｐ４は、ケーブル１０を断面視した際のスリーブ１４内の空隙Ｐ１〜Ｐ４の合計比率がスリーブ１４内周の総断面積に対して５０％以上となるように構成することができ、空隙Ｐ１〜Ｐ４の合計比率がスリーブ１４内周の総面積に対して３０％以上であってもよい。

支持体１６は、スリーブ１４内の空隙Ｐ１〜Ｐ４の領域においてコア１２を支持する部材であり、実質的に誘電体から構成されている。支持体１６は、断面視した際にコア１２の４つの角部からスリーブ１４の内周面に向けて略放射状に延在する４つの板状の梁部材１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを含んで構成される。支持体１６は、図１では、電界方向と各梁部材１６ａ〜１６ｄとのなす角度が４５度となるように構成されている。梁部材１６ａ，１６ｂ及び梁部材１６ｃ，１６ｄはそれぞれコア１２の中心を基準とする縦線を基準として線対称となるように配置されている。また、梁部材１６ａ〜１６ｄは、その幅がコア１２の断面形状における幅（長軸及び短軸）又は直径（断面形状が円の場合）よりも細い幅であり、且つ、スリーブ１４の厚みよりは太い幅とすることができる。このような構成の梁部材１６ａ〜１６ｄは、コア１２の支持体としてコア１２とスリーブ１４とを連結し、その基端がコア１２の角部に、その先端がスリーブ１４の内周に固定されている。支持体１６を構成する各梁部材１６ａ〜１６ｄは、ケーブルの長手方向に沿って連続して一定の長さで延在する板状部材であってもよいし、間欠的に開口を有しその長さが可変する板状部材であってもよい。なお、コア１２，スリーブ１４及び支持体１６は、同一の材料によって一体に構成されていてもよいし、別の材料からそれぞれ構成されており、互いが接続される構成であってもよい。

ここで、上述した構成を備えたケーブル１０の作用効果について図２を参照して説明する。図２は、図１に示すミリ波用ケーブルにおいて電磁界分布計算による電界強度分布を示す図である。図中の白い領域が電界強度の強い領域を示しており、黒い領域になるに従って、電界強度が弱くなるようになっている。まず、電磁界分布計算をするにあたり、コア１２、スリーブ１４及び支持体１６を構成する誘電体材料としてポリエチレンを選択し、コア１２の短軸方向（図示上下方向）の幅を１．３ｍｍ、長軸方向（図示左右方向）の幅を２．４ｍｍ、スリーブ１４の外径を６ｍｍ、スリーブ１４の厚み（幅）を０．３ｍｍ、支持体１６の各梁部材１６ａ〜１６ｄの各幅を０．４ｍｍに設定した。そして、伝送する電磁波の周波数を１００ＧＨｚとした場合における基本モード（Fundamental mode）の電磁界分布計算による電界強度分布を求めた。ここでいう基本モードは、ＴＥ偏波（Transverse Electric Wave）とＴＭ偏波（Transverse Magnetic Wave）との内のＴＥ偏波によるモードと同じモードである。図２に示すように、図１に示すミリ波用ケーブルにおいて、誘電体からなるコア１２に電界強度のピークを持つことが確認された。また、この場合における基本モードの伝搬損失は６．５ｄＢ／ｍであり、従来の同軸ケーブル（図１１に示す同軸ケーブル１００を参照）を用いて同様の条件で計算した場合の伝搬損失１４ｄＢ／ｍに比べて、図１に示す構造のケーブルによれば、伝搬損失を大幅に低減できることが確認できた。

