JP4437599B2 - 差動伝送ケーブル並びにジョイント - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、差動伝送ケ←ブル並びにジョイントの構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
差動伝送ケーブルは、例えばコンピュータとその周辺機器との間でデジタル信号の授受の用途に於いて、実用化が進んでおり、これに伝送するデジタル信号の伝送規格にはＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）やＩＥＥＥ１３９４等があり、このような差動伝送方式の信号を伝送するための伝送ケーブルとして用いられる。
【０００３】
差動伝送方式とは、互いに逆方向のデジタル信号を無バイアス下またはバイアス下で１対の線路に加入した伝送方式であって、このような対の線路は遠方から見ると高周波成分が相殺されるために放射ノイズが原理的には出ないという、ノイズ対策を考慮したデジタル伝送方式である。
【０００４】
また、中空を伝搬して伝送線路に誘導された外来ノイズに対しても、このようなノイズは、１対の線路に等価に誘導されるので、この伝送方式による限り外来ノイズが信号の伝送を擾乱することは原理的にはないとされている。従って一般的に差動伝送ケーブルは、放射ノイズの授受に関して原理的には問題を発生しないものとされてきた。
【０００５】
しかし、実際のケーブルは、放射ノイズを発生する場合があった。そのノイズの発生原因の１つは、差動伝送信号のバランスの崩れに起因するもので、上述１対のデジタル信号の内、相殺しきれなかった差分がノイズ電流となり延いては放射ノイズとなるものである。他の一つは、パソコンや周辺機器などから発生する伝導ノイズが伝送ケいブルに伝導し、これが放射ノイズとなるのものである。
【０００６】
これらの放射ノイズの内、有害なものについては当然対策が必要である。従来ケーブルの対策方法（例えば特開平８−８４１２４号公報に開示される方法）は、一般的な伝送方式の対策方法であり、具体的には、誘導素子、容量素子、上記開示例に於けるコモンモードチョークコイル、およびローパスフィルタ（例えは前記開示例に於けるＴ型フィルタ）などを伝送系に挿入する方法である。
【０００７】
他に、差動伝送線路を用いたケーブルとして特開平１０−２０８８１８号公報には、２組以上の差動伝送線路を有したケーブルに於いて、１組毎の差動伝送線路にフェライトビーズを挿入し、１対の伝送線路に同相の信号を伝送した場合に、その信号に起因して発生する磁束が他の組の伝送線路に有害な相互干渉として影響を与えないようにしたものである。
【０００８】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、従来技術では、差動信号を伝送線路に伝送した際に、有効なノイズ対策を用いた差動伝送ケーブルとして、十分なものは無い状態であった。
【０００９】
そこで本発明は、デジタル信号波形の品位を十分に確保し、放射ノイズを大幅に減衰するとともに、安価でしかも信頼性の高い差動伝送ケーブル並びに差動伝送ケーブルと装置を繋ぐジョイントを提供すること、又その差動伝送ケーブル、ジョイントの実用的な構造を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、１対ないし２対以上の差動伝送信号を伝送するインターフェイスケーブルであって、前記インターフェイスケーブル内の対の信号ラインにコモンモードチョークコイルを備え、前記コモンモードチョークコイルは、基板上に実装され、該基板がコネクタの内部にモールドされていて、前記コモンモードチョークコイルを搭載するランドに、くびれを入れることを特徴とする差動伝送ケーブルである。
また、本願発明は、１対ないし２対以上の差動伝送信号を伝送するインターフェイスケーブルと装置を繋ぐジョイントであって、前記ジョイント内の対の信号ラインにコモンモードチョークコイルを備え、前記コモンモードチョークコイルは、基板上に実装され、該基板は雄コネクタの内部にモールドされていて、前記コモンモードチョークコイルを搭載するランドに、くびれを入れることを特徴とするジョイントである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本願第１の発明は、１対ないし２対以上の差動伝送信号を伝送するインターフェイスケ←ブルであって、前記インターフェースケーブル内にコモンモードチョークコイルを備え、前記コモンモードチョークコイルは基板に搭載され、該基板がコネクタ内部にモールドされている構成である。
【００１７】
この構成は、前記インターフェイスケーブルのコネクタの端子部とケーブルとを繋いでいるモールド部にコモンモードチョークコイルを配したことにより、１対のデジタル信号の内、差動伝送信号のバランスの崩れにより互いに相殺しきれなかったノイズ成分（スキュー）のみを選択的に減衰させる働きと、ケーブル自体がアンテナとなってノイズの発信源となることを防ぐ働きとにより放射ノイズを抑制することができる。またこの構成は、１対の伝送線路に同相の信号を伝送した場合に、その信号に起因して発生する磁束をコモンモードのインビーダンスにより除去することができ、他の組の伝送線路に有害な相互干渉を起こさないようにしたものである。
【００１８】
また、前記コモンモードチョークコイルは、基板に搭載することにより、ケーブル線、リード線とコモンモードチョークコイルとの半田付けに於ける信頼性を確保し、更にコモンモードチョークコイルを搭載した基板をコネクタ内部にモールドしているために信頼性を向上させることができる。また、コネクタ内部にコモンモードチョークコイルを挿入する際、市販のハウジング等を用いることができるために特別なコネクタを作製する必要がない。従って、デジタル信号波形の品位を十分に確保し、放射ノイズを大幅に減衰するとともに安価でしかも信頼性の高い差動伝送ケーブルを提供することができる。
本願第２の発明は、１対ないし２対以上の差動伝送信号を伝送するインターフェイスケーブルと装置を繋ぐジョイントであって、前記ジョイント内の対の信号ラインにコモンモードチョークコイルを備え、前記コモンモードチョークコイルは基板上に実装され、該基板は雄のコネクタ内部にモールドされている構成であるこの構成は、市販の差動伝送ケーブルと装置の間に前述のジョイントを配した際、前記ジョイントの雄コネクタ内部にコモンモードチョークコイルが配されていることにより、本願第１の発明において説明したとおりのノイズ抑制効果がある。
またこの構成は、前記コモンモードチョークコイルを基板に搭載することにより、雄雌のコネクタを繋ぐケーブル線もしくはリード線とコモンモードチョークコイルとの半田付けに於ける信頼性を確保し、更にコモンモードチョークコイルを搭載した基板をコネクタ内部にモールドしているために信頼性を向上させることができる。また、コネクタ内部にコモンモードチョークコイルを挿入する際、市販のハウジング等を用いることができるために特別なコネクタを作製する必要がない。従って、デジタル信号波形の品位を十分に確保し、放射ノイズを大幅に減衰するとともに安価でしかも信頼性の高い差動伝送用のジョイントを提供することができる。
本願第３の発明は、１対ないし２対以上の差動伝送信号を伝送するインターフェイスケーブルと装置を繋ぐジョイントであって、前記ジョイント内の対の信号ラインにコモンモードチョークコイルを備え、前記コモンモードチョークコイルは基板上に実装され、該基板は少なくとも雄雌のどちらか一方のコネクタ内部にモールドされており、ジョイントの長さが１０ｃｍ以内の構成であるこの構成は、市販の差動伝送ケーブルと装置の間に前述のジョイントを配した際、前記ジョイントの雄雌コネクタ内部の少なくともどちらか一方にコモンモードチョークコイルが配されていることにより、本願第１の発明において説明したとおりのノイズ抑制効果と本願第２の発明に於いて説明したメリットを合わせ持っている。
また、この構成は差動伝送ケーブルとジョイントを一つのノイズの発信源となるアンテナとみなした場合、放射ノイズを効率よく抑制するのためにコモンモードチョークコイルの挿入場所は、装置から１０ｃｍ以内でできるだけ装置に近く配することが好ましく、ジョイントの長さは、１０ｃｍ以内で作製するのが望ましい。
【００１９】
本願第４の発明は、１対ないし２対以上の差動伝送信号を伝送するインターフェイスケーブルであって、前記インターフェースケーブル内にコモンモ←ドチョークコイルを備え、前記コモンモードチョークコイルは、コネクタのハウジング部に配されおり、前記ハウジング部には、コモンモードチョークコイル搭載用のランドを設けるとともに、コモンモードチョークコイルを挿入する場所に位置決め用の保持部を設ける構成である。
【００２０】
この構成は、コネクタのハウジング部に配したコモンモードチョークコイルにより、本願第１の発明において説明したとおりのノイズ抑制効果がある。
【００２１】
またこの構成には、コネクタのハウジング部にコモンモードチョークコイル搭載用のランドを設けることにより、半田付け時に於けるケーブル線及びハウジング部のランドとコモンモードチョークコイルとの接着強度の信頼性を向上させることができ、コモンモードチョークコイルを搭載する場所に位置決め用の保持部を設けることにより、コモンモードチョ←クコイル搭載時の位置ズレによる不良を軽減させることができる。つまり、この発明は、デジタル信号波形の品位を十分に確保し、放射ノイズを大幅に減衰するとともに安価でしかも信頼性の高い差動伝送ケーブルを提供することにある。
【００２２】
本願第５の発明は、１対ないし２対以上の差動伝送信号を伝送するインターフェイスケーブルと装置を繋ぐジョイントであって、前記ジョイント内の対の信号ラインにコモンモードチョークコイルを備え、前記コモンモードチョークコイルは、雄コネクタのハウジング部に配置されており、前記ハウジング部には、前記コモンモードチョークコイル搭載用のランドを設けるとともに、前記コモンモードチョークコイル位置決め用の保持部を設けているの構成である。
この構成は、市販の差動伝送ケーブルと装置の間に前述のジョイントを配した際、前記ジョイントの雄コネクタの内部にコモンモードチョークコイルが配されていることにより、本願第１の発明において説明したとおりのノイズ抑制効果がある。
またこの構成には、コネクタのハウジング部にコモンモードチョークコイル搭載用のランドを設けることにより、半田付け時に於けるケーブル線もしくはリード線及びハウジング部のランドとコモンモードチョークコイルとの接着強度の信頼性を向上させることができ、コモンモードチョークコイルを搭載する場所に位置決め用の保持部を設けることにより、コモンモードチョークコイル搭載時の位置ズレによる不良を軽減させることができる。つまり、この発明は、デジタル信号波形の品位を十分に確保し、放射ノイズを大幅に減衰するとともに安価でしかも信頼性の高い差動伝送用のジョイントを提供することにある。
本願第６の発明は、１対ないし２対以上の差動伝送信号を伝送するインターフェイスケーブルと装置を繋ぐジョイントであって、前記ジョイント内の対の信号ラインにコモンモードチョークコイルを備え、前記コモンモードチョークコイルは、少なくとも雄雌のどちらか一方のコネクタのハウジング部に配置されており、前記ハウジング部には、前記コモンモードチョークコイル搭載用のランドを設けるとともに、前記コモンモードチョークコイル位置決め用の保持部を設けており、ジョイントの長さが１０ｃｍ以内の構成である。
この構成は、市販の差動伝送ケーブルと装置の問に前述のジョイントを配した際、前記ジョイントの雄雌コネクタ内部の少なくともどちらか一方にコモンモードチョークコイルが配されていることにより、本願第１並びに３の発明において説明したとおりのノイズ抑制効果と本願第５の発明にて説明したメリットを合わせ持っているジョイントである。
本願第７の発明は、第４ないし第６の発明に記載した差動伝送ケーブル並びにジョイントに於いて、ランドの一部にコネクタの端子部を用いることにより、構成部材数を減らすことができ、更に安価な差動伝送ケーブル並びにジョイントを提供することにある。
【００２３】
本願第８の発明は、第１ないし７の発明に記載した差動伝送ケーブル並びにジョイントに於いて、ランドにくびれを入れることにより、コモンモードチョークコイルを搭載した後、ケーブル線もしくはリード線を半田付けする際に、コモンモードチョークコイルを搭載しいるランド部側に熱を伝えにくくし、前記ランド部とコモンモードチョークコイルを半田付けしている部分の半田が溶けて、接触不良を起こさないようにすることにより、更に信頼性の高い差動伝送ケーブル並びにジョイントを提供することにある。
【００２４】
本願第９の発明は、第４ないし８の発明に記載した差動伝送ケーブル並びにジョイントに於いて、コモンモードチョークコイルを搭載する側のランド部が接触ピンクイブであることにより、コモンモードチョークコイルを搭載する際の半田付け工程を省略することができ、更に安価な差動伝送ケーブル並びにジョイントを提供することにある。
【００２５】
本願第１０の発明は、、第４ないし９の発明に記載した差動伝送ケーブル及びジョイントに於いて、コモンモードチョークコイルを搭載する保持部の上部形状がカギ状であることにより、トランス搭載時の位置ズレによる不良を更に激減させることができ、より安価でしかも信頼性の高い差動伝送ケーブル並びにジョイントを提供することにある。
本願第１１の発明は、第１ないし１０の発明に記載のケーブル並びにジョイントに於いて、コモンモードチョークコイル以外のノイズ対策部品をコネクタ内部に一緒に挿入して構成することにより、本願第１並びに３の発明において説明したとおりのノイズ抑制効果のみならず、例えば電源ラインにチップビーズを挿入した場合には電源ラインに流れるディフェンシヤルモードノイズを抑制することができる。またＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４などのホットプラグ機能により電源の入った装置を繋ぐと過電流が流れるため装置が壊れるいった問題が発生するが、ポリマー系のＰＴＣサーミスタを挿入することにより前記間より装置を守ることもできる。また、チップバリスタやチップサージアブソーバーを挿入した場合には、静電気などの過電圧から装置を守ることがでる。
【００２６】
【実施例】
参考例１
参考例の差動伝送ケーブルの模式図を図１に示す。図１は、視認性を確保するために模式的に描いてあるので各部の縮尺については正確でなく、１対の差動伝送線路５にコモンモードチョークコイル４を１個のみ使用した場合の一参考例である。また図１に示すようにこの参考例の構成は以下の通りである。差動伝送ケーブル１は、ケーブル３とケーブル３の両端部に配したコネクタ２ａ，２ｂからなり、コネクタ２ａ内部にはコモンモードチョークコイル４を配している。またケーブル３は１対の差動伝送線路５を有しており、それぞれのコネクタ２ａ，２ｂには、コネクタの端子部６ａ、６ｂが配されており、コネクタの端子部６ａと６ｂの間で電気的に接続されている。
【００２７】
この構成は、コネクタ２ａの内部に配したコモンモードチョークコイル４により、１対のデジタル信号の内、差動伝送信号のバランスの崩れにより互いに相殺しきれなかったノイズ成分（スキュー）のみを選択的に減衰させる働きと、ケーブル自体がアンテナとなってノイズの発信源となることを防ぐ働きとにより放射ノイズを抑制することができる。尚、一般に市販されているのＵＳＢ等の差動伝送ケーブルは、差動伝送線路５がより線であり、また、電源線並びにシールドが設けられているが、説明を簡略化するために図１には記載していない。
【００２８】
続いて差動伝送ケーブル１の作製方法について説明する。まず、差動コモンモードチョークコイル４を次の要領にて作製する。Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料を用い、これを溶剤等と混練してペースト状とし、これをドクタープレードにてシート成形し、グリーンシートを作製する。そのグリーンシートにＡｇを主体とする導電ペーストをスクリーン印刷にて形成し、適宜積層し、一体焼成して積層型コモンモードチョークコイルを作製する。通常、複数個同時に印刷し、積層され、分割して、焼成される。尚、外部端子として、電極を印刷形成し、焼き付けした後、ニッケル、半田メッキ等が施される。
【００２９】
コモンモードチョークコイル４は、デジタル信号波形の品位を十分に確保し、放射ノイズを大幅に減衰させるために、１００ＭＨｚに於ける結合係数が０．６５〜０．９８とするのが望ましく、０．７５〜０．９５とするのが更に望ましい。また、コモンモードチョークコイル４には、グリーンシートの厚み等の変更で仕較的簡単に結合係数を調整しやすい一体焼成型の積層コモンモードチョークコイルを作製して用いた。この積層型コモンモードチョークコイルが好ましいが、巻線や薄膜等にて構成したものであっても良い。また、コモンモードチョークコイル４の使用材質についても前記材質に限定するものではなく、形状は、ＵＳＢ等のケーブルに搭載することを考慮すると３２１６サイズ以下が望ましい。
【００３０】
次に、具体的な構造を説明する。
図２は、参考例の構造を示す図であり、ＵＳＢケーブルのシリーズＡコネクタ内部にコモンモードチョークコイルを搭載した場合のである。また、図３は、この参考例に用いた基板の平面図である。基板１１ａのランド部２１にコモンモードチョークコイル４を搭載し、接続する。ＵＳＢケーブル３の信号線５、リード線１２を基板１１ａのランド２１に半田付けする。これにより、信号線５、リード線１２とコモンモードチョークコイル４との半田付けに於ける信頼性を確保している。尚、前記基板１１ａは、半田付け並びにモールドに耐える材質であれば特に規定はしない。また、コモンモードチョークコイル４が搭載される側のランド部の形状（寸法）は、チップ部品の部品搭載用に各社が堆奨している一般的なパターン寸法を用いることが望ましい。
【００３１】
続いて、ケーブル３とコモンモードチョークコイル４を搭載した基板１１ａを図２のように電源線１４、リード線１２の先端を残して一緒にモールドすることにより、更に信頼性を向上させることができる。また、モールド部１３の中にコモンモードチョークコイル４を搭載した基板１１ａが挿入されているので、市販コネクタのハウジング部７ａをそのまま用いることができるために差動伝送ケーブル１内にコモンモードチョークコイル４を搭載するための特別なコネクタを作製する必要がない。
【００３２】
続いて、コネクタの端子部１５，６ａと電源線１４、リード線１２を半田付けした後、シールド板等の部品を用いてコネクタ２ａを組み立てる。
【００３３】
尚、前述以外の方法、例えば、基板１１ａのランド部２１にコモンモードチョークコイル４を搭載した後、信号線５、リード線１２を基板１１ａのランド２１に半田付けし、コネクタの端子部１５，６ａと電源線１４、リード線１２を半田付けした後、ケーブル３とコモンモードチョークコイル４を搭載した基板１１ａとハウジング部７を一緒にモールドしても最終的に構成が同じであれば問題ない。
また、コネクタ内部に挿入する基板は、図３に示す形状だけに限定するものではなく、例えば図４のように電源線１４まで半田付け可能な基板１１ｂの様なものであっても良い。
【００３４】
以上のようにして作製した差動伝送ケーブル１の性能を市販のＵＳＢケーブルと比較した結果を表１に示す。また表２は、表１に記載の参考例に使用したコモンモードチョークコイル４の特性を表したものである。
【００３５】
尚、上記ケーブルの性能を評価するにあたり、図５に示す評価回路を用いている。評価回路は、パソコン３１とＵＳＢハブ３２に差動伝送ケーブル１を接続し、前記ＵＳＢハブ３２とバッファ３３を片側がパラレルに変換可能な市販のＵＳＢケーブル３６にて接続し、前記バッファ３３とプリンタ３４をパラレルケーブル３７にて接続しており、前記差動伝送ケーブル１には、高周波カレントトランス３５を取り付け、ケーブルから放射するノイズレベルをスペクトルアナライザーにて観測できるようにし、ＵＳＢハブ３２内部のＩＣ入力ピンには電圧ブローブを取り付けてサンプリングオシロにて観測した信号により、波形の品位を確認できような構成となつている。通常、波形の品位はデジタル波の立上りの時間で評価し、その立上り時間は所定の規格によって定められている。
【００３６】
そこで本評価として、放射ノイズについては市販のＵＳＢケーブルを用いて測定した時の放射ノイズレベルを基準として０ｄＢとし、参考例の差動伝送ケーブル１を使用した場合の放射ノイズレベルとの差にて相対比較評価している。尚、相対比較評価した放射ノイズは、１４５ＭＨｚに観測されるパソコンからの有害な伝導ノイズによるものである。
【００３７】
また波形の品位については、立上り時間の時間遅れを指標としており、前記同様市販のＵＳＢケーブルの立上り時間を基準として、立上り時間遅れを０秒とし、参考例による差動伝送ケーブル１を使用した場合の立上り時間がＭｉｎ時とＭａｘ時に遅れた時間をそれぞれに相対比較評価している。尚、立上り時間の計測ポイントは、サンプリングオシロにて観測したデジタル波の電圧波形が波高の１０％の位置に達してから９０％の位置に達するまでの時間としている。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【表２】
【００４０】
従って、表１から判るように参考例により構成された差動伝送ケーブルは、デジタル信号波形の品位を十分に確保し、放射ノイズを大幅に減衰することができるのである。
【００４１】
参考例２
参考例の模式図を図６示す。図６は、視認性を確保するために模式的に描いてあるので各部の縮尺ついては正確でなく、２組の一対の差動伝送線路５Ａ，５Ｂにコモンモードチョークコイル４を各々１個づつ搭載した場合の参考例である。また図６に示すようにこの参考例の構成は以下の通りである。差動伝送ケーブル１は、ケーブル３とケーブル３の両端部に配したコネクタ２ａ，２ｂからなり、コネクタ２ａの内部にはコモンモードチョークコイル４が２個配されている。また、ケーブル３は１対の差動伝送線路５Ａ，５Ｂを２組有しており、それぞれのコネクタ２ａ，２ｂには、コネクタの端子部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが配されており、コネクタの端子部６ａと６ｂ、６ｃと６ｄの間で電気的に接続されている。尚、一般に市販されているＩＥＥＥ１３９４等の差動伝送ケーブルは、差動伝送線路５Ａ，５Ｂがそれぞれ一対のより線であり、また、電源線並びにシールドが設けられているが、説明を簡略化するために図６には記載していない。
【００４２】
この構成は、参考例１に於いて述べた特徴以外に、１対の伝送線路５Ａに同相の信号を伝送した場合に、その信号に起因して発生する磁束をコモンモードのインビーダンスにより除去することができるため、他の組の伝送線路５Ｂに有害な相互干渉を起こさないようにしたものである。
【００４３】
尚、コモンモードチョークコイル４は、１個づつ独立したものでも良いし、多連のコモンモードチョークコイルでも良い。更に望ましくは、多連のコモンモードチョークコイルであって、クロストーク対策が施されており、形状が３２１６サイズ以下のものである。又、接続構造は、参考例１と同様に、基板上にコモンモードチョークコイルを搭載し、接続し、コネクタ内部ヘモールドして構成される。
【００４４】
実施例１
参考例を図７に示す。この図７は、ＵＳＢケーブルのシリーズＡコネクタのハウジング部を示している。そして、このハウジング部にコモンモードチョークコイルが搭載される．この実施例のハウジング部７ｂには、コモンモードチョークコイルを搭載する場所２４に位置決め用の保持部２５ａ（突起状のもの）を設けることにより、コモンモードチョークコイル搭載時の位置ズレによる不良を軽減させることができる。前記位置きめ用の保持部２５ａは、コモンモードチョークコイルの挿入場所が決定できるようなものであればどのような構成でも良いが、図１０に示すような上部がカギ状のもの２５ｂを用いることにより、コモンモードチョークコイル４搭載時の位置ズレによる不良を更に激減させることができる。尚、保持部２５ａ，２５ｂは、ハウジング部作製時に一緒に作製するのが好ましい。このハウジング部にコネクタの端子１５，６ａを取り付けた後、コモンモードチョークコイルを搭載し、ＵＳＢケーブルの信号線等を接続して、差動伝送ケーブルが構成される。
【００４５】
また、ハウジング部７ｂには、コモンモードチョークコイル搭載用のランド２３を設けることにより、半田付け時に於けるの信号線とコモンモードチョークコイルとの接着強度の信頼性を向上することができ、コネクタの端子部６ａをコモンモードチョークコイル搭載用のランドとして用いることにより、コネクタの端子部６ａとコモンモードチョークコイルとの接着強度を確保するととものに構成部材数を減らすことができ、コネクタの単価を安くすることができる。更に、前記ランド２３に図８に示すようなくびれ２６を入れることにより、コモンモードチョークコイルを搭載した後、信号線を半田付けする際に、コモンモードチョークコイルを搭載しいる側のランド部に熱を伝えにくくし、ランドとコモンモードチョークコイルを半田付けしている部分の半田が溶けて、接触不良を起こすといった不具合を防止することができ、信頼性の高い差動伝送ケーブルを提供することができる。尚、上記ランド２３は半田付け性に優れた金属片（例えば、スズメッキ等を施したもの）をハウジング部７ｂ作製時に一緒にモールドすることが好ましいが、ハウジング部７ｂ作製後に固着しても問題ない。また、ランド２３は、絶対に金属片で構成しなければならない訳ではなく、メッキ方法等により構成しても良い。また、コモンモードチョークコイルを搭載する側のランド部の形状（寸法）は、チップ部品の部品搭載用に各社が推奨している一般的なパターン寸法を用いることが望ましい。
【００４６】
また、コモンモードチョークコイルを搭載する側のランド部の形状が図９に示すような接触ピンタイプのランド部２８を用いることにより、コモンモードチョークコイル４を搭載する際の半田付け工程を省略することができるため、更に安価な差動伝送ケーブルを提供することができる。尚、上記ランド部２８の形状はコモンモードチョークコイル４の外部端子２７と接触できる構成となっていればどのような形状でも良い。また、ランド部２８は、電気信号の授受を行なう場所であるため、計時変化が少なく接触抵抗の低いものでなくてはならない。このため、金メッキを施したものを用いることが望ましい。
【００４７】
以上のようにして作製した差動伝送ケーブルの性能を市販のＵＳＢケーブルと比較した結果は、参考例１で記載した表１と同じ結果であった。
参考例３
図１１は、参考例の構造を示す図であり、ＵＳＢケーブルとパソコンを繋ぐ際に用いるジョイントの場合である。先ずコモンモードチョークコイル４を基板１１ａに搭載する。次にシリーズＡの雄コネクタの端子部６ａ，１５と雌コネクタの端子部６ｂ，１６と基板１１ａをリード線１７にて半田付けする。これにより、リード線１７とコモンモードチョークコイル４との半田付けに於ける信頼性を確保している。
続いて、雄コネクタと雌コネクタと基板１１ａを一緒にモールドし、シールド板等の部品を用いてジョイントを組み立てる。モールド部１３の中にコモンモードチョークコイル４を搭載した基板１１ａが挿入されているので、更に信頼性を向上させることができる。また、市販コネクタのハウジング部７ａ、７ｃをそのまま用いることができるためにジョイント内にコモンモードチョークコイル４を搭載するための特別なコネクタを作製する必要がない。
以上のようにして作製したジョイントの性能を市販のＵＳＢケーブル１とパソコン３１の間に挿入した場合と、市販のＵＳＢケーブル１のみを用いた場合とで比較した。結果は、参考例１で記載した表１と同じであった。
尚、前述以外に、例えば、参考例１にて説明した差動伝送ケーブルのコケクタ２ｂを雌コネクタに変更してジョイントとして使用しても同様の効果を得ることができる。
また、前記ジョイントの雄コネクタ２ａにはコモンモードチョークコイルを搭載した基板を挿入せず、雌コネクタ２ｂにコモンモードチョークコイルを搭載した基板を挿入する際、ジョイントの長さを１０ｃｍ以下にすれば同様の効果を得ることができる。
参考例４
図１２は、参考例を示す図であり、ＵＳＢケーブルとパソコンを繋ぐ際に用いるジョイントの場合である。この参考例のハウジング部７ｂには、コモンモードチョークコイルを搭載する場所２４に位置決め用の保持部２５ａ（突起状のもの）を設けることにより、コモンモードチョークコイル搭載時の位置ズレによる不良を軽減させることができる。前記位置きめ用の保持部２５ａは、コモンモードチョークコイルの挿入場所が決定できるようなものであればどのような構成でも良い。このハウジング部７ｂにコモンモードチョークコイルを搭載した後、ハウジング部７ｂ，７ｃをリード線１７にて接続して一緒にモールドし、シールド板等の部品を用いてジョイントを組み立てる。
以上のようにして作製したジョイントの性能を市販のＵＳＢケーブル１とパソコン３１の間に挿入した場合と、市販のＵＳＢケーブル１のみを用いた場合とで比較する。結果は、参考例１で記載した表１と同じであった。
尚、前述以外に、例えば、実施例１にて説明した差動伝送ケーブルのコケクタ２ｂを雌コネクタに変更してジョイントとして使用しても同様の効果を得ることができる。
また、前記ジョイントの雄コネクタ２ａには市販のハウジングを使用し、雌コネクタ２ｂのハウジングをコモンモードチョークコイルが搭載可能な形状に変更した後、コモンモードチョークコイルを搭載し、ジョイントの長さを１０ｃｍ以下にすれば同様の効果を得ることができる。
参考例５
図１３は参考例を示す図であり、差動伝送ケーブル並びにジョイントのコネクタ内部に挿入する基板である。
この基板１１ｃは、差動伝送線路用のランド２１にコモンモードチョークコイル４を搭載し、電源線用のランド２９にチップビーズ９を搭載したものである。これを実施例１もしくは参考例３に説明した図面２，１１に記載した基板１１ａの代わりにコネクタ内部に挿入した場合、前記参考例にて説明したノイズ抑制効果のみならず、電源ラインに流れるディフェンシヤルモードノイズを抑制することができる。
またこの参考例は、例えばチップビーズをコネクタのハウジング部に搭載しても良い。また別の例としてポリマー系のＰＴＣサーミスタをコモンモードチョークコイルと一緒にコネクタ内部に挿入しても良い。この製品の挿入方法は、基板の表面にコモンモードチョークコイル、裏面にポリマー系のＰＴＣサーミスタを搭載したものを参考例１もしくは参考例３の基板１１ａの代わりにコネクタ内部に挿入したものでも良いし、実施例１や参考例４の様にコモンモードチョークコイル４を搭載したハウジング部７ｂを使用し、ポリマー系のＰＴＣサーミスタのみを搭載した基板と一緒にコネクタ内部に挿入しても良い。尚、この部品を挿入するメリットとしてはＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４などのホットプラグ機能により電源の入った装置を繋ぐと過電流が流れるため装置が壊れるいった問題から装置を守ることもである。
また、別の例としてチップバリスタやチップサージアブソーバーを挿入した場合には、静電気などの過電圧から装置を守ることがでる。
これらのように、コモンモードチョークコイルと他のノイズ対策部品をコネクタ内部に一緒に挿入することによって、コモンモードチョークコイルを挿入した際のメリットに加え、他のノイズ対策部品のメリットも同時に有することができる。従って、上記のメリットを妨げない方法で有ればどのような方法でコネクタ内部に挿入しても問題ない。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、デジタル信号波形の品位を十分に確保し、放射ノイズを大幅に減衰するとともに安価でしかも信頼性の高い差動伝送ケーブル、ジョイントを得るとができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例の差動伝送ケーブルの模式図である。
【図２】 参考例のコネクタ部の図面である。
【図３】 参考例の基板の平面図である。
【図４】 参考例の基板の平面図である。
【図５】 参考例の性能評価方法を示す図である。
【図６】 参考例の差動伝送ケーブルの模式図である。
【図７】 参考例のコネクタ部の図面である。
【図８】 本発明に係わる実施例のランド部の図面である。
【図９】 参考例のランド部の図面である。
【図１０】 参考例の保持部の図面である。
【図１１】 参考例のジョイントの図面である
【図１２】 参考例のジョイントの図面である
【図１３】 参考例の基板の平面図である。
【符号の説明】
１ 差動伝送ケーブル
２ａ，２ｂ コネクタ
３ ケーブル
４ コモンモードチョークコイル
５，５Ａ，５Ｂ， 差動伝送線路（信号線）
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，１５，１６ コネクタの端子部
７ａ，７ｂ，７ｃ コネクタのハウジング部
９ チップビーズ
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 基板
１２，１７ リード線
１３ モールド部
１４ 電源線
２１，２３，２９ ランド
２４ ＣＭＣ挿入位置
２５ａ，２５ｂ 保持部
２６ くびれ
２７ コモンモードチョークコイルの外部端子
２８ 接触ピンタイプのランド部
【発明の属する技術分野】
本発明は、差動伝送ケ←ブル並びにジョイントの構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
差動伝送ケーブルは、例えばコンピュータとその周辺機器との間でデジタル信号の授受の用途に於いて、実用化が進んでおり、これに伝送するデジタル信号の伝送規格にはＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）やＩＥＥＥ１３９４等があり、このような差動伝送方式の信号を伝送するための伝送ケーブルとして用いられる。
【０００３】
差動伝送方式とは、互いに逆方向のデジタル信号を無バイアス下またはバイアス下で１対の線路に加入した伝送方式であって、このような対の線路は遠方から見ると高周波成分が相殺されるために放射ノイズが原理的には出ないという、ノイズ対策を考慮したデジタル伝送方式である。
【０００４】
また、中空を伝搬して伝送線路に誘導された外来ノイズに対しても、このようなノイズは、１対の線路に等価に誘導されるので、この伝送方式による限り外来ノイズが信号の伝送を擾乱することは原理的にはないとされている。従って一般的に差動伝送ケーブルは、放射ノイズの授受に関して原理的には問題を発生しないものとされてきた。
【０００５】
しかし、実際のケーブルは、放射ノイズを発生する場合があった。そのノイズの発生原因の１つは、差動伝送信号のバランスの崩れに起因するもので、上述１対のデジタル信号の内、相殺しきれなかった差分がノイズ電流となり延いては放射ノイズとなるものである。他の一つは、パソコンや周辺機器などから発生する伝導ノイズが伝送ケいブルに伝導し、これが放射ノイズとなるのものである。
【０００６】
これらの放射ノイズの内、有害なものについては当然対策が必要である。従来ケーブルの対策方法（例えば特開平８−８４１２４号公報に開示される方法）は、一般的な伝送方式の対策方法であり、具体的には、誘導素子、容量素子、上記開示例に於けるコモンモードチョークコイル、およびローパスフィルタ（例えは前記開示例に於けるＴ型フィルタ）などを伝送系に挿入する方法である。
【０００７】
他に、差動伝送線路を用いたケーブルとして特開平１０−２０８８１８号公報には、２組以上の差動伝送線路を有したケーブルに於いて、１組毎の差動伝送線路にフェライトビーズを挿入し、１対の伝送線路に同相の信号を伝送した場合に、その信号に起因して発生する磁束が他の組の伝送線路に有害な相互干渉として影響を与えないようにしたものである。
【０００８】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、従来技術では、差動信号を伝送線路に伝送した際に、有効なノイズ対策を用いた差動伝送ケーブルとして、十分なものは無い状態であった。
【０００９】
そこで本発明は、デジタル信号波形の品位を十分に確保し、放射ノイズを大幅に減衰するとともに、安価でしかも信頼性の高い差動伝送ケーブル並びに差動伝送ケーブルと装置を繋ぐジョイントを提供すること、又その差動伝送ケーブル、ジョイントの実用的な構造を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、１対ないし２対以上の差動伝送信号を伝送するインターフェイスケーブルであって、前記インターフェイスケーブル内の対の信号ラインにコモンモードチョークコイルを備え、前記コモンモードチョークコイルは、基板上に実装され、該基板がコネクタの内部にモールドされていて、前記コモンモードチョークコイルを搭載するランドに、くびれを入れることを特徴とする差動伝送ケーブルである。
また、本願発明は、１対ないし２対以上の差動伝送信号を伝送するインターフェイスケーブルと装置を繋ぐジョイントであって、前記ジョイント内の対の信号ラインにコモンモードチョークコイルを備え、前記コモンモードチョークコイルは、基板上に実装され、該基板は雄コネクタの内部にモールドされていて、前記コモンモードチョークコイルを搭載するランドに、くびれを入れることを特徴とするジョイントである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本願第１の発明は、１対ないし２対以上の差動伝送信号を伝送するインターフェイスケ←ブルであって、前記インターフェースケーブル内にコモンモードチョークコイルを備え、前記コモンモードチョークコイルは基板に搭載され、該基板がコネクタ内部にモールドされている構成である。
【００１７】
この構成は、前記インターフェイスケーブルのコネクタの端子部とケーブルとを繋いでいるモールド部にコモンモードチョークコイルを配したことにより、１対のデジタル信号の内、差動伝送信号のバランスの崩れにより互いに相殺しきれなかったノイズ成分（スキュー）のみを選択的に減衰させる働きと、ケーブル自体がアンテナとなってノイズの発信源となることを防ぐ働きとにより放射ノイズを抑制することができる。またこの構成は、１対の伝送線路に同相の信号を伝送した場合に、その信号に起因して発生する磁束をコモンモードのインビーダンスにより除去することができ、他の組の伝送線路に有害な相互干渉を起こさないようにしたものである。
【００１８】
また、前記コモンモードチョークコイルは、基板に搭載することにより、ケーブル線、リード線とコモンモードチョークコイルとの半田付けに於ける信頼性を確保し、更にコモンモードチョークコイルを搭載した基板をコネクタ内部にモールドしているために信頼性を向上させることができる。また、コネクタ内部にコモンモードチョークコイルを挿入する際、市販のハウジング等を用いることができるために特別なコネクタを作製する必要がない。従って、デジタル信号波形の品位を十分に確保し、放射ノイズを大幅に減衰するとともに安価でしかも信頼性の高い差動伝送ケーブルを提供することができる。
本願第２の発明は、１対ないし２対以上の差動伝送信号を伝送するインターフェイスケーブルと装置を繋ぐジョイントであって、前記ジョイント内の対の信号ラインにコモンモードチョークコイルを備え、前記コモンモードチョークコイルは基板上に実装され、該基板は雄のコネクタ内部にモールドされている構成であるこの構成は、市販の差動伝送ケーブルと装置の間に前述のジョイントを配した際、前記ジョイントの雄コネクタ内部にコモンモードチョークコイルが配されていることにより、本願第１の発明において説明したとおりのノイズ抑制効果がある。
またこの構成は、前記コモンモードチョークコイルを基板に搭載することにより、雄雌のコネクタを繋ぐケーブル線もしくはリード線とコモンモードチョークコイルとの半田付けに於ける信頼性を確保し、更にコモンモードチョークコイルを搭載した基板をコネクタ内部にモールドしているために信頼性を向上させることができる。また、コネクタ内部にコモンモードチョークコイルを挿入する際、市販のハウジング等を用いることができるために特別なコネクタを作製する必要がない。従って、デジタル信号波形の品位を十分に確保し、放射ノイズを大幅に減衰するとともに安価でしかも信頼性の高い差動伝送用のジョイントを提供することができる。
本願第３の発明は、１対ないし２対以上の差動伝送信号を伝送するインターフェイスケーブルと装置を繋ぐジョイントであって、前記ジョイント内の対の信号ラインにコモンモードチョークコイルを備え、前記コモンモードチョークコイルは基板上に実装され、該基板は少なくとも雄雌のどちらか一方のコネクタ内部にモールドされており、ジョイントの長さが１０ｃｍ以内の構成であるこの構成は、市販の差動伝送ケーブルと装置の間に前述のジョイントを配した際、前記ジョイントの雄雌コネクタ内部の少なくともどちらか一方にコモンモードチョークコイルが配されていることにより、本願第１の発明において説明したとおりのノイズ抑制効果と本願第２の発明に於いて説明したメリットを合わせ持っている。
また、この構成は差動伝送ケーブルとジョイントを一つのノイズの発信源となるアンテナとみなした場合、放射ノイズを効率よく抑制するのためにコモンモードチョークコイルの挿入場所は、装置から１０ｃｍ以内でできるだけ装置に近く配することが好ましく、ジョイントの長さは、１０ｃｍ以内で作製するのが望ましい。
【００１９】
本願第４の発明は、１対ないし２対以上の差動伝送信号を伝送するインターフェイスケーブルであって、前記インターフェースケーブル内にコモンモ←ドチョークコイルを備え、前記コモンモードチョークコイルは、コネクタのハウジング部に配されおり、前記ハウジング部には、コモンモードチョークコイル搭載用のランドを設けるとともに、コモンモードチョークコイルを挿入する場所に位置決め用の保持部を設ける構成である。
【００２０】
この構成は、コネクタのハウジング部に配したコモンモードチョークコイルにより、本願第１の発明において説明したとおりのノイズ抑制効果がある。
【００２１】
またこの構成には、コネクタのハウジング部にコモンモードチョークコイル搭載用のランドを設けることにより、半田付け時に於けるケーブル線及びハウジング部のランドとコモンモードチョークコイルとの接着強度の信頼性を向上させることができ、コモンモードチョークコイルを搭載する場所に位置決め用の保持部を設けることにより、コモンモードチョ←クコイル搭載時の位置ズレによる不良を軽減させることができる。つまり、この発明は、デジタル信号波形の品位を十分に確保し、放射ノイズを大幅に減衰するとともに安価でしかも信頼性の高い差動伝送ケーブルを提供することにある。
【００２２】
本願第５の発明は、１対ないし２対以上の差動伝送信号を伝送するインターフェイスケーブルと装置を繋ぐジョイントであって、前記ジョイント内の対の信号ラインにコモンモードチョークコイルを備え、前記コモンモードチョークコイルは、雄コネクタのハウジング部に配置されており、前記ハウジング部には、前記コモンモードチョークコイル搭載用のランドを設けるとともに、前記コモンモードチョークコイル位置決め用の保持部を設けているの構成である。
この構成は、市販の差動伝送ケーブルと装置の間に前述のジョイントを配した際、前記ジョイントの雄コネクタの内部にコモンモードチョークコイルが配されていることにより、本願第１の発明において説明したとおりのノイズ抑制効果がある。
またこの構成には、コネクタのハウジング部にコモンモードチョークコイル搭載用のランドを設けることにより、半田付け時に於けるケーブル線もしくはリード線及びハウジング部のランドとコモンモードチョークコイルとの接着強度の信頼性を向上させることができ、コモンモードチョークコイルを搭載する場所に位置決め用の保持部を設けることにより、コモンモードチョークコイル搭載時の位置ズレによる不良を軽減させることができる。つまり、この発明は、デジタル信号波形の品位を十分に確保し、放射ノイズを大幅に減衰するとともに安価でしかも信頼性の高い差動伝送用のジョイントを提供することにある。
本願第６の発明は、１対ないし２対以上の差動伝送信号を伝送するインターフェイスケーブルと装置を繋ぐジョイントであって、前記ジョイント内の対の信号ラインにコモンモードチョークコイルを備え、前記コモンモードチョークコイルは、少なくとも雄雌のどちらか一方のコネクタのハウジング部に配置されており、前記ハウジング部には、前記コモンモードチョークコイル搭載用のランドを設けるとともに、前記コモンモードチョークコイル位置決め用の保持部を設けており、ジョイントの長さが１０ｃｍ以内の構成である。
この構成は、市販の差動伝送ケーブルと装置の問に前述のジョイントを配した際、前記ジョイントの雄雌コネクタ内部の少なくともどちらか一方にコモンモードチョークコイルが配されていることにより、本願第１並びに３の発明において説明したとおりのノイズ抑制効果と本願第５の発明にて説明したメリットを合わせ持っているジョイントである。
本願第７の発明は、第４ないし第６の発明に記載した差動伝送ケーブル並びにジョイントに於いて、ランドの一部にコネクタの端子部を用いることにより、構成部材数を減らすことができ、更に安価な差動伝送ケーブル並びにジョイントを提供することにある。
【００２３】
本願第８の発明は、第１ないし７の発明に記載した差動伝送ケーブル並びにジョイントに於いて、ランドにくびれを入れることにより、コモンモードチョークコイルを搭載した後、ケーブル線もしくはリード線を半田付けする際に、コモンモードチョークコイルを搭載しいるランド部側に熱を伝えにくくし、前記ランド部とコモンモードチョークコイルを半田付けしている部分の半田が溶けて、接触不良を起こさないようにすることにより、更に信頼性の高い差動伝送ケーブル並びにジョイントを提供することにある。
【００２４】
本願第９の発明は、第４ないし８の発明に記載した差動伝送ケーブル並びにジョイントに於いて、コモンモードチョークコイルを搭載する側のランド部が接触ピンクイブであることにより、コモンモードチョークコイルを搭載する際の半田付け工程を省略することができ、更に安価な差動伝送ケーブル並びにジョイントを提供することにある。
【００２５】
本願第１０の発明は、、第４ないし９の発明に記載した差動伝送ケーブル及びジョイントに於いて、コモンモードチョークコイルを搭載する保持部の上部形状がカギ状であることにより、トランス搭載時の位置ズレによる不良を更に激減させることができ、より安価でしかも信頼性の高い差動伝送ケーブル並びにジョイントを提供することにある。
本願第１１の発明は、第１ないし１０の発明に記載のケーブル並びにジョイントに於いて、コモンモードチョークコイル以外のノイズ対策部品をコネクタ内部に一緒に挿入して構成することにより、本願第１並びに３の発明において説明したとおりのノイズ抑制効果のみならず、例えば電源ラインにチップビーズを挿入した場合には電源ラインに流れるディフェンシヤルモードノイズを抑制することができる。またＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４などのホットプラグ機能により電源の入った装置を繋ぐと過電流が流れるため装置が壊れるいった問題が発生するが、ポリマー系のＰＴＣサーミスタを挿入することにより前記間より装置を守ることもできる。また、チップバリスタやチップサージアブソーバーを挿入した場合には、静電気などの過電圧から装置を守ることがでる。
【００２６】
【実施例】
参考例１
参考例の差動伝送ケーブルの模式図を図１に示す。図１は、視認性を確保するために模式的に描いてあるので各部の縮尺については正確でなく、１対の差動伝送線路５にコモンモードチョークコイル４を１個のみ使用した場合の一参考例である。また図１に示すようにこの参考例の構成は以下の通りである。差動伝送ケーブル１は、ケーブル３とケーブル３の両端部に配したコネクタ２ａ，２ｂからなり、コネクタ２ａ内部にはコモンモードチョークコイル４を配している。またケーブル３は１対の差動伝送線路５を有しており、それぞれのコネクタ２ａ，２ｂには、コネクタの端子部６ａ、６ｂが配されており、コネクタの端子部６ａと６ｂの間で電気的に接続されている。
【００２７】
この構成は、コネクタ２ａの内部に配したコモンモードチョークコイル４により、１対のデジタル信号の内、差動伝送信号のバランスの崩れにより互いに相殺しきれなかったノイズ成分（スキュー）のみを選択的に減衰させる働きと、ケーブル自体がアンテナとなってノイズの発信源となることを防ぐ働きとにより放射ノイズを抑制することができる。尚、一般に市販されているのＵＳＢ等の差動伝送ケーブルは、差動伝送線路５がより線であり、また、電源線並びにシールドが設けられているが、説明を簡略化するために図１には記載していない。
【００２８】
続いて差動伝送ケーブル１の作製方法について説明する。まず、差動コモンモードチョークコイル４を次の要領にて作製する。Ｎｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系フェライト材料を用い、これを溶剤等と混練してペースト状とし、これをドクタープレードにてシート成形し、グリーンシートを作製する。そのグリーンシートにＡｇを主体とする導電ペーストをスクリーン印刷にて形成し、適宜積層し、一体焼成して積層型コモンモードチョークコイルを作製する。通常、複数個同時に印刷し、積層され、分割して、焼成される。尚、外部端子として、電極を印刷形成し、焼き付けした後、ニッケル、半田メッキ等が施される。
【００２９】
コモンモードチョークコイル４は、デジタル信号波形の品位を十分に確保し、放射ノイズを大幅に減衰させるために、１００ＭＨｚに於ける結合係数が０．６５〜０．９８とするのが望ましく、０．７５〜０．９５とするのが更に望ましい。また、コモンモードチョークコイル４には、グリーンシートの厚み等の変更で仕較的簡単に結合係数を調整しやすい一体焼成型の積層コモンモードチョークコイルを作製して用いた。この積層型コモンモードチョークコイルが好ましいが、巻線や薄膜等にて構成したものであっても良い。また、コモンモードチョークコイル４の使用材質についても前記材質に限定するものではなく、形状は、ＵＳＢ等のケーブルに搭載することを考慮すると３２１６サイズ以下が望ましい。
【００３０】
次に、具体的な構造を説明する。
図２は、参考例の構造を示す図であり、ＵＳＢケーブルのシリーズＡコネクタ内部にコモンモードチョークコイルを搭載した場合のである。また、図３は、この参考例に用いた基板の平面図である。基板１１ａのランド部２１にコモンモードチョークコイル４を搭載し、接続する。ＵＳＢケーブル３の信号線５、リード線１２を基板１１ａのランド２１に半田付けする。これにより、信号線５、リード線１２とコモンモードチョークコイル４との半田付けに於ける信頼性を確保している。尚、前記基板１１ａは、半田付け並びにモールドに耐える材質であれば特に規定はしない。また、コモンモードチョークコイル４が搭載される側のランド部の形状（寸法）は、チップ部品の部品搭載用に各社が堆奨している一般的なパターン寸法を用いることが望ましい。
【００３１】
続いて、ケーブル３とコモンモードチョークコイル４を搭載した基板１１ａを図２のように電源線１４、リード線１２の先端を残して一緒にモールドすることにより、更に信頼性を向上させることができる。また、モールド部１３の中にコモンモードチョークコイル４を搭載した基板１１ａが挿入されているので、市販コネクタのハウジング部７ａをそのまま用いることができるために差動伝送ケーブル１内にコモンモードチョークコイル４を搭載するための特別なコネクタを作製する必要がない。
【００３２】
続いて、コネクタの端子部１５，６ａと電源線１４、リード線１２を半田付けした後、シールド板等の部品を用いてコネクタ２ａを組み立てる。
【００３３】
尚、前述以外の方法、例えば、基板１１ａのランド部２１にコモンモードチョークコイル４を搭載した後、信号線５、リード線１２を基板１１ａのランド２１に半田付けし、コネクタの端子部１５，６ａと電源線１４、リード線１２を半田付けした後、ケーブル３とコモンモードチョークコイル４を搭載した基板１１ａとハウジング部７を一緒にモールドしても最終的に構成が同じであれば問題ない。
また、コネクタ内部に挿入する基板は、図３に示す形状だけに限定するものではなく、例えば図４のように電源線１４まで半田付け可能な基板１１ｂの様なものであっても良い。
【００３４】
以上のようにして作製した差動伝送ケーブル１の性能を市販のＵＳＢケーブルと比較した結果を表１に示す。また表２は、表１に記載の参考例に使用したコモンモードチョークコイル４の特性を表したものである。
【００３５】
尚、上記ケーブルの性能を評価するにあたり、図５に示す評価回路を用いている。評価回路は、パソコン３１とＵＳＢハブ３２に差動伝送ケーブル１を接続し、前記ＵＳＢハブ３２とバッファ３３を片側がパラレルに変換可能な市販のＵＳＢケーブル３６にて接続し、前記バッファ３３とプリンタ３４をパラレルケーブル３７にて接続しており、前記差動伝送ケーブル１には、高周波カレントトランス３５を取り付け、ケーブルから放射するノイズレベルをスペクトルアナライザーにて観測できるようにし、ＵＳＢハブ３２内部のＩＣ入力ピンには電圧ブローブを取り付けてサンプリングオシロにて観測した信号により、波形の品位を確認できような構成となつている。通常、波形の品位はデジタル波の立上りの時間で評価し、その立上り時間は所定の規格によって定められている。
【００３６】
そこで本評価として、放射ノイズについては市販のＵＳＢケーブルを用いて測定した時の放射ノイズレベルを基準として０ｄＢとし、参考例の差動伝送ケーブル１を使用した場合の放射ノイズレベルとの差にて相対比較評価している。尚、相対比較評価した放射ノイズは、１４５ＭＨｚに観測されるパソコンからの有害な伝導ノイズによるものである。
【００３７】
また波形の品位については、立上り時間の時間遅れを指標としており、前記同様市販のＵＳＢケーブルの立上り時間を基準として、立上り時間遅れを０秒とし、参考例による差動伝送ケーブル１を使用した場合の立上り時間がＭｉｎ時とＭａｘ時に遅れた時間をそれぞれに相対比較評価している。尚、立上り時間の計測ポイントは、サンプリングオシロにて観測したデジタル波の電圧波形が波高の１０％の位置に達してから９０％の位置に達するまでの時間としている。
【００３８】
【表１】
【表２】
従って、表１から判るように参考例により構成された差動伝送ケーブルは、デジタル信号波形の品位を十分に確保し、放射ノイズを大幅に減衰することができるのである。
【００４１】
参考例２
参考例の模式図を図６示す。図６は、視認性を確保するために模式的に描いてあるので各部の縮尺ついては正確でなく、２組の一対の差動伝送線路５Ａ，５Ｂにコモンモードチョークコイル４を各々１個づつ搭載した場合の参考例である。また図６に示すようにこの参考例の構成は以下の通りである。差動伝送ケーブル１は、ケーブル３とケーブル３の両端部に配したコネクタ２ａ，２ｂからなり、コネクタ２ａの内部にはコモンモードチョークコイル４が２個配されている。また、ケーブル３は１対の差動伝送線路５Ａ，５Ｂを２組有しており、それぞれのコネクタ２ａ，２ｂには、コネクタの端子部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが配されており、コネクタの端子部６ａと６ｂ、６ｃと６ｄの間で電気的に接続されている。尚、一般に市販されているＩＥＥＥ１３９４等の差動伝送ケーブルは、差動伝送線路５Ａ，５Ｂがそれぞれ一対のより線であり、また、電源線並びにシールドが設けられているが、説明を簡略化するために図６には記載していない。
【００４２】
この構成は、参考例１に於いて述べた特徴以外に、１対の伝送線路５Ａに同相の信号を伝送した場合に、その信号に起因して発生する磁束をコモンモードのインビーダンスにより除去することができるため、他の組の伝送線路５Ｂに有害な相互干渉を起こさないようにしたものである。
【００４３】
尚、コモンモードチョークコイル４は、１個づつ独立したものでも良いし、多連のコモンモードチョークコイルでも良い。更に望ましくは、多連のコモンモードチョークコイルであって、クロストーク対策が施されており、形状が３２１６サイズ以下のものである。又、接続構造は、参考例１と同様に、基板上にコモンモードチョークコイルを搭載し、接続し、コネクタ内部ヘモールドして構成される。
【００４４】
実施例１
参考例を図７に示す。この図７は、ＵＳＢケーブルのシリーズＡコネクタのハウジング部を示している。そして、このハウジング部にコモンモードチョークコイルが搭載される．この実施例のハウジング部７ｂには、コモンモードチョークコイルを搭載する場所２４に位置決め用の保持部２５ａ（突起状のもの）を設けることにより、コモンモードチョークコイル搭載時の位置ズレによる不良を軽減させることができる。前記位置きめ用の保持部２５ａは、コモンモードチョークコイルの挿入場所が決定できるようなものであればどのような構成でも良いが、図１０に示すような上部がカギ状のもの２５ｂを用いることにより、コモンモードチョークコイル４搭載時の位置ズレによる不良を更に激減させることができる。尚、保持部２５ａ，２５ｂは、ハウジング部作製時に一緒に作製するのが好ましい。このハウジング部にコネクタの端子１５，６ａを取り付けた後、コモンモードチョークコイルを搭載し、ＵＳＢケーブルの信号線等を接続して、差動伝送ケーブルが構成される。
【００４５】
また、ハウジング部７ｂには、コモンモードチョークコイル搭載用のランド２３を設けることにより、半田付け時に於けるの信号線とコモンモードチョークコイルとの接着強度の信頼性を向上することができ、コネクタの端子部６ａをコモンモードチョークコイル搭載用のランドとして用いることにより、コネクタの端子部６ａとコモンモードチョークコイルとの接着強度を確保するととものに構成部材数を減らすことができ、コネクタの単価を安くすることができる。更に、前記ランド２３に図８に示すようなくびれ２６を入れることにより、コモンモードチョークコイルを搭載した後、信号線を半田付けする際に、コモンモードチョークコイルを搭載しいる側のランド部に熱を伝えにくくし、ランドとコモンモードチョークコイルを半田付けしている部分の半田が溶けて、接触不良を起こすといった不具合を防止することができ、信頼性の高い差動伝送ケーブルを提供することができる。尚、上記ランド２３は半田付け性に優れた金属片（例えば、スズメッキ等を施したもの）をハウジング部７ｂ作製時に一緒にモールドすることが好ましいが、ハウジング部７ｂ作製後に固着しても問題ない。また、ランド２３は、絶対に金属片で構成しなければならない訳ではなく、メッキ方法等により構成しても良い。また、コモンモードチョークコイルを搭載する側のランド部の形状（寸法）は、チップ部品の部品搭載用に各社が推奨している一般的なパターン寸法を用いることが望ましい。
【００４６】
また、コモンモードチョークコイルを搭載する側のランド部の形状が図９に示すような接触ピンタイプのランド部２８を用いることにより、コモンモードチョークコイル４を搭載する際の半田付け工程を省略することができるため、更に安価な差動伝送ケーブルを提供することができる。尚、上記ランド部２８の形状はコモンモードチョークコイル４の外部端子２７と接触できる構成となっていればどのような形状でも良い。また、ランド部２８は、電気信号の授受を行なう場所であるため、計時変化が少なく接触抵抗の低いものでなくてはならない。このため、金メッキを施したものを用いることが望ましい。
【００４７】
以上のようにして作製した差動伝送ケーブルの性能を市販のＵＳＢケーブルと比較した結果は、参考例１で記載した表１と同じ結果であった。
参考例３
図１１は、参考例の構造を示す図であり、ＵＳＢケーブルとパソコンを繋ぐ際に用いるジョイントの場合である。先ずコモンモードチョークコイル４を基板１１ａに搭載する。次にシリーズＡの雄コネクタの端子部６ａ，１５と雌コネクタの端子部６ｂ，１６と基板１１ａをリード線１７にて半田付けする。これにより、リード線１７とコモンモードチョークコイル４との半田付けに於ける信頼性を確保している。
続いて、雄コネクタと雌コネクタと基板１１ａを一緒にモールドし、シールド板等の部品を用いてジョイントを組み立てる。モールド部１３の中にコモンモードチョークコイル４を搭載した基板１１ａが挿入されているので、更に信頼性を向上させることができる。また、市販コネクタのハウジング部７ａ、７ｃをそのまま用いることができるためにジョイント内にコモンモードチョークコイル４を搭載するための特別なコネクタを作製する必要がない。
以上のようにして作製したジョイントの性能を市販のＵＳＢケーブル１とパソコン３１の間に挿入した場合と、市販のＵＳＢケーブル１のみを用いた場合とで比較した。結果は、参考例１で記載した表１と同じであった。
尚、前述以外に、例えば、参考例１にて説明した差動伝送ケーブルのコケクタ２ｂを雌コネクタに変更してジョイントとして使用しても同様の効果を得ることができる。
また、前記ジョイントの雄コネクタ２ａにはコモンモードチョークコイルを搭載した基板を挿入せず、雌コネクタ２ｂにコモンモードチョークコイルを搭載した基板を挿入する際、ジョイントの長さを１０ｃｍ以下にすれば同様の効果を得ることができる。
参考例４
図１２は、参考例を示す図であり、ＵＳＢケーブルとパソコンを繋ぐ際に用いるジョイントの場合である。この参考例のハウジング部７ｂには、コモンモードチョークコイルを搭載する場所２４に位置決め用の保持部２５ａ（突起状のもの）を設けることにより、コモンモードチョークコイル搭載時の位置ズレによる不良を軽減させることができる。前記位置きめ用の保持部２５ａは、コモンモードチョークコイルの挿入場所が決定できるようなものであればどのような構成でも良い。このハウジング部７ｂにコモンモードチョークコイルを搭載した後、ハウジング部７ｂ，７ｃをリード線１７にて接続して一緒にモールドし、シールド板等の部品を用いてジョイントを組み立てる。
以上のようにして作製したジョイントの性能を市販のＵＳＢケーブル１とパソコン３１の間に挿入した場合と、市販のＵＳＢケーブル１のみを用いた場合とで比較する。結果は、参考例１で記載した表１と同じであった。
尚、前述以外に、例えば、実施例１にて説明した差動伝送ケーブルのコケクタ２ｂを雌コネクタに変更してジョイントとして使用しても同様の効果を得ることができる。
また、前記ジョイントの雄コネクタ２ａには市販のハウジングを使用し、雌コネクタ２ｂのハウジングをコモンモードチョークコイルが搭載可能な形状に変更した後、コモンモードチョークコイルを搭載し、ジョイントの長さを１０ｃｍ以下にすれば同様の効果を得ることができる。
参考例５
図１３は参考例を示す図であり、差動伝送ケーブル並びにジョイントのコネクタ内部に挿入する基板である。
この基板１１ｃは、差動伝送線路用のランド２１にコモンモードチョークコイル４を搭載し、電源線用のランド２９にチップビーズ９を搭載したものである。これを実施例１もしくは参考例３に説明した図面２，１１に記載した基板１１ａの代わりにコネクタ内部に挿入した場合、前記参考例にて説明したノイズ抑制効果のみならず、電源ラインに流れるディフェンシヤルモードノイズを抑制することができる。
またこの参考例は、例えばチップビーズをコネクタのハウジング部に搭載しても良い。また別の例としてポリマー系のＰＴＣサーミスタをコモンモードチョークコイルと一緒にコネクタ内部に挿入しても良い。この製品の挿入方法は、基板の表面にコモンモードチョークコイル、裏面にポリマー系のＰＴＣサーミスタを搭載したものを参考例１もしくは参考例３の基板１１ａの代わりにコネクタ内部に挿入したものでも良いし、実施例１や参考例４の様にコモンモードチョークコイル４を搭載したハウジング部７ｂを使用し、ポリマー系のＰＴＣサーミスタのみを搭載した基板と一緒にコネクタ内部に挿入しても良い。尚、この部品を挿入するメリットとしてはＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４などのホットプラグ機能により電源の入った装置を繋ぐと過電流が流れるため装置が壊れるいった問題から装置を守ることもである。
また、別の例としてチップバリスタやチップサージアブソーバーを挿入した場合には、静電気などの過電圧から装置を守ることがでる。
これらのように、コモンモードチョークコイルと他のノイズ対策部品をコネクタ内部に一緒に挿入することによって、コモンモードチョークコイルを挿入した際のメリットに加え、他のノイズ対策部品のメリットも同時に有することができる。従って、上記のメリットを妨げない方法で有ればどのような方法でコネクタ内部に挿入しても問題ない。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、デジタル信号波形の品位を十分に確保し、放射ノイズを大幅に減衰するとともに安価でしかも信頼性の高い差動伝送ケーブル、ジョイントを得るとができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例の差動伝送ケーブルの模式図である。
【図２】 参考例のコネクタ部の図面である。
【図３】 参考例の基板の平面図である。
【図４】 参考例の基板の平面図である。
【図５】 参考例の性能評価方法を示す図である。
【図６】 参考例の差動伝送ケーブルの模式図である。
【図７】 参考例のコネクタ部の図面である。
【図８】 本発明に係わる実施例のランド部の図面である。
【図９】 参考例のランド部の図面である。
【図１０】 参考例の保持部の図面である。
【図１１】 参考例のジョイントの図面である
【図１２】 参考例のジョイントの図面である
【図１３】 参考例の基板の平面図である。
【符号の説明】
１ 差動伝送ケーブル
２ａ，２ｂ コネクタ
３ ケーブル
４ コモンモードチョークコイル
５，５Ａ，５Ｂ， 差動伝送線路（信号線）
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，１５，１６ コネクタの端子部
７ａ，７ｂ，７ｃ コネクタのハウジング部
９ チップビーズ
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 基板
１２，１７ リード線
１３ モールド部
１４ 電源線
２１，２３，２９ ランド
２４ ＣＭＣ挿入位置
２５ａ，２５ｂ 保持部
２６ くびれ
２７ コモンモードチョークコイルの外部端子
２８ 接触ピンタイプのランド部
Claims (2)
- １対ないし２対以上の差動伝送信号を伝送するインターフェイスケーブルであって、前記インターフェイスケーブル内の対の信号ラインにコモンモードチョークコイルを備え、前記コモンモードチョークコイルは、基板上に実装され、該基板がコネクタの内部にモールドされていて、前記コモンモードチョークコイルを搭載するランドに、くびれを入れることを特徴とする差動伝送ケーブル。
- １対ないし２対以上の差動伝送信号を伝送するインターフェイスケーブルと装置を繋ぐジョイントであって、前記ジョイント内の対の信号ラインにコモンモードチョークコイルを備え、前記コモンモードチョークコイルは、基板上に実装され、該基板は雄コネクタの内部にモールドされていて、前記コモンモードチョークコイルを搭載するランドに、くびれを入れることを特徴とするジョイント。
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