JP3644736B2 - 通信ケーブル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速データ通信等に用いられる通信ケーブルに関し、特に、複数の対を集合撚りして形成された通信ケーブルの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば事務所やビル内等のように地域的に限定された範囲で用いられる通信ケーブルとしては、一般に、主に音声信号を伝送する屋内線若しくは構内ケーブル、又は米国電子工業会／米国通信工業会（以下、『ＥＩＡ／ＴＩＡ』という。）−５６８Ａで規格が定められている１０Ｍｂｐｓまでのデータ伝送用の複数の対を撚り合わせて成る通信ケーブルが用いられている。これらの通信ケーブルにおいては、従来、隣り合う対を異なる撚りピッチで撚り合わせたり、各対の撚りピッチ間の関係が整数倍とならないように設定することにより、漏話特性の向上を図っていた。
【０００３】
また、近年、事務所や商用ビルディング等の構内配線システムにおいても、１００Ｍｂｐｓ程度の高速データ通信の要求が高まってきていることに鑑み、最近では、複数の対を撚り合わせて形成された１００Ｍｂｐｓまでのデータ伝送に使用することができる通信ケーブルが、今後のマルチメディアアプリケーション対応用として用いられている。この１００Ｍｂｐｓまでのデータ伝送に使用することができる通信ケーブルについては、同様にＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａにおいてその標準規格が定められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、例えば、非同期転送モードのコンピュータネットワーク（以下、『ＡＴＭ ＬＡＮ』という）においては１５６Ｍｂｐｓ程度の高速データ通信が必要となる等、今後は更に１００Ｍｂｐｓ以上の高速データ通信の要求が高まる。このため、この１００Ｍｂｐｓ以上の、特に、ＡＴＭ ＬＡＮにおいて必要な１５６Ｍｂｐｓ程度の高速データ通信に使用することができる通信ケーブルについて、減衰量、近端漏話減衰量等の周波数特性を向上することが必要となる。
【０００５】
ここに、通信ケーブルの伝送特性を考慮する際しては、近端漏話減衰量の測定値（ｄＢ）から減衰量の測定値（ｄＢ）を引いた値であるＡＣＲ値が重要な指標となる。すなわち、ディジタル信号を伝送する際には、０が１に又はその逆に伝送される等のデータの誤りの発生率であるビットエラーレートが問題となり、このビットエラーレートが１０-10 （１００億回に１回のエラー発生率）であることが良好なデータ伝送が可能となる目安となり、これはＡＣＲ値で＋１０ｄＢに相当する。このため、現状の１００Ｍｂｐｓまでの高速データ通信に使用することができる通信ケーブルに関するＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５の標準規格を満足すれば、通信ケーブル１００ｍ、１００ＭＨｚで＋１０ｄＢのＡＣＲ値を確保することができるようになっている。
【０００６】
このＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａでは、１００Ｍｂｐｓを越える高速データ通信に関する規格は示されていないため、例えば、１５６Ｍｂｐｓにおいてはどの程度のＡＣＲ値を確保すれば良好な伝送特性を得ることができるかを検討する必要がある。この場合、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａにおいては、１００Ｍｂｐｓの高速データ通信に関し、１００ＭＨｚまでの周波数が規格の上限であり、最大限１００ＭＨｚで１００Ｍビットのデータを伝送する際のＡＣＲ値が＋１０ｄＢあればよいといことであるから、１５６Ｍｂｐｓの高速データ通信については、最大限１５６ＭＨｚにおけるＡＣＲ値として、同様に＋１０ｄＢを確保すれば、それ以下の周波数におけるデータ伝送を含め、ほぼ必要な周波数帯域のいずれにおけるデータ伝送についても、良好な伝送特性を得ることができると考えられる。特に、ＡＴＭ ＬＡＮでは、実際には、約５０〜７８ＭＨｚの周波数で１５６Ｍｂｐｓのデータ伝送を行うため、この実用レベルの周波数帯域においても確実に良好な伝送特性を確保することができると考えられる。
【０００７】
また、例えば、現状のコンピュータネットワーク（以下、『ＬＡＮ』という。）用の通信ケーブルは、４つの対から形成され、１つの端末に関し、入力で１対、出力で１対の計２つの対を入出力に割り当てる一方、将来の新しいアプリケーションに対応できるように残りの２つの対を予備として含めている。今後は、この現在では予備とされている２つの対も含め、４つのいずれの対をもデータ伝送に使用することが予想され、この場合の、とある１つの対に対する他の３つの対からの多重漏話特性も充分に考慮しなければ、良好な伝送特性を得ることができない。
【０００８】
本発明の課題は、上記の点に鑑み、近端漏話減衰量を向上して通信ケーブル１００ｍでの１５６ＭＨｚにおいて、ＡＣＲ値を＋１０ｄＢ以上とすると共に充分な多重漏話特性も確保して、１００Ｍｂｐｓ以上の、特に、１５６Ｍｂｐｓの高速データ通信においても良好な伝送特性を得ることができる通信ケーブルを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するための手段として、複数の対を隣り合う対が異なる撚りピッチとなるように集合撚りして形成された通信ケーブルにおいて、これらの複数の対のうち、任意に選択された２つの対Ｔi 、Ｔj の撚りピッチＰi 、Ｐj が、下記の数式（１）及び数式（２）を同時に満足する領域から選択されていることを特徴とする通信ケーブルを提供するものである。
但し、下記の数式において、Ｐixは対Ｔi の撚りピッチＰi の通信ケーブル径方向成分を、Ｐjxは対Ｔj の撚りピッチＰj の通信ケーブル径方向成分を、ｄは複数の対を構成する絶縁電線の外径を示す。
数式（１） Ｐi ＜Ｐj の時は、Ｐi ／Ｐj ≦０．８
Ｐi ＞Ｐj の時は、Ｐi ／Ｐj ≧１．２５
数式（２） ４．５３≦（Ｐix×Ｐjx）／ｄ2 ≦２５．４
【００１０】
複数の対の撚りピッチをこのように数値限定すると、隣り合う対の撚りピッチが必ず異なり、しかも、後に述べる実験例及び本発明の実施例に示すように、各対が実験の結果得られた最適な値の撚りピッチで撚り合わされているため、近端漏話減衰量が向上し、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める電気特性規格を満足することができる上に、通信ケーブル１００ｍでの１５６ＭＨｚにおいて、ＡＣＲ値を＋１０ｄＢ以上とすることができると同時に充分な多重漏話特性も確保することができ、１００Ｍｂｐｓ以上の、特に、１５６Ｍｂｐｓの高速データ通信においても良好な伝送特性を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明すると、図１は本発明の通信ケーブル１０を示し、この通信ケーブル１０は、集合撚り層１２と、この集合撚り層１２の上に設けられたシース層２２とから成っている。なお、シース層２２は、例えば、ポリ塩化ビニル等から形成され、集合撚り層１２を外部環境から保護する。
【００１２】
集合撚り層１２は、図１に示すように、複数の対１４を集合撚りして形成されている。図示の実施の形態では、集合撚り層１２は、４つの対１４Ａ乃至１４Ｄから成っているが、必要に応じて他の適宜な数としてもよい。
【００１３】
各対１４は、図１及び図２に示すように、２つの絶縁電線１６を撚り合わせて形成されている。この絶縁電線１６の各々は、特に図２に示すように、導体１８に絶縁層２０を被覆して形成される。この導体１８としては、例えば、軟銅線等を用いることができ、また、絶縁層２０は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等から形成することができ、特に、発泡ポリエチレン、発泡ポリプロピレンから形成すると、低誘電率化することができるので好ましい。
【００１４】
これらの４つの対１４Ａ乃至１４Ｄは、漏話が生じないよう、隣り合う対１４が異なる撚りピッチとなるように撚り合わされている。従って、例えば、図１に示す隣り合う対１４Ａと対１４Ｂの一方の対１４Ａの撚りピッチＰA と他方の対１４Ｂの撚りピッチＰB は異なり、このことは対１４Ｂと対１４Ｃ、対１４Ｃと対１４Ｄ、また対１４Ｄと対１４Ａとの間でも成立する。すなわち対１４Ａの撚りピッチをＰA 、対１４Ｂの撚りピッチをＰB 、対１４Ｃの撚りピッチをＰC 、対１４Ｄの撚りピッチをＰD とした場合、ＰA ≠ＰB 、ＰB ≠ＰC 、ＰC ≠ＰD 、ＰD ≠ＰA が常に成立する。なお、本発明において、対１４の撚りピッチとは、各対１４を構成する２つの絶縁電線１６を撚り合わせるピッチをいう。
【００１５】
本発明においては、これらの複数の対１４のうち、任意に選択された２つの対Ｔi 、Ｔj の撚りピッチＰi 、Ｐj が、下記の数式（１）及び数式（２）を同時に満足する領域から選択されている。
但し、下記の数式において、Ｐixは対Ｔi の撚りピッチＰi の通信ケーブル径方向成分を、Ｐjxは対Ｔj の撚りピッチＰj の通信ケーブル径方向成分を、ｄは複数の対を構成する絶縁電線の外径を示す。
数式（１） Ｐi ＜Ｐj の時は、Ｐi ／Ｐj ≦０．８
Ｐi ＞Ｐj の時は、Ｐi ／Ｐj ≧１．２５
数式（２） ４．５３≦（Ｐix×Ｐjx）／ｄ2 ≦２５．４
【００１６】
複数の対１４の撚りピッチをこのように数値限定して設定すると、後に述べる実験例及び本発明の実施例から解るように、各対が実験の結果得られた最適な値の撚りピッチで撚り合わされているため、近端漏話減衰量が向上し、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める電気特性規格を満足することができる上に、通信ケーブル１００ｍでの１５６ＭＨｚにおけるＡＣＲ値を＋１０ｄＢ以上とすることができると同時に多重漏話特性も向上し、１５６Ｍｂｐｓの高速データ通信において良好な伝送特性を得ることができる。また、本発明の通信ケーブル１０においては、これらの数式を満足する結果、複数の対１４は、全て異なる撚りピッチで撚り合わせれ、この結果、隣り合う対１４の撚りピッチも相互に異なることになる。
【００１７】
ここに、上記の数式（２）において、Ｐix及びＰjxは、図３に示すように、それぞれ、対Ｔi の撚りピッチＰi の通信ケーブル径方向成分又は対Ｔj の撚りピッチＰj の通信ケーブル径方向成分を示す。同じくｄは、対１４を構成する絶縁電線１６の外径を示す。また、本明細書中において、撚りピッチを示すＰの後に付される小文字のx は、いずれも、上記と同様に、その撚りピッチＰについての通信ケーブル径方向成分を示す。なお、図３において、Ｐiy、Ｐjyは、それぞれ、対Ｔi の撚りピッチＰi の通信ケーブル長手方向成分、対Ｔj の撚りピッチＰj の通信ケーブル長手方向成分を示す。
【００１８】
このように、本発明においては、対Ｔi の撚りピッチＰi 及び対Ｔj の撚りピッチＰj については、通信ケーブル径方向成分に変換して考える。ここに、対Ｔi の撚りピッチＰi の通信ケーブル径方向成分Ｐixは、図３に示すように、対Ｔi 及び対Ｔj を有する通信ケーブルＫの撚りピッチ（４つの対１４を撚り合わせるピッチ）をＰk とおき、また通信ケーブルＫの外径をＤk とおくと、Ｐix＝〔πＤk ／［Ｐk 2＋（πＤk ）2 ］1/2 〕×Ｐi （数式（３））により求めることができる。
【００１９】
同様にして、対Ｔj の撚りピッチＰj の通信ケーブル径方向成分Ｐjxも、数式（３）のＰi をＰj に置き換えて、Ｐjx＝〔πＤk ／［Ｐk 2＋（πＤk ）2 ］1/2 〕×Ｐj （数式（４））により求めることができる。
【００２０】