このような結果となったのは、従来同軸ケーブル１００では、伝送する電磁波の周波数が高くなるにつれて、電界が導体１０２及び１０４の表面に集中し、局所的に抵抗が上昇する表皮抵抗によって損失が増加したものと考えられる。一方、本実施形態に係るケーブル１０によれば、導体を用いていないため、１００ＧＨｚの高周波を伝送した場合でも表皮抵抗による損失が発生させないようにすることができる。なお、表皮抵抗を持たないケーブル構造としては、例えば図３に示すように、コア１１２を別の誘電体（例えばポリプロピレン）で覆う構成のケーブル１１０を検討することもできるが、この場合であっても、クラッド１１３に対応する領域に別の誘電体材料が配置されていることから、例えば、上記と同様の条件で計算した場合、その伝搬損失は８．２ｄＢ／ｍと本実施形態に比べて高くなってしまう。

つまり、本実施形態に係るケーブル１０では、コア１２が誘電体から構成されており、しかも、クラッドに対応するコア１２とスリーブ１４との間が空隙Ｐ１〜Ｐ４により形成されている。このため、マイクロ波やミリ波といった電波を伝送した際にコア１２等の導体の表面に電界が集中して局部的に抵抗が上昇して損失が増加するといったこと（表皮抵抗）が抑制されることに加え、クラッド１０３，１１３に対応する領域を空隙Ｐ１〜Ｐ４となるように構成したことから、誘電正接がゼロの空気等がクラッド対応領域に位置することになるため、ミリ波の伝搬損失を更に低減することが可能となる。なお、このミリ波用ケーブル１０では、コア１２を支持する支持体１６を空隙Ｐ１〜Ｐ４領域内に設けているため、スリーブ１４内においてコア１２が確実に支持されるようにもなっており、伝送特性を安定させることもできる。以上により、本実施形態にかかるミリ波用ケーブル１０によれば、ミリ波を伝送する際の伝送損失を抑えつつ、ケーブルに対して柔軟性を付与することが可能となる。

また、ミリ波用ケーブル１０では、支持体１６は、コア１２と一体に形成されており、スリーブ１４の内周に固定されている。このため、コア１２とスリーブ１４との位置関係が確定していることになり、且つ、空隙Ｐ１〜Ｐ４の領域を安定させることもできるため、ミリ波用ケーブル１０による伝送特性を安定させることができる。

また、ミリ波用ケーブル１０では、支持体１６は、コア１２の断面形状における幅又は直径よりも細い幅でスリーブ１４の内周に向かって延在している。このため、スリーブ１４内の空隙Ｐ１〜Ｐ４の領域をより広く確保することができるので、クラッドに対応する誘電正接ゼロの空気等の領域をより広くして、伝送損失をより抑制することが可能となる。

また、ミリ波用ケーブル１０では、支持体１６は、スリーブ１４の厚みよりは太い幅でスリーブ１４の内周に向かって延在している。このため、ケーブル１０の使用時に支持体１６が破損等してしまうことを防止することができる。

また、ミリ波用ケーブル１０では、支持体１６は、コア１２によって伝搬される電界方向に対して４５度の角度を有するように設けられている。このため、ケーブルの曲げによる電磁波の放射が抑えられるので、曲げ損失を低減することが可能となる。なお、支持体１６は、コア１２によって伝搬される電界方向に対して４５度以上の角度を有するように設けられていてもよい。

また、ミリ波用ケーブル１０では、コア１２の断面形状は、正方形、長方形、円形、楕円形、台形又は多角形の何れかであってもよいが、長方形、楕円形又は台形等、その長軸と短軸との長さが異なっていることが好ましい。この場合、伝搬される電磁波のＴＥ偏波（Transverse Electric Wave）とＴＭ偏波（Transverse Magnetic Wave）とを完全に分離することができ、これにより、両偏波によるモード間でのクロストークを抑制することができる。なお、コア１２の断面形状の長軸と短軸の長さが異なっている場合には、偏波多重通信も可能となる。

また、ミリ波用ケーブル１０では、コア１２、スリーブ１４及び支持体１６の少なくとも何れかは、誘電率又は誘電正接を調整するための金属酸化物を含むことができる。この場合、誘電率と誘電正接を調整したケーブル１０を容易に作製することができる。

