JP2020043455A - 漏洩同軸ケーブルおよび漏洩同軸ケーブルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】曲げや振動に強く、伝送する信号の受信レベルが低下することを防止した漏洩同軸ケーブルを提供する。【解決手段】漏洩同軸ケーブルは、内部導体と、この内部導体の周囲に設けられた絶縁体と、絶縁体に巻き付けて設けられ、所定周波数帯の信号を漏洩する複数のスロットを有する外部導体とを備える。外部導体は、波付けピッチが１．４ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の範囲で、かつ波付け深さが０．４ｍｍ以上０．９ｍｍ以下の範囲で、０．１４＜波付け深さ／波付けピッチ＜０．３５の条件を満たすように蛇腹状に形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、ワイドＦＭ放送、Ｖ−Ｌｏｗマルチメディア放送などに対応した漏洩同軸ケーブルおよび漏洩同軸ケーブルの製造方法に関する。

西暦２０１１年にアナログテレビ放送が終了したことに伴い空いた周波数帯を利用する試みが開始されている。

具体的には、ＡＭラジオの難視聴対策として、例えば９０〜９５ＭＨｚ帯のワイドＦＭ放送でＡＭラジオの再放送が行われている。また、スマートフォンやカーナビゲーションシステムなどの移動体端末向けに、例えば９５〜１０８ＭＨｚ帯のＶ−Ｌｏｗマルチメディア放送が開始されている。

ワイドＦＭ放送、Ｖ−Ｌｏｗマルチメディア放送の信号伝送は、これら放送の周波数帯に対応した例えばＬＣＸケーブルなどの漏洩同軸ケーブルが利用される。

この漏洩同軸ケーブルは、鉄道、自動車などの交通機関での受信を想定して屋外の自然環境から影響（風や地響き、地震など）を受けやすい場所に敷設されることが多い。

ケーブル敷設場所では、例えば強風や地響きによってケーブルに曲げや振動などの応力が加わる。漏洩同軸ケーブルは、ケーブル内の金属層に所定周波数の信号が漏洩するように開孔形状を決めた漏洩孔（以下「スロット」と称す）が設けられている関係で、ケーブル敷設後の風圧や地響きなどで発生する振動や敷設時の曲げの影響でスロットの開孔形状が変化すると、波源強度が変化し、結合損失が変わり伝送信号の受信レベルが低下する場合がある。

特開２００８−１６６００７号公報 特開昭６１−２６９８１０号公報

このように従来の技術の場合、ケーブルは、曲げや振動などの応力が加わると、波源強度が変化して結合損失が変わり、伝送する信号の受信レベルが低下することがあるという問題がある。
さらに、従来の漏洩同軸ケーブルに９５〜１０８ＭＨｚ帯（Ｖ−Ｌｏｗ帯）を追加対応させると、適用周波数が拡大することから、従来よりも外部導体に形成されたスロットのピッチやその形状の変動を抑えて、放射される漏洩電波の周波数の変動と、その放射角のバラツキをなくして安定した特性を有する必要が出てくる。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、ケーブル敷設後に強風や地響きなどで発生する曲げや振動に強く、伝送する信号の受信レベルが低下することを防止できるＶ−Ｌｏｗ帯に対応する漏洩同軸ケーブルおよび漏洩同軸ケーブルの製造方法を提供することにある。

本発明の漏洩同軸ケーブルは、内部導体と、この内部導体の周囲に設けられた絶縁体と、長手方向に波付けしたテープ状の部材であり、絶縁体に巻き付けて設けられ、所定周波数帯の信号を漏洩する複数のスロットを有する外部導体とを備える。外部導体は、波付けピッチが１．４ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の範囲で、かつ波付け深さが０．４ｍｍ以上０．９ｍｍ以下の範囲で、０．１４＜波付け深さ／波付けピッチ＜０．３５の条件を満たすように蛇腹状に形成される。

本発明の漏洩同軸ケーブルの製造方法は、内部導体の周囲に絶縁体を配置する工程と、長手方向に波付けしたテープ状の部材であり、所定周波数帯の信号を漏洩する複数のスロットを有する外部導体を前記絶縁体に巻き付けて設ける工程とを有し、前記外部導体を、波付けピッチが１．４ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の範囲で、かつ波付け深さが０．４ｍｍ以上０．９ｍｍ以下の範囲で、０．１４＜波付け深さ／波付けピッチ＜０．３５の条件を満たすように蛇腹状に形成する工程をさらに有する。

