JP2023009377A - Signal transmission cable - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、信号伝送用ケーブルに関する。 The present invention relates to a signal transmission cable.
従来から、信号伝送用ケーブルとして、中心導体、絶縁体、シールド導体、外被を配した同軸ケーブルが知られている(特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a signal transmission cable, a coaxial cable having a central conductor, an insulator, a shield conductor, and a sheath is known (see Patent Document 1).
しかしながら、従来の信号伝送用ケーブルでは、電子機器や電子部品が高密度に実装された環境下において使用した際、電子機器や電子部品から信号伝送用ケーブルに印加されるノイズ(以下、外来ノイズともいう)の影響を受ける場合があった。 However, when conventional signal transmission cables are used in an environment where electronic devices and components are densely mounted, the noise (hereafter referred to as external noise) that is applied to the signal transmission cable from the electronic devices and components There were cases where it was affected by
本発明は、外来ノイズに対する耐性の高い信号伝送用ケーブルを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a signal transmission cable that is highly resistant to external noise.
本発明の一態様によれば、
中心導体と、
前記中心導体の外周を囲むように設けられる絶縁体と、
前記絶縁体の外周を囲むように設けられるシールド導体と、
前記シールド導体の外周を囲むように設けられる外被と、
を有し、
前記シールド導体は、内側横巻き導体と外側横巻き導体との2層の横巻き導体を有し、
前記中心導体の軸方向に対する、前記内側横巻き導体の巻き角度をθ1、前記外側横巻き導体の巻き角度をθ2、としたとき、前記θ1と前記θ2との和は、前記内側横巻き導体と前記外側横巻き導体との間の相互インダクタンスが0となるように決められる、
信号伝送用ケーブルが提供される。
According to one aspect of the invention,
a center conductor;
an insulator provided to surround the outer periphery of the central conductor;
a shield conductor provided so as to surround the outer periphery of the insulator;
a jacket provided to surround the outer circumference of the shield conductor;
has
The shield conductor has two layers of horizontally wound conductors, an inner horizontally wound conductor and an outer horizontally wound conductor,
When the winding angle of the inner laterally wound conductor is θ1 and the winding angle of the outer laterally wound conductor is θ2 with respect to the axial direction of the central conductor, the sum of θ1 and θ2 is the inner laterally wound conductor. Mutual inductance with the outer laterally wound conductor is determined to be 0,
A signal transmission cable is provided.
本発明によれば、外来ノイズに対する耐性の高い信号伝送用ケーブルを提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a signal transmission cable that is highly resistant to external noise.
<本発明の一実施形態>
同軸ケーブル1の構成例
まず、本発明の一実施形態にかかる信号伝送用ケーブルとして、同軸ケーブル1の構成例について説明する。図1に示すように、本実施形態にかかる同軸ケーブル1は、中心導体2と、絶縁体3と、シールド導体6と、外被7と、を備えている。
<One embodiment of the present invention>
Configuration Example of
より具体的には、図1,2に示すように、同軸ケーブル1は、中心導体2の外周を囲むように絶縁体3が設けられており、その外周を囲むように2層の横巻き導体(内側横巻き導体4、外側横巻き導体5)を有するシールド導体6が設けられており、その外周を囲むように外被7が設けられている。中心導体2、絶縁体3、シールド導体6および外被7は、ケーブル全長に亘って同軸形状に形成され、特性インピーダンスが均一になるように形成されている。
More specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, a
中心導体2は、同軸ケーブル1の心線(芯線ともいう)を構成するものである。中心導体2は、単一の金属線(単線)、もしくは、複数(例えば7本)の金属素線を撚り合わせた撚り線により構成されている。
The
単線の場合は、導体断面積が同じであれば、撚り線よりも細径化することができ、また、コネクタ等の接点部に半田付けしやすいという利点がある。撚り線の場合は、単線よりも可撓性に優れ、断線しにくいという利点がある。本発明は、その用途に応じて、単線または撚り線のいずれにも適用することができる。図1~3では、単線を用いた場合を例示している。 In the case of a single wire, if the cross-sectional area of the conductor is the same, the diameter can be made smaller than that of the stranded wire. Twisted wires are advantageous in that they are more flexible than single wires and are less likely to break. The invention can be applied to either solid or stranded wire, depending on its application. 1 to 3 illustrate the case of using a single wire.
