JP5330888B2 - 高速差動ケーブル - Google Patents

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本発明は、2芯の信号線を用いて信号の差動伝送を行う高速差動ケーブルに関する。
従来、データ伝送が高速ビットレートで行われる場合に用いられる伝送線路として、高速差動ケーブルがある。このような高速差動ケーブルは、特許文献1に示されており、この特許文献1には、内部導体の外周に絶縁体層(誘電体層)を設けて信号線とし、この信号線を2芯平行に並べそれらの一方外側にドレイン線を1本配置し、3芯フラット構造を保持しつつアルミポリエステルテープを金属面内側で螺旋巻きして外部導体を形成し、この外部導体の外周に外被を設けた構成の高速差動ケーブルが開示されている。この高速差動ケーブルによれば、ドレイン線が2芯の信号線の一側に配置されているためケーブルの屈曲性の自由度が高いと共にアセンブリ性も良好であるためケーブルの取り扱い性に優れている。
特開2002−358841号公報
ところが、特許文献1に開示されている高速差動ケーブルでは、外部導体を形成するためのアルミポリエステルテープを螺旋巻きにした場合には、高周波数領域において減衰量の急激な落ち込み(所謂、サックアウト(ドロップアウト))が発生する。また、外部導体は完全導体ではないため、2芯の信号線間の電位差のある導体電位が外部導体上に誘導されて電位差が生じ、この結果、外部導体上に電流が流れて損失が生じるので減衰量が大きく低下する。上述した種々の問題を解決するために、本発明者は、鋭意、研究、開発を続けた結果、3芯フラット構造によりケーブルの取り扱い性を維持し、かつ高周波数領域における減衰量のサックアウトの発生を防止しつつ、周波数の増加に伴う減衰量の低下を抑えることができる高速差動ケーブルの構成を見出し、本発明を完成するに至ったものである。
本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、その目的は、伝送特性に優れ、さらにはケーブルの取り扱い性が良好な高速差動ケーブルを提供することにある。
上記目的達成のため、本発明の高速差動ケーブルでは、内部導体の外周に第1の誘電体層を設けた信号線を2芯平行に配置し、前記2芯の信号線の外周に第2の誘電体層を設け、前記第2の誘電体層の外周に外部導体を縦沿えに設け、前記外部導体の外周にテープ状部材を螺旋状に巻き付けた巻回層を設け、前記巻回層の外側であって前記信号線の一側にドレイン線を前記信号線と平行になるように配置し、前記巻回層および前記ドレイン線の外周に外被を設けたことを特徴としている。
このように、外部導体を縦沿えに設けたので、高周波数領域において減衰量のサックアウトの発生を防止することができる。さらに、配線作業時にケーブルの屈曲を繰り返しても、巻回層により外部導体のバラケを防止して良好な縦沿え状態を維持することができるので、高周波数領域における減衰量のサックアウトの発生防止が損なわれることはない。また、第2の誘電体層により2芯の信号線が覆われ、この第2の誘電体層の外周を外部導体が覆うことになるので、2芯の信号線間の電位差のある導体電位は外部導体上に誘導されず、この結果、外部導体上に発生する電流を抑えて損失を少なくすることができ、減衰量の低下を抑えることができる。また、ドレイン線は2芯の信号線の一側に配置されることになるためケーブルの取り扱い性に優れ、配線作業の効率を高めることができる。また、3芯フラット構造であるためケーブル幅を小さくすることができ、小型機器に使用することができる。また、巻回層は、金属蒸着テープで構成しても良い。これにより、巻回層の導体側にドレイン線が接触することになるので、外部導体上に発生する電流をさらに抑えて損失を少なくすることができ、減衰量の低下をさらに抑えることができる。
本発明の実施形態に係る高速差動ケーブルの軸と直交する方向の図である。 実施例および比較例の高速差動ケーブルの周波数と減衰量との関係を示す図である。
以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の成立に必須であるとは限らない。
図1は、本発明の実施形態に係る高速差動ケーブルの軸と直交する方向の図である。この高速差動ケーブル1は、中心導体11(内部導体)の外周に第1の誘電体層12を形成した信号線10を2芯平行に配置し、2芯の信号線10の外周に第2の誘電体層13を形成する。この第2の誘電体層13の外周に後述するシールド層14の絶縁側を外側にし導体側を内側にしたシールド層(外部導体)14を形成し、さらにシールド層14の外周にテープ状部材でなる巻回層15を形成する。そして、巻回層15の外側であって信号線10の一側にドレイン線16を平行配置し、巻回層15およびドレイン線16の外周にジャケット(外被)17を形成した構成となっている。
中心導体11は、例えば銀めっき軟銅線が使用可能である。第1の誘電体層12には、例えば多孔質ポリテトラフルオロエチレン(EPTFE)、発泡の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(FEP)等のフッ素樹脂が使用可能である。第2の誘電体層13には、例えば発泡のFEP等のフッ素樹脂が使用可能である。シールド層14には、ALPET、即ちアルミ箔とポリエチレンテレフタレート(PET)とを、接着層としてポリ塩化ビニル(PVC)を介して積層してテープ状に形成した金属化テープが使用可能である。シールド層14は、導体側であるアルミ面14bが第2の誘電体層13と接触する態様で、第2の誘電体層13を包囲するように外周に縦沿い(いわゆる、シガレット巻き)で設けられる。なお、シールド層14は、上記したような金属化テープを用いたが、例えば、PETに銅、アルミ等の金属を蒸着した金属蒸着テープあるいはアルミ箔、銅箔等の金属箔をテープ化した金属テープを用いても良いことは勿論のことである。巻回層15には、例えばPETもしくはポリエステル(PE)に銅を蒸着してテープ状に形成した金属蒸着テープが使用可能である。巻回層15は、導体側である銅面15aがドレイン線16と接触する態様で、シールド層14を包囲するように外周に螺旋状(いわゆる、スパイラル巻き)に設けられる。なお、一般的なPEでなる絶縁テープをシールド層14を包囲するように外周に螺旋状(スパイラル巻き)に設けて巻回層15としても良い。ドレイン線16には、例えば銀めっき軟銅線が使用可能である。ジャケット17には、例えばFEPが使用可能である。
このような構成の高速差動ケーブル1は以下の手順により作製される。先ず、1本の中心導体11の外周にEPTFEのテープを巻回して第1の誘電体層12を形成した単線の信号線10を作製する。もちろん、この第1の誘電体層12は、押出機(図示せず)を用いて誘電体を押出し形成しても良い。次に、2本の信号線10を第1の誘電体層12が軸方向に接触するように平行に配置し、2芯の信号線10の第1の誘電体層12の外周を包囲するように例えば押出機を用いて誘電体を押出し被覆して第2の誘電体層13を形成する。そして、第2の誘電体層13の外周を包囲するように金属化テープをPET面14aを外側にしアルミ面14bを内側にして縦沿えに巻回(シガレット巻き)してシールド層14を形成する。さらに、シールド層14の外周を包囲するように金属蒸着テープをPE面15bを内側にし銅面15aを外側にして螺旋状に巻回(スパイラル巻き)して巻回層15を形成する。最後に、巻回層15の外周であって信号線10の一側にドレイン線16を配置し、巻回層15およびドレイン線16の外周に絶縁テープを巻き付けて、もしくは押出機を用いて絶縁体を押出し被覆してジャケット17を形成する。以上により、高速差動ケーブル1が完成する。
以上のような構成の高速差動ケーブル1によれば、シールド層14を縦沿えに設けたので、高周波数領域において減衰量のサックアウトの発生を防止することができる。さらに、配線作業時に高速差動ケーブル1の屈曲を繰り返しても、巻回層15によりシールド層14のバラケを防止して良好な縦沿え状態を維持することができるので、高周波数領域における減衰量のサックアウトの発生防止が損なわれることはない。また、第2の誘電体層13により2芯の信号線10が覆われ、この第2の誘電体層13の外周をシールド層14が覆うことになる。このため、2芯の信号線10間の電位差のある導体電位はシールド層14上に誘導されないので、シールド層14上に発生する電流を抑えて損失を少なくすることができ、減衰量の低下を抑えることができる。また、ドレイン線16が2芯の信号線10の一側に配置されているため、高速差動ケーブル1の屈曲性の自由度が高いと共にアセンブリ性も良好となって高速差動ケーブル1の取り扱い性に優れ、配線作業の効率を高めることができる。
次に、実施例として本実施形態の高速差動ケーブル1および比較例として従来の高速差動ケーブルを作製し、それらの減衰量を測定したので、この測定結果について図2を参照して説明する。ここで、測定に使用した実施例の高速差動ケーブル1は、以下のようにして作製されている。中心導体11として外径0.511mmの銀めっき軟銅線を用意し、この中心導体11の外周に外径0.9mmとなるように多孔質PTFEのテープを巻回して第1の誘電体層12を形成し信号線10とする。2本の信号線10を第1の誘電体層12が軸方向に接触するように平行に配置し、2本の信号線10の第1の誘電体層12の外周を包囲するように、厚さ0.45mmとなるように発泡のFEPを被覆して第2の誘電体層13を形成する。
そして、第2の誘電体層13の外周を包囲するように、厚さ10μmのアルミ箔と厚さ12μmのPETとを厚さ2〜3μmのPVC(接着層)を介して積層してなるALPETを、アルミ面14bが密着するように縦沿えに巻回(シガレット巻き)してシールド層14を形成する。さらに、シールド層14の外周を包囲するように、厚さ9μmのPEの一面に銅を蒸着してなる金属蒸着テープを、銅面15aが密着するように螺旋状に巻回(スパイラル巻き)して巻回層15を形成する。そして、巻回層15の外側であって信号線10の一側に外径0.254mmの銀メッキ軟銅線をドレイン線16として平行配置し、最後に、巻回層15およびドレイン線16の外周を包囲するように、厚さ0.05mmのFEPを被覆してジャケット17を形成する。
一方、測定に使用した比較例の高速差動ケーブルは、以下のようにして作製されている。中心導体として外径0.511mmの銀めっき軟銅線を用意し、この中心導体の外周に外径1.25mmとなるように多孔質PTFEのテープを巻回して誘電体層を形成し信号線とする。2本の信号線を誘電体層が軸方向に接触するように平行に配置し、2本の信号線の誘電体層の外周を包囲するように、厚さ10μmのアルミ箔と厚さ12μmのPETとを厚さ2〜3μmのPVC(接着層)を介して積層してなるALPETを、PET面が密着するように螺旋状に巻回(スパイラル巻き)してシールド層を形成する。シールド層の外側であって信号線の一側に外径0.254mmの銀メッキ軟銅線をドレイン線として平行配置し、最後に、シールド層およびドレイン線の外周を包囲するように、厚さ0.05mmとなるようにFEPを被覆してジャケットを形成する。
図2は、実施例の高速差動ケーブル1および比較例の高速差動ケーブルに対し、周波数(GHz)を0〜20GHzまで変化させたときの減衰量(dB/m)の変化を示す図である。図2から明らかなように、比較例の高速差動ケーブルでは、周波数が11〜16GHzにかけてサックアウトが発生しているのに対し、実施例の高速差動ケーブル1ではサックアウトの発生を防止できる。
また、例えば周波数が1.0GHz、2.0GHz、3.125GHz、5.0GHz、6.0GHzのとき、比較例の高速差動ケーブルの減衰量は、0.757dB/m、1.001dB/m、1.221dB/m、1.653dB/m、1.845dB/mであるのに対し、実施例の高速差動ケーブル1の減衰量は、0.563dB/m、0.702dB/m、0.892dB/m、1.188dB/m、1.317dB/mとなり、比較例の高速差動ケーブルの減衰量と比べて実施例の高速差動ケーブル1の減衰量の低下を抑えることができる。
本発明の高速差動ケーブルは、高速ビットレートで長距離のデータ伝送を行う機器、例えば、コンピュータ、計算機、携帯電話等の電子機器に適用可能であり、更に、自動車、飛行機等の制御回路にも適用可能である。
1 高速差動ケーブル、10 信号線、11 中心導体(内部導体)、12 第1の誘電体層、13 第2の誘電体層、14 シールド層(外部導体)、14a PET面、14b アルミ面、15 巻回層、15a 銅面、15b PE面、16 ドレイン線、17 ジャケット(外被)

Claims (2)

  1. 内部導体の外周に第1の誘電体層を設けた信号線を2芯平行に配置し、前記2芯の信号線の外周に第2の誘電体層を設け、前記第2の誘電体層の外周に外部導体を縦沿えに設け、前記外部導体の外周にテープ状部材を螺旋状に巻き付けた巻回層を設け、前記巻回層の外側であって前記信号線の一側にドレイン線を前記信号線と平行になるように配置し、前記巻回層および前記ドレイン線の外周に外被を設けたことを特徴とする高速差動ケーブル。
  2. 前記巻回層は、金属蒸着テープでなることを特徴とする請求項1に記載の高速差動ケーブル。
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