JP5825214B2 - 差動信号伝送用ケーブル - Google Patents

Description

本発明は、差動信号伝送用ケーブルに関する。

従来の技術として、平行に並べられた一対の絶縁電線に、さらに、少なくとも１本のドレイン導体を平行に並べ、この一対の絶縁電線とドレイン導体とを一括して金属箔テープで巻き回してシールド導体とし、このシールド導体の外周部を外被で覆った平行２心シールド電線が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の平行２心シールド電線は、金属箔テープの巻き回しによりシールド導体を形成するので、製造にかかる時間を短縮することができる。

特開２００２−２８９０４７号公報

特許文献１に係る平行２心シールド電線は、短手方向の断面において、金属箔テープが平坦な部分が生じる。この平坦な部分は、金属箔テープの張力の方向と、平坦な部分の表面が作る面と、が平行となるため、張力に基づく金属箔テープを押し付ける圧力が発生しなくなり、金属箔テープが緩み易くなる。従来の平行２心シールド電線は、金属箔テープの緩みによって、スキュー（ｓｋｅｗ）および差動同相変換量（すなわち、差動モードから同相モードへの変換量）が増加する問題がある。

従って、本発明の目的は、スキューおよび差動同相変換量を抑制する差動信号伝送用ケーブルを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、互いに平行に並列する一対の差動信号線と、前記一対の差動信号線を一括して被覆する絶縁体と、前記絶縁体の外周に巻き付けられたシールド導体とを備え、前記絶縁体は、その長手方向に垂直な断面における外周形状が凸円弧状に湾曲して連続し、前記一対の差動信号線の並列方向に沿った第１の方向における幅が前記第１の方向に直交する第２の方向における幅よりも大きい長円形状であり、前記外周形状が、前記第１の方向の両端部における一対の対称形状の楕円弧である第１の曲線部と、前記第２の方向の両端部における一対の対称形状の楕円弧である第２の曲線部とからなる差動信号伝送用ケーブルを提供する。
前記絶縁体は、前記外周形状が、前記第１の曲線部の前記楕円弧の前記第１の方向における短径又は長径を２ａ ₁ 、前記第１の曲線部の前記楕円弧の前記第２の方向における長径又は短径を２ｂ ₁ 、前記第２の曲線部の前記楕円弧の前記第１の方向における長径を２ａ ₂ 、前記第２の曲線部の前記楕円弧の前記第２の方向における短径を２ｂ ₂ とし、前記第１の曲線部の前記楕円弧の前記第２の曲線部との接続点の位相角をθ ₀ 、前記第２の曲線部の前記楕円弧の前記第１の曲線部との接続点の位相角をφ ₀ とするとき、下記式（１）により表される条件を満たすことが好ましい。

上記差動信号伝送用ケーブルの前記絶縁体は、前記外周形状の曲率半径の最小値が、前記外周形状の曲率半径の最大値の１／２０以上１／４以下であることが好ましい。

上記式（１）における前記ａ₂は、前記ａ₁、前記ｂ₁、及び前記ｂ₂の何れよりも大きいことが好ましい。

上記式（１）における前記ａ₁、前記ｂ₁、及び前記ｂ₂は、共通の値であるとよい。

上記の差動信号伝送用ケーブルは、前記シールド導体を被覆した被覆部材を備え、前記シールド導体が、絶縁部材と、前記絶縁部材の前記被覆部材と向い合う面に設けられた導電膜と、を有することが好ましい。

上記の差動信号伝送用ケーブルは、シールド導体が、絶縁体の長手方向に沿って継ぎ目、または重なり合う領域を有し、被覆部材が、シールド導体上に継ぎ目または重なり合う領域をらせん状に有することが好ましい。