上記の数式（１）及び数式（２）、すなわち、複数の対１４の撚りピッチの関係について、例えば、図１を例に説明すると、図１に示す実施の形態の通信ケーブル１０は、４つの対１４Ａ乃至１４Ｄを有しているため、これらの４つの対１４Ａ乃至１４Ｄのうち、任意に選択された２つの対１４、例えば、対１４Ａと対１４Ｂを選択した場合には、対１４Ａの撚りピッチＰA と対１４Ｂの撚りピッチＰB とが、下記の数式（１）′及び数式（２）′を同時に満足する領域から選択されている。
数式（１）′ ＰA ＜ＰB の時にはＰA ／ＰB ≦０．８
ＰA ＞ＰB の時にはＰA ／ＰB ≧１．２５
数式（２）′ ４．５３≦（ＰAx×ＰBx）／ｄ2 ≦２５．４
これらの数式は、勿論、他の、例えば、対１４Ａと対１４Ｃ、対１４Ｂと対１４Ｃ等のいずれの対１４の組み合わせにおいても同様に成立し、図示の４つの対１４Ａ乃至１４Ｄの場合には、計６通りの対１４の組み合わせのいずれについても成立する。
【００２１】
【実施例】
次に、上述した数式を導いた過程を実験例を参照しながら説明すると共に、本発明の効果を実施例を参照しながら立証する。
【００２２】
まず、外径が０．９４ｍｍである２つの絶縁電線１６を撚り合わせて形成された特性インピーダンスが１００Ωの４つの対１４を、撚りピッチが相互に異なるようにして集合撚りした通信ケーブル１０において、これらの４つの対１４の撚りピッチの組み合わせを変えて１５の実験例を設定した。各実験例における対１４の撚りピッチの具体的な値は、次の表１に示す通りである。
【００２３】
【表１】
【００２４】
この表１に示す各実験例につき、４つの対１４の全ての組み合わせ（１つの実験例につき対１４の組み合わせは、計６通り）について、近端漏話減衰量を測定した。
【００２５】
次いで、対１４の撚りピッチの組み合わせと、各組み合わせにおける近端漏話減衰量との関係を調べた。
【００２６】
この場合において、対１４の撚りピッチの組み合わせを数値化する指標として、対１４の撚りピッチの比を採用し、この対１４の撚りピッチの比と近端漏話減衰量との関係を調べた。これは、通常、近端漏話は、対１４の撚りピッチの比によって左右されると考えられるためである。
【００２７】
【表２】
【００２８】
また、対１４の各組み合わせの近端漏話レベルを示す指標は、以下のようにして定めた。すなわち、表２に示すように、表１に示す各実験例における対１４の全ての組み合わせ（例えば、表１に示す実験例１における対▲１▼と対▲２▼、対▲１▼と対▲３▼、対▲１▼と対▲４▼等の組み合わせ）につき得られた近端漏話減衰量の測定値から、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める規格値を引いた値を算出し、これを各組み合わせにつき表２に示す標準規格の全周波数帯域（表２に示す１１の周波数）にわたって求めた。そして、最悪の場合でも表２に示すＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める規格値をクリアすることができるかが問題となるため、対１４の各組み合わせにつき、全周波数帯域において得られた１１通りの測定値−規格値の中から、最小値をもって、各組み合わせの近端漏話レベルとした。
【００２９】
以上のようにして実験結果を数値化して、その結果得られた対１４の撚りピッチの組み合わせと、各組み合わせにおける近端漏話減衰量との関係を図４に示し、評価を行った。なお、１つの実験例につき対１４の組み合わせは６通りあり、これを１５の実験例についてデータを採取したため、計９０のデータを得ることができたが、例えば、実験例１５については、表１に示すように、４つの対１４の撚りピッチの値が等しいため、計６通りある対１４の組み合わせにつき得られた近端漏話減衰量は全て重なり、プロットとしては１点のみに表示され（図４の横軸の１上のプロット参照）、また、その他の対１４の組み合わせにおいても、対１４の撚りピッチの比及び得られた近端漏話減衰量とも微小な差であるものについては、プロットは重ねて示した。
【００３０】
この図４は、横軸に対１４の撚りピッチの比をとり、縦軸に表２に示す対１４の各組み合わせにつき得られた近端漏話減衰量の測定値からＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める規格値を引いた値の全周波数帯域の中での最小値をとって、各実験例における対１４の組み合わせの近端漏話減衰量の評価を示したものである。
【００３１】
従って、この図４において、縦軸がＯｄＢ以上の時には、測定値が規格値以上であったことを示し（すなわち、測定値≧規格値）、規格値をクリアしていることを示す。しかも、この場合、図４における各プロットは、対１４の各組み合わせにつき、全周波数帯域において得られた近端漏話減衰量の測定値から規格値を引いた値の中での最小値を示しているため、このプロットが縦軸のＯｄＢ以上にある場合には、その対１４の組み合わせにおいては、他の全ての周波数帯域においても規格値をクリアすることができることを示している。
【００３２】
また、この図４の横軸は、対１４の撚りピッチの比、すなわち、例えば、一方の対ＴI の撚りピッチをＰI と、他方の対ＴIIの撚りピッチをＰIIとすると、ＰI ／ＰIIを示しているため、横軸が１より小さい場合には、ＰI ＜ＰIIであることを示し、横軸が１より大きい場合には、ＰI ＞ＰIIであることを示している。なお、表１に示すように、実験例１５の対１４の撚りピッチは、全て１５ｍｍに等しく設定しているため（すなわち、ＰI ＝ＰII）、この実験例１５における対１４の組み合わせに関するプロットは、図４に示すように、横軸の１上に表示される一方、その他の実験例１乃至実験例１４については、対１４の撚りピッチは、全て異なるように設定しているため、これらの実験例１乃至実験例１４においてＰI ／ＰII＝１となることはあり得ず、図４においても、実験例１５における対１４の組み合わせ以外に関するデータは、全て横軸の１以外の箇所にプロットされている。
【００３３】
この図４に示した実験結果の評価に際しては、まず、近端漏話減衰量の測定値がＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める規格値に対し＋９ｄＢのマージンを有することができる対１４の組み合わせを模索した。この＋９ｄＢというマージンを設定した理由は、以下の通りである。
【００３４】
本発明においては、前述したように、１５６ＭｂｐｓのＡＴＭ ＬＡＮ等の高速データ通信において良好な伝送特性を得るために、１５６ＭＨｚにおけるＡＣＲ値（近端漏話減衰量−減衰量）を＋１０ｄＢとする必要がある。そこで、まず、そのためには、どの程度の近端漏話減衰量を確保すれば良いかを模索する必要がある。なお、ＡＣＲ値で＋１０ｄＢを確保するためには、近端漏話減衰量又は減衰量のいずれか一方又は双方の特性を向上する必要がある。すなわち、近端漏話減衰量を大きくするか、減衰量を小さくするか、あるいはそれら双方を行うが、通信ケーブル１０においては、減衰量を低減するためには、遮蔽体等の別途の構成要素を必要とすること、その一方で、一般に、近端漏話減衰量は対１４の撚りピッチを適切に選択することによって向上することができ、また、通信ケーブル１０においては主に近端漏話が問題となり近端漏話特性を充分に向上する必要があることから、本発明においては、近端漏話減衰量の向上によって、この目標を達成することに主眼を置いた。
【００３５】
ここに、通信ケーブル１０の減衰量及び近端漏話減衰量に関しては、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５において、下記の数式により、標準規格が定められている。
▲１▼ 減衰量：ATT(f)＝K1・√（ｆ）＋K2・ｆ＋K3／√（ｆ）
▲２▼ 近端漏話減衰量：NEXT(f) ＝NEXT(0.772) −１５ｌｏｇ（ｆ/0.772) なお、上記の数式において、K1、K2、K3は定数であり、それぞれ、K1＝1.967 、K2＝0.023 、K3＝0.050 を示す。また、ｆは周波数（単位：ＭＨｚ）を示す。
【００３６】
この標準規格は、周波数１００ＭＨｚまでの範囲に限定して適用されるものであり、ここに、実証として、周波数１００ＭＨｚを上記数式に代入して１００ＭＨｚにおける減衰量及び近端漏話減衰量を算出してみる。まず、減衰量は、ATT(100)＝K1・√(100) ＋K2・100 ＋K3／√(100) ＝２１．９７から２１．９７ｄＢである。また、近端漏話減衰量は、NEXT(100) ＝NEXT(0.772) −１５ｌｏｇ（100/0.772)＝６４−３１．６８≒３２から３２ｄＢとなり、表２に示すＥＡＩ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める１００ＭＨｚでの標準規格の通りである（表２参照）。なお、近端漏話減衰量に関する数式▲２▼において、『NEXT(0.772) 』は、この表２の最上段に示す数値から『６４』となる。
【００３７】
次に、これらの減衰量及び近端漏話減衰量の値から、１００ＭＨｚにおけるＡＣＲ値（NEXT(100) −ATT(100)）を求めると、３２−２１．９７＝１０．０３（ｄＢ）となることから、周波数１００ＭＨｚにおいては、このＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５に定める標準規格を満足すれば、確かに、＋１０ｄＢのＡＣＲ値を確保ができることが解る。
【００３８】
上記標準規格における数式は、周波数１００ＭＨｚまでの範囲に限定して適用されるものであるが、次に、同様にして、上記数式に周波数１５６ＭＨｚを代入して１５６ＭＨｚにおける減衰量及び近端漏話減衰量を算出すると、減衰量は、ATT(156)＝K1・√(156) ＋K2・156 ＋K3／√(156) ＝２８．１６から２８．１６ｄＢであり、近端漏話減衰量は、NEXT(156) ＝NEXT(0.772) −１５ｌｏｇ（156/0.772)＝６４−３４．５８＝２９．４２となる。このため、ＡＣＲ値は、２９．４２−２８．１６＝＋１．２６（ｄＢ）となり、＋１０ｄＢには全く及ばない。
【００３９】
従って、１５６ＭＨｚの周波数において、＋１０ｄＢ以上のＡＣＲ値を確保するためには、単に、上記標準規格の数式通りの近端漏話減衰量を確保するだけでは足りず、周波数１００ＭＨｚにおける規格値より近端漏話減衰量を更に向上する必要があることが判明した。ここに、上記の通り、周波数１５６ＭＨｚにおける減衰量の規格値は、ATT(156)＝２８．１６（ｄＢ）であることから、周波数１５６ＭＨｚにおいてＡＣＲ値を＋１０ｄＢ以上とするためには、２８．１６＋１０．０＝３８．１６（ｄＢ）より、近端漏話減衰量を３８．１６ｄＢ以上とする必要がある。
【００４０】
そこで、この３８．１６ｄＢという近端漏話減衰量が、ＥＩＡ／ＴＩＡで定める標準規格に照らして、どの程度のマージンであるかを考慮すると、上記標準規格に定める数式によって算出した周波数１５６ＭＨｚにおける近端漏話減衰量は、NEXT(156) ＝２９．４２（ｄＢ）であることから、３８．１６−２９．４２＝８．７４≒９（ｄＢ）となる。従って、近端漏話減衰量として、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める規格値に対して、＋９ｄＢのマージンを持たせることができれば、周波数１５６ＭＨｚにおけるＡＣＲ値として、＋１０ｄＢを確保することができると考えられる。
【００４１】
このため、図４において、規格値に対し、この＋９ｄＢのマージンを持つことができる対１４の組み合わせを模索したところ、図４の斜線領域に示すように、撚りピッチの比（ＰI ／ＰII）が、ＰI ＜ＰIIの時には（すなわち、横軸が１より小さい場合）、０．８以下（ＰI ／ＰII≦０．８）となる対１４の組み合わせであることが判明した。
【００４２】