［第２実施形態］
次に図４を参照しながら、本発明の第２実施形態に係るミリ波用ケーブルについて説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係るミリ波用ケーブルの軸方向に垂直な断面で切断した断面図である。図４に示すミリ波用ケーブル１０Ａは、第１実施形態のミリ波用ケーブル１０と同様に、コア１２、スリーブ１４及び支持体１６を備えており、更にスリーブ１４の外周にアルミニウム膜からなる金属層１８を備えている。金属層１８は、反射鏡としての機能を有する層であり、例えばその厚みが１μｍ以上である。金属層１８は、膜状のものをスリーブ１４の外周に巻き付けるようにして作製してもよいし、直接メッキ等を用いて作製してもよい。なお、金属層１８としては、アルミニウムの他、銅や金などを用いてもよい。

このような構成のミリ波用ケーブル１０Ａによれば、第１実施形態に係るミリ波用ケーブル１０による効果に加え、ケーブル１０Ａに曲げが加えられた場合でも、電磁波がコア１２を導波することができ、ケーブルの外周に位置する金属層１８により、ケーブル１０Ａの外に伝送するミリ波等が放射してしまうことを抑制することが可能となる。その結果、金属層１８を備えたミリ波用ケーブル１０Ａによれば、当該金属層１８によりコア１２から放射したミリ波が反射されて再びコア１２に結合するため、ケーブル１０Ａの曲げ損失を抑制することができる。

ここで、上述した作用効果について、図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して、説明する。図５（ａ）は、図１に示すミリ波用ケーブルの曲げ損失の一例を示す図である。図５（ｂ）は、図４に示すミリ波用ケーブルの曲げ損失の一例を示す図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）では、ミリ波用ケーブル１０及び１０Ａをコア１２の長軸方向に半径２５ｍｍで９０度曲げた場合の曲げ部の伝搬の様子を示しており、図５（ａ）では、ミリ波の入射方向から出射方向にケーブル内を伝搬するミリ波がケース外に一部放射してしまっている（ケーブル内の電界強度が一部で低下している）のに対し、図５（ｂ）では、ミリ波の入射方向から出射方向にケーブル内を伝搬するミリ波がケース外に放射せずに（ケーブル内の電界強度が低下せずに）金属層１８（アルミニウム膜）によって反射されて、再びコア１２に結合するようになっていることが示されている。つまり、アルミニウム膜などの金属層１８を設けることにより、曲げ損失が抑制されていることが確認された。なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す例での曲げ損失を計算したところ、図５（ａ）の例では、曲げ損失の計算結果が４．５ｄＢ／曲げであったのに対し、図５（ｂ）の例では、曲げ損失の計算結果が０．６ｄＢ／曲げに低減されるように、更に伝搬特性が改善されることが確認された。

［第３実施形態］
次に図６を参照しながら、本発明の第３実施形態に係るミリ波用ケーブルについて説明する。図６は、本発明の第３実施形態に係るミリ波用ケーブルの軸方向に垂直な断面で切断した断面図である。図６に示すミリ波用ケーブル１０Ｂは、第１実施形態のミリ波用ケーブル１０と同様に、コア１２、スリーブ１４及び支持体１６Ｂを備えている。支持体１６Ｂは、材料構成等については第１実施形態の支持体１６と同様であるが、その配置方向が第１実施形態の支持体１６と異なっており、コア１２によって伝搬される電界方向に対して９０度の角度を有するように設けられている。また、支持体１６Ｂを構成する梁部材１６ｅ及び１６ｆと梁部材１６ｇ及び１６ｈとはそれぞれ平行となるように構成されている。