中心導体2は、その断面形状は、略円形となっており、例えば、銅(Cu)、Cu合金、アルミニウム(Al)、Al合金により構成されている。中心導体2の外面にスズ(Sn)めっきが施されていてもよい。
The
中心導体2は、AWG(American Wire Gauge)の#30(30AWG)~#50(50AWG)に相当する導線を用いることが好ましい。例えば、外径0.05mmの44AWGの素線を7本撚って撚り線を形成した場合には、外径0.15mmとなり,34AWG相当の中心導体2が構成される。
For the
中心導体2の側方周囲、すなわち、外周は、絶縁体3により被覆されている。なお、絶縁体3は、中心導体2の長手方向の全長にわたって設けられているが、図1では、便宜上、同軸ケーブル1の一端末から所定の長さ分だけ絶縁体3が除去された状態を例示している。
The lateral periphery of the
絶縁体3は、例えば架橋ポリオレフィン、FEP(テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、PFA(テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、等のフッ素樹脂により構成されている。
The
絶縁体3の厚さ、外径は、所定の特性インピーダンスを得るためには、例えば、それぞれ厚さ0.04mm以上0.30mm以下、外径0.15mm以上0.90mm以下とすることが好ましい。
In order to obtain a predetermined characteristic impedance, the
絶縁体3の側方周囲、すなわち、外周は、シールド導体6により被覆されている。シールド導体6は、螺旋状に巻かれた2層の横巻き導体、すなわち、内側横巻き導体4と外側横巻き導体5とで構成されている。内側横巻き導体4と外側横巻き導体5とは互いに交叉して接触し、巻き方向が互いに異なるように巻き付けられている。内側横巻き導体4と外側横巻き導体5の巻き方向は、互いの巻き方向が異なっていれば、右巻きあるいは左巻きであるかは任意である。なお、シールド導体6は、中心導体2の長手方向の全長にわたって設けられているが、図1では、便宜上、同軸ケーブル1の一端末から所定の長さ分だけ内側横巻き導体4、外側横巻き導体5が除去された状態を例示している。
A side periphery of the
図3に示すように、シールド導体6は、内側横巻き導体4を巻き角度θ1、外側横巻き導体5を巻き角度θ2で巻き付けて形成されている。「巻き角度」とは、中心導体2の軸方向に対する、横巻き導体(内側横巻き導体4、外側横巻き導体5)の素線の傾き角度をいうものとする。以下では、内側横巻き導体4の巻き角度θ1をθ1、外側横巻き導体5の巻き角度θ2をθ2、と称して説明する。
As shown in FIG. 3, the
本実施形態では、上述のθ1とθ2との和は、内側横巻き導体4と外側横巻き導体5との間の相互インダクタンスが0(ゼロ)となるように決められる。本実施形態では、例えば、θ1およびθ2を、いずれも、25°以上65°以下の大きさにすることができる。このような巻き角度にすることにより、外来ノイズの影響を受けにくくする(すなわち、外来ノイズに対する耐性を高める)ことに加え、コネクタ等への接続の際の端末加工時に、横巻き導体(内側横巻き導体4、外側横巻き導体5)の素線がバラけることを防止でき、さらに、生産コストを抑えることが可能となる。
In this embodiment, the sum of θ1 and θ2 is determined so that the mutual inductance between the inner laterally
上述したように、θ1、θ2を、それぞれ25°以上65°以下の大きさにした場合、θ1とθ2との和は、50°以上130°以下(50°≦θ1+θ2≦130°)の大きさとなる。θ1とθ2との和が、このような数値範囲をとることにより、内側横巻き導体4と外側横巻き導体5との相互インダクタンスを小さくする(相互インダクタンスを0にする)ことができ、外来ノイズに対する耐性を大きくすることができる。
