JP2020013783A - 通信ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】挿入損失の低下を抑制しつつ、機器へのノイズの伝達の抑制を図ることが可能な通信ケーブルを提供する。【解決手段】通信ケーブル１は、第１の方向αに撚られた一対の電線１１からなるツイストペア電線１０と、ツイストペア電線１０を覆うシールド層４０と、ツイストペア電線１０とシールド層４０との間に介在している螺旋状の電磁波吸収層３０と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、通信ケーブルに関するものである。

一対のツイストペア電線と、ツイストペア電線の外面に接触して長さ方向に沿って間隔を空けて配置された複数の磁性体と、ツイストペア電線及び磁性体を被複するシールド層と、を備えた通信ケーブルが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００９−２２４０７３号公報

上記の通信ケーブルでは、ツイストペア電線の２本の絶縁被覆電線の間に個片状の磁性体の一部が入り込んでいるため、絶縁被覆電線間に形成される電界が磁性体によって阻害され、ＩＬ（Insertion Loss：挿入損失）が悪化してしまう場合がある。

また、上記の通信ケーブルでは、ツイストペア電線に伝わったコモンモードノイズがシールド層によって閉じ込められてしまうため、絶縁被覆電線を流れる信号の周波数が高いほど、ＬＣＴＬ（Longitudinal Conversion Transfer Loss：縦方向伝達変換損）が悪化し、特に、数十Ｍｂｐｓを超える高周波信号である場合、当該通信ケーブルに接続された機器へのノイズの伝達を十分に抑制できない場合がある。

本発明が解決しようとする課題は、挿入損失の低下を抑制しつつ、機器へのノイズの伝達の抑制を図ることが可能な通信ケーブルを提供することである。

［１］本発明に係る通信ケーブルは、第１の方向に撚られた一対の電線からなるツイストペア電線と、前記ツイストペア電線を覆うシールド層と、を備えた通信ケーブルであって、前記通信ケーブルは、前記ツイストペア電線と前記シールド層との間に介在している螺旋状又は筒状の電磁波吸収層を備えた通信ケーブルである。

［２］上記発明において、前記通信ケーブルは、前記ツイストペア電線が埋設されたジャケットを備え、前記電磁波吸収層は、前記ジャケットと前記シールド層との間に介在していてもよい。

［３］上記発明において、前記電磁波吸収層は、前記第１の方向とは反対の第２の方向に螺旋状に巻かれて形成されていてもよい。

［４］上記発明において、前記通信ケーブルは、前記電線間の谷間に配置された介在物をさらに備えていることが好ましい。

［５］上記発明において、前記電磁波吸収層は、導電性ポリマを含む層、磁性体を含む層、又は、導電体を含む層であってもよい。

本発明によれば、電磁波吸収層が螺旋状又は筒状の形状を有しているので、ツイストペア電線の２本の電線間に形成される電界の主要部分を阻害しない。このため、電磁波吸収層をシールド層の中に配置しても挿入損失の低下を抑制することができる。

また、本発明によれば、螺旋状又は筒状の電磁波吸収層がツイストペア電線とシールド層との間に介在しているので、ツイストペア電線に伝わったコモンモードノイズを電磁波吸収層によって吸収することができる。このため、通信ケーブルのＬＣＴＬが向上し、当該通信ケーブルに接続された機器へのノイズの伝達の抑制を図ることができる。

図１は、本発明の第１実施形態における通信ケーブルの軸方向に沿った断面図である。 図２は、本発明の第１実施形態における通信ケーブルの断面図であり、図１のII-II線に沿った図である。 図３は、本発明の第１実施形態における通信ケーブルからシールド層及びシースを取り除いた状態を示す側面図である。 図４は、本発明の第１実施形態における通信ケーブルの変形例からシールド層及びシースを取り除いた状態を示す側面図である。 図５は、本発明の第１実施形態における通信ケーブルの変形例を示す図であり、図２に対応する断面図である。 図６（ａ）は、本発明の第１実施形態におけるＬＣＴＬ向上の効果を説明するグラフであり、図６（ｂ）は、本発明の第１実施形態におけＩＬ低下抑制の効果を説明するグラフである。 図７は、本発明の第２実施形態における通信ケーブルの軸方向に沿った断面図である。 図８は、本発明の第２実施形態における通信ケーブルの断面図であり、図７のVIII-VIII線に沿った図である。 図９は、本発明の第２実施形態における通信ケーブルからシールド層及びシースを取り除いた状態を示す側面図である。 図１０は、本発明の第３実施形態における通信ケーブルを示す斜視図である。 図１１は、図１０のXI-XI線に沿って切断した場合の端面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