上記の差動信号伝送用ケーブルは、シールド導体が、絶縁体上に継ぎ目または重なり合う領域をらせん状に有し、被覆部材が、編組であることが好ましい。

上記の差動信号伝送用ケーブルは、絶縁体が、発泡材料を用いて形成されることが好ましい。

上記の差動信号伝送用ケーブルは、内部よりも発泡度の小さい層を外側に有することが好ましい。

本発明に係る差動信号伝送用ケーブルによれば、スキューおよび差動同相変換量を抑制することができる。

図１は、実施例１に係る差動信号伝送用ケーブルの斜視図である。 図２（ａ）は、実施例１に係る差動信号伝送用ケーブルを短手方向で切断した断面図であり、（ｂ）は、差動信号伝送用ケーブルを短手方向で切断した断面の模式図である。 図３（ａ）は、比較例１に係る断面が円形状となる絶縁電線に押え巻きテープを巻き付けた場合の張力Ｔと圧力Ｐとの関係を示す模式図であり、（ｂ）は、比較例２に係る平坦部を有する絶縁電線に押え巻きテープを巻き付けた場合の張力Ｔと圧力Ｐとの関係を示す模式図である。 図４は、実施例１に係る差動信号伝送用ケーブルの曲率半径と金属箔テープの緩みが発生する確率との関係を示す図である。 図５（ａ）は、実施例２に係る差動信号伝送用ケーブルの断面図であり、（ｂ）は、曲率半径の最大値と最小値とに関するグラフである。 図６は、実施例３に係る差動伝送用ケーブルの断面図を示す。 図７（ａ）は、実施例４に係る差動信号伝送用ケーブルの長手方向に垂直な短手方向の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）における絶縁体の外周形状を示す図である。 図８は、比較例３に係る差動伝送用ケーブルの断面の外周形状を示し、（ａ）は外周形状の全体図であり、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。 図９は、変形例に係る差動信号伝送用ケーブルの斜視図である。

［実施の形態の要約］
実施の形態に係る差動信号伝送用ケーブルは、互いに平行に並列する一対の差動信号線と、前記一対の差動信号線を一括して被覆する絶縁体と、前記絶縁体の外周に巻き付けられたシールド導体とを備え、前記絶縁体は、その長手方向に垂直な断面における外周形状が凸円弧状に湾曲して連続し、前記一対の差動信号線の並列方向に沿った第１の方向における直径が前記第１の方向に直交する第２の方向における直径よりも大きい長円形状である。

（差動信号伝送用ケーブル１の構成の概要）
図１は、実施例１に係る差動信号伝送用ケーブル１の斜視図である。図２（ａ）は、実施例１に係る差動信号伝送用ケーブル１を短手方向（長手方向に垂直な方向）で切断した断面図であり、（ｂ）は、差動信号伝送用ケーブル１を短手方向で切断した断面の模式図である。図２（ｂ）に点線で示す２つの円は、説明を容易にするために図示したものであり、差動信号伝送用ケーブル１と同程度の短手方向の断面形状を有するケーブルを作成する際、用いられる絶縁電線の断面形状を示している。以下では、特に断らない限り、断面は短手方向で切断した断面を示すものとする。

この差動信号伝送用ケーブル１は、一例として、１０Ｇｂｐｓ以上の差動信号を用いたサーバ、ルータおよびストレージ等の電子機器間または電子機器内の差動信号伝送用のケーブルである。

この差動信号伝送とは、一対の導線において、位相が１８０°異なる信号をそれぞれの導線に伝送し、受信装置側において、この位相が異なる２つの信号の差分を取り出すものである。この一対の導線に流れる電流は、互いに逆方向に流れているため、この電流が流れる伝送経路である導線から放射される電磁波が小さくなる。また、差動信号伝送は、外部から受けたノイズが２つの導線に等しく重畳することから、差分を取ることにより、ノイズを除去することが可能となる。

本実施例に係る差動信号伝送用ケーブル１は、例えば、図１に示すように、離れて平行に並んだ一対の導線２（差動信号線）と、一対の導線２を被覆し、短手方向の断面の外周形状が曲率半径が異なる複数の曲線を組み合わせた形状となる絶縁体３と、絶縁体３に巻き付けて設けられ、短手方向の断面の内周形状が絶縁体３の外周形状に基づいた複数の曲線を組み合わせた形状となるシールド導体としての金属箔テープ７を備えて概略構成されている。