長方形形状のコアの長軸方向に電界を有するＴＥモードを伝送信号に使用する場合、長方形コアを有するケーブルでは、一般的に、コアの長軸方向にケーブルを曲げると大きな伝搬損失が発生する。しかしながら、上記構成のケーブル１０Ｂであれば、コア１２の長軸方向に曲げが加えられた場合でも、支持体１６Ｂを構成する梁部材１６ｅ〜１６ｈを電界方向に対して９０度の角度となるように（コア１２の短軸方向に沿うように）配置することで、ミリ波用ケーブル１０Ｂを長軸方向に曲げた際の曲げ損失を低減することができるようになっている。

ここで、上述した作用効果について、図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照して説明する。図７（ａ）は、図１に示すミリ波用ケーブルの曲げ損失の一例を示す図である。図７（ｂ）は、図６に示すミリ波用ケーブルの曲げ損失の一例を示す図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）では、ケーブル１０及び１０Ｂをコア１２の長軸方向に半径２５ｍｍで９０度曲げた場合の曲げが終了した部分での電界強度分布を示している。図７（ａ）に示す例では、ケーブル１０を曲げた場合に、曲げ方向と反対側の梁部材１６ｂ，１６ｄ（図７（ａ）の右側の２つの梁部材）に電界が染み出すため電磁波がコア１２からやや放射しやすくなり、ケーブル１０内の全体に広がり、ケーブル外への放出もやや大きくなる傾向がある。一方、図７（ｂ）に示す例では、ケーブル１０Ｂの梁部材が電界と直交する向きに延びているため、ケーブル１０Ｂを曲げた場合であっても、電界の染み出しが発生しづらくなり、曲げ部においても電磁波がコア１２内に比較的閉じ込められ、ケーブル外への放出が抑制されていることが確認できる。つまり、支持体１６Ｂの各梁部材１６ｅ〜１６ｈを電界方向に対して９０度の角度となるように配置することにより、曲げ部における電界の梁部材への染み出しを抑制できることが確認された。

梁部材の電界方向に対する設置角度は、上述したように９０度以上であることがより好ましいが、図７（ａ）に示すように、４５度以上あれば、曲げ部での電界の染み出しを抑制することは可能である。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す例での曲げ損失を計算したところ、図７（ａ）の例では、曲げ損失の計算結果が４．５ｄＢ／曲げであったのに対し、図７（ｂ）の例では、曲げ損失の計算結果が２．３ｄＢ／曲げに低減されていた。また、図７（ｂ）の例において、第２実施形態と同様のアルミニウム膜の金属層１８をケーブルの外周に設けた場合には、曲げ損失が０．４ｄＢ／曲げに更に抑制されることも確認できた。なお、本実施形態に係るケーブル１０Ｂは、第１実施形態に係るケーブル１０と同様の作用効果を奏することも可能となっている。

［第４実施形態］
次に図８（ａ）及び図８（ｂ）を参照しながら、本発明の第４実施形態に係るミリ波用ケーブルについて説明する。図８（ａ）は、本発明の第４実施形態に係るミリ波用ケーブルの軸方向に垂直な断面で切断した断面図であり、図８（ｂ）は、本発明の第４実施形態の変形例に係るミリ波用ケーブルの軸方向に垂直な断面で切断した断面図である。図８（ａ）に示すミリ波用ケーブル１０Ｃは、第３実施形態のミリ波用ケーブル１０Ｂと同様に、コア１２、スリーブ１４、及び、梁部材１６ｅ〜１６ｈを含む支持体１６Ｂを備えており、更に、補助支持体１７を備えている。補助支持体１７は、支持体１６Ｂによるコア１２の支持を補助する支持体であり、支持体１６Ｂを構成する各梁部材１６ｅ〜１６ｈの途中部分から各梁部材に直交するように設けられた板状の梁部材１７ａ及び１７ｂにより形成されている。

