JP2020191298A - 多対ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】クロストークの影響を小さくすることが可能な多対ケーブルを提供する。【解決手段】２本の内層用の差動信号伝送用ケーブルを撚り合わせた内層部と、前記内層部の周囲に巻回された押え巻きテープと、複数の外層用の差動信号伝送用ケーブルを前記押え巻きテープの外周に巻回して形成される外層部と、を備えた多対ケーブルにおいて、前記２本の内層用の差動信号伝送用ケーブルの間に、緩衝テープが設けられ、前記押え巻きテープが、前記内層部の撚り方向とは逆方向に、螺旋状に巻き付けられることで、前記緩衝テープがＳ字状の形状で保持され、前記２本の内層用の差動信号伝送用ケーブルが断面視で長軸方向にずれて配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、多対ケーブルに関するものである。

複数の差動信号伝送用ケーブルを備えた多対ケーブルが知られている。

多数の差動信号伝送用ケーブルを備えた多対ケーブルでは、容易に曲げられるように、差動信号伝送用ケーブルを撚り合わせることが望ましい。差動信号伝送用ケーブルの数が多い場合、複数の差動信号伝送用ケーブルを撚り合わせて内層部を形成し、その内層部の外周に、さらに複数の差動信号伝送用ケーブルを巻回して外層部を形成して、多層構造とするのが一般的である。

例えば、４チャネル用の多対ケーブルでは、送信用に４本、受信用に４本の合計８本の差動信号伝送用ケーブルを用いるため、２本の差動信号伝送用ケーブルを撚り合わせて内層部を形成し、その外周に６本の差動信号伝送用ケーブルを螺旋状に巻回して外層部を形成するのが一般的である。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１がある。

特開２０１１−１４２０７０号公報

ところで、上述の４チャネル用の多対ケーブルでは、内層部に用いる２本の差動信号伝送用ケーブルが、互いに直接接触するように撚り合わされるため、ケーブル長手方向において内層部に用いる２本の差動信号伝送用ケーブルが常に近接して配置されることとなり、一方の差動信号伝送用ケーブルから漏洩する電磁界が他方の差動信号伝送用ケーブルに容易に影響を与えてしまい、クロストークの影響が大きくなってしまうという問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、クロストークの影響を小さくすることが可能な多対ケーブルを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、２本の内層用の差動信号伝送用ケーブルを撚り合わせた内層部と、前記内層部の周囲に巻回された押え巻きテープと、複数の外層用の差動信号伝送用ケーブルを前記押え巻きテープの外周に巻回して形成される外層部と、を備えた多対ケーブルにおいて、前記２本の内層用の差動信号伝送用ケーブルの間に、緩衝テープが設けられ、前記押え巻きテープが、前記内層部の撚り方向とは逆方向に、螺旋状に巻き付けられることで、前記緩衝テープがＳ字状の形状で保持され、前記２本の内層用の差動信号伝送用ケーブルが断面視で長軸方向にずれて配置される。

前記内層部の撚り方向と、前記外層部の巻き付け方向とが同じ方向になっていてもよい。

前記緩衝テープが、発泡樹脂からなる発泡テープからなってもよい。

前記緩衝テープが、導電性の材料からなってもよい。

前記押え巻きテープが、導電性の材料からなってもよい。

本発明によれば、クロストークの影響を小さくすることが可能な多対ケーブルを提供できる。

本発明の一実施形態に係る多対ケーブルの横断面図である。 （ａ）は図１の多対ケーブルの製造方法を説明する図であり、（ｂ）はその２Ｂ−２Ｂ線断面図、（ｃ）はその２Ｃ−２Ｃ線断面図である。 内層コアとして用いる差動信号伝送用ケーブルの同相モードにおける電流成分の分布をシミュレーションした結果を示す図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。

（多対ケーブルの全体構成）
図１は、本実施形態に係る多対ケーブルの横断面図である。

図１に示すように、多対ケーブル１は、２本の内層用の差動信号伝送用ケーブル２を撚り合わせた内層部３と、内層部３の周囲に巻回された押え巻きテープ７と、複数の外層用の差動信号伝送用ケーブル２を押え巻きテープ７の外周に巻回して形成される外層部４と、を備えている。

差動信号伝送用ケーブル２は、平行に配置された２本の信号線５と、２本の信号線５を一括してまたは個別に覆う絶縁体６と、を備えている。ここでは、２本の信号線５を絶縁体６で一括被覆した差動信号伝送用ケーブル２を用いる。絶縁体６としては、例えば、発泡ポリエチレンからなるものを用いることができる。