<<第１実施形態>>
図１及び図２は本発明の第１実施形態における通信ケーブル１を示す断面図であり、図１はその通信ケーブル１の長手方向に沿った断面図であり、図２は図１のII-II線に沿った断面図である。また、図３は本発明の第１実施形態における通信ケーブル１からシールド層４０及びシース５０を取り除いた状態を示す側面図である。

本実施形態における通信ケーブル１は、例えば、車載ＬＡＮに用いられる通信用のケーブルであり、車両に搭載された電子制御ユニット（ＥＣＵ）や補機等の機器に接続されて使用される。なお、この通信ケーブル１の用途は、特に車載用に限定されない。この通信ケーブル１は、図１及び図２に示すように、ツイストペア電線１０と、ジャケット２０と、電磁波吸収層３０と、シールド層４０と、シース５０と、を備えている。

ツイストペア電線１０は、一対の電線１１を第１の方向α（図３参照）に撚り合わせることで構成されている。それぞれの電線１１は、図２に示すように、線状の導体１２と、当該導体１２の外周を覆う被覆層１３を備えている。導体１２は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電性に優れた金属材料からなる単線或いは撚線で構成されている。被覆層１３は、樹脂材料等の電気絶縁性を有する絶縁性材料から構成されている。特に限定されないが、被覆層１３を構成する樹脂材料の一例としては、ポリプロピレン（ＰＰ）を例示することができる。この一対の電線１１は、高周波の差動信号を伝送する差動伝送線路として機能する。

ジャケット２０は、中実の円柱形状を有している。上述のツイストペア電線１０は、一対の電線１１を撚った状態で、このジャケット２０の内部に埋設されている。このジャケット２０は、樹脂材料等の電気絶縁性を有する絶縁性材料から構成されている。特に限定されないが、ジャケット２０を構成する樹脂材料の一例としては、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を例示することができる。

電磁波吸収層３０は、電磁波を吸収（抑制）することが可能な層であり、ツイストペア電線１０が埋設されたジャケット２０の外周を覆っている。本実施形態では、図３に示すように、電磁波吸収テープ３５をジャケット２０の外周に横巻き（螺旋巻き）で巻き付けることで、螺旋状の電磁波吸収層３０が形成されている。この際、本実施形態では、軸方向に隣り合う電磁波吸収テープ３５の端部同士が相互に重なるように、電磁波吸収テープ３５が巻かれている。

この電磁波吸収テープ３５は、ＰＥＴ等の基材に導電性ポリマをコーティングすることで形成されたフィルムである。こうした導電性ポリマの具体例としては、例えば、ポリチオフェン系、ポリピロール系、ポリアニリン系、ポリアセチレン系、ポリフェニレン系等の有機化合物を例示することができる。

なお、電磁波吸収テープ３５の構成は上記に特に限定されない。特に図示しないが、例えば、電磁波吸収テープ３５として、フェライト、珪素鉄、パーマロイ等の軟磁性材料からなる粒子を分散させた分散液を硬化させることで形成した樹脂フィルムを用いてもよい。或いは、電磁波吸収テープ３５として、カーボンブラック等の導電性粒子を分散させた分散液を硬化させることで形成した樹脂フィルムを用いてもよい。或いは、電磁波吸収テープ３５として、ＰＥＴ等の基材に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）をコーティングすることで形成されたフィルムを用いてもよい。