本発明によれば、ケーブル敷設後に強風や地響きなどで発生する曲げや振動に強く、伝送する信号の受信レベルが低下することを防止できる、Ｖ−Ｌｏｗ帯に対応する漏洩同軸ケーブルおよびその製造方法を提供することができる。

一つの実施の形態のＬＣＸケーブルの構成を示す図である。 図１のＬＣＸケーブルの断面図である。 図１のＬＣＸケーブルの金属テープの部分拡大図である。 ＬＣＸケーブルにおいてスロットの形成範囲を示す図である。 金属テープの平面図である。 金属テープの断面図である。 波付け深さを固定し波付けピッチを変化させてＶＳＷＲ、屈曲特性、コネクタ・治工具整合性を評価した結果を示す図（表）である。 波付けピッチを固定し波付け深さを変化させてＶＳＷＲ、屈曲特性、コネクタ・治工具整合性を評価した結果を示す図（表）である。

以下、図面を参照して本発明の一つの実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の漏洩同軸ケーブルに係る一つの実施の形態のＬＣＸケーブルの構成を示す図、図２は図１のＬＣＸケーブルの断面図、図３は図１のＬＣＸケーブルの金属テープの部分拡大図である。

ＬＣＸケーブルは、鉄道交通や自動車交通で使用され、例えば４３Ｄサイズ（絶縁体外形が約４３ｍｍ、特性インピーダンスが約５０Ω）のものである。ＬＣＸケーブルは、中心導体と外部導体の間に信号電圧が印加されると、それぞれの導体に電流が流れ、外部導体に設けられたスロットの影響で分流の分布状態が変化し、これに伴いスロットから電磁界が発生する仕組みを利用した通信用のケーブルである。つまりスロットは、所定周波数帯の信号を漏洩するものである。

本実施形態のＬＣＸケーブルは、所定周波数、例えば７６〜１０８、１４０〜１６０、２６０〜２７５、３３５〜４３０、４５０〜４７０ＭＨｚ帯の５つの周波数帯（バンド）に対応するものである。周波数帯は、スロットの長さと幅で決定される開口面積、数、傾斜角度、周期などにより決まり、特に、スロットの開口面積と傾斜角度は、結合損失や波源強度を変化させる、スロット周期は、共振周波数を変化させ、特定周波数の電圧定在波比（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ：ＶＳＷＲ）に影響を及ぼす。以下、その構成を説明する。

図１、図２に示すように、この実施形態のＬＣＸケーブル１は、中心導体として例えば銅の中空パイプなどで構成された内部導体２と、この内部導体２の周囲に設けられた絶縁体（コルデル紐４、ポリエチレン製のパイプ３（以下「ポリエチレンパイプ３」と称す）およびガラステープ３ａ）と、絶縁体（外側のガラステープ３ａ）の上に周方向に巻き付けて設けられた外部導体としての金属テープ５と、この金属テープ５の表面に金属テープ５を押さえるようにして設けられた押さえ巻きテープ６と、押さえ巻きテープ６の上に被覆されたシース７と、このシース７にケーブル長手方向に突設された支持部材としての支持用隆起部８とを備える。

コルデル紐４は、内部導体２の外面に螺旋状に巻き付けられたスペーサである。ポリエチレンパイプ３は、内部導体２とコルデル紐４を介して一定間隔で離間して設けられた絶縁性の筒体（内被）である。ガラステープ３ａは、ポリエチレンパイプ３の表面に巻回される耐熱部材である。この例では、コルデル紐４とポリエチレンパイプ３とガラステープ３ａで絶縁体を構成したが、高発泡ポリエチレン（高発泡ＰＥと略す）を用いて絶縁体を構成してもよい。また、この例では、ガラステープ３ａを用いたが、ガラステープ３ａは必須要素ではない。

金属テープ５は、金属層と絶縁樹脂層の２層構造の薄いテープ状の部材を蛇腹状に波付けしたものである（図１および図６参照）。押さえ巻きテープ６は、金属テープ５の表面に一定の張力で巻き付けて金属テープ５の蛇腹形状を保持するための部材である。この押さえ巻きテープ６には、厚みが例えば０．０２５ｍｍから０．１ｍｍ程度のポリエステルテープが利用される。