差動信号伝送用ケーブル２は、断面視で楕円形状に形成されている。なお、これに限らず、差動信号伝送用ケーブル２は、断面視で長円形状（対向する平行な２本の直線と、その直線の端部同士を接続する円弧とからなる形状）に形成されてもよい。以下、内層用の差動信号伝送用ケーブル２を内層コア２ａ、外層用の差動信号伝送用ケーブル２を外層コア２ｂと呼称する。

本実施形態では、２本の内層コア２ａを互いの長軸方向が一致するように配置して撚り合わせて内層部３を形成すると共に、６本の外層コア２ｂを螺旋状に巻回（横巻き）して外層部４を形成し、合計８本の差動信号伝送用ケーブル２を用いて４チャネル用の多対ケーブル１を構成している。ただし、外層コア２ｂの本数はこれに限定されない。また、本実施形態では、内層部３と外層部４の２層構造としているが、外層部４の外周にさらに差動信号伝送用ケーブル２を巻回して３層以上の構成としてもよい。

押え巻きテープ７は、内層部３の周囲に螺旋状に巻き付けられる。本実施形態では、押え巻きテープ７として、絶縁樹脂の一方の面に接着層を形成した樹脂テープを用いた。押え巻きテープ７は、内層部３の外周に外層コア２ｂを巻き付ける際に緩衝層の役割を果たし、内層コア２ａの変形を抑える。

本実施形態では、内層コア２ａの撚り方向と外層コア２ｂの巻き付け方向は同じとしたが、逆方向でもよい。外層部４の外周には、シース８が設けられる。外層部４とシース８との間に、適宜押え巻き、シールド層等を設けてもよい。

（緩衝テープの説明）
さて、本実施形態に係る多対ケーブル１では、２本の内層コア２ａの間に、緩衝テープ９を設けている。緩衝テープ９は、内層コア２ａと共に撚り合わされ内層部３の一部を構成している。

緩衝テープ９を設けることで、２本の内層コア２ａが緩衝テープ９を介して間接的に接触することとなり、両内層コア２ａ間の距離が大きくなるため、一方の内層コア２ａから漏洩する電磁界が他方の内層コア２ａに影響を与えることを抑制し、クロストークの影響を小さくすることが可能になる。

本実施形態では、緩衝テープ９として、発泡樹脂からなる発泡テープを用いた。発泡テープに用いる発泡樹脂としては、例えば発泡ポリプロピレンが挙げられる。

また、本実施形態では、緩衝テープ９は、その一方の側端部が一方の内層コア２ａの外周面に沿い、かつ他方の側端部が他方の内層コア２ａの外周面に沿うように、断面視でＳ字状に配置されている。緩衝テープ９としては、その幅が内層コア２ａの長軸方向の幅よりも大きいものが用いられ、緩衝テープ９の側端部は、少なくとも内層コア２ａの短軸方向の中心まで延びるように配置されている。

また、本実施形態では、２本の内層コア２ａは、断面視で２本の信号線５から等距離となる中心線Ａが一致しない（長軸方向にずれる）ように配置されている。換言すれば、２本の内層コア２ａは、その中心（長軸方向および短軸方向の中心）が対向しないように配置されている。緩衝テープ９を断面視でＳ字状に配置することにより、緩衝テープ９を配置しない場合と比較して、２本の内層コア２ａの位置が長軸方向にずれ易くなり、２本の内層コア２ａの中心線Ａが一致しにくくなる。２本の内層コア２ａの中心線Ａを一致させないことによる効果については、後述する。

（多対ケーブル１の製造方法の説明）
図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、多対ケーブル１を製造する際には、まず、２本の内層コア２ａと緩衝テープ９とをダイス２１に送り込みつつ回転させて内層部３を形成すると共に、ダイス２１から引き出された内層部３の周囲に押え巻きテープ７を螺旋状に巻き付ける。ダイス２１から引き出された内層部３の周囲に押え巻きテープ７を巻き付けることで、緩衝テープ９がＳ字状の形状で保持されることになる。

このとき、内層部３の撚り方向と押え巻きテープ７の巻き付け方向とは、逆方向とされる。これは、内層部３の撚り方向と押え巻きテープ７の巻き付け方向を同方向とすると（つまり、図２（ｃ）において時計回り方向に押え巻きテープ７を巻き付けると）、緩衝テープ９の側端部が内層コア２ａから離れてＳ字状の形状を維持できなくなる場合があるためである。