また、電磁波吸収テープ３５の巻き方は、特に上記に限定されない。例えば、電磁波吸収テープ３５を螺旋状に巻く際に、螺旋のピッチＰを電磁波吸収テープ３５の幅Ｗよりも広くすることで（Ｐ＞Ｗ）、軸方向に隣り合う電磁波吸収テープ３５間に間隔Ｓを形成してもよい（後述の図９を参照）。

或いは、図４に示すように、電磁波吸収テープ３５をジャケット２０の外周に縦添え巻きすることで、筒状の電磁波吸収層３０を形成してもよい。図４は本実施形態における通信ケーブルの変形例からシールド層及びシースを取り除いた状態を示す側面図であり、図３に対応する図である。

また、特に図示しないが、電磁波吸収テープ３５に代えて、チューブ状（円筒状）の電磁波吸収部材でジャケット２０の外周を覆うことで、筒状の電磁波吸収層３０を形成してもよい。

シールド層４０は、図１及び図２に示すように、電磁波吸収層３０の外周を覆っている。このシールド層４０は、金属細線を編み込むことで形成された金属編組から構成されている。このシールド層４０にはドレン線４５が接合されており、このドレン線４５は、通信ケーブル１が機器に接続された際に、当該機器のグランドに電気的に接続される。なお、金属編組に代えて、金属箔テープを電磁波吸収層３０の外周に巻き付けることで、シールド層４０を形成してもよい。

なお、図５に示すように、通信ケーブル１がドレン線４５を備えていなくてもよい。この場合には、当該通信ケーブル１が機器に接続された際に、シールド層４０の端末が当該機器のグランドに直接接続される。図５は本実施形態における通信ケーブルの変形例を示す図であり、図２に対応する断面図である。

シース５０は、シールド層４０の外周を覆っている。このシース５０は、樹脂材料等の電気絶縁性を有する絶縁性材料から構成されている。特に限定されないが、シース５０を構成する樹脂材料の一例としては、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等を例示することができる。

以下に、本実施形態における通信ケーブル１の作用について、図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照しながら説明する。

図６（ａ）は本実施形態におけるＬＣＴＬ向上の効果を説明するグラフであり、図６（ｂ）は本実施形態におけるＩＬ低下抑制の効果を説明するグラフである。また、図６（ａ）及び図６（ｂ）における一点鎖線は、本実施形態の通信ケーブルから電磁波吸収層３０をなくした構造を有する比較例に係る通信ケーブルのＬＣＴＬ及びＩＬを示す。

本実施形態では、ツイストペア電線１０がシールド層４０で覆われているため、他の通信ケーブルとのクロストークを抑制することができる。

しかしながら、シールド層がツイストペア電線の全周を囲んでいると、当該ツイストペア電線に伝わったコモンモードノイズがシールド層で閉じ込められ、電線を流れる信号にコモンモードノイズが混入して受信側に伝達しやすくなってしまう。このため、ツイストペア電線の全周がシールド層で囲われた通信ケーブルでは、シールド層で囲われてない通信ケーブルと比較して、ＬＣＴＬ（Longitudinal Conversion Transfer Loss：縦方向伝達変換損）が悪化しやすくなってしまう。

こうした弊害を解消するために、本実施形態では、螺旋状又は筒状の電磁波吸収層３０をツイストペア電線１０とシールド層４０との間に介在させている。ツイストペア電線１０に伝わったコモンモードノイズは、この電磁波吸収層３０によって吸収され、熱に変換されて放熱される。このため、図６（ａ）に示すように、本実施形態における通信ケーブル１は、電磁波吸収層３０を備えていない通信ケーブル（比較例）と比較して、ＬＣＴＬが向上し、当該通信ケーブル１に接続された機器へのノイズの伝達の抑制を図ることができる。

その一方で、ツイストペア電線の２本の電線を伝送される信号によって当該電線の周囲に電界が形成されるが、その電線の間に電磁波吸収部材が存在すると、電界において最も強度の強い部分がその電磁波吸収部材によって阻害されてしまう。このため、ツイストペア電線の電線間に電磁波吸収部材を設けると、電磁波吸収部材を備えていない通信ケーブルと比較して、ＩＬ（Insertion Loss：挿入損失）が低下してしまう。