As described above, when θ1 and θ2 are set at 25° or more and 65° or less, the sum of θ1 and θ2 is 50° or more and 130° or less (50°≦θ1+θ2≦130°). Become. By setting the sum of θ1 and θ2 within such a numerical range, the mutual inductance between the inner laterally
相互インダクタンスの低減と外来ノイズに対する耐性の関係について説明する。外来ノイズによって外側横巻き導体5に誘起されたノイズ電流は、その一部が電磁結合により、内側横巻き導体4に流れる。そして、内側横巻き導体4に流れるノイズ電流によって中心導体2とシールド導体6との間に電位差が生じてしまう。中心導体2とシールド導体6との間に意図しない電位差が生じると、信号伝送において誤動作を引き起こす恐れが生じる。そのため、外来ノイズの耐性を高めるためには、外側横巻き導体5と内側横巻き導体4との間の電磁結合を抑える、つまり、相互インダクタンスを小さくする(より具体的には、相互インダクタンスを0にする)ことが重要となる。本発明では、θ1とθ2との和が上述した所定の範囲であることで、外側横巻き導体5と内側横巻き導体4との電磁結合の発生を抑えることができるため、相互インダクタンスを効率良く小さくすることができる。なお、本実施形態にかかる同軸ケーブル1(信号伝送用ケーブル)では、30GHz以下の周波数帯域において、外来ノイズに対する耐性を大きくすることができるが、3MHz以下の周波数帯域における外来ノイズに対する耐性を大きくすることに特に有効である。
The relationship between mutual inductance reduction and resistance to external noise will be described. A part of the noise current induced in the outer laterally
θ1とθ2との和は、80°以上100°以下(80°≦θ1+θ2≦100°)であることが好ましく、90°(θ1+θ2=90°)であることが最も好ましい。θ1とθ2との和が、このような数値範囲をとることにより、内側横巻き導体4と外側横巻き導体5との相互インダクタンスをさらに小さくすること(すなわち、相互インダクタンスが0となるようにすること)ができ、外来ノイズ耐性をさらに大きくできる。特に、θ1+θ2=90°とすることにより、相互インダクタンスを0(ゼロ)にできるので、外側横巻き導体5と内側横巻き導体4との間の電磁結合を無くすことができ、外来ノイズ耐性を最大にすることができる。なお、ここでいう「内側横巻き導体4と外側横巻き導体5との相互インダクタンスを0(ゼロ)となるようにする」とは、相互インダクタンスが0となる場合に限らず、誤差の範囲として相互インダクタンスを実質的に0(ゼロ)とみなすことができる場合も、本発明に係る権利範囲に含まれるものとする。
The sum of θ1 and θ2 is preferably 80° or more and 100° or less (80°≦θ1+θ2≦100°), most preferably 90° (θ1+θ2=90°). By setting the sum of θ1 and θ2 within such a numerical range, the mutual inductance between the inner laterally wound
θ1とθ2との大小関係は特に限定されないが、θ1≧θ2とすることが好ましい。このようにすることにより、外来ノイズに対する耐性を高めることに加え、端末加工時において横巻き導体の素線がバラけることを確実に防止できる。 Although there is no particular limitation on the magnitude relationship between θ1 and θ2, it is preferable that θ1≧θ2. By doing so, in addition to increasing the resistance to external noise, it is possible to reliably prevent the strands of the laterally wound conductor from coming apart during terminal processing.
