JP2993932B2

JP2993932B2 - 同軸コネクタ

Info

Publication number: JP2993932B2
Application number: JP10163917A
Authority: JP
Inventors: 浩久保田
Original assignee: 株式会社移動体通信先端技術研究所
Priority date: 1998-06-11
Filing date: 1998-06-11
Publication date: 1999-12-27
Anticipated expiration: 2018-06-11
Also published as: JPH11354219A

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、被膜状外部導体を
有する同軸ケーブルに装着された同軸コネクタに関す
る。

【従来の技術】一般に、映像信号等の伝送に帯域幅や信
頼性に優れた同軸ケーブルが多用され、併せて、この同
軸ケーブルとの整合を図った同軸コネクタが使用されて
いる。また、高周波信号を伝送する場合、外部導体を薄
い膜状にした被膜同軸ケーブルが使用されている。例え
ば移動体通信系の基地局においては、アンテナで受けた
微弱電波をバンドパスフィルタを通して低雑音増幅器で
増幅するが、そのフィルタとして高温超伝導体を用いた
高性能フィルタ（以下、ＨＴＳフィルタという）に置き
換える技術が開発され、そのＨＴＳフィルタを低温真空
容器内に設置するとともに、挿入損失が低く、熱流入を
少なくすることのできるインターフェースとして被膜同
軸ケーブルが使用されている。従来のこの種の被膜同軸
ケーブルに装着される同軸コネクタとしては、例えば図
２に示すようなものがある。図２において、同軸ケーブ
ル５０には、円形断面の導体線からなる内部導体５１
と、この内部導体５１を取り囲んで支持するチューブ状
の誘電体５２と、この誘電体５２の外周に所定膜厚で形
成された被膜チューブ状の外部導体５３とを有してい
る。この同軸ケーブル５０は同軸コネクタ６０によって
他の機器やケーブルに接続されるようになっており、同
軸コネクタ６０は、中心部に配置されて内部導体５１に
接続された第１コネクタ部材６１と、同軸ケーブル５０
の端部を収納する略円筒状のコネクタ部材６２と、両コ
ネクタ部材６１，６２の間に設けられた円筒状の誘電体
６３と、第２コネクタ部材６２に止め輪６４を介して回
転可能かつ軸方向一体に結合された外筒部材６５と、を
有している。ここで、第２コネクタ部材６２は半田付け
部７１によって同軸ケーブル５０の外部導体５３に部分
的に半田付けされている。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２に
示した従来の同軸コネクタにあっては、低温で使用する
際、構成部材の線膨張係数の差によって、誘電体５２に
径収縮が発生し、これによって薄い被膜状の外部導体５
３に歪みが生じ、外部導体５３と第２コネクタ部材６２
とを半田付けしている半田部分がこの径収縮による歪み
を吸収し切れずに、誘電体５２が剥離することがあり、
電気的特性が劣化し易かった。なお、同軸ケーブル５０
の曲げによっても、同軸コネクタ６０の端部付近で外部
導体５３が変形し易く、やはり電気的特性が劣化し易か
った。本発明の目的は、このような問題点を改善し、低
温使用時の収縮に応じて半田部分が容易に変形すること
により、外部導体の剥離を防止するのに好適な同軸コネ
クタを提供することにある。

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、被膜状外部導体を有する同軸ケーブルに
装着された同軸コネクタであって、前記同軸ケーブルの
端部を収容する筒状のコネクタ部材と、前記コネクタ部
材を前記被膜状外部導体に半田付けする半田付け部材
と、を有し、前記半田付け部材によって形成された半田
層には、前記被膜状外部導体の長さ方向に延びる空隙部
が形成されたことを特徴とする。また、前記被膜状外部
導体には、その長さ方向に延びる切欠きが形成されたこ
とを特徴とする。