シース７は、外径（筒径）が例えば２０ｍｍ以上５４ｍｍ以下である筒状の絶縁部材（外被）である。このシース７には、肉厚が例えば１．５〜３．０ｍｍのノンハロゲン難燃ポリエチレン材が利用されている。
支持用隆起部８は、シース７を含むケーブル全体を支持する。支持用隆起部８の内部には撚り線からなる支持線９が内芯として設けられている。

図３に示すように、金属テープ５は、肉厚が例えば０．１８〜０．２２ｍｍの金属層（金属の薄いフィルム状（テープ状）の部材）としてのアルミニウムテープ５２と、このアルミニウムテープ５２に穿設されたスロット５２ａと、このアルミニウムテープ５２の両縁に重ね代５４となる段差を設けるように積層した、肉厚が例えば０．０５〜０．１５ｍｍの絶縁樹脂層としてのプラスチックテープ５３とを有する。なお、符号Ｃは、スロット５２ａの中心位置を示す。この図３は、一部拡大図のためスロット５２ａのみを示しているが、この他にも長手方向に複数のスロット５２ｂ〜５２ｈ（図５参照）が列設されている。

つまり、この金属テープ５は、複数のスロット５２ａ〜５２ｈを穿設し蛇腹状に波付けされたアルミニウムテープ５２（金属層）と、このアルミニウムテープ５２の上に設けられたプラスチックテープ５３（絶縁樹脂層）とで構成される２層構造のテープ状部材である。絶縁樹脂層を構成する部材としては、プラスチックテープ５３の他に、例えばラミネートフィルムなどであってもよい。

図４に示すように、金属テープ５のスロット５２ａ〜５２ｈは、シース７の支持用隆起部８が設けられている上部と反対側の部位に、中心位置Ｃが、例えば左右４５°の範囲（全体として９０°の範囲）に位置するように設けられている。つまりスロット５２ａ〜５２ｈは、シース７に設けられる支持線９に対してシース７の反対側に配設される。

図５に示すように、金属テープ５には、長手方向Ｂに間隔を空けて一定方向に傾く複数（この例では４つ）のスロット５２ａ〜５２ｄ（第１スロットという）と、これら各スロット５２ａ〜５２ｄに対して線５１を挟んで対称（線対称）に配置した複数（４個）のスロット５２ｅ〜５２ｈ（第２スロットという）とが穿設されている。線５１は、金属テープ５の長手方向Ｂと直交する方向（幅方向）の直線である。

スロットどうしの対応関係としては、スロット５２ａとスロット５２ｅが対応し、スロット５２ｂとスロット５２ｆが対応し、スロット５２ｃとスロット５２ｇが対応し、スロット５２ｄとスロット５２ｈが対応する。

第１スロットの中の一つのスロットを例に挙げると、例えばスロット５２ａは、長手方向Ｂに対して角度＋αで傾斜して配置されている。他の第１スロットも同様である。第２スロットの中の一つである例えばスロット５２ｅは、長手方向Ｂに対して角度−αで傾斜して配置されている。他の第２スロットのスロットも同様である。

金属テープ５には、ケーブルの曲げによる応力を緩和するため、図６に示すように、細かい波形（蛇腹状）のしわが設けられている。

図６は、金属テープ５の波形（蛇腹状）のしわの断面（波形形状）を示しており、断面（波形形状）の尾根から尾根までの距離（間隔）を波付けピッチＳ、波形形状の高さを波付け高さＨ、金属テープ５の厚さをｈ、波形形状の深さを波付け深さＨ−ｈとしたとき、金属テープ５は、０．１４＜（Ｈ−ｈ）／Ｓ＜０．３５の条件（式）を満たすように形成するものとする。波付け深さＨ−ｈは、金属テープ５の厚みを含む波付け高さＨから金属テープ５の厚みを減算した値である。

金属テープ５に、細かい波形（蛇腹状）のしわを、波付けピッチＳを１．４ｍｍ以上３．６ｍｍ以下とし、波付け深さＨ−ｈを０．４ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とし、０．１４＜（波付け深さＨ−ｈ）／波付けピッチＳ＜０．３５の範囲で形成することにより、優れた屈曲性を保持しつつ、既定のケーブル特性を得ることができる。