内層部３の周囲に押え巻きテープ７を巻き付けた後、押え巻きテープ７の外周に６本の外層コア２ｂを巻き付けて外層部４を形成し、外層部４の外周にシース８を設ければ、本実施形態に係る多対ケーブル１が得られる。

（２本の内層コア２ａの中心線Ａを一致させないことによる効果）
図３は、内層コア２ａとして用いる差動信号伝送用ケーブル２の同相モードの電流成分の分布をシミュレーションした結果を示す図である。なお、図３では、同相モードの電流成分の大小をグレースケールの濃淡により示しており、濃淡が濃くなるほど（信号線５に近くなるほど）同相モードの電流成分が大きくなっていることを示している。

図３に示すように、内層コア２ａとして用いる差動信号伝送用ケーブル２の表面（絶縁体６の外周面）においては、クロストークの原因となる同相モードの電流成分は、両信号線５の上下の位置、すなわち信号線５と短軸方向に重なる位置の近傍（図３において破線で囲ったＡ１〜Ａ４の領域）にて、大きくなっている。

両内層コア２ａを中心線Ａが一致するように配置した場合、この同相モードの電流成分が大きい部分が対向し最も近接して配置されることになり、２本の内層コア２ａ間のクロストークが大きくなってしまうおそれがある。

本実施形態では、２本の内層コア２ａを中心線Ａが一致しないように長軸方向にずらして配置することにより、クロストークの原因となる同相モードの電流成分が大きい部分が対向せず離間するように両内層コア２ａを配置しており、これにより、クロストークをより低減することが可能になる。

なお、ここでは一例として、両信号線５の上下の領域Ａ１〜Ａ４にて同相モードの電流成分が大きくなる構造の差動信号伝送用ケーブル２を用いる場合について示したが、内層コア２ａとして用いる差動信号伝送用ケーブル２の構造が異なれば、同相モードの電流成分が大きくなる位置も異なってくる。例えば、２本の信号線５を個別に絶縁体６で覆い、両絶縁体６の間にドレイン線を配置した構造の差動信号伝送用ケーブルでは、ドレイン線の周囲にて最も同相モードの電流成分が大きくなる傾向がある。

このような構造の異なる差動信号伝送用ケーブルを用いる場合であっても、２本の内層コア２ａとして同じ構造の差動信号伝送用ケーブルを用いていれば、２本の内層コア２ａで同相モードの電流成分が大きくなる位置は同じ位置（例えば、上述の領域Ａ１〜Ａ４やドレイン線の周囲等）になるので、２本の内層コア２ａを中心線Ａが一致しないよう配置することで、同相モードの電流成分が大きくなる位置を対向しないようにしてクロストークを低減することが可能である。

（本実施形態の作用効果の説明）
以上説明したように、本実施形態に係る多対ケーブル１では、２本の内層コア２ａの間に、緩衝テープ９を設けている。

緩衝テープ９を設けることで、２本の内層コア２ａが直接接触することがなくなり、２本の内層コア２ａ間の距離が離れるので、内層コア２ａ間の漏洩電磁界の影響、すなわちクロストークの影響を小さくすることが可能になる。

また、本実施形態では、２本の内層コア２ａを中心線Ａが一致しないように配置している。これにより、同相モードの電流成分が大きくなる部分が対向せず離間するように両内層コア２ａを配置することが可能となり、ケーブル外径を大きくすることなく、さらなるクロストークの影響の抑制が可能になる。なお、緩衝テープ９の厚さは、許容されるケーブル外径等を考慮して適宜調整可能である。

また、本実施形態では、緩衝テープ９を断面視でＳ字状に配置しているため、両内層コア２ａを中心線Ａが一致しないように配置し易くなる。

本実施形態に係る多対ケーブル１は、例えば、データセンタ等に設置されるルータ、スイッチ、サーバで使用されるケーブルアッセンブリ、パーソナルコンピュータやハードディスク等の配線に用いられるケーブルアッセンブリ（ダイレクトアタッチケーブル）に適用が可能である。また、多対ケーブル１は、アクティブケーブル等のケーブルデバイスへの適用が可能である。なお、ケーブルアッセンブリとは、ケーブルの両端部にコネクタを一体に設けたものであり、アクティブケーブルとは、コネクタに差動信号伝送用ケーブルの損失特性に応じて電気信号をアクティブに補償して出力する補償回路を備えたものである。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上記実施形態では、緩衝テープ９として発泡テープを用いる場合を説明したが、これに限らず、緩衝テープ９として、導電性の材料からなるものを用い、シールドの機能をもたせてもよい。これにより、内層コア２ａ間が電気的に遮蔽されるので、クロストークの影響を小さくすることが可能になる。導電性の材料からなる緩衝テープ９としては、例えば、樹脂層の一方の面に金属層を形成した金属テープや、導電性樹脂を用いた樹脂テープなどを用いることができる。