これらの梁部材１７ａ，１７ｂは、誘電体からなるコア１２に直接接しないように設けられていることから、ケーブル１０Ｃでの伝搬損失を増加することなく、ケーブル１０Ｃの曲げに対する強度を高めることが可能となる。例えば、第３実施形態に係るケーブル１０Ｂでは、コア１２を長軸方向に曲げると、曲げ半径２２ｍｍではキンク（よじれ又はもつれ）を起こしてしまうが、本実施形態に係るケーブル１０Ｃであれば、曲げ半径１８ｍｍまでキンクを起こさないといったことが可能となる。図８（ａ）に示すケーブル１０Ｃの外周に、第２実施形態と同様の金属層１８を設けて、図８（ｂ）に示すケーブル１０Ｄとしてもよい。この場合、曲げ損失を更に抑制することが可能となる。なお、本実施形態に係るケーブル１０Ｃ，１０Ｄは、第１実施形態に係るケーブル１０と同様の作用効果を奏することも可能となっている。

［第５実施形態］
次に図９（ａ）及び図９（ｂ）を参照しながら、本発明の第５実施形態に係るミリ波用ケーブルについて説明する。図９（ａ）は、本発明の第５実施形態に係るミリ波用ケーブルの軸方向に垂直な断面で切断した断面図であり、図９（ｂ）は、本発明の第５実施形態の変形例に係るミリ波用ケーブルの軸方向に垂直な断面で切断した断面図である。図９（ａ）に示すミリ波用ケーブル１０Ｅは、第１実施形態のミリ波用ケーブル１０と同様に、コア１２、スリーブ１４、及び、支持体１６Ｅを備えている。但し、図９（ａ）に示すミリ波用ケーブル１０Ｅでは、コア１２と支持体１６Ｅとは同じ誘電体材料から一体に形成されているが、スリーブ１４は、支持体１６Ｅの梁部材１６ｉ〜１６ｌの先端には連結されておらず分離しており、別部材として形成されている。この場合、スリーブ１４は、コア１２等と同じ誘電体材料で形成してもよいし、異なる誘電体材料から形成してもよい。

ミリ波用ケーブル１０Ｅの支持体１６Ｅは、図９（ａ）に示すように、その長さがスリーブ１４の内周に僅かに届かない程度の長さとなっており、ケーブル１０Ｅの長手方向において、重力等によりスリーブ１４の内周に接する箇所と接しない箇所とが共存するような構成になっている。このようなミリ波用ケーブル１０Ｅでは、スリーブ１４の内径よりも若干小さめの梁付きコア１２を予め作製しておき、その梁付きコア１２を筒状のスリーブ１４に対して後から挿入することで、当該ケーブルを製造することができる。この場合、第１実施形態に係るケーブル１０等のように中空部分が何箇所か存在するものを全部一体で作製するよりも、より容易にケーブルを製造することが可能となる。

また、ミリ波用ケーブル１０Ｅでは、梁付きコア１２を構成する誘電体材料とスリーブ１４を構成する誘電体材料とは同じ材料であってもよいが、スリーブ１４を構成する誘電体材料を、梁付きコア１２を構成する誘電体材料よりも固い材料とすることで、ケーブル外部からの圧力による変形を防ぐ構成とすることも可能である。なお、第４実施形態の場合と同様に、図９（ａ）に示すケーブル１０Ｅの外周に、第２実施形態と同様の金属層１８を設けて、図９（ｂ）に示すケーブル１０Ｆとしてもよい。この場合、曲げ損失を更に抑制することが可能となる。また、この場合においては、金属層１８をスリーブ１４の内周側に設ける（コーティングする）ことも可能である。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な実施形態に適用することができる。例えば上記の実施形態では、伝送される電磁波としてミリ波を例にとって説明してきたが、これは図１０に示すように、ケーブルの誘電損失を抑えるには複素誘電率の虚部ε”_ｒが小さい周波数を用いることが望ましいことによる。従って、３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚのミリ波領域の電磁波が伝送には適しているが、ケーブルの誘電損失が許容の範囲内であれば、ミリ波以外の電磁波による伝送に本実施形態に係るケーブルを用いてももちろんよい。また、例えば、上記の実施形態では、空隙Ｐ１〜Ｐ４には空気が導入される場合を例にとって説明してきたが、誘電正接がゼロ若しくはゼロに近いものとすることができるのであれば、空隙Ｐ１〜Ｐ４には空気以外の流体を導入する構成であってもよい。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ…ケーブル、１２…コア、１４…スリーブ、１６，１６Ｂ，１６Ｅ…支持体，１６ａ〜１６ｄ，１６ｅ〜１６ｈ，１６ｉ〜１６ｌ，１７ａ，１７ｂ…梁部材、１７…補助支持体、１８…金属層、Ｐ１〜Ｐ４…空隙。