一対の導線２は、互いに平行に並列している。絶縁体３は、この一対の導線２を一括して被覆している。また、金属箔テープ７は、絶縁体３の外周に巻き付けられている。絶縁体３は、その長手方向に垂直な断面における外周形状が凸円弧状に湾曲して連続し、一対の導線２の並列方向に沿った第１の方向における直径が前記第１の方向に直交する第２の方向における直径よりも大きい長円形状である。すなわち、絶縁体３の外周形状は、平坦な部分や窪んだ部分のない、全体が滑らかに連続した凸曲面からなる形状である。

また、本実施例に係る差動信号伝送用ケーブル１は、例えば、金属箔テープ７を被覆した被覆部材としての押え巻きテープ８を備え、金属箔テープ７が、絶縁部材としてのプラスチックテープ５と、プラスチックテープ５の絶縁体３と向い合う面の反対側の面（すなわち、押え巻きテープ８と向かい合う面）に設けられた導電膜としての金属箔６と、を備えている。

導線２は、例えば、銅等の電気良導体の単線、または、この電気導体にメッキ等を施した単線である。また、導線２の直径２ｒは、例えば、０．５１１ｍｍである。さらに、導線２と導線２の間隔Ｌは、例えば、０．９９ｍｍである。この間隔Ｌは、導線２の断面における、導線２の中心と導線２の中心との間隔を示している。なお、導線２は、例えば、屈曲特性を重視する場合、複数の導線を撚って形成する撚線を用いても良い。

絶縁体３は、例えば、比誘電率、誘電正接の小さい材料を用いて形成される。この材料は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフロロアルコキシ（ＰＦＡ）、ポリエチレン等である。なお、絶縁体３は、比誘電率、誘電正接を小さくするため、発泡材料として発泡絶縁樹脂を用いて形成されても良い。絶縁体３は、例えば、発泡絶縁樹脂を用いて形成される場合、樹脂に発泡剤を練り込み、成型時の温度によって発泡度を制御する方法、窒素等のガスを成型圧力で注入し、圧力解放時に発泡させる方法等を用いて形成される。

絶縁体３は、例えば、図２（ｂ）に示すように、断面形状が略楕円形状（長円形状）であり、一例として、長軸方向（一対の導線２の並列方向に沿った第１の方向）の幅Ｗ₁が２．８ｍｍ、短軸方向（第１の方向に直交する第２の方向）の幅Ｗ₂が１．５４ｍｍである。幅Ｗ₁は幅Ｗ₂よりも大きく（Ｗ₁＞Ｗ₂）、本実施例では幅Ｗ₁が幅Ｗ₂の約１．８倍である。

また、絶縁体３は、例えば、図２（ｂ）に点線で示す２つの円（楕円ではない真円）の頂点を結んだ面と絶縁体３の外周の一部とで囲まれる領域３０（斜線で示す領域）を有する。この点線で示す円は、例えば、絶縁体３の断面の外周に内接する円である。領域３０は、例えば、図２（ｂ）に点線で示す２つの円を絶縁電線とする場合、この２つの絶縁電線を被覆する絶縁体には、形成されない絶縁体３の領域を示している。この領域３０の最大の幅ｔは、一例として、０．０７ｍｍである。以下に、比較例１および比較例２を参照しながら、絶縁体３の断面形状について、さらに説明する。

図３（ａ）は、比較例１に係る断面が円形状となる絶縁電線１００に金属箔テープ１０１を巻き付けた場合の張力Ｔと圧力Ｐとの関係を示す模式図であり、（ｂ）は、比較例２に係る平坦部１０３を有する絶縁電線１０２に金属箔テープ１０１を巻き付けた場合の張力Ｔと圧力Ｐとの関係を示す模式図である。

ここで、差動信号伝送用ケーブル１は、数Ｇｂｐｓの高速信号を伝送するため、スキューを低減する必要がある。このスキューとは、差動信号間の到着時間の時間差（すなわち、ペア内スキュー）を示す。

スキューは、例えば、２本の絶縁電線を用いてケーブルが形成される場合、絶縁体の僅かな誘電率差、絶縁体の僅かな外径の差、絶縁体の長手方向に添えられるドレイン線の僅かなずれ、絶縁体の外側に設けられる金属箔テープの緩みによる絶縁体と金属箔テープとの界面にできる空隙等に起因して発生する。