【発明の実施の形態】《第１の実施の形態》図１は、
本発明の第１の実施の形態に係る同軸コネクタを示す図
である。本実施形態の同軸コネクタ６０は、高周波信号
伝送用の同軸ケーブル５０に装着されている。この同軸
ケーブル５０は、円形断面の導体線からなる内部導体５
１と、内部導体５１を取り囲んで支持するチューブ状
（管状）の絶縁体としての誘電体５２と、この誘電体５
２の外周に所定膜厚（例えば５ミクロン）の被膜チュー
ブ状に形成された外部導体５３と、を有している。前記
内部導体５１は、例えば線膨張係数が１．２１×１０^-5
／Ｋの銀メッキ銅覆鋼線であり、誘電体５２は、線膨張
係数が８．６×１０^-5／ＫのＰＴＦＥ（ポリ・テトラ・
フルオロエチレン）からなる。また、外部導体５３は、
例えば線膨張係数が１．４２×１０^-5／Ｋの銅からなっ
ている。なお、ここでの線膨張係数は同軸ケーブル５０
の使用温度範囲（常温〜７７Ｋ程度）における平均の値
である。前記同軸ケーブル５０の両端部のうち少なくと
も一端には、同軸コネクタ６０が装着されており、この
同軸コネクタ６０を介して、所定の電子デバイス、例え
ば図３に示すような超伝導デバイスに接続されるように
なっている。なお、図３において、５０Ａ，５０Ｂはそ
れぞれ同軸コネクタ６０を装着した同軸ケーブル、３１
は高温超伝導体を用いたバンドパスフィルタ、３２は真
空断熱容器、３５は小型冷凍機であり、３３は冷凍機３
５の冷却部（コールドヘッド）である。前記同軸コネク
タ６０は、中心部に配置され内部導体５１に電気的に接
続されたピン状の第１コネクタ部材６１と、同軸ケーブ
ル５０の一端を収納する略円筒状の第２コネクタ部材６
２と、両コネクタ部材６１，６２の間に設けられたチュ
ーブ状の誘電体６３と、第２コネクタ部材６２の外周に
止め輪６４を介して回転可能に外装された外筒部材６５
と、を有している。この外筒部材６５は同軸コネクタ６
０の固定又はガイドをなすための部材である。また、第
２コネクタ部材６２は、一端部６２ａで半田付け部７１
にて外部導体５３に半田付けされると共に他端部６２ｂ
で拡径している。この半田付け部７１の内部には例えば
その長さ方向に延びる空隙部７１ａが形成されている。
この空隙部７１ａは、図４に示すように第２コネクタ部
材６２と外部導体５３の間の半田部分に複数形成されて
いる。これにより、同軸ケーブル５０に装着された同軸
コネクタ６０が前述の超伝導デバイスの真空断熱容器３
２に付設され、低温環境で誘電体５２が大きく収縮して
過大な応力が発生した場合に対処する。すなわち、空隙
部７１ａを形成したことによって、半田付け部７１は誘
電体５２の径収縮に従って変形するようになっているの
で、この径収縮によって外部導体５３が歪み、半田付け
部７１から剥離することを防止できる。前記空隙部７１
ａの形成方法としては、例えば第２コネクタ部材６２の
内周及び誘電体５３の外周を覆うようにクリーム半田層
を形成した後、このクリーム半田層に誘電体６３側から
適宜形状の空隙形成部材を挿入し、この状態で加熱して
外部導体５２と第２コネクタ部材６２を半田付けする。
そして、半田付け終了後に前記空隙形成部材を抜出する
ことにより、空隙部７１ａを形成する。なお、前記空隙
形成部材としては、例えば環状の支持部材に線条空隙形
成部材を櫛歯状に形成したものを用いてもよい。本実施
形態によれば、同軸ケーブル５０に装着された同軸コネ
クタ６０を低温環境に配設しても、半田付け部材７１に
よって外部導体５３と第２コネクタ部材６２の接合を維
持しつつ、誘電体５２の径収縮に伴う外部導体５３の歪
みを空隙部７１ａによって吸収することができるので、
外部導体５３の剥離を防止することが可能である。《第
２の実施の形態》本実施形態の同軸コネクタは、第１
の実施形態と概ね同様であり、高周波信号伝送用の同軸
ケーブルに装着されている。また、同軸コネクタを介し
て、例えば超伝導デバイス（図３に示す）に接続される
ようになっている。本実施形態においては、更に同軸ケ
ーブル側でも低温環境における前記径収縮を吸収可能と
するため、図５に示す形状の同軸ケーブル５０′を用い
る。この同軸ケーブル５０′は、円形断面の導体線から
なる内部導体５１′と、この内部導体５１′を取り囲ん
で支持するチューブ状（管状）の絶縁体としての誘電体
５２′と、この誘電体５２′の外周に図６に示す所定膜
厚ｈ1（例えば０．０５mm）の薄膜化されたチューブ状
の外部導体５３′と、を有している。前記内部導体５
１′は、所定の外径（例えば０．０８〜１．６２８mm）
の銀メッキ銅覆鋼線で、その心線が所要の機械的強度を
有している。この内部導体５１′の所定の温度範囲（常
温から冷却部３３の冷凍温度までの温度範囲）における
平均値の線膨張係数は、１．２１×１０^-5／Ｋである。