また、上記実施形態では、押え巻きテープ７として樹脂テープを用いる場合を説明したが、これに限らず、押え巻きテープ７として、導電性の材料からなるものを用い、シールドの機能をもたせてもよい。これにより、内層コア２ａと外層コア２ｂとの間が電気的に遮蔽されるので、内層コア２ａと外層コア２ｂとの間におけるクロストークの影響を小さくすることが可能になる。導電性の材料からなる押え巻きテープ７としては、例えば、樹脂層の一方の面に金属層を形成した金属テープや、導電性樹脂を用いた樹脂テープなどを用いることができる。なお、樹脂テープからなる押え巻きテープ７の外周に、さらに導電性のテープを巻き付けるように構成してもよい。

（実施形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］２本の内層用の差動信号伝送用ケーブル（２）を撚り合わせた内層部（３）と、前記内層部（３）の周囲に巻回された押え巻きテープ（７）と、複数の外層用の差動信号伝送用ケーブル（２）を前記押え巻きテープ（７）の外周に巻回して形成される外層部（４）と、を備えた多対ケーブル（１）において、前記２本の内層用の差動信号伝送用ケーブル（２）の間に、緩衝テープ（９）を設けた、多対ケーブル（１）。

［２］前記差動信号伝送用ケーブル（２）は、平行に配置された２本の信号線（５）と、該２本の信号線（５）を一括してまたは個別に覆う絶縁体（６）と、を備え、前記２本の内層用の差動信号伝送用ケーブル（２）は、断面視で前記２本の信号線（５）から等距離となる中心線（Ａ）が一致しないように配置されている、［１］に記載の多対ケーブル（１）。

［３］前記緩衝テープ（９）は、その一方の側端部が一方の前記内層用の差動信号伝送用ケーブル（２）の外周面に沿い、かつ他方の側端部が他方の前記内層用の差動信号伝送用ケーブル（２）の外周面に沿うように、断面視でＳ字状に配置されている、［１］又は［２］に記載の多対ケーブル（１）。

［４］前記押え巻きテープ（７）は、前記内層部（３）の周囲に螺旋状に巻回され、前記内層部（３）の撚り方向と、前記押え巻きテープ（７）の巻き付け方向とが逆方向になっている、［３］に記載の多対ケーブル（１）。

［５］前記緩衝テープ（９）が、発泡樹脂からなる発泡テープからなる、［１］乃至［４］の何れかに記載の多対ケーブル（１）。

［６］前記緩衝テープ（９）が、導電性の材料からなる、［１］乃至［５］の何れかに記載の多対ケーブル（１）。

［７］前記押え巻きテープ（７）が、導電性の材料からなる、［１］乃至［６］の何れかに記載の多対ケーブル（１）。

１ 多対ケーブル
２ 差動信号伝送用ケーブル
３ 内層部
４ 外層部
７ 押え巻きテープ
９ 緩衝テープ

Claims (5)

1. ２本の内層用の差動信号伝送用ケーブルを撚り合わせた内層部と、
   前記内層部の周囲に巻回された押え巻きテープと、
   複数の外層用の差動信号伝送用ケーブルを前記押え巻きテープの外周に巻回して形成される外層部と、を備えた多対ケーブルにおいて、
   前記２本の内層用の差動信号伝送用ケーブルの間に、緩衝テープが設けられ、
   前記押え巻きテープが、前記内層部の撚り方向とは逆方向に、螺旋状に巻き付けられることで、前記緩衝テープがＳ字状の形状で保持され、
   前記２本の内層用の差動信号伝送用ケーブルが断面視で長軸方向にずれて配置される、
   多対ケーブル。
2. 前記押え巻きテープは、前記内層部の周囲に螺旋状に巻回され、
   前記内層部の撚り方向と、前記外層部の巻き付け方向とが同じ方向になっている、
   請求項１に記載の多対ケーブル。
3. 前記緩衝テープが、発泡樹脂からなる発泡テープからなる、
   請求項１または２に記載の多対ケーブル。
4. 前記緩衝テープが、導電性の材料からなる、
   請求項１乃至３の何れか１項に記載の多対ケーブル。
5. 前記押え巻きテープが、導電性の材料からなる、
   請求項１乃至４の何れか１項に記載の多対ケーブル。