また、前述したように、ＰI とＰIIの大小関係を逆転して捉え、ＰI ＞ＰIIとした場合にも、近端漏話減衰量の値は等しく、かつ、この場合の撚りピッチの比は、丁度逆数の関係になる。このことから、ＰI ＜ＰIIの場合には、ＰI ／ＰII≦０．８であれば規格値＋９ｄＢという基準をクリアするということは、その逆のＰI ＞ＰIIの場合には、この０．８という数値の逆数、すなわち１．２５をとって、ＰI ／ＰII≧１．２５の範囲内であれば、同様に、規格値＋９ｄＢという基準をクリアすることができる。実際に、図４においても、その斜線領域に示すように、撚りピッチの比（ＰI ／ＰII）が、ＰI ＞ＰIIの時には（すなわち、横軸が１より大きい場合）、１．２５以上（ＰI ／ＰII≧１．２５）の範囲内では、規格値＋９ｄＢという基準をクリアしているのを確認することができる。
【００４３】
この場合、１つの通信ケーブル１０内における、いずれの対１４の組み合わせにおいても、この図４の斜線領域に示す範囲に含まれるように選択しなければ、良好な伝送特性を得ることができない。そこで、１つの通信ケーブル１０内において任意に選択された２つの対１４の組み合わせが、図４の斜線領域の範囲に含まれるように、上記の撚りピッチＰI 、ＰIIを任意に選択された２つの対Ｔi 、Ｔj の撚りピッチＰi 、Ｐj と置き換えて、
Ｐi ＜Ｐj の時は、Ｐi ／Ｐj ≦０．８
Ｐi ＞Ｐj の時は、Ｐi ／Ｐj ≧１．２５
という数式（１）を導いたのである。
【００４４】
上記の数式（１）は、４つの対１４を用いて実験した結果導き出されたものであるが、この数式は、対１４の各組み合わせに関する数式であるため、１つの通信ケーブル１０内における対１４の数には左右されず、いずれの対１４の組み合わせをとっても、この数式を満たすようにすれば、勿論、４つの以外の他の数の対１４を集合撚りする場合でも、良好な伝送特性を得ることができる。
【００４５】
なお、このように、周波数１５６ＭＨｚにおけるＡＣＲ値を＋１０ｄＢとするために、近端漏話減衰量を向上させるに際して、対１４の撚りピッチを適切に選択する方法をとったのは、細径、軽量で、充分な可撓性を備えつつ、高速データ通信において、良好な伝送特性を得るためである。すなわち、各対１４毎にシールドを施して各対１４間の絶縁性を向上して近端漏話減衰量を向上することも考えられるが、これでは、通信ケーブル１０の直径が大きく、また、重量も重くなる上に、通信ケーブル１０にある程度必要とされる可撓性に欠ける問題が生じ、更には、コストアップにもつながるからである。
【００４６】
以上のようにして導いた数式（１）により、対１４の数を問わず、２つの対１４間の関係については、いずれの対１４の組み合わせをとっても、周波数０．７７２ＭＨｚから周波数１５６ＭＨｚまでの全周波数帯域においてＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａで定める近端漏話に関する標準規格に対して＋９ｄＢ以上のマージンを確保することができ、周波数１５６ＭＨｚにおいてもＡＣＲ値を＋１０ｄＢ以上とすることができる。
【００４７】
しかし、例えば、４つの対１４から成る通信ケーブル１０において、これらの４つの対１４のいずれをもデータ伝送に使用する場合には、２つの対１４間の個別的な関係のみならず、任意の１つの対１４に対する他の３つの対１４からの多重漏話も考慮する必要がある。この観点から条件として導かれたのが、数式（２）であり、以下、この数式（２）を導いた過程を説明する。
【００４８】
まず、多重漏話は、図５に示すように、対１４Ａ乃至対１４Ｄの４つの対１４から成る通信ケーブル１０において、例えば、任意に選択された対１４Ａを例に説明すると、対１４Ａの受信側（誘導側）が、対１４Ａの発信側（被誘導側）から伝送された信号Ｓ1 （図５参照）が減衰されて伝達される信号Ｓ2 （図５参照）と同時に、他の３つの対１４Ｂ乃至１４Ｄから送信された信号ＳB 乃至ＳD （図５参照）をも、それぞれの対１４Ｂ乃至１４Ｄから近端漏話として受信することにより生じる。
【００４９】
従って、多重漏話特性を向上して、任意の１つの対１４Ａの伝送信号を正常に読み取るためには、ノイズとなる他の３つの対１４Ｂ乃至１４Ｄからの近端漏話の皮相電力の和（信号ＳB 乃至ＳD の皮相電力の和）と、任意の１つの対１４Ａの送り皮相電力（信号Ｓ2 の皮相電力）との差が大きくなるようにする必要がある。このため、この任意の１つの対１４Ａに対する他の３つの対１４Ｂ乃至１４Ｄからの近端漏話の皮相電力の和と、任意の１つの対１４Ａの送り皮相電力との比からｄＢ値、すなわち、１０＊ｌｏｇ（近端漏話の皮相電力の和／送り皮相電力）を算出し、このｄＢ値を指標として多重漏話特性につき検討を加ることとした。この場合のｄＢ値をパワーサム値という。
【００５０】
このパワーサム値は、２つの対１４間の近端漏話減衰量から求めることができ、具体的には、１つの対１４の他の３つの対１４との間の組み合わせの近端漏話減衰量であるＸ1 、Ｘ2 、Ｘ3 をそれぞれ測定し、その結果得られた各近端漏話減衰量を、Ｐ＝１０log10 ［１０x1/10 ＋１０x2/10 ＋１０x3/10 ］に代入して求めることができる。
【００５１】
この場合、良好な近端漏話特性とするためには、上述したように、他の３つの対１４からの近端漏話の皮相電力の和と、問題となる１つの対１４の送り皮相電力との差を充分に大きくする必要があることから、その目安として、前述した数式（１）で問題としたＡＣＲ値、すなわち、近端漏話減衰量から減衰量を引いた値と同様に、問題となる１つの対１４のパワーサム値からその対１４の減衰量を引いた値が＋１０ｄＢ以上であればよいと考えられる。そして、周波数１５６ＭＨｚにおいて、この＋１０ｄＢ以上というマージンを確保するためには、前述した数式（１）を導いた過程から解るように、パワーサム値が、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める近端漏話減衰量の標準規格値である２９．４２ｄＢに対して、前述した８．７４ｄＢのマージンを有すればよいと考えられる。このことから、２９．４２＋８．７４＝３８．１６より、パワーサム値として、３８．１６ｄＢを確保すれば、他の３つの対１４からの多重漏話を考慮しても、充分な近端漏話特性を得ることができると考えられる。
【００５２】
そこで、次に、このパワーサム値で３８．１６ｄＢを確保するためには、２つの対１４間ではどの程度の近端漏話減衰量を確保すれば良いかを模索した。具体的には、他の３つの対１４から等しい皮相電力が漏話して、問題となる１つの対１４に関するパワーサム値が３８．１６ｄＢになったとすると、１つの対１４当りの近端漏話の皮相電力Ｘは、
Ｘ＝１０-38.16/10 ／３
となり、この時、問題となる１つの対１４と他の３つの対１４のうちの任意に選択された１つの対１４の２つの対１４間の近端漏話減衰量のｄＢ値は、
−１０ｌｏｇＸ＝４２．９３
より、４２．９３ｄＢとなる。
【００５３】
従って、４つの対１４を有する通信ケーブル１０に関して、対１４の全ての組み合わせにおいて、周波数１５６ＭＨｚにおける近端漏話減衰量として４２．９３ｄＢ以上を確保することができれば、任意に選択された１つの対１４について、他の３つの対１４からの近端漏話のパワーサム値として３８．１６ｄＢ以上を確保することができる。
【００５４】
次いで、この４２．９３ｄＢという近端漏話減衰量が、ＥＩＡ／ＴＩＡで定める標準規格に照らして、どの程度のマージンであるかを考慮すると、上記標準規格に定める数式によって算出した周波数１５６ＭＨｚにおける近端漏話減衰量は、NEXT(156) ＝２９．４２（ｄＢ）であることから、４２．９３−２９．４２＝１３．５１（ｄＢ）となる。従って、２つの対１４間における近端漏話減衰量として、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める規格値に対して、＋１３．５１ｄＢのマージンを持たせることができれば、どの対１４においても周波数１５６ＭＨｚにおけるパワーサム値として３８．１６ｄＢ以上を確保することができると考えられる。
【００５５】
この点について、再び、図４に着目すると、図４の実線Ａ（図４参照）に示すように、数式（１）で示す撚りピッチの比である０．８又は１．２５よりも更に１倍に近い領域（すなわち、数式（１）を満足する領域以外の領域）では、１３．５１ｄＢというマージンを確保することができる対１４の組み合わせが殆どないことが解る。このため、少なくとも、数式（１）を満足する領域内でなければ、３８．１６ｄＢ以上のパワーサム値を得ることができないと考えられる。そこで次に、４つの対１４から成る通信ケーブル１０において、対１４の撚りピッチを数式（１）を満足する領域から選択することを前提として、この場合の通信ケーブル１０の撚りピッチに着目することとした。具体的には、対１４の撚りピッチは変えることなく、通信ケーブル１０の撚りピッチのみを様々に変えて、種々の実験を行い、近端漏話減衰量に関する効果を検討した。なお、本発明において、通信ケーブル１０の撚りピッチとは、複数の対１４を相互に撚り合わせるピッチをいう。
【００５６】
実験例として、外径０．５１１ｍｍの軟銅線から成る導体１８に、ポリエチレンから成る絶縁層２０を被覆した外径０．９４ｍｍの絶縁電線１６から成る４つの対１４を用いて、図１に示すように、集合撚り層１２とシース層２２とを有する通信ケーブル１０を製造した。
【００５７】
この場合において、各対１４の撚りピッチは、上記の数式を満たす範囲から次のようにして選択した。まず、４つの対１４の撚りピッチの最小値Ｐ1 をＰ1 ＝１０．０ｍｍと設定し、以下、できるだけ小さい撚りピッチを選択して４つの対１４の撚りピッチの最大値をできるだけ小さくすべく、上記数式を相互に満足する範囲での最小値を順次選択していくことにした。
【００５８】
すなわち、撚りピッチの最小値Ｐ1 の次に大きい撚りピッチＰ2 （４つの対１４の撚りピッチの中で、２番目に小さく、３番目に大きい撚りピッチ）は、Ｐ2 ／Ｐ1 ≧１．２５より、Ｐ2 ≧１．２５×Ｐ1 ≧１．２５×１０≧１２．５ｍｍとなり、１２．５ｍｍ以上の中での最小値、すなわち、１２．５ｍｍと設定した。同様にして、その次に大きい撚りピッチＰ3 は、Ｐ3 ≧１．２５×Ｐ2 より１６．０ｍｍと、また撚りピッチの中の最大値Ｐ4 は、Ｐ4 ≧１．２５×Ｐ3 より、２０．０ｍｍと設定した。このようにして、４つの対１４の撚りピッチＰ1 乃至Ｐ4 をそれぞれ▲１▼１０．０ｍｍ、▲２▼１２．５ｍｍ、▲３▼１６．０ｍｍ、▲４▼２０．０ｍｍに設定した。また、このように設定していくことにより、対１４のすべての組み合わせにおいて、上記数式を満足することができる。
【００５９】
【表３】
【００６０】
次いで、各対１４の撚りピッチは上記の数値に固定したままで、表３に示すように、通信ケーブル１０の撚りピッチ（４つの対１４を撚り合わせるピッチ）を、３０ｍｍ（実験例１６）、４０ｍｍ（実験例１７）、５０ｍｍ（実験例１８）、６０ｍｍ（実験例１９）、７０ｍｍ（実験例２０）、９０ｍｍ（実験例２１）、１１０ｍｍ（実験例２２）、１３０ｍｍ（実験例２３）の計８種類設定して、各実験例毎に、１つの通信ケーブル１０内における４つの対１４の全ての組み合わせ（１つの実験例につき、上記の対▲１▼と対▲２▼等の組み合わせで、計６つの組み合わせ）について、近端漏話減衰量を測定した。
【００６１】
次いで、対１４の撚りピッチの組み合わせと、各組み合わせにおける近端漏話減衰量との関係を調べた。
【００６２】
この場合において、対１４の各組み合わせの近端漏話レベルを示す指標は、図４の場合と同様にして定めた。すなわち、表２に示すように、表３に示す各実験例における対１４の全ての組み合わせにつき得られた近端漏話減衰量の測定値から、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める規格値を引いた値を算出し、これを各組み合わせにつき表２に示す標準規格の全周波数帯域（表２に示す１１の周波数）にわたって求めた。そして、最悪の場合でも表２に示すＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める規格値をクリアすることができるかが問題となるため、対１４の各組み合わせにつき、全周波数帯域において得られた１１通りの測定値−規格値の中から、最小値をもって、各組み合わせの近端漏話レベルとした。