また、差動信号伝送用ケーブル１は、ＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を低減する必要から、差動同相変換量を低く抑える必要がある。ケーブルの（左右）対称性が良くないと、入力した差動信号の一部が同相信号に変換されてしまう。この同相に変換されてしまう割合を差動同相変換量と言う。特に、ポート１の差動信号に対するポート２にあらわれる同相信号の割合は、Ｓパラメータとして測定することができ、「Ｓｃｄ２１」であらわされる。

スキューを低減する方法としては、２つの導体を１つの絶縁体で一緒に被覆することで、絶縁体の誘電率差を抑える方法が知られている。また、他の方法として、２つの絶縁電線を、シールド用の導電体で覆う前に、絶縁体のテープを巻き付けて、シールドと導体の距離を相対的に離すことで、導体間の電磁結合を強くし、スキューが発生し難いケーブルとする方法も知られている。

上記のスキューを低減する方法は、絶縁体内部の誘電率差に起因するスキューには、一定の効果が確認され、絶縁体の外周形状を一定とすること、導体の位置ずれが起きないようにすることと併せることで、スキューの低減を図れる。

しかし、絶縁体に巻き付ける金属箔テープの緩みにより生じる空隙による影響は、上記の対策を施しても僅かに残る。特に、空隙が一対の導体に対して非対称な位置に発生すると、同相信号の到達時間差が発生し、差動信号の到着時間に与える影響の程度が一対の導体の間で異なることとなるので、スキューが生じやすくなる。差動信号伝送用ケーブル１は、例えば、１０Ｇｂｐｓ相当の高速信号伝送用のケーブルとして用いられる際には、この空隙による影響により、歩留まりが下がる問題がある。

この金属箔テープの緩みは、例えば、金属箔テープを絶縁体に巻き付ける場合、または金属箔テープを縦添えし、押え巻きテープを巻き付ける場合、のいずれの場合にも発生する。

巻き付けた金属箔テープが緩む原因は、例えば、金属箔テープが絶縁体を押す力、すなわち、金属箔テープが絶縁体に与える圧力Ｐが小さいことが挙げられる。

図３（ａ）に示すように、断面が円形状となる絶縁電線１００に金属箔テープ１０１を巻き付ける比較例１の場合、金属箔テープ１０１の張力Ｔと釣り合うように、絶縁電線１００に力が作用する。

この力が、絶縁電線１００の側面に加わる圧力Ｐとなるが、この圧力は、Ｐ＝Ｔ／（２ｗｒ₁）（ｗ：金属箔テープ１０１の幅、ｒ₁：絶縁電線１００の半径）で示す関係を有する。

一方、図３（ｂ）に示すように、断面が平坦部１０３と曲線部１０４とを組み合わせた形状となる絶縁電線１０２に金属箔テープ１０１を巻き付ける比較例２の場合、曲線部１０４には、上記のＰ＝Ｔ／（２ｗｒ₁）で示すＰと同じ圧力が加わる。しかし、平坦部１０３においては、金属箔テープ１０１の張力Ｔの方向と、平坦部１０３の表面が作る面と、が平行となるので、張力Ｔに基づいて平坦部１０３に付加される圧力Ｐはゼロとなる。

ここで、円形状の絶縁電線を２つ並べて形成された断面形状、および図３（ｂ）に示すような曲線部１０４と平坦部１０３とを組み合わせた断面形状のいずれにおいても、金属箔テープ１０１を巻き付けたとき、その断面に、金属箔テープ１０１が直線状になる部分が存在する。

つまり、比較例２の場合、金属箔テープ１０１を巻き付ける際に、金属箔テープ１０１の張力Ｔと、平坦部１０３の表面が作る面とが平行となるため、平坦部１０３には、力が作用しない。平坦部１０３では、金属箔テープ１０１を巻き付ける際の差動信号伝送用ケーブルのわずかな動き、金属箔テープ１０１の張力の僅かな変化等により、巻き付ける金属箔テープ１０１の緩みが生じる。その結果、スキューが発生し、また、差動同相変換量が増加する。