また、上述したように、本ケーブル試験に用いたケーブル１のポリエチレンパイプ３（絶縁体）の外径は４３ｍｍであるが、ポリエチレンパイプ３の外径が異なる場合であっても、金属テープ５の細かい波形（蛇腹状）のしわを、波付けピッチＳ１．４ｍｍ以上３．５ｍｍ以下、波付け深さＨ−ｈ０．４ｍｍ以上０．９ｍｍ以下、０．１４＜（Ｈ−ｈ）／Ｓ＜０．３５の条件を満たすように形成することで、そのサイズのケーブルにとって優れた屈曲性を有するものになる。

ポリエチレンパイプ３の外径が、例えば２０ｍｍであるケーブル１に対して、ケーブル屈曲試験を実施したところ、ケーブル１が上記条件を満たせば、優れた屈曲性を有することが確認された。

以下、図７、図８を参照してＬＣＸケーブルの性能を説明する。図７は、波付け深さを固定し波付けピッチを変化させてＶＳＷＲ、屈曲特性、コネクタ・治工具整合性を評価した結果を示す表、図８は、波付けピッチを固定し波付け深さを変化させてＶＳＷＲ、屈曲特性、コネクタ・治工具整合性を評価した結果を示す表である。

同軸ケーブルの性能を評価する指標の一つとして、例えば電圧定在波比「ＶＳＷＲ」１．５以下という実用目標（閾値）がある。
図７、図８の「ＶＳＷＲ」の項目は、実用目標（閾値）に基づいてＶＳＷＲ評価をした結果を示している。なお、ＶＳＷＲ１．０は、反射のない理想的な状態を表す。ＶＳＷＲ評価では、各周波数帯でのＶＳＷＲが全て１．５以下であれば、丸（○）、１．５を超えるものが一つでもあればバツ（×）としている。

同軸ケーブルの性能を評価する指標の一つとして、例えば屈曲特性があり、図７、図８の「屈曲特性」の項目は、屈曲特性を評価した結果を示している。
屈曲性評価では、ケーブル外径の３０倍径の円筒形マンドレル側面に接触した状態で、ケーブル１を繰り返し往復屈曲行った後に、ＬＣＸケーブルの各要求特性が損なわなければ丸（○）、損なわれればバツ（×）としている。

同軸ケーブルの施工性として、例えばコネクタとの整合性が容易か否かという指標があり、図７、図８の「コネクタ・治工具整合性」の項目は、これを評価した結果を示している。コネクタ整合性評価では、既存コネクタの取り付け作業において、問題なく取り付け可能かつケーブル１に対する固有の特殊工具を用いなければ丸（○）、損なわれればバツ（×）としている。

上記図７、図８の評価結果から、波付け深さＨ−ｈを０．５ｍｍに固定した場合、波付けピッチＳとしては、例えば１．４ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の範囲が好ましく、波付けピッチＳを２．８ｍｍに固定とした場合、波付け深さＨ−ｈは、例えば０．４、０．５、０．７、０．９ｍｍの範囲が好ましいといえる。

なお、本ケーブル評価試験に用いたケーブル１は、ワイドＦＭ放送、Ｖ−Ｌｏｗマルチメディア放送に対応した漏洩同軸ケーブルであるが、対応する周波数帯が異なる場合であっても、金属テープ５の細かい波形（蛇腹状）のしわが、波付けピッチＳが１．４ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の範囲でかつ波付け深さＨ−ｈが０．４ｍｍ以上０．９ｍｍ以下の範囲であり、０．１４＜（波付け深さＨ−ｈ）／波付けピッチＳ＜０．３５の条件を満たす場合には、そのサイズにとってコネクタとの優れた整合性を有するものである。

ここで、ＬＣＸケーブルの製造方法について説明する。
まず、中空パイプの内部導体２を用意する。用意した内部導体２の周囲にコルデル紐４を螺旋状に巻き付ける。その後、内部導体２とコルデル紐４を介して一定間隔で離間してポリエチレンパイプ３を配置する。