【００６３】
また、対１４の撚りピッチの組み合わせを数値化する指標は、図４の場合と異なり、以下のようにして定めた。すなわち、撚り合わされているために通信ケーブル１０内において斜めに走査している対１４の撚りピッチＰを、図３に示すように、通信ケーブル径方向成分（図３のＰix、Ｐjx参照）と、通信ケーブル長手方向成分（図３のＰiy、Ｐjy参照）とに分解して考えた。そして、これらの通信ケーブル径方向成分と通信ケーブル長手方向成分のうち、通信ケーブル１０の撚りピッチの大きさによって顕著な差が出るのは、通信ケーブル径方向成分であり、具体的には、通信ケーブル１０の撚りピッチが小さい程通信ケーブル径方向成分は大きくなり、通信ケーブル１０の撚りピッチが大きい程通信ケーブル径方向成分は小さくなる。よって、対１４の撚りピッチを数値化する指標として、対１４の撚りピッチの通信ケーブル径方向成分の積（Ｐix×Ｐjx）を採用し、この対１４の撚りピッチの通信ケーブル径方向成分の積と近端漏話減衰量との関係を調べた。
【００６４】
以上のようにして実験結果を数値化し、その結果得られた対１４の撚りピッチの組み合わせと、各組み合わせにおける近端漏話減衰量との関係を図６に示し、評価を行った。
【００６５】
この図６は、横軸に対１４の撚りピッチの通信ケーブル径方向成分の積（Ｐix×Ｐjx）をとり、縦軸に表３に示す対１４の各組み合わせにつき得られた近端漏話減衰量の測定値からＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める規格値を引いた値の全周波数帯域の中での最小値をとって、各実験例における対１４の組み合わせの近端漏話減衰量の評価を示したものである。
【００６６】
この図６より、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める近端漏話減衰量の規格値に対して、＋１３．５１ｄＢ以上のマージンを持つことができる対１４の組み合わせを模索したところ、図６の斜線領域に示すように、対１４の撚りピッチの通信ケーブル径方向成分の積が４≦Ｐix×Ｐjx≦２２．５の範囲となる対１４の組み合わせであることが判明した。
【００６７】
具体的には、通信ケーブル１０の撚りピッチを５０ｍｍに設定した実験例１８と、６０ｍｍに設定した実験例１９については、いずれの対１４の組み合わせをとっても、規格値に対して＋１３．５１ｄＢのマージンを持つことができた。なお、この場合、図６における各プロットは、対１４の各組み合わせにつき、全周波数帯域において得られた近端漏話減衰量の測定値から規格値を引いた値の中での最小値を示しているため、縦軸の＋１３．５１ｄＢ以上の箇所にプロットされる対１４の組み合わせにおいては、他の全ての周波数帯域においても、規格値に対して＋１３．５１ｄＢ以上のマージンを持つことができる。
【００６８】
そして、この結果を対１４を構成する絶縁電線１６の外径ｄとの関係で条件付けするため、この４≦Ｐix×Ｐjx≦２２．５を、対１４を構成する絶縁電線１６の外径ｄ（ｄ＝０．９４）の２乗で割ることにより４．５３≦（Ｐix×Ｐjx）／ｄ2 ≦２５．４という数式（２）を導いたのである。
【００６９】
なお、上記のように、数式（２）は、数式（１）を満足する領域から対１４の撚りピッチを選択することが前提となっている。従って、本発明の通信ケーブル１０においては、条件として、対１４の撚りピッチを数式（１）及び数式（２）を同時に満足する領域から選択することが必要となる。また、１つの通信ケーブル１０内における、いずれの対１４の組み合わせにおいても、この数式（２）を満足するように対１４の撚りピッチを選択しなければ、良好な伝送特性を得ることができないため、上記数式（２）におけるＰi 、Ｐj をそれぞれ任意に選択された２つの対Ｔi 、Ｔj の撚りピッチＰi 、Ｐj と考えて、条件とした。
【００７０】
数式（１）及び数式（２）は、それぞれ、以上のようにして導き出されたものであるが、次に、これらの数式を同時に満足する領域から、対１４の撚りピッチを選択した本発明の実施例を挙げて、その効果を立証する。
【００７１】
具体的には、外径０．５１１ｍｍの軟銅線から成る導体１８に、ポリエチレンから成る絶縁層２０を被覆した外径０．９４ｍｍの絶縁電線１６から成る４つの対１４を用いて、図１に示すように、集合撚り層１２とシース層２２とを有する通信ケーブル１０を製造した。なお、シース層２２として、ポリ塩化ビニルを被覆した。
【００７２】
この場合において、各対１４の撚りピッチは、数式（１）を満足するように、表３に示す実験例１６乃至実験例２３と同様にして、最小値Ｐ1 から順に、▲１▼Ｐ1 ＝１０．０ｍｍ、▲２▼Ｐ2 ＝１２．５ｍｍ、▲３▼Ｐ3 ＝１６．０ｍｍ、▲４▼Ｐ4 ＝２０．０ｍｍに設定した。その上で、通信ケーブル１０の撚りピッチを６０ｍｍに設定し、これらの４つの対１４を、数式（２）を満足するように、相互に６０ｍｍの撚りピッチで撚り合わせた。すなわち、この本発明の実施例は、上記表３に示す実験例１９と同じものである。
【００７３】
【表４】
【００７４】
なお、この本発明の実施例における対１４の撚りピッチの通信ケーブル径方向成分を表４に示す。この表４から解るように、対１４の撚りピッチのいずれの組み合わせをとっても、４．５３≦（Ｐix×Ｐjx）／ｄ2 ≦２５．４という本発明の数式（２）を満足していることが解る。
【００７５】
以上の実施例につき、まず、対１４の全ての組み合わせ（合計６通り）につき、近端漏話減衰量を測定し、その結果を図７に示した。具体的には、対１４の各組み合わせにつき、表２に示すＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める全周波数帯域（表２に示す１１の周波数）と、本発明において問題となる１５６ＭＨｚの計１２の周波数において、近端漏話減衰量を測定した。この図７から解るように、対１４のいずれの組み合わせに関する近端漏話減衰量をとっても、全周波数帯域にわたってＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める規格値に対し＋１３．５１ｄＢのマージンを確保することができ、特に、１５６ＭＨｚにおける近端漏話減衰量も規格値に対して＋１３．５１ｄＢのマージンを確保することができるのが解る。
【００７６】
次に、このように近端漏話減衰量で規格値に対して＋１３．５１ｄＢのマージンを有すれば、パワーサム値で規格値に対して＋８．７４ｄＢのマージンを確保することができるかを確認した。具体的には、対１４の各組み合わせにつき得られた近端漏話減衰量から、４つの対１４の各々についてパワーサム値を算出して、その結果を図８に示した。この図８から解るように、いずれの対１４においても、多重漏話特性の指標となるパワーサム値で、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める近端漏話減衰量の規格値に対して、＋８．７４ｄＢのマージンを確保することができたのが確認された。この図８からは、特に、問題となる周波数１５６ＭＨｚにおいても、パワーサム値で充分なマージンを確保することができるのが解る。
【００７７】
更に、対１４の各組み合わせにつき得られた近端漏話減衰量を基に、ＡＣＲ値を算出した。この場合、周波数が増加するに従い、減衰量は増加し、近端漏話減衰量は減少するため、近端漏話減衰量から減衰量を差し引いた値であるＡＣＲ値は、通常、その対１４における最高の使用周波数において最小値となることから、最高の周波数におけるＡＣＲ値が＋１０ｄＢ以上であれば、他の周波数においてもＡＣＲ値として＋１０ｄＢを確保することができると共に、最高の周波数において近端漏話減衰量の値が最小であった対１４の組み合わせに関するＡＣＲ値が＋１０ｄＢ以上であれば、他の対１４の組み合わせについても、＋１０ｄＢ以上のＡＣＲ値を確保することができると考えられる。このため、図７に示す近端漏話減衰量のうち、最高の周波数である１５６ＭＨｚにおける近端漏話減衰量の値が最小であった対１４の組み合わせ（すなわち、図７に示すように、▲２▼１２．５ｍｍと▲３▼１６．０ｍｍの対１４の組み合わせ）につき、各周波数毎にＡＣＲ値を算出して、これを図９に示した。
【００７８】
この図９から解るように、いずれの周波数においても、ＡＣＲ値として、＋１０ｄＢ以上を確保することができた。この場合、この図９に示すＡＣＲ値は、最高の周波数１５６ＭＨｚにおける近端漏話減衰量の値が最小であった対１４の組み合わせに関するＡＣＲ値を示したものであるため、図９に示すＡＣＲ値の最小値が＋１０ｄＢ以上という目標を達成しているということは、すなわち、他の対１４の組み合わせについても、いずれの周波数においてもＡＣＲ値として＋１０ｄＢ以上を確保することができることを示している。
【００７９】
また、図９から解るように、特に問題となる周波数１５６ＭＨｚにおけるＡＣＲ値についても、＋１０ｄＢ以上を確保することができた。このため、本発明に示す対１４の撚りピッチの範囲から選択すれば、１５６Ｍｂｐｓの高速データ通信において良好な伝送特性を得ることができることが解る。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によれば、上記のように、複数の対の撚りピッチを数値限定しているため、隣り合う対の撚りピッチが必ず異なり、しかも、各対が実験の結果得られた最適な値の撚りピッチで撚り合わされているため、近端漏話減衰量が向上し、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める電気特性規格を満足することができる上に、通信ケーブル１００ｍでの１５６ＭＨｚにおいて、ＡＣＲ値を＋１０ｄＢ以上とすることができると同時に充分な多重漏話特性も確保することができ、１００Ｍｂｐｓ以上の、特に、１５６Ｍｂｐｓの高速データ通信においても良好な伝送特性を得ることができる実益がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の通信ケーブルの一例を示す断面図である。
【図２】本発明に用いられる対の断面図である。
【図３】通信ケーブル内における対の撚りピッチの通信ケーブル径方向成分と通信ケーブル長手方向成分とを示す撚りピッチ分解図である。
【図４】本発明に関する実験例における対の組み合わせにつき得られた近端漏話減衰量と、対の撚りピッチの比との関係を示すプロット図である。
【図５】通信ケーブル内で生じる多重漏話の状態を示す概略図である。
【図６】本発明に関する実験例における対の組み合わせにつき得られた近端漏話減衰量と、対の撚りピッチの通信ケーブル径方向成分の積との関係を示すプロット図である。
【図７】本発明の実施例における対の組み合わせにつき得られた近端漏話減衰量の測定値を示したプロット図である。
【図８】本発明の実施例における対につき得られたパワーサム値を示すプロット図である。
【図９】本発明の実施例における対の組み合わせにつき得られたＡＣＲ値を示すプロット図である。
【符号の説明】
１０ 通信ケーブル
１２ 集合撚り層
１４ 対
１６ 絶縁電線
１８ 導体
２０ 絶縁層
２２ シース層