内側横巻き導体4および外側横巻き導体5の素線径は、それぞれ0.001mm以上0.05mm以下、0.01mm以上0.04mm以下とすることができる。内側横巻き導体4の素線径は、外側横巻き導体5の素線径よりも大きいことが好ましい。このようにすることで、外来ノイズ耐性を大きくしつつ、シールド導体6の外径を抑えることができる。
The wire diameters of the inner laterally wound
横巻き導体(内側横巻き導体4、外側横巻き導体5)の素線径は、同軸ケーブル1のシールド部分の径(以下、シールド巻径という)の0.05倍以上0.09倍以下であることが好ましい。このようにすることで、同軸ケーブル1の細径化、柔軟性、耐屈曲性向上とともに、シールド特性及び減衰量の低下を抑制できる。横巻き導体の素線径が、シールド巻径の0.05倍未満だと、シールド特性の確保が難しくなり、シールド導体6の抵抗値も高くなり、減衰特性の点で不利となる。また、横巻き導体の素線径が、シールド巻径の0.09倍を超えると、繰り返しの曲げにより切断されやすくなり、機械的信頼性の点で不利となる。
The wire diameter of the transversely wound conductors (the inner transversely wound
シールド導体6の側方周囲、すなわち、外周は、外被7により被覆されている。なお、外被7は、中心導体2の長手方向の全長にわたって設けられているが、図1では、便宜上、同軸ケーブル1の一端末から所定の長さ分だけ外被7が除去された状態を例示している。
A side circumference of the
外被7は、例えば、上述したFEP,PFAのほかPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ETFE(テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体)により構成されている。これらのフッ素樹脂は、薄肉加工性が良好であるので、同軸ケーブル1の細径化を実現することができる。また、これらのフッ素樹脂は、動摩擦係数が低いので、同軸ケーブル1の耐屈曲性向上を実現することができる。
The
外被7は、例えば、押出機による押出し成形により形成することができ、外被7の厚さ、外径は、例えば、それぞれ厚さ0.02mm以上0.06mm以下、外径0.25mm以上1.2mm以下とすることが好ましい。
The
<他の実施形態>
以上、本発明の一実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
<Other embodiments>
Although one embodiment of the present invention has been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified without departing from the scope of the invention.
上述の実施形態では、信号伝送用ケーブルとして、中心導体2を絶縁体3により被覆した同軸ケーブル1を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、一対の導体を絶縁体により一括被覆した差動信号伝送用ケーブルや、1本の導体を絶縁体により被覆した絶縁電線を複数本並列に配置した差動信号伝送用ケーブルにも好適に適用できる。これらの場合でも、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
In the above-described embodiment, the
1 信号伝送用ケーブル
2 中心導体
3 絶縁体
4 内側横巻き導体
5 外側横巻き導体
6 シールド導体
7 外被
REFERENCE SIGNS
Claims (5)
前記中心導体の外周を囲むように設けられる絶縁体と、
前記絶縁体の外周を囲むように設けられるシールド導体と、
前記シールド導体の外周を囲むように設けられる外被と、
を有し、
前記シールド導体は、内側横巻き導体と外側横巻き導体との2層の横巻き導体を有し、
前記中心導体の軸方向に対する、前記内側横巻き導体の巻き角度をθ1、前記外側横巻き導体の巻き角度をθ2、としたとき、前記θ1と前記θ2との和は、前記内側横巻き導体と前記外側横巻き導体との間の相互インダクタンスが0となるように決められる、信号伝送用ケーブル。 a center conductor;
an insulator provided to surround the outer periphery of the central conductor;
a shield conductor provided so as to surround the outer periphery of the insulator;
a jacket provided to surround the outer circumference of the shield conductor;
has
The shield conductor has two layers of horizontally wound conductors, an inner horizontally wound conductor and an outer horizontally wound conductor,
When the winding angle of the inner laterally wound conductor is θ1 and the winding angle of the outer laterally wound conductor is θ2 with respect to the axial direction of the central conductor, the sum of θ1 and θ2 is the inner laterally wound conductor. A signal transmission cable determined to have a mutual inductance of 0 with the outer laterally wound conductor.
請求項1に記載の信号伝送用ケーブル。 The sum of θ1 and θ2 is 80°≦θ1+θ2≦100°,
The signal transmission cable according to claim 1.
請求項1または2に記載の信号伝送用ケーブル。 The magnitude relationship between θ1 and θ2 is θ1≧θ2.
The signal transmission cable according to claim 1 or 2.
請求項1~3のいずれか1項に記載の信号伝送用ケーブル。 A wire diameter of the inner laterally wound conductor is larger than a wire diameter of the outer laterally wound conductor,
The signal transmission cable according to any one of claims 1 to 3.
前記内側横巻き導体および前記外側横巻き導体の素線径は、ケーブルのシールド部分の径の0.05~0.12倍である、
請求項1~4のいずれか1項に記載の信号伝送用ケーブル。 The central conductor has a conductor cross-sectional area of 0.003 mm 2 to 0.09 mm 2 ,
The wire diameters of the inner laterally wound conductor and the outer laterally wound conductor are 0.05 to 0.12 times the diameter of the shield portion of the cable.
A signal transmission cable according to any one of claims 1 to 4.
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