続いて、ポリエチレンパイプ３の表面に耐熱部材であるガラステープ３ａを巻回する。さらに、ガラステープ３ａの上に、所定周波数帯の信号を漏洩する複数のスロット５２ａ〜５２ｈを有する金属テープ５を周方向に巻いて設ける。

なお、金属テープ５は、波付けピッチＳを１．４ｍｍ以上３．５ｍｍ以下とし、波付け深さＨ−ｈを０．４ｍｍ以上０．９ｍｍ以下とし、０．１４＜（波付け深さＨ−ｈ）／波付けピッチＳ＜０．３５の範囲で蛇腹状に形成する。
なお、このような動作の例は一例であり、各ステップを入れ替え、また新たなステップを追加したり、一部のステップを削除することで、動作をさまざまに変えることも可能である。

このようにこの実施形態のＬＣＸケーブルによれば、内部導体２の周囲に螺旋状にコルデル紐４を巻き付け、内部導体２とコルデル紐４を介して一定間隔でポリエチレンパイプ３を設け、ポリエチレンパイプ３の表面にガラステープ３ａを巻回し、その上に周方向に波付けピッチＳを１．４ｍｍ以上３．５ｍｍ以下とし、波付け深さＨ−ｈを０．４ｍｍ以上０．９ｍｍ以下とし、０．１４＜（波付け深さＨ−ｈ）／波付けピッチＳ＜０．３５の範囲で蛇腹状に形成した金属テープ５を巻いてＬＣＸケーブルを形成することで、ケーブル敷設後に強風や地響きなどで発生する曲げや振動に強く、伝送する信号の受信レベルが低下することを防止できるＶ−Ｌｏｗ帯に対応するＬＣＸケーブルを提供することができる。

本発明の実施の形態を説明したが、この実施の形態は、例として示したものであり、この他の様々な形態で実施が可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の省略、置き換え、変更を行うことができる。

１…ＬＣＸケーブル、２…内部導体、３…ポリエチレンパイプ、３ａ…ガラステープ、４…コルデル紐、５…金属テープ、６…テープ、７…シース、８…支持用隆起部、９…支持線、５２ａ〜５２ｈ…スロット、５３…プラスチックテープ、５４…重ね代。

Claims (5)

1. 内部導体と、
   前記内部導体の周囲に設けられた絶縁体と、
   長手方向に波付けしたテープ状の部材であり、前記絶縁体に巻き付けて設けられ、所定周波数帯の信号を漏洩する複数のスロットを有する外部導体とを備え、
   前記外部導体は、
   波付けピッチが１．４ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の範囲で、かつ波付け深さが０．４ｍｍ以上０．９ｍｍ以下の範囲で、０．１４＜波付け深さ／波付けピッチ＜０．３５の条件を満たすように蛇腹状に形成されることを特徴とする漏洩同軸ケーブル。
2. 前記複数のスロットは、
   長手方向に間隔を空けて一定方向に傾いて配置される複数の第１スロットと、
   前記複数の第１スロットに対して線対称に配置される複数の第２スロットと
   を有することを特徴とする請求項１記載の漏洩同軸ケーブル。
3. 前記外部導体は、
   前記複数のスロットを穿設し蛇腹状に波付けされた金属層と、
   前記金属層の上に設けられた絶縁樹脂層と
   を有することを特徴とする請求項１記載の漏洩同軸ケーブル。
4. 前記外部導体の表面に前記外部導体を押さえるように設けられた押さえ部材と、
   前記押さえ部材の上に設けられた絶縁被膜と
   前記絶縁被膜に長手方向に突設された支持部材と
   を具備することを特徴とする請求項１記載の漏洩同軸ケーブル。
5. 内部導体の周囲に絶縁体を配置する工程と、
   長手方向に波付けしたテープ状の部材であり、所定周波数帯の信号を漏洩する複数のスロットを有する外部導体を前記絶縁体に巻き付けて設ける工程とを有し、
   前記外部導体を、波付けピッチが１．４ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の範囲で、かつ波付け深さが０．４ｍｍ以上０．９ｍｍ以下の範囲で、０．１４＜波付け深さ／波付けピッチ＜０．３５の条件を満たすように蛇腹状に形成する工程をさらに有することを特徴とする漏洩同軸ケーブルの製造方法。

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