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速データ通信等に用いられる通信ケーブルに関し、特に、複数の対を集合撚りして形成された通信ケーブルの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば事務所やビル内等のように地域的に限定された範囲で用いられる通信ケーブルとしては、一般に、主に音声信号を伝送する屋内線若しくは構内ケーブル、又は米国電子工業会／米国通信工業会（以下、『ＥＩＡ／ＴＩＡ』という。）−５６８Ａで規格が定められている１０Ｍｂｐｓまでのデータ伝送用の複数の対を撚り合わせて成る通信ケーブルが用いられている。これらの通信ケーブルにおいては、従来、隣り合う対を異なる撚りピッチで撚り合わせたり、各対の撚りピッチ間の関係が整数倍とならないように設定することにより、漏話特性の向上を図っていた。
【０００３】
また、近年、事務所や商用ビルディング等の構内配線システムにおいても、１００Ｍｂｐｓ程度の高速データ通信の要求が高まってきていることに鑑み、最近では、複数の対を撚り合わせて形成された１００Ｍｂｐｓまでのデータ伝送に使用することができる通信ケーブルが、今後のマルチメディアアプリケーション対応用として用いられている。この１００Ｍｂｐｓまでのデータ伝送に使用することができる通信ケーブルについては、同様にＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａにおいてその標準規格が定められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、例えば、非同期転送モードのコンピュータネットワーク（以下、『ＡＴＭ ＬＡＮ』という）においては１５６Ｍｂｐｓ程度の高速データ通信が必要となる等、今後は更に１００Ｍｂｐｓ以上の高速データ通信の要求が高まる。このため、この１００Ｍｂｐｓ以上の、特に、ＡＴＭ ＬＡＮにおいて必要な１５６Ｍｂｐｓ程度の高速データ通信に使用することができる通信ケーブルについて、減衰量、近端漏話減衰量等の周波数特性を向上することが必要となる。
【０００５】
ここに、通信ケーブルの伝送特性を考慮する際しては、近端漏話減衰量の測定値（ｄＢ）から減衰量の測定値（ｄＢ）を引いた値であるＡＣＲ値が重要な指標となる。すなわち、ディジタル信号を伝送する際には、０が１に又はその逆に伝送される等のデータの誤りの発生率であるビットエラーレートが問題となり、このビットエラーレートが１０-10 （１００億回に１回のエラー発生率）であることが良好なデータ伝送が可能となる目安となり、これはＡＣＲ値で＋１０ｄＢに相当する。このため、現状の１００Ｍｂｐｓまでの高速データ通信に使用することができる通信ケーブルに関するＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５の標準規格を満足すれば、通信ケーブル１００ｍ、１００ＭＨｚで＋１０ｄＢのＡＣＲ値を確保することができるようになっている。
【０００６】
このＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａでは、１００Ｍｂｐｓを越える高速データ通信に関する規格は示されていないため、例えば、１５６Ｍｂｐｓにおいてはどの程度のＡＣＲ値を確保すれば良好な伝送特性を得ることができるかを検討する必要がある。この場合、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａにおいては、１００Ｍｂｐｓの高速データ通信に関し、１００ＭＨｚまでの周波数が規格の上限であり、最大限１００ＭＨｚで１００Ｍビットのデータを伝送する際のＡＣＲ値が＋１０ｄＢあればよいといことであるから、１５６Ｍｂｐｓの高速データ通信については、最大限１５６ＭＨｚにおけるＡＣＲ値として、同様に＋１０ｄＢを確保すれば、それ以下の周波数におけるデータ伝送を含め、ほぼ必要な周波数帯域のいずれにおけるデータ伝送についても、良好な伝送特性を得ることができると考えられる。特に、ＡＴＭ ＬＡＮでは、実際には、約５０〜７８ＭＨｚの周波数で１５６Ｍｂｐｓのデータ伝送を行うため、この実用レベルの周波数帯域においても確実に良好な伝送特性を確保することができると考えられる。
【０００７】
また、例えば、現状のコンピュータネットワーク（以下、『ＬＡＮ』という。）用の通信ケーブルは、４つの対から形成され、１つの端末に関し、入力で１対、出力で１対の計２つの対を入出力に割り当てる一方、将来の新しいアプリケーションに対応できるように残りの２つの対を予備として含めている。今後は、この現在では予備とされている２つの対も含め、４つのいずれの対をもデータ伝送に使用することが予想され、この場合の、とある１つの対に対する他の３つの対からの多重漏話特性も充分に考慮しなければ、良好な伝送特性を得ることができない。
【０００８】
本発明の課題は、上記の点に鑑み、近端漏話減衰量を向上して通信ケーブル１００ｍでの１５６ＭＨｚにおいて、ＡＣＲ値を＋１０ｄＢ以上とすると共に充分な多重漏話特性も確保して、１００Ｍｂｐｓ以上の、特に、１５６Ｍｂｐｓの高速データ通信においても良好な伝送特性を得ることができる通信ケーブルを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するための手段として、複数の対を隣り合う対が異なる撚りピッチとなるように集合撚りして形成された通信ケーブルにおいて、これらの複数の対のうち、任意に選択された２つの対Ｔi 、Ｔj の撚りピッチＰi 、Ｐj が、下記の数式（１）及び数式（２）を同時に満足する領域から選択されていることを特徴とする通信ケーブルを提供するものである。
但し、下記の数式において、Ｐixは対Ｔi の撚りピッチＰi の通信ケーブル径方向成分を、Ｐjxは対Ｔj の撚りピッチＰj の通信ケーブル径方向成分を、ｄは複数の対を構成する絶縁電線の外径を示す。
数式（１） Ｐi ＜Ｐj の時は、Ｐi ／Ｐj ≦０．８
Ｐi ＞Ｐj の時は、Ｐi ／Ｐj ≧１．２５
数式（２） ４．５３≦（Ｐix×Ｐjx）／ｄ2 ≦２５．４
【００１０】
複数の対の撚りピッチをこのように数値限定すると、隣り合う対の撚りピッチが必ず異なり、しかも、後に述べる実験例及び本発明の実施例に示すように、各対が実験の結果得られた最適な値の撚りピッチで撚り合わされているため、近端漏話減衰量が向上し、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める電気特性規格を満足することができる上に、通信ケーブル１００ｍでの１５６ＭＨｚにおいて、ＡＣＲ値を＋１０ｄＢ以上とすることができると同時に充分な多重漏話特性も確保することができ、１００Ｍｂｐｓ以上の、特に、１５６Ｍｂｐｓの高速データ通信においても良好な伝送特性を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明すると、図１は本発明の通信ケーブル１０を示し、この通信ケーブル１０は、集合撚り層１２と、この集合撚り層１２の上に設けられたシース層２２とから成っている。なお、シース層２２は、例えば、ポリ塩化ビニル等から形成され、集合撚り層１２を外部環境から保護する。
【００１２】
集合撚り層１２は、図１に示すように、複数の対１４を集合撚りして形成されている。図示の実施の形態では、集合撚り層１２は、４つの対１４Ａ乃至１４Ｄから成っているが、必要に応じて他の適宜な数としてもよい。
【００１３】
各対１４は、図１及び図２に示すように、２つの絶縁電線１６を撚り合わせて形成されている。この絶縁電線１６の各々は、特に図２に示すように、導体１８に絶縁層２０を被覆して形成される。この導体１８としては、例えば、軟銅線等を用いることができ、また、絶縁層２０は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等から形成することができ、特に、発泡ポリエチレン、発泡ポリプロピレンから形成すると、低誘電率化することができるので好ましい。
【００１４】
これらの４つの対１４Ａ乃至１４Ｄは、漏話が生じないよう、隣り合う対１４が異なる撚りピッチとなるように撚り合わされている。従って、例えば、図１に示す隣り合う対１４Ａと対１４Ｂの一方の対１４Ａの撚りピッチＰA と他方の対１４Ｂの撚りピッチＰB は異なり、このことは対１４Ｂと対１４Ｃ、対１４Ｃと対１４Ｄ、また対１４Ｄと対１４Ａとの間でも成立する。すなわち対１４Ａの撚りピッチをＰA 、対１４Ｂの撚りピッチをＰB 、対１４Ｃの撚りピッチをＰC 、対１４Ｄの撚りピッチをＰD とした場合、ＰA ≠ＰB 、ＰB ≠ＰC 、ＰC ≠ＰD 、ＰD ≠ＰA が常に成立する。なお、本発明において、対１４の撚りピッチとは、各対１４を構成する２つの絶縁電線１６を撚り合わせるピッチをいう。
【００１５】
本発明においては、これらの複数の対１４のうち、任意に選択された２つの対Ｔi 、Ｔj の撚りピッチＰi 、Ｐj が、下記の数式（１）及び数式（２）を同時に満足する領域から選択されている。
但し、下記の数式において、Ｐixは対Ｔi の撚りピッチＰi の通信ケーブル径方向成分を、Ｐjxは対Ｔj の撚りピッチＰj の通信ケーブル径方向成分を、ｄは複数の対を構成する絶縁電線の外径を示す。
数式（１） Ｐi ＜Ｐj の時は、Ｐi ／Ｐj ≦０．８
Ｐi ＞Ｐj の時は、Ｐi ／Ｐj ≧１．２５
数式（２） ４．５３≦（Ｐix×Ｐjx）／ｄ2 ≦２５．４
【００１６】
複数の対１４の撚りピッチをこのように数値限定して設定すると、後に述べる実験例及び本発明の実施例から解るように、各対が実験の結果得られた最適な値の撚りピッチで撚り合わされているため、近端漏話減衰量が向上し、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める電気特性規格を満足することができる上に、通信ケーブル１００ｍでの１５６ＭＨｚにおけるＡＣＲ値を＋１０ｄＢ以上とすることができると同時に多重漏話特性も向上し、１５６Ｍｂｐｓの高速データ通信において良好な伝送特性を得ることができる。また、本発明の通信ケーブル１０においては、これらの数式を満足する結果、複数の対１４は、全て異なる撚りピッチで撚り合わせれ、この結果、隣り合う対１４の撚りピッチも相互に異なることになる。
【００１７】
ここに、上記の数式（２）において、Ｐix及びＰjxは、図３に示すように、それぞれ、対Ｔi の撚りピッチＰi の通信ケーブル径方向成分又は対Ｔj の撚りピッチＰj の通信ケーブル径方向成分を示す。同じくｄは、対１４を構成する絶縁電線１６の外径を示す。また、本明細書中において、撚りピッチを示すＰの後に付される小文字のx は、いずれも、上記と同様に、その撚りピッチＰについての通信ケーブル径方向成分を示す。なお、図３において、Ｐiy、Ｐjyは、それぞれ、対Ｔi の撚りピッチＰi の通信ケーブル長手方向成分、対Ｔj の撚りピッチＰj の通信ケーブル長手方向成分を示す。
【００１８】
このように、本発明においては、対Ｔi の撚りピッチＰi 及び対Ｔj の撚りピッチＰj については、通信ケーブル径方向成分に変換して考える。ここに、対Ｔi の撚りピッチＰi の通信ケーブル径方向成分Ｐixは、図３に示すように、対Ｔi 及び対Ｔj を有する通信ケーブルＫの撚りピッチ（４つの対１４を撚り合わせるピッチ）をＰk とおき、また通信ケーブルＫの外径をＤk とおくと、Ｐix＝〔πＤk ／［Ｐk 2＋（πＤk ）2 ］1/2 〕×Ｐi （数式（３））により求めることができる。
【００１９】
同様にして、対Ｔj の撚りピッチＰj の通信ケーブル径方向成分Ｐjxも、数式（３）のＰi をＰj に置き換えて、Ｐjx＝〔πＤk ／［Ｐk 2＋（πＤk ）2 ］1/2 〕×Ｐj （数式（４））により求めることができる。
【００２０】
上記の数式（１）及び数式（２）、すなわち、複数の対１４の撚りピッチの関係について、例えば、図１を例に説明すると、図１に示す実施の形態の通信ケーブル１０は、４つの対１４Ａ乃至１４Ｄを有しているため、これらの４つの対１４Ａ乃至１４Ｄのうち、任意に選択された２つの対１４、例えば、対１４Ａと対１４Ｂを選択した場合には、対１４Ａの撚りピッチＰA と対１４Ｂの撚りピッチＰB とが、下記の数式（１）′及び数式（２）′を同時に満足する領域から選択されている。