Claims (15)

1. 電磁波を伝送するためのケーブルであって、
   誘電体を含み、前記ケーブルの長手方向に沿って延在するコアと、
   誘電体を含み、前記コアを取り巻くように前記ケーブルの長手方向に沿って延在し前記コアとの間に空隙が設けられるように構成されるスリーブと、
   誘電体を含み、前記スリーブ内の前記空隙において前記コアを支持する支持体と、
   を備えるケーブル。
2. 前記支持体は、前記コアと一体に形成されており、
   前記支持体は、前記スリーブの内周に固定されている、又は、前記スリーブの内周に接するように設けられている、
   請求項１に記載のケーブル。
3. 前記支持体は、前記コアの断面形状における幅又は直径よりも細い幅で前記スリーブの内周に向かって延在している、
   請求項１又は請求項２に記載のケーブル。
4. 前記支持体は、前記スリーブの厚みよりは太い幅で前記スリーブの内周に向かって延在している、
   請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のケーブル。
5. 前記支持体は、前記コアによって伝搬される電界方向に対して４５度以上の角度を有するように構成されている、
   請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のケーブル。
6. 前記コアの断面形状は、その長軸と短軸の長さが異なる、
   請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のケーブル。
7. 前記コアの断面形状は、正方形、長方形、台形又は多角形の何れかであり、前記支持体はその基端が前記コアの角部に接続されている、
   請求項１〜請求項６の何れか一項に記載のケーブル。
8. 前記スリーブの外周を覆う金属層を更に備える、
   請求項１〜請求項７の何れか一項に記載のケーブル。
9. 前記コア、前記スリーブ及び前記支持体が同一の誘電体材料から構成されている、
   請求項１〜請求項８の何れか一項に記載のケーブル。
10. 前記コア、前記スリーブ及び前記支持体を構成する誘電体材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン系材料、又は、フッ素系材料を含む、
    請求項１〜請求項９の何れか一項に記載のケーブル。
11. 前記コア、前記スリーブ及び前記支持体の少なくとも何れかは、誘電率又は誘電正接を調整するための金属酸化物を含んでいる、
    請求項１〜請求項１０の何れか一項に記載のケーブル。
12. 前記支持体による前記コアの支持を補助する補助支持体を更に備え、
    前記補助支持体は、前記コアに非接触な状態で前記支持体と前記スリーブとの間に設けられている、
    請求項１〜１１の何れか一項に記載のケーブル。
13. 前記支持体は、一対の梁部材を含み、前記一対の梁部材は互いに平行又は対称となるように前記スリーブ内に設けられている、
    請求項１〜請求項１２の何れか一項に記載のケーブル。
14. 前記ケーブルを断面視した際の前記スリーブ内の空隙の比率が前記スリーブ内周の総断面積に対して３０％以上である、
    請求項１〜請求項１３の何れか一項に記載のケーブル。
15. 前記ケーブルを断面視した際の前記スリーブ内の空隙の比率が前記スリーブ内周の総断面積に対して５０%以上である、
    請求項１〜請求項１４の何れか一項に記載のケーブル。