上記の結果により、本実施例に係る絶縁体３は、図２（ｂ）に示す斜線の部分である領域３０を、図２（ｂ）の紙面の上下に有する。従って、金属箔テープ７を巻き付けることにより生じる圧力Ｐのベクトルは、金属箔テープ７の張力Ｔの方向と、平坦部１０３の表面が作る面と、が平行となる箇所がなくなる。

金属箔テープ７のプラスチックテープ５は、例えば、ポリエチレン等の樹脂材料を用いて形成される。

金属箔テープ７の金属箔６は、例えば、プラスチックテープ５の一方の面に、銅またはアルミニウムを張り合わせて形成される。

また、金属箔テープ７は、絶縁体３の長手方向に沿って継ぎ目、または重なり合う領域を有する。本実施例に係る金属箔テープ７は、例えば、絶縁電線４の絶縁体３を覆うように、たばこ巻きされる。このたばこ巻きとは、絶縁体３の長手方向に金属箔テープ７を添え、絶縁体３の長手方向の側面から金属箔テープ７を１回で巻き付ける方法である。図１に示す継ぎ目７０は、例えば、金属箔テープ７の長手方向の一方端部と他方端部とが対向することにより、長手方向に沿って生じる。また、金属箔テープ７が、絶縁体３の短手方向の外周よりも長いとき、金属箔テープ７の一方端部と他方端部とが重なり合う領域が生じる。また、金属箔テープ７は絶縁体３に巻き付けられている。このため、金属箔テープ７の断面の内周形状は、図２に示すように、絶縁体３の相似形となる。

押え巻きテープ８は、例えば、樹脂材料を用いて形成される。

押え巻きテープ８は、金属箔テープ７上に継ぎ目または重なり合う部分をらせん状に有する。本実施例に係る押え巻きテープ８は、例えば、金属箔テープ７を覆うように、らせん状に巻き付けられる。押え巻きテープ８は、短手方向の一方端部と他方端部とが重なり合わないように絶縁体３に巻き付けられる。従って、図１に示す継ぎ目８０は、金属箔テープ７上にらせん状に形成される。また、押え巻きテープ８の一方端部と他方端部とが重なり合うように金属箔テープ７上に巻き付けられるとき、金属箔テープ７上に重なり合う領域がらせん状に生じる。

以下に、本実施例に係る差動信号伝送用ケーブル１の製造方法について説明する。

（差動信号伝送用ケーブル１の製造方法）
まず、一対の導線２を絶縁体３によって被覆し、絶縁電線４を作製する。具体的には、導線２を離して平行に配置する。この一対の導線２は、一例として、０．９９ｍｍ離して平行に配置される。また、導線２の直径２ｒは、一例として、０．５１１ｍｍである。次に、発泡ポリエチレンを用いて一対の導線２を被覆し、絶縁体３を形成する。この絶縁体３の形成は、発泡度を調整することにより、一例として、絶縁体３の比誘電率が１．５となるように行われる。

また、絶縁体３の形状は、図２（ｂ）に示すような曲率半径が異なる複数の曲線からなる形状を有し、一例として、長軸方向の幅Ｗ₁が２．８ｍｍ、短軸方向の幅Ｗ₂が１．５４ｍｍとなる。ここで、領域３０の最大幅ｔは、一例として、０．０７ｍｍである。この領域３０の曲率半径は、一例として、７ｍｍである。

この絶縁体３は、例えば、絶縁体３の形状に基づいた押出機の押出口金を作製し、この押出口金から一対の導線２と共に発泡ポリエチレンを押出すことにより形成される。

次に、絶縁電線４の長手方向に金属箔テープ７を添え、金属箔テープ７を絶縁電線４に巻き付ける。この巻き付けは、プラスチックテープ５側が絶縁体３に対向し、金属箔６側が外側に露出するように行われる。なお、金属箔６は、後工程においてハンダ付けが行われるため、外側に露出させている。