数式（１）′ ＰA ＜ＰB の時にはＰA ／ＰB ≦０．８
ＰA ＞ＰB の時にはＰA ／ＰB ≧１．２５
数式（２）′ ４．５３≦（ＰAx×ＰBx）／ｄ2 ≦２５．４
これらの数式は、勿論、他の、例えば、対１４Ａと対１４Ｃ、対１４Ｂと対１４Ｃ等のいずれの対１４の組み合わせにおいても同様に成立し、図示の４つの対１４Ａ乃至１４Ｄの場合には、計６通りの対１４の組み合わせのいずれについても成立する。
【００２１】
【実施例】
次に、上述した数式を導いた過程を実験例を参照しながら説明すると共に、本発明の効果を実施例を参照しながら立証する。
【００２２】
まず、外径が０．９４ｍｍである２つの絶縁電線１６を撚り合わせて形成された特性インピーダンスが１００Ωの４つの対１４を、撚りピッチが相互に異なるようにして集合撚りした通信ケーブル１０において、これらの４つの対１４の撚りピッチの組み合わせを変えて１５の実験例を設定した。各実験例における対１４の撚りピッチの具体的な値は、次の表１に示す通りである。
【００２３】
【表１】
この表１に示す各実験例につき、４つの対１４の全ての組み合わせ（１つの実験例につき対１４の組み合わせは、計６通り）について、近端漏話減衰量を測定した。
【００２５】
次いで、対１４の撚りピッチの組み合わせと、各組み合わせにおける近端漏話減衰量との関係を調べた。
【００２６】
この場合において、対１４の撚りピッチの組み合わせを数値化する指標として、対１４の撚りピッチの比を採用し、この対１４の撚りピッチの比と近端漏話減衰量との関係を調べた。これは、通常、近端漏話は、対１４の撚りピッチの比によって左右されると考えられるためである。
【００２７】
【表２】
また、対１４の各組み合わせの近端漏話レベルを示す指標は、以下のようにして定めた。すなわち、表２に示すように、表１に示す各実験例における対１４の全ての組み合わせ（例えば、表１に示す実験例１における対▲１▼と対▲２▼、対▲１▼と対▲３▼、対▲１▼と対▲４▼等の組み合わせ）につき得られた近端漏話減衰量の測定値から、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める規格値を引いた値を算出し、これを各組み合わせにつき表２に示す標準規格の全周波数帯域（表２に示す１１の周波数）にわたって求めた。そして、最悪の場合でも表２に示すＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める規格値をクリアすることができるかが問題となるため、対１４の各組み合わせにつき、全周波数帯域において得られた１１通りの測定値−規格値の中から、最小値をもって、各組み合わせの近端漏話レベルとした。
【００２９】
以上のようにして実験結果を数値化して、その結果得られた対１４の撚りピッチの組み合わせと、各組み合わせにおける近端漏話減衰量との関係を図４に示し、評価を行った。なお、１つの実験例につき対１４の組み合わせは６通りあり、これを１５の実験例についてデータを採取したため、計９０のデータを得ることができたが、例えば、実験例１５については、表１に示すように、４つの対１４の撚りピッチの値が等しいため、計６通りある対１４の組み合わせにつき得られた近端漏話減衰量は全て重なり、プロットとしては１点のみに表示され（図４の横軸の１上のプロット参照）、また、その他の対１４の組み合わせにおいても、対１４の撚りピッチの比及び得られた近端漏話減衰量とも微小な差であるものについては、プロットは重ねて示した。
【００３０】
この図４は、横軸に対１４の撚りピッチの比をとり、縦軸に表２に示す対１４の各組み合わせにつき得られた近端漏話減衰量の測定値からＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める規格値を引いた値の全周波数帯域の中での最小値をとって、各実験例における対１４の組み合わせの近端漏話減衰量の評価を示したものである。
【００３１】
従って、この図４において、縦軸がＯｄＢ以上の時には、測定値が規格値以上であったことを示し（すなわち、測定値≧規格値）、規格値をクリアしていることを示す。しかも、この場合、図４における各プロットは、対１４の各組み合わせにつき、全周波数帯域において得られた近端漏話減衰量の測定値から規格値を引いた値の中での最小値を示しているため、このプロットが縦軸のＯｄＢ以上にある場合には、その対１４の組み合わせにおいては、他の全ての周波数帯域においても規格値をクリアすることができることを示している。
【００３２】
また、この図４の横軸は、対１４の撚りピッチの比、すなわち、例えば、一方の対ＴI の撚りピッチをＰI と、他方の対ＴIIの撚りピッチをＰIIとすると、ＰI ／ＰIIを示しているため、横軸が１より小さい場合には、ＰI ＜ＰIIであることを示し、横軸が１より大きい場合には、ＰI ＞ＰIIであることを示している。なお、表１に示すように、実験例１５の対１４の撚りピッチは、全て１５ｍｍに等しく設定しているため（すなわち、ＰI ＝ＰII）、この実験例１５における対１４の組み合わせに関するプロットは、図４に示すように、横軸の１上に表示される一方、その他の実験例１乃至実験例１４については、対１４の撚りピッチは、全て異なるように設定しているため、これらの実験例１乃至実験例１４においてＰI ／ＰII＝１となることはあり得ず、図４においても、実験例１５における対１４の組み合わせ以外に関するデータは、全て横軸の１以外の箇所にプロットされている。
【００３３】
この図４に示した実験結果の評価に際しては、まず、近端漏話減衰量の測定値がＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める規格値に対し＋９ｄＢのマージンを有することができる対１４の組み合わせを模索した。この＋９ｄＢというマージンを設定した理由は、以下の通りである。
【００３４】
本発明においては、前述したように、１５６ＭｂｐｓのＡＴＭ ＬＡＮ等の高速データ通信において良好な伝送特性を得るために、１５６ＭＨｚにおけるＡＣＲ値（近端漏話減衰量−減衰量）を＋１０ｄＢとする必要がある。そこで、まず、そのためには、どの程度の近端漏話減衰量を確保すれば良いかを模索する必要がある。なお、ＡＣＲ値で＋１０ｄＢを確保するためには、近端漏話減衰量又は減衰量のいずれか一方又は双方の特性を向上する必要がある。すなわち、近端漏話減衰量を大きくするか、減衰量を小さくするか、あるいはそれら双方を行うが、通信ケーブル１０においては、減衰量を低減するためには、遮蔽体等の別途の構成要素を必要とすること、その一方で、一般に、近端漏話減衰量は対１４の撚りピッチを適切に選択することによって向上することができ、また、通信ケーブル１０においては主に近端漏話が問題となり近端漏話特性を充分に向上する必要があることから、本発明においては、近端漏話減衰量の向上によって、この目標を達成することに主眼を置いた。
【００３５】
ここに、通信ケーブル１０の減衰量及び近端漏話減衰量に関しては、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５において、下記の数式により、標準規格が定められている。
▲１▼ 減衰量：ATT(f)＝K1・√（ｆ）＋K2・ｆ＋K3／√（ｆ）
▲２▼ 近端漏話減衰量：NEXT(f) ＝NEXT(0.772) −１５ｌｏｇ（ｆ/0.772) なお、上記の数式において、K1、K2、K3は定数であり、それぞれ、K1＝1.967 、K2＝0.023 、K3＝0.050 を示す。また、ｆは周波数（単位：ＭＨｚ）を示す。
【００３６】
この標準規格は、周波数１００ＭＨｚまでの範囲に限定して適用されるものであり、ここに、実証として、周波数１００ＭＨｚを上記数式に代入して１００ＭＨｚにおける減衰量及び近端漏話減衰量を算出してみる。まず、減衰量は、ATT(100)＝K1・√(100) ＋K2・100 ＋K3／√(100) ＝２１．９７から２１．９７ｄＢである。また、近端漏話減衰量は、NEXT(100) ＝NEXT(0.772) −１５ｌｏｇ（100/0.772)＝６４−３１．６８≒３２から３２ｄＢとなり、表２に示すＥＡＩ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める１００ＭＨｚでの標準規格の通りである（表２参照）。なお、近端漏話減衰量に関する数式▲２▼において、『NEXT(0.772) 』は、この表２の最上段に示す数値から『６４』となる。
【００３７】
次に、これらの減衰量及び近端漏話減衰量の値から、１００ＭＨｚにおけるＡＣＲ値（NEXT(100) −ATT(100)）を求めると、３２−２１．９７＝１０．０３（ｄＢ）となることから、周波数１００ＭＨｚにおいては、このＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５に定める標準規格を満足すれば、確かに、＋１０ｄＢのＡＣＲ値を確保ができることが解る。
【００３８】
上記標準規格における数式は、周波数１００ＭＨｚまでの範囲に限定して適用されるものであるが、次に、同様にして、上記数式に周波数１５６ＭＨｚを代入して１５６ＭＨｚにおける減衰量及び近端漏話減衰量を算出すると、減衰量は、ATT(156)＝K1・√(156) ＋K2・156 ＋K3／√(156) ＝２８．１６から２８．１６ｄＢであり、近端漏話減衰量は、NEXT(156) ＝NEXT(0.772) −１５ｌｏｇ（156/0.772)＝６４−３４．５８＝２９．４２となる。このため、ＡＣＲ値は、２９．４２−２８．１６＝＋１．２６（ｄＢ）となり、＋１０ｄＢには全く及ばない。
【００３９】
従って、１５６ＭＨｚの周波数において、＋１０ｄＢ以上のＡＣＲ値を確保するためには、単に、上記標準規格の数式通りの近端漏話減衰量を確保するだけでは足りず、周波数１００ＭＨｚにおける規格値より近端漏話減衰量を更に向上する必要があることが判明した。ここに、上記の通り、周波数１５６ＭＨｚにおける減衰量の規格値は、ATT(156)＝２８．１６（ｄＢ）であることから、周波数１５６ＭＨｚにおいてＡＣＲ値を＋１０ｄＢ以上とするためには、２８．１６＋１０．０＝３８．１６（ｄＢ）より、近端漏話減衰量を３８．１６ｄＢ以上とする必要がある。
【００４０】
そこで、この３８．１６ｄＢという近端漏話減衰量が、ＥＩＡ／ＴＩＡで定める標準規格に照らして、どの程度のマージンであるかを考慮すると、上記標準規格に定める数式によって算出した周波数１５６ＭＨｚにおける近端漏話減衰量は、NEXT(156) ＝２９．４２（ｄＢ）であることから、３８．１６−２９．４２＝８．７４≒９（ｄＢ）となる。従って、近端漏話減衰量として、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める規格値に対して、＋９ｄＢのマージンを持たせることができれば、周波数１５６ＭＨｚにおけるＡＣＲ値として、＋１０ｄＢを確保することができると考えられる。
【００４１】
このため、図４において、規格値に対し、この＋９ｄＢのマージンを持つことができる対１４の組み合わせを模索したところ、図４の斜線領域に示すように、撚りピッチの比（ＰI ／ＰII）が、ＰI ＜ＰIIの時には（すなわち、横軸が１より小さい場合）、０．８以下（ＰI ／ＰII≦０．８）となる対１４の組み合わせであることが判明した。
【００４２】
また、前述したように、ＰI とＰIIの大小関係を逆転して捉え、ＰI ＞ＰIIとした場合にも、近端漏話減衰量の値は等しく、かつ、この場合の撚りピッチの比は、丁度逆数の関係になる。このことから、ＰI ＜ＰIIの場合には、ＰI ／ＰII≦０．８であれば規格値＋９ｄＢという基準をクリアするということは、その逆のＰI ＞ＰIIの場合には、この０．８という数値の逆数、すなわち１．２５をとって、ＰI ／ＰII≧１．２５の範囲内であれば、同様に、規格値＋９ｄＢという基準をクリアすることができる。実際に、図４においても、その斜線領域に示すように、撚りピッチの比（ＰI ／ＰII）が、ＰI ＞ＰIIの時には（すなわち、横軸が１より大きい場合）、１．２５以上（ＰI ／ＰII≧１．２５）の範囲内では、規格値＋９ｄＢという基準をクリアしているのを確認することができる。