これに対し、本実施形態では、電磁波吸収層３０が螺旋状又は筒状の形状を有し、ツイストペア電線１０の２本の電線１１の外側を囲っているので、当該電線１１の間に介在していない。このため、ツイストペア電線１０の２本の電線１１間に形成される電界の主要部分を阻害しないので、図６（ｂ）に示すように、本実施形態における通信ケーブル１は、電磁波吸収層３０を備えていない通信ケーブル（比較例）と同等のＩＬを維持することができる。

さらに、本実施形態では、ツイストペア電線１０がジャケット２０に埋設されているので、ツイストペア電線１０の２本の電線１１の間に電磁波吸収層３０が介在してしまうことを確実に防止することができる。

<<第２実施形態>>
図７及び図８は本発明の第２実施形態における通信ケーブル１Ｂの断面図であり、図７はその通信ケーブルの長手方向に沿った断面図であり、図８は図７のVIII-VIII線に沿った図である。また、図９は本発明の第２実施形態における通信ケーブル１Ｂからシールド層４０及びシース５０を取り除いた状態を示す側面図である。

本実施形態では、通信ケーブル１Ｂがジャケット２０を備えていない点と、電磁波吸収フィルム３５の巻き方が第１実施形態と相違するが、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。以下に第２実施形態における通信ケーブル１Ｂについて第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様の構成である部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

図７及び図８に示すように、本実施形態における通信ケーブル１Ｂは、ジャケット２０を備えていない。従って、ツイストペア電線１０がジャケット２０に埋設されておらず露出しており、このツイストペア電線１０を電磁波吸収層３０Ｂが直接覆っている。

また、図９に示すように、本実施形態では、電磁波吸収テープ３５がツイストペア電線１０の外周に螺旋状に巻かれることで、螺旋状の電磁波吸収層３０Ｂが形成されている。

この際、本実施形態では、電磁波吸収テープ３５の巻き方向β（第２の方向）がツイストペア電線１０の巻き方向α（第１の方向）とは反対の方向となっている。

また、本実施形態では、螺旋のピッチＰを電磁波吸収テープ３５の幅Ｗよりも広くすることで（Ｐ＞Ｗ）、軸方向に隣り合う当該テープ３５間に間隔Ｓが形成されている。

すなわち、本実施形態では、電磁波吸収層３０Ｂは、ツイストペア電線１０の巻き方向α（第１の方向）とは反対の巻き方向β（第２の方向）に螺旋状に巻かれて形成されている。なお、本実施形態において、螺旋のピッチＰを電磁波吸収テープ３５の幅Ｗ以下とすることで（Ｐ≦Ｗ）、軸方向に隣り合う電磁波吸収テープ３５間に間隔Ｓを形成しなくてもよい。

本実施形態では、上述の第１実施形態と同様に、螺旋状の電磁波吸収層３０Ｂがツイストペア電線１０とシールド層４０との間に介在しているので、ＩＬの低下を抑制しつつ、ＬＣＴＬが向上して、当該通信ケーブル１に接続された機器へのノイズの伝達の抑制を図ることができる。

また、本実施形態では、電磁波吸収テープ３５の巻き方向β（第２の方向）がツイストペア電線１０の巻き方向α（第１の方向）とは反対の方向となっているので、ツイストペア電線１０の２本の電線１１の間に電磁波吸収テープ３５が入り込んでしまうことが抑制されている。すなわち、２本の電線１１の間への電磁波吸収層３０Ｂの介在の一層の抑制が図られている。

<<第３実施形態>>
図１０は本発明の第２実施形態における通信ケーブル１Ｃを示す斜視図、図１１は図１０のXI-XI線に沿って切断した場合の端面図である。

本実施形態では、通信ケーブル１Ｃがジャケット２０を備えていない点と、通信ケーブル１Ｃが介在物６０を備えている点が第１実施形態と相違するが、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。以下に第３実施形態における通信ケーブル１Ｃについて第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様の構成である部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