なお、内部導体５１′は、これに限定されず、銀メッキ
銅線、銀メッキベリリウム銅線、錫メッキ銅覆鋼線、銀
メッキ銅覆チタニウム線等であってもよい。前記誘電体
５２′は、例えば前記平均の線膨張係数が８．６×１０
^-5／ＫのＰＴＦＥ（ポリ・テトラ・フルオロエチレン）
からなり、所定の外径（例えば０．２６〜５．３１mm）
に成形されている。この誘電体５２′の材料（絶縁材
料）は、これに限定されず、ＰＥ（ポリエチレン）、Ｆ
ＥＰ（テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロピエ
ン）、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）等であってもよい。前記外
部導体５３′は、例えば前記平均の線膨張係数が１．４
２×１０^-5／Ｋの銅（Ｃｕ）からなっている。この外部
導体５３′の材料は、これに限定されず、金（Ａｕ）、
アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル銅（Ｃｕ−Ｎｉ）、ス
テンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）等であってもよい。
更に、外部導体５３′は、その長さ方向に延びる複数の
切欠き５３ａを有している。これら切欠き５３ａは真空
断熱容器３２内に位置する外部導体５３′にのみ、即
ち、使用環境温度が小型冷凍機３５（図３に示す）によ
る冷凍温度まで低下する範囲の同軸ケーブル５０′に形
成されており、真空断熱容器３２外の同軸ケーブルには
形成されていない。この切欠き５３ａの数は、少なくと
も１つで、より多数であってもよい。また、切欠き５３
ａの幅ｈ2（図６に示す）は、誘電体５２′の収縮を吸
収するのに必要な間隔を形成し得る最小の値、例えば
０．０１〜０．０５mmが好ましい。また、切欠き５３ａ
は、外部導体５３′の円周方向における間隔Ｘ（図７に
示す）が等しくなるように設けられている。なお、切欠
き５３ａは、同軸ケーブル５０′の軸線と完全に平行で
ある必要がなく、旋状に緩く捻れた形状であってもよ
い。また、複数の切欠き５３ａが同軸ケーブル５０′の
長さ方向の一部に形成される場合も考えられる。また、
多数のスリット状の切欠き５３ａを形成することができ
るが、その場合、切欠き５３ａによって除去される部分
は、同軸ケーブル外周のうち最大２０％以下に抑えるの
がよい。また、本実施形態においては、溝５２ａを切欠
き５３ａの内方の誘電体５２′に形成している。この溝
５２ａは、誘電体５２′の外周面から所定の深さを有
し、切欠き５３ａと円周方向の同一の位置に設けられて
いる。また、溝５２ａは、切欠き５３ａと同一の幅ｈ2
（図６に示す）を有している。更に、溝５２ａは、切欠
き５３ａに連続した凹部を形成し、切欠き５３ａ内に溝
底面を有している。従って、本実施形態においては、図
８に示すように、切欠き５３ａを有する外部導体５３′
が、空隙部７１ａを有する半田付け部材７１によって、
第２コネクタ部材６２に半田付けされ接合されており、
その切欠き５３ａの内方には誘電体５２′の外周面に穿
たれた溝５２ａが配置されている。なお、空隙部７１ａ
の形成方法及び空隙形成部材については、第１の実施形
態と同様である。本実施形態によれば、同軸コネクタ６
０側で空隙部７１ａにより、半田付け部材７１による外
部導体５３′と第２コネクタ部材６２の接合を維持しつ
つ、誘電体５２′の径収縮に伴う外部導体５３′の歪み
を許容することができる。更に、誘電体５２′の溝５２
ａ及び外部導体５３′の切欠き５３ａを形成することに
よって、同軸ケーブル５０′側でも低温環境における誘
電体５２′の径収縮を吸収することができる。よって、
同軸ケーブル５０′に装着された同軸コネクタ６０′を
低温環境に配設した場合、半田付け部材７１あるいは誘
電体５２′から外部導体５３′が剥離するのを防止する
ことが可能である。なお、本実施形態によれば、低温環
境に同軸ケーブル５０′を設置しても、外部導体５３′
と誘電体５２′の接合を維持しつつ誘電体５２′の径収
縮を十分に許容することができる。従って、外部導体５
３′の剥離や過大な応力の発生を防止し、電気的特性に
優れた同軸ケーブル５０′を提供できる。また、切欠き
５３ａを、外部導体５３′の円周方向における切欠き５
３ａの間隔Ｘが等しくなるように設けたため、誘電体５
２′と外部導体５３′の接合面を複数分割することで、
誘電体５２′と外部導体５３′の収縮差による歪みを分
散させることにより、その歪みによる応力をより有効に
抑えることができる。更に、溝５２ａを設けたことによ
り、誘電体５２′を外部導体５３′との接合面を維持す
るよう適宜歪ませ、外部導体５３′における過大な応力
の発生や剥離を防止することができる。