次に、押え巻きテープ８を金属箔テープ７にらせん状に巻き付け、所定の工程を経た後、差動信号伝送用ケーブル１を得る。

（曲率半径と金属箔テープ７の緩みの関係について）
図４は、図２に示す形状を有する差動信号伝送用ケーブルの曲率半径と金属箔テープの緩みが発生する確率との関係を示す図である。図４は、横軸が曲率半径、縦軸が金属箔テープ７の緩み発生率である。この金属箔テープ７の緩み発生率とは、作製したケーブル全体において、あるケーブル断面で絶縁体３と金属箔テープ７の間に空隙が発生する確率を示す。

金属箔テープ７の緩み発生率の測定は、以下に示す方法で実施する。まず、作製したケーブル全長から偏ることなく、ケーブルサンプルを抜き取り、ケーブルの断面を観察する。それぞれのサンプルにおいて、絶縁体３と金属箔テープ７の間に空隙が有るか無いかを確認し、サンプル全体の数に対する、空隙が有るサンプルの数の割合を緩み発生率とする。

この図４に示す測定結果から、絶縁体３の領域３０の曲率半径が１４ｍｍ（長軸方向に位置する曲線の曲率半径の２０倍）以下であれば、金属箔テープ７の緩み発生率は、数％以下となり、差動信号伝送用ケーブル１の性能を維持することができる。

一方、領域３０の曲率半径が２．８ｍｍ（長軸方向に位置する曲線の曲率半径の４倍）となるとき、金属箔テープ７の緩み発生率は低くなるが、領域３０による厚みの増加が約０．２５ｍｍとなる。この増加により、差動信号伝送用ケーブル１の特性インピーダンスが大きくなる。また、曲率半径が２．８ｍｍとして作製された差動信号伝送用ケーブル１は、複数の差動信号用伝送用ケーブルを撚り合わせたケーブルの外径が大きくなり、取り扱いが困難となる。よって、曲率半径の範囲は、４倍から２０倍が好ましい。

（実施例１の効果）
本実施例に係る差動信号伝送用ケーブル１によれば、スキューおよび差動同相変換量を抑制することができる。具体的には、差動信号伝送用ケーブル１の絶縁体３の断面の外周は、図２（ｂ）に示すように、曲率半径が異なる複数の曲線の組み合わせ、つまり、曲率半径が０．７ｍｍの長軸方向に位置する曲線と、曲率半径が７ｍｍの領域３０を含んで構成される。よって、差動信号伝送用ケーブル１では、絶縁電線４に押え巻きテープ８を巻き付ける際、金属箔テープ７の張力Ｔと釣り合うように、絶縁体３の表面に常に圧力Ｐが加わる。張力Ｔを一定とすると、圧力Ｐは、断面の外周の曲率半径に反比例すると考えられるので、領域３０における圧力Ｐは、長軸方向の約１／１０に低下するが、領域３０を絶縁体３に形成しない場合は、上記に示すように、直線部分において、絶縁体３に圧力Ｐが加わらない。

また、本実施例に係る絶縁体３は、領域３０が形成されるため、圧力Ｐが、常に絶縁体３に付加されるので、金属箔テープ７を絶縁体３に巻き付ける際に、絶縁電線４が移動したり、押え巻きテープ８の張力Ｔが所定の張力より弱くなったりしたとしても、押え巻きテープ８の緩みの発生を抑制することができる。従って、金属箔テープ７の緩みを抑制することができるので、絶縁体３と金属箔テープ７との界面に生じる空隙の形成を抑制することができる。よって、本実施例に係る差動信号伝送用ケーブル１は、スキューおよび差動同相変換量が増大することによる性能の低下を抑制することができる。

実施例２は、絶縁体３の短手方向の断面の外周形状が楕円形状となる点において、実施例１とは異なっている。

図５（ａ）は、実施例２に係る差動信号伝送用ケーブル１の短手方向の断面図であり、（ｂ）は、曲率半径の最大値と最小値とに関するグラフである。図５（ｂ）中、横軸はｘ軸であり、縦軸はｙ軸である。この楕円において、ｘ軸上に長軸が存在し、ｙ軸上に短軸が存在する。なお、以下の各実施例において、実施例１と同じ構成および機能を有する部分については、実施例１と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。