図１０及び図１１に示すように、本実施形態における通信ケーブル１Ｃは、ジャケット２０を備えていない。従って、ツイストペア電線１０がジャケット２０に埋設されておらず露出している。

また、本実施形態における通信ケーブル１Ｃは、一対の介在物６０を備えている。この介在物６０は、例えば、円形の断面形状を有する線状の部材である。この介在物６０は、電線１１の被覆層１２を構成する材料と同様の材料から構成されており、電磁波吸収層３０よりも低い誘電正接（ｔａｎδ）を有している。一対の介在物６０は、ツイストペア電線１０を構成する一対の電線１１と共に撚り合わせられており、一対の電線１１間に形成された谷間に入り込むように配置されている。

電磁波吸収テープ３５は、一対の電線１１と一対の介在物６０を直接覆っており、この電線１１と介在物６０は電磁波吸収テープ３５によって一体的に被覆されている。この際、本実施形態では、第１実施形態と同様に、軸方向に隣り合う電磁波吸収テープ３５の端部同士が相互に重なるように、電磁波吸収テープ３５が螺旋状に巻かれている。

本実施形態では、上述の第１実施形態と同様に、電磁波吸収層３０がツイストペア電線１０とシールド層４０との間に介在しているので、ＩＬの低下を抑制しつつ、ＬＣＴＬが向上して、当該通信ケーブル１Ｃに接続された機器へのノイズの伝達の抑制を図ることができる。

また、本実施形態では、介在物６０が一対の電線１１間に形成された谷間に入り込むように配置されているので、ツイストペア電線１０の２本の電線１１の間に電磁波吸収テープ３５が入り込んでしまうことが抑制されている。すなわち、２本の電線１１の間への電磁波吸収層３０の介在の一層の抑制が図られている。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、図７〜図９に示す第２実施形態において、通信ケーブル１Ｂからドレン線４５を省略してもよい。或いは、図１０及び図１１に示す第３実施形態において、通信ケーブル１Ｃがドレン線を備えていてもよい。

また、図１０及び図１１に示す第３実施形態において、電磁波吸収テープ３５の巻き方は、特に上記に限定されず、例えば、第２実施形態で説明したように、軸方向に隣り合う電磁波吸収テープ３５間に間隔Ｓを形成するように、電磁波吸収テープ３５を電線１１及び介在物６０に螺旋状に巻き付けてもよい。或いは、電磁波吸収テープ３５を電線１１及び介在物６０に縦添え巻きすることで、筒状の電磁波吸収層３０を形成してもよい。

１，１Ｂ，１Ｃ…通信ケーブル
１０…ツイストペア電線
１１…電線
１２…導体
１３…被覆層
２０…ジャケット
３０，３０Ｂ…電磁波吸収層
３５…電磁波吸収テープ
４０…シールド層
４５…ドレン線
５０…シース
６０…介在物

Claims (5)

1. 第１の方向に撚られた一対の電線からなるツイストペア電線と、
   前記ツイストペア電線を覆うシールド層と、を備えた通信ケーブルであって、
   前記通信ケーブルは、前記ツイストペア電線と前記シールド層との間に介在している螺旋状又は筒状の電磁波吸収層を備えた通信ケーブル。
2. 請求項１に記載の通信ケーブルであって、
   前記通信ケーブルは、前記ツイストペア電線が埋設されたジャケットを備え、
   前記電磁波吸収層は、前記ジャケットと前記シールド層との間に介在している通信ケーブル。
3. 請求項１に記載の通信ケーブルであって、
   前記電磁波吸収層は、前記第１の方向とは反対の第２の方向に螺旋状に巻かれて形成されている通信ケーブル。
4. 請求項１に記載の通信ケーブルであって、
   前記通信ケーブルは、前記電線間の谷間に配置された介在物をさらに備えた通信用ケーブル。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の通信ケーブルであって、
   前記電磁波吸収層は、導電性ポリマを含む層、磁性体を含む層、又は、導電体を含む層である通信ケーブル。

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