【実施例】前記同軸ケーブル５０′の具体的な実施例を
示す。内部導体５１′の外径寸法が１．０５mm、誘電体
５２′の外径寸法が２．９８mm、外部導体５３′の膜厚
ｈ1（図６に示す）が０．００５mm、の同軸ケーブルを
準備し、切欠き５３ａの数と溝５２ａの深さを変えた実
施例１〜５を作製し、これらについて、低温時に外部導
体５３′に生じるvon Mises応力（kg／mm²）とそれに対
応する相当塑性歪みのデータを求め、下記の表に示す。

【表１】この表において、ＶＭは、von Mises応力（kg／mm²）を
示し、ＥＰＳは、相当塑性歪みを示す。また、表中にお
けるθは、図７に示すように、隣合う切欠き５３ａの同
軸ケーブル５０′の中心点Ｏにおける角度であり、切欠
き５３ａの個数に反比例する。比較例１は、切欠き５３
ａを有していない同軸ケーブル（図１に示した従来型の
同軸ケーブル５０）であり、実施例１はθ＝６０°で切
欠き５３ａを等間隔に６本有する同軸ケーブル、実施例
２はθ＝３０°で切欠き５３ａを等間隔に１２本有する
もの、実施例３はθ＝２０°で切欠き５３ａを等間隔に
１８本有するもの、実施例４はθ＝１５°で切欠き５３
ａを等間隔に２４本有するもの、実施例５はθ＝１０°
で切欠き５３ａを等間隔に３６本有するものである。ま
た、この表において、Ｆ（mm）は、誘電体５２′を切り
込んだ溝５２ａの深さｈ3（図６に示す）を示してい
る。この表から明らかなように、切欠きを有していない
比較例の同軸ケーブルで、von Mises応力が１９．２６k
g／mm²で、相当塑性歪みが、０．０１５４１となると
き、誘電体５２′の溝５２ａの深さを０とした場合の実
施例１〜５では、vonMises応力、相当塑性歪み共に比較
例より小さい値となっている。また、各実施例で溝５２
ａの深さを０．０１〜０．０５mmへと深くするのに従っ
て、von Mises応力および相当塑性歪みが共に小さくな
っている。従って、誘電体５２′の収縮によって外部導
体５３′に過大な応力が生じるのを防止することができ
る。なお、実施例１〜５について、低温時の電気的特性
を調べたところ、いずれも良好であった。

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
同軸コネクタを構成するコネクタ部材（＝第２コネクタ
部材）を同軸ケーブルの被膜状外部導体（＝外部導体）
に半田付けする半田付け部材（＝半田付け部）からなる
半田層に、その被膜状外部導体の長さ方向に延びる空隙
部を形成したので、同軸コネクタにおいて、低温使用時
の収縮に応じて半田部分が径方向に容易に変形し、外部
導体の剥離を防止することができる。更に、本発明によ
れば、前記外部導体に、その長さ方向に延びる切欠きを
形成したので、前記同軸コネクタが装着された同軸ケー
ブルにおいても、低温使用時の収縮（誘電体の径収縮）
を吸収し、外部導体の剥離を防止することができる。よ
り具体的には、低温環境に軸ケーブルを設置しても、外
部導体と誘電体の接合を維持しつつ誘電体の径収縮を十
分に許容することができる。従って、外部導体の剥離や
過大な応力の発生を防止し、電気的特性の劣化を防止で
きる。また、誘電体と外部導体の接合面を複数分割する
ことで、誘電体と外部導体の収縮差による歪みを分散さ
せることにより、その歪みによる応力をより有効に抑え
ることができる。更に、誘電体を外部導体との接合面を
維持するよう適宜歪ませ、外部導体における過大な応力
の発生や剥離を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る同軸コネクタ
の概略構成を示す図である。

【図２】従来の同軸コネクタの概略構成を示す図であ
る。

【図３】本発明の実施の一形態に係る同軸コネクタを用
いた超伝導デバイスの概略構成を示す図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る同軸コネクタ
と同軸ケーブルの接合部を示す断面図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係る同軸ケーブル
の概略構成を示す図である。

【図６】図５の同軸ケーブルの切欠きの近傍を示す断面
図である。

【図７】図５の同軸ケーブルの断面図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態に係る同軸コネクタ
と同軸ケーブルの接合部を示す断面図である。

【符号の説明】

５０同軸ケーブル５１内部導体５２，６３誘電体５３外部導体６０同軸コネクタ６１第１コネクタ部材６２第２コネクタ部材６２ａ一端部６２ｂ他端部６４止め輪６５外筒部材７１半田付け部７１ａ空隙部

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01R 17/00 - 17/12 H01R 9/05 H01R 4/02 H01B 11/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被膜状外部導体を有する同軸ケーブルに装
着された同軸コネクタであって、前記同軸ケーブルの端部を収容する筒状のコネクタ部材
と、前記コネクタ部材を前記被膜状外部導体に半田付け
する半田付け部材と、を有し、前記半田付け部材によって形成された半田層には、前記
被膜状外部導体の長さ方向に延びる空隙部が形成された
ことを特徴とする同軸コネクタ。
【請求項２】前記被膜状外部導体には、その長さ方向に
延びる切欠きが形成されたことを特徴とする請求項１記
載の同軸コネクタ。