【００４３】
この場合、１つの通信ケーブル１０内における、いずれの対１４の組み合わせにおいても、この図４の斜線領域に示す範囲に含まれるように選択しなければ、良好な伝送特性を得ることができない。そこで、１つの通信ケーブル１０内において任意に選択された２つの対１４の組み合わせが、図４の斜線領域の範囲に含まれるように、上記の撚りピッチＰI 、ＰIIを任意に選択された２つの対Ｔi 、Ｔj の撚りピッチＰi 、Ｐj と置き換えて、
Ｐi ＜Ｐj の時は、Ｐi ／Ｐj ≦０．８
Ｐi ＞Ｐj の時は、Ｐi ／Ｐj ≧１．２５
という数式（１）を導いたのである。
【００４４】
上記の数式（１）は、４つの対１４を用いて実験した結果導き出されたものであるが、この数式は、対１４の各組み合わせに関する数式であるため、１つの通信ケーブル１０内における対１４の数には左右されず、いずれの対１４の組み合わせをとっても、この数式を満たすようにすれば、勿論、４つの以外の他の数の対１４を集合撚りする場合でも、良好な伝送特性を得ることができる。
【００４５】
なお、このように、周波数１５６ＭＨｚにおけるＡＣＲ値を＋１０ｄＢとするために、近端漏話減衰量を向上させるに際して、対１４の撚りピッチを適切に選択する方法をとったのは、細径、軽量で、充分な可撓性を備えつつ、高速データ通信において、良好な伝送特性を得るためである。すなわち、各対１４毎にシールドを施して各対１４間の絶縁性を向上して近端漏話減衰量を向上することも考えられるが、これでは、通信ケーブル１０の直径が大きく、また、重量も重くなる上に、通信ケーブル１０にある程度必要とされる可撓性に欠ける問題が生じ、更には、コストアップにもつながるからである。
【００４６】
以上のようにして導いた数式（１）により、対１４の数を問わず、２つの対１４間の関係については、いずれの対１４の組み合わせをとっても、周波数０．７７２ＭＨｚから周波数１５６ＭＨｚまでの全周波数帯域においてＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａで定める近端漏話に関する標準規格に対して＋９ｄＢ以上のマージンを確保することができ、周波数１５６ＭＨｚにおいてもＡＣＲ値を＋１０ｄＢ以上とすることができる。
【００４７】
しかし、例えば、４つの対１４から成る通信ケーブル１０において、これらの４つの対１４のいずれをもデータ伝送に使用する場合には、２つの対１４間の個別的な関係のみならず、任意の１つの対１４に対する他の３つの対１４からの多重漏話も考慮する必要がある。この観点から条件として導かれたのが、数式（２）であり、以下、この数式（２）を導いた過程を説明する。
【００４８】
まず、多重漏話は、図５に示すように、対１４Ａ乃至対１４Ｄの４つの対１４から成る通信ケーブル１０において、例えば、任意に選択された対１４Ａを例に説明すると、対１４Ａの受信側（誘導側）が、対１４Ａの発信側（被誘導側）から伝送された信号Ｓ1 （図５参照）が減衰されて伝達される信号Ｓ2 （図５参照）と同時に、他の３つの対１４Ｂ乃至１４Ｄから送信された信号ＳB 乃至ＳD （図５参照）をも、それぞれの対１４Ｂ乃至１４Ｄから近端漏話として受信することにより生じる。
【００４９】
従って、多重漏話特性を向上して、任意の１つの対１４Ａの伝送信号を正常に読み取るためには、ノイズとなる他の３つの対１４Ｂ乃至１４Ｄからの近端漏話の皮相電力の和（信号ＳB 乃至ＳD の皮相電力の和）と、任意の１つの対１４Ａの送り皮相電力（信号Ｓ2 の皮相電力）との差が大きくなるようにする必要がある。このため、この任意の１つの対１４Ａに対する他の３つの対１４Ｂ乃至１４Ｄからの近端漏話の皮相電力の和と、任意の１つの対１４Ａの送り皮相電力との比からｄＢ値、すなわち、１０＊ｌｏｇ（近端漏話の皮相電力の和／送り皮相電力）を算出し、このｄＢ値を指標として多重漏話特性につき検討を加ることとした。この場合のｄＢ値をパワーサム値という。
【００５０】
このパワーサム値は、２つの対１４間の近端漏話減衰量から求めることができ、具体的には、１つの対１４の他の３つの対１４との間の組み合わせの近端漏話減衰量であるＸ1 、Ｘ2 、Ｘ3 をそれぞれ測定し、その結果得られた各近端漏話減衰量を、Ｐ＝１０log10 ［１０x1/10 ＋１０x2/10 ＋１０x3/10 ］に代入して求めることができる。
【００５１】
この場合、良好な近端漏話特性とするためには、上述したように、他の３つの対１４からの近端漏話の皮相電力の和と、問題となる１つの対１４の送り皮相電力との差を充分に大きくする必要があることから、その目安として、前述した数式（１）で問題としたＡＣＲ値、すなわち、近端漏話減衰量から減衰量を引いた値と同様に、問題となる１つの対１４のパワーサム値からその対１４の減衰量を引いた値が＋１０ｄＢ以上であればよいと考えられる。そして、周波数１５６ＭＨｚにおいて、この＋１０ｄＢ以上というマージンを確保するためには、前述した数式（１）を導いた過程から解るように、パワーサム値が、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める近端漏話減衰量の標準規格値である２９．４２ｄＢに対して、前述した８．７４ｄＢのマージンを有すればよいと考えられる。このことから、２９．４２＋８．７４＝３８．１６より、パワーサム値として、３８．１６ｄＢを確保すれば、他の３つの対１４からの多重漏話を考慮しても、充分な近端漏話特性を得ることができると考えられる。
【００５２】
そこで、次に、このパワーサム値で３８．１６ｄＢを確保するためには、２つの対１４間ではどの程度の近端漏話減衰量を確保すれば良いかを模索した。具体的には、他の３つの対１４から等しい皮相電力が漏話して、問題となる１つの対１４に関するパワーサム値が３８．１６ｄＢになったとすると、１つの対１４当りの近端漏話の皮相電力Ｘは、
Ｘ＝１０-38.16/10 ／３
となり、この時、問題となる１つの対１４と他の３つの対１４のうちの任意に選択された１つの対１４の２つの対１４間の近端漏話減衰量のｄＢ値は、
−１０ｌｏｇＸ＝４２．９３
より、４２．９３ｄＢとなる。
【００５３】
従って、４つの対１４を有する通信ケーブル１０に関して、対１４の全ての組み合わせにおいて、周波数１５６ＭＨｚにおける近端漏話減衰量として４２．９３ｄＢ以上を確保することができれば、任意に選択された１つの対１４について、他の３つの対１４からの近端漏話のパワーサム値として３８．１６ｄＢ以上を確保することができる。
【００５４】
次いで、この４２．９３ｄＢという近端漏話減衰量が、ＥＩＡ／ＴＩＡで定める標準規格に照らして、どの程度のマージンであるかを考慮すると、上記標準規格に定める数式によって算出した周波数１５６ＭＨｚにおける近端漏話減衰量は、NEXT(156) ＝２９．４２（ｄＢ）であることから、４２．９３−２９．４２＝１３．５１（ｄＢ）となる。従って、２つの対１４間における近端漏話減衰量として、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める規格値に対して、＋１３．５１ｄＢのマージンを持たせることができれば、どの対１４においても周波数１５６ＭＨｚにおけるパワーサム値として３８．１６ｄＢ以上を確保することができると考えられる。
【００５５】
この点について、再び、図４に着目すると、図４の実線Ａ（図４参照）に示すように、数式（１）で示す撚りピッチの比である０．８又は１．２５よりも更に１倍に近い領域（すなわち、数式（１）を満足する領域以外の領域）では、１３．５１ｄＢというマージンを確保することができる対１４の組み合わせが殆どないことが解る。このため、少なくとも、数式（１）を満足する領域内でなければ、３８．１６ｄＢ以上のパワーサム値を得ることができないと考えられる。そこで次に、４つの対１４から成る通信ケーブル１０において、対１４の撚りピッチを数式（１）を満足する領域から選択することを前提として、この場合の通信ケーブル１０の撚りピッチに着目することとした。具体的には、対１４の撚りピッチは変えることなく、通信ケーブル１０の撚りピッチのみを様々に変えて、種々の実験を行い、近端漏話減衰量に関する効果を検討した。なお、本発明において、通信ケーブル１０の撚りピッチとは、複数の対１４を相互に撚り合わせるピッチをいう。
【００５６】
実験例として、外径０．５１１ｍｍの軟銅線から成る導体１８に、ポリエチレンから成る絶縁層２０を被覆した外径０．９４ｍｍの絶縁電線１６から成る４つの対１４を用いて、図１に示すように、集合撚り層１２とシース層２２とを有する通信ケーブル１０を製造した。
【００５７】
この場合において、各対１４の撚りピッチは、上記の数式を満たす範囲から次のようにして選択した。まず、４つの対１４の撚りピッチの最小値Ｐ1 をＰ1 ＝１０．０ｍｍと設定し、以下、できるだけ小さい撚りピッチを選択して４つの対１４の撚りピッチの最大値をできるだけ小さくすべく、上記数式を相互に満足する範囲での最小値を順次選択していくことにした。
【００５８】
すなわち、撚りピッチの最小値Ｐ1 の次に大きい撚りピッチＰ2 （４つの対１４の撚りピッチの中で、２番目に小さく、３番目に大きい撚りピッチ）は、Ｐ2 ／Ｐ1 ≧１．２５より、Ｐ2 ≧１．２５×Ｐ1 ≧１．２５×１０≧１２．５ｍｍとなり、１２．５ｍｍ以上の中での最小値、すなわち、１２．５ｍｍと設定した。同様にして、その次に大きい撚りピッチＰ3 は、Ｐ3 ≧１．２５×Ｐ2 より１６．０ｍｍと、また撚りピッチの中の最大値Ｐ4 は、Ｐ4 ≧１．２５×Ｐ3 より、２０．０ｍｍと設定した。このようにして、４つの対１４の撚りピッチＰ1 乃至Ｐ4 をそれぞれ▲１▼１０．０ｍｍ、▲２▼１２．５ｍｍ、▲３▼１６．０ｍｍ、▲４▼２０．０ｍｍに設定した。また、このように設定していくことにより、対１４のすべての組み合わせにおいて、上記数式を満足することができる。
【００５９】
【表３】
次いで、各対１４の撚りピッチは上記の数値に固定したままで、表３に示すように、通信ケーブル１０の撚りピッチ（４つの対１４を撚り合わせるピッチ）を、３０ｍｍ（実験例１６）、４０ｍｍ（実験例１７）、５０ｍｍ（実験例１８）、６０ｍｍ（実験例１９）、７０ｍｍ（実験例２０）、９０ｍｍ（実験例２１）、１１０ｍｍ（実験例２２）、１３０ｍｍ（実験例２３）の計８種類設定して、各実験例毎に、１つの通信ケーブル１０内における４つの対１４の全ての組み合わせ（１つの実験例につき、上記の対▲１▼と対▲２▼等の組み合わせで、計６つの組み合わせ）について、近端漏話減衰量を測定した。
【００６１】
次いで、対１４の撚りピッチの組み合わせと、各組み合わせにおける近端漏話減衰量との関係を調べた。
【００６２】
この場合において、対１４の各組み合わせの近端漏話レベルを示す指標は、図４の場合と同様にして定めた。すなわち、表２に示すように、表３に示す各実験例における対１４の全ての組み合わせにつき得られた近端漏話減衰量の測定値から、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める規格値を引いた値を算出し、これを各組み合わせにつき表２に示す標準規格の全周波数帯域（表２に示す１１の周波数）にわたって求めた。そして、最悪の場合でも表２に示すＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める規格値をクリアすることができるかが問題となるため、対１４の各組み合わせにつき、全周波数帯域において得られた１１通りの測定値−規格値の中から、最小値をもって、各組み合わせの近端漏話レベルとした。
【００６３】
また、対１４の撚りピッチの組み合わせを数値化する指標は、図４の場合と異なり、以下のようにして定めた。すなわち、撚り合わされているために通信ケーブル１０内において斜めに走査している対１４の撚りピッチＰを、図３に示すように、通信ケーブル径方向成分（図３のＰix、Ｐjx参照）と、通信ケーブル長手方向成分（図３のＰiy、Ｐjy参照）とに分解して考えた。そして、これらの通信ケーブル径方向成分と通信ケーブル長手方向成分のうち、通信ケーブル１０の撚りピッチの大きさによって顕著な差が出るのは、通信ケーブル径方向成分であり、具体的には、通信ケーブル１０の撚りピッチが小さい程通信ケーブル径方向成分は大きくなり、通信ケーブル１０の撚りピッチが大きい程通信ケーブル径方向成分は小さくなる。よって、対１４の撚りピッチを数値化する指標として、対１４の撚りピッチの通信ケーブル径方向成分の積（Ｐix×Ｐjx）を採用し、この対１４の撚りピッチの通信ケーブル径方向成分の積と近端漏話減衰量との関係を調べた。
【００６４】
以上のようにして実験結果を数値化し、その結果得られた対１４の撚りピッチの組み合わせと、各組み合わせにおける近端漏話減衰量との関係を図６に示し、評価を行った。
【００６５】
この図６は、横軸に対１４の撚りピッチの通信ケーブル径方向成分の積（Ｐix×Ｐjx）をとり、縦軸に表３に示す対１４の各組み合わせにつき得られた近端漏話減衰量の測定値からＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める規格値を引いた値の全周波数帯域の中での最小値をとって、各実験例における対１４の組み合わせの近端漏話減衰量の評価を示したものである。
【００６６】
この図６より、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める近端漏話減衰量の規格値に対して、＋１３．５１ｄＢ以上のマージンを持つことができる対１４の組み合わせを模索したところ、図６の斜線領域に示すように、対１４の撚りピッチの通信ケーブル径方向成分の積が４≦Ｐix×Ｐjx≦２２．５の範囲となる対１４の組み合わせであることが判明した。
【００６７】
具体的には、通信ケーブル１０の撚りピッチを５０ｍｍに設定した実験例１８と、６０ｍｍに設定した実験例１９については、いずれの対１４の組み合わせをとっても、規格値に対して＋１３．５１ｄＢのマージンを持つことができた。なお、この場合、図６における各プロットは、対１４の各組み合わせにつき、全周波数帯域において得られた近端漏話減衰量の測定値から規格値を引いた値の中での最小値を示しているため、縦軸の＋１３．５１ｄＢ以上の箇所にプロットされる対１４の組み合わせにおいては、他の全ての周波数帯域においても、規格値に対して＋１３．５１ｄＢ以上のマージンを持つことができる。
【００６８】
そして、この結果を対１４を構成する絶縁電線１６の外径ｄとの関係で条件付けするため、この４≦Ｐix×Ｐjx≦２２．５を、対１４を構成する絶縁電線１６の外径ｄ（ｄ＝０．９４）の２乗で割ることにより４．５３≦（Ｐix×Ｐjx）／ｄ2 ≦２５．４という数式（２）を導いたのである。
【００６９】
なお、上記のように、数式（２）は、数式（１）を満足する領域から対１４の撚りピッチを選択することが前提となっている。従って、本発明の通信ケーブル１０においては、条件として、対１４の撚りピッチを数式（１）及び数式（２）を同時に満足する領域から選択することが必要となる。また、１つの通信ケーブル１０内における、いずれの対１４の組み合わせにおいても、この数式（２）を満足するように対１４の撚りピッチを選択しなければ、良好な伝送特性を得ることができないため、上記数式（２）におけるＰi 、Ｐj をそれぞれ任意に選択された２つの対Ｔi 、Ｔj の撚りピッチＰi 、Ｐj と考えて、条件とした。
【００７０】
数式（１）及び数式（２）は、それぞれ、以上のようにして導き出されたものであるが、次に、これらの数式を同時に満足する領域から、対１４の撚りピッチを選択した本発明の実施例を挙げて、その効果を立証する。
【００７１】
具体的には、外径０．５１１ｍｍの軟銅線から成る導体１８に、ポリエチレンから成る絶縁層２０を被覆した外径０．９４ｍｍの絶縁電線１６から成る４つの対１４を用いて、図１に示すように、集合撚り層１２とシース層２２とを有する通信ケーブル１０を製造した。なお、シース層２２として、ポリ塩化ビニルを被覆した。
【００７２】
この場合において、各対１４の撚りピッチは、数式（１）を満足するように、表３に示す実験例１６乃至実験例２３と同様にして、最小値Ｐ1 から順に、▲１▼Ｐ1 ＝１０．０ｍｍ、▲２▼Ｐ2 ＝１２．５ｍｍ、▲３▼Ｐ3 ＝１６．０ｍｍ、▲４▼Ｐ4 ＝２０．０ｍｍに設定した。その上で、通信ケーブル１０の撚りピッチを６０ｍｍに設定し、これらの４つの対１４を、数式（２）を満足するように、相互に６０ｍｍの撚りピッチで撚り合わせた。すなわち、この本発明の実施例は、上記表３に示す実験例１９と同じものである。
【００７３】
【表４】
なお、この本発明の実施例における対１４の撚りピッチの通信ケーブル径方向成分を表４に示す。この表４から解るように、対１４の撚りピッチのいずれの組み合わせをとっても、４．５３≦（Ｐix×Ｐjx）／ｄ2 ≦２５．４という本発明の数式（２）を満足していることが解る。
【００７５】
以上の実施例につき、まず、対１４の全ての組み合わせ（合計６通り）につき、近端漏話減衰量を測定し、その結果を図７に示した。具体的には、対１４の各組み合わせにつき、表２に示すＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める全周波数帯域（表２に示す１１の周波数）と、本発明において問題となる１５６ＭＨｚの計１２の周波数において、近端漏話減衰量を測定した。この図７から解るように、対１４のいずれの組み合わせに関する近端漏話減衰量をとっても、全周波数帯域にわたってＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める規格値に対し＋１３．５１ｄＢのマージンを確保することができ、特に、１５６ＭＨｚにおける近端漏話減衰量も規格値に対して＋１３．５１ｄＢのマージンを確保することができるのが解る。
【００７６】
次に、このように近端漏話減衰量で規格値に対して＋１３．５１ｄＢのマージンを有すれば、パワーサム値で規格値に対して＋８．７４ｄＢのマージンを確保することができるかを確認した。具体的には、対１４の各組み合わせにつき得られた近端漏話減衰量から、４つの対１４の各々についてパワーサム値を算出して、その結果を図８に示した。この図８から解るように、いずれの対１４においても、多重漏話特性の指標となるパワーサム値で、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める近端漏話減衰量の規格値に対して、＋８．７４ｄＢのマージンを確保することができたのが確認された。この図８からは、特に、問題となる周波数１５６ＭＨｚにおいても、パワーサム値で充分なマージンを確保することができるのが解る。
【００７７】
更に、対１４の各組み合わせにつき得られた近端漏話減衰量を基に、ＡＣＲ値を算出した。この場合、周波数が増加するに従い、減衰量は増加し、近端漏話減衰量は減少するため、近端漏話減衰量から減衰量を差し引いた値であるＡＣＲ値は、通常、その対１４における最高の使用周波数において最小値となることから、最高の周波数におけるＡＣＲ値が＋１０ｄＢ以上であれば、他の周波数においてもＡＣＲ値として＋１０ｄＢを確保することができると共に、最高の周波数において近端漏話減衰量の値が最小であった対１４の組み合わせに関するＡＣＲ値が＋１０ｄＢ以上であれば、他の対１４の組み合わせについても、＋１０ｄＢ以上のＡＣＲ値を確保することができると考えられる。このため、図７に示す近端漏話減衰量のうち、最高の周波数である１５６ＭＨｚにおける近端漏話減衰量の値が最小であった対１４の組み合わせ（すなわち、図７に示すように、▲２▼１２．５ｍｍと▲３▼１６．０ｍｍの対１４の組み合わせ）につき、各周波数毎にＡＣＲ値を算出して、これを図９に示した。
【００７８】
この図９から解るように、いずれの周波数においても、ＡＣＲ値として、＋１０ｄＢ以上を確保することができた。この場合、この図９に示すＡＣＲ値は、最高の周波数１５６ＭＨｚにおける近端漏話減衰量の値が最小であった対１４の組み合わせに関するＡＣＲ値を示したものであるため、図９に示すＡＣＲ値の最小値が＋１０ｄＢ以上という目標を達成しているということは、すなわち、他の対１４の組み合わせについても、いずれの周波数においてもＡＣＲ値として＋１０ｄＢ以上を確保することができることを示している。
【００７９】
また、図９から解るように、特に問題となる周波数１５６ＭＨｚにおけるＡＣＲ値についても、＋１０ｄＢ以上を確保することができた。このため、本発明に示す対１４の撚りピッチの範囲から選択すれば、１５６Ｍｂｐｓの高速データ通信において良好な伝送特性を得ることができることが解る。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によれば、上記のように、複数の対の撚りピッチを数値限定しているため、隣り合う対の撚りピッチが必ず異なり、しかも、各対が実験の結果得られた最適な値の撚りピッチで撚り合わされているため、近端漏話減衰量が向上し、ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８Ａのカテゴリー５で定める電気特性規格を満足することができる上に、通信ケーブル１００ｍでの１５６ＭＨｚにおいて、ＡＣＲ値を＋１０ｄＢ以上とすることができると同時に充分な多重漏話特性も確保することができ、１００Ｍｂｐｓ以上の、特に、１５６Ｍｂｐｓの高速データ通信においても良好な伝送特性を得ることができる実益がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の通信ケーブルの一例を示す断面図である。
【図２】本発明に用いられる対の断面図である。
【図３】通信ケーブル内における対の撚りピッチの通信ケーブル径方向成分と通信ケーブル長手方向成分とを示す撚りピッチ分解図である。
【図４】本発明に関する実験例における対の組み合わせにつき得られた近端漏話減衰量と、対の撚りピッチの比との関係を示すプロット図である。
【図５】通信ケーブル内で生じる多重漏話の状態を示す概略図である。
【図６】本発明に関する実験例における対の組み合わせにつき得られた近端漏話減衰量と、対の撚りピッチの通信ケーブル径方向成分の積との関係を示すプロット図である。
【図７】本発明の実施例における対の組み合わせにつき得られた近端漏話減衰量の測定値を示したプロット図である。
【図８】本発明の実施例における対につき得られたパワーサム値を示すプロット図である。
【図９】本発明の実施例における対の組み合わせにつき得られたＡＣＲ値を示すプロット図である。
【符号の説明】
１０ 通信ケーブル
１２ 集合撚り層
１４ 対
１６ 絶縁電線
１８ 導体
２０ 絶縁層
２２ シース層
Claims (1)
- 複数の対を隣り合う対が異なる撚りピッチとなるように集合撚りして形成された通信ケーブルにおいて、前記複数の対のうち、任意に選択された２つの対Ｔi 、Ｔj の撚りピッチＰi 、Ｐj が、下記の数式（１）及び数式（２）を同時に満足する領域から選択されていることを特徴とする通信ケーブル。
但し、下記の数式において、Ｐixは前記対Ｔi の撚りピッチＰi の通信ケーブル径方向成分を、Ｐjxは前記対Ｔj の撚りピッチＰj の通信ケーブル径方向成分を、ｄは前記複数の対を構成する絶縁電線の外径を示す。
数式（１） Ｐi ＜Ｐj の時は、Ｐi ／Ｐj ≦０．８
Ｐi ＞Ｐj の時は、Ｐi ／Ｐj ≧１．２５
数式（２） ４．５３≦（Ｐix×Ｐjx）／ｄ2 ≦２５．４
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