本実施例における差動信号伝送用ケーブル１は、絶縁体３の外周形状が、焦点Ａおよび焦点Ｂを有する楕円形状となっている。他の構成については、実施例１に係る差動信号伝送用ケーブル１と同様である。

また、本実施例に係る差動信号伝送用ケーブル１の製造方法は、長径（＝２ａ）が３．２０ｍｍ、短径（＝２ｂ）が１．６４ｍｍとなる楕円形状を有する絶縁体３を形成する点において、実施例１と異なっている。

本実施例に係る差動信号伝送用ケーブル１は、押え巻きテープ８を金属箔テープ７に巻き付ける際、圧力Ｐが、常に絶縁体３に付加される。また、金属箔テープ７が絶縁体３に付加する圧力Ｐのベクトルは、図５（ｂ）に示す焦点Ａおよび焦点Ｂのいずれかに向くこととなる。

この金属箔テープ７の張力Ｔを一定としたとき、上記に示したように、圧力Ｐは絶縁体３の断面の外周の曲率半径に反比例する。そこで、図５（ａ）に示すように、長径２ａ、短径２ｂの楕円を示す式を式（２）とするとき、この楕円曲線上の任意の点（ｘ、ｙ）における曲率半径は、式（３）となる。

この式（３）によれば、曲率半径は、ｂ²／ａ以上ａ²／ｂ以下の範囲で変化することが分かる。よって、圧力Ｐの最小値は、最大値の（ｂ／ａ）³倍、すなわち本実施例の形状であれば、圧力Ｐは、短軸上では、約１３％程度まで低下することになる。

しかし、本実施例に係る差動信号伝送用ケーブル１は、実施例１と同様、常に絶縁体３に圧力が付加されるように金属箔テープ７を巻くことができるので、金属箔テープ７を絶縁体３に巻き付ける際に、絶縁電線４が移動したり、押え巻きテープ８の張力Ｔが所定の張力より弱くなったりしたとしても、押え巻きテープ８の緩みの発生を抑制することができる。

その結果、金属箔テープ７の緩みを抑制することができるので、絶縁体３と金属箔テープ７との界面に生じる空隙の形成を抑制することができる。また、実施例１に比べて、曲率半径が急激に変化する箇所がないので、より隙間が生じる確率が小さくなる。従って、本実施例に係る差動信号伝送用ケーブル１は、スキューおよび差動同相変換量が増大することによる性能の低下を抑制することができる。

なお、曲率半径の最小と最大との比は、上記で示したとおり、（ｂ／ａ）³である。よって、曲率半径が、１／２０以上１／４以下となる範囲は、絶縁体３の断面の短径が、長径の０．３７倍以上０．６３倍以下であり、曲率半径がこの範囲に収まれば実施例１と同様、金属箔テープ７の緩みを抑制することができる。

実施例３は、絶縁体３の内部と外周部とで発泡度が異なる点で上記の各実施例と異なっている。

図６は、実施例３に係る差動伝送用ケーブルの断面図を示す。図６において、絶縁体３の外周と点線と、で囲まれた領域は、絶縁体層３１である。

本実施例における差動信号伝送用ケーブル１は、絶縁体３の内部と外周部とで発泡度が異なっている。他の構成については、実施例１に係る差動信号伝送用ケーブル１と同様である。この発泡度は、一例として、内部は５０％であり、絶縁体層３１は数％である。

絶縁体３の絶縁体層３１は、絶縁体３の内部よりも発泡度が小さくなっている。つまり、絶縁体３は、絶縁体層３１が形成されるため、内部よりも外周部が硬くなっている。

また、本実施例に係る差動信号伝送用ケーブル１の製造方法は、実施例１および実施例２と同様に、押出機を用いて、一対の導線２を被覆するが、その際に絶縁体３の最外周に発泡度の小さい絶縁体層３１を再被覆するように押し出す工程を含む。他の製造方法は、実施例１および実施例２と同様である。

本実施例に係る差動信号伝送用ケーブル１によると、実施例１および実施例２の差動信号伝送用ケーブルと比べて、外周部に絶縁体層３１が形成されているため、絶縁体３の形状が安定するので、より押え巻きテープ８から受ける圧力Ｐが安定して絶縁体３に作用する。その結果、金属箔テープ７の緩みを抑制することができるので、絶縁体３と金属箔テープ７との界面に生じる空隙の形成を抑制することができる。従って、本実施例に係る差動信号伝送用ケーブル１は、スキューおよび差動同相変換量が増大することによる性能の低下を抑制することができる。

実施例４は、絶縁体３の長手方向に垂直な断面における外周形状が、一対の楕円弧である第１の曲線部と、第１の曲線部の一対の楕円弧の間を接続する一対の楕円弧である第２の曲線部とからなる点において、実施例２とは異なっている。ここで、楕円弧とは、真円の一部である円弧を含む概念である。また、下記の説明において、楕円は真円を含む概念である。すなわち、真円は楕円の一態様である。

図７（ａ）は、実施例４に係る差動信号伝送用ケーブル１の長手方向に垂直な短手方向の断面図であり、（ｂ）は、この断面における差動信号伝送用ケーブル１の絶縁体３の外周形状を示す図である。図７（ａ）において、実施例１と同じ構成および機能を有する部分については、実施例１と同じ符号を付し、その説明を省略するものとする。また、図７（ｂ）において、ｘ軸は一対の導線２のそれぞれの中心を通過する直線であり、ｙ軸は、絶縁体３の中心を示す原点Ｏ（一対の導線２のそれぞれの中心の中間位置）を通過して、ｘ軸に直交する直線である。

第１の曲線部４１は、一対の導線２の並列方向（図７の左右方向）に沿った第１の方向の両端部における一対の楕円弧４１ａ，４１ｂからなる。第２の曲線部４２は、第１の方向に直交する第２の方向（図７の上下方向）の両端部における一対の楕円弧４２ａ，４２ｂからなる。楕円弧４１ａと楕円弧４１ｂとは、ｙ軸に対して線対称となる対称形状である。楕円弧４２ａと楕円弧４２ｂとは、ｘ軸に対して線対称となる対称形状である。

図７（ｂ）では、楕円弧４１ａを含む楕円の楕円弧４１ａ以外の部分（楕円弧４１ａの延長線）、及び楕円弧４２ａを含む楕円の楕円弧４２ａ以外の部分（楕円弧４２ａの延長線）を破線で示している。図７（ｂ）に示すように、楕円弧４１ａを含む楕円は、楕円弧４２ａを含む楕円に内接している。

これら４つの楕円弧４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂは、それぞれの接続点４０ａ〜４０ｄにおいて滑らかに、すなわち接続点４０ａ〜４０ｄが角部となることなく、連続している。図７（ｂ）では、第１の方向をｘ軸とし、第２の方向をｙ軸として絶縁体３の輪郭を表している。

第１の曲線部４１の楕円弧４１ａ，４１ｂは、第１の方向における短径又は長径が２ａ₁（２ａ₁＝ａ₁×２）であり、第２の方向における長径又は短径が２ｂ₁（２ｂ₁＝ｂ₁×２）である楕円の一部である。図７に示す例では、ａ₁＝ｂ₁であり、楕円弧４１ａ，４１ｂが真円の一部であるが、ａ₁＜ｂ₁であってもよい。ａ₁＜ｂ₁である場合、楕円弧４１ａ及び楕円弧４１ｂは、それぞれがｘ軸方向に短径を有すると共にｙ軸方向に長径を有する楕円の一部である。また、ａ₁＞ｂ₁である場合、楕円弧４１ａ及び楕円弧４１ｂは、それぞれがｘ軸方向に長径を有すると共にｙ軸方向に短径を有する楕円の一部である。

第２の曲線部４２の楕円弧４２ａ，４２ｂは、第１の方向における長径が２ａ₂（２ａ₂＝ａ₂×２）であり、第２の方向における短径が２ｂ₂（２ｂ₂＝ｂ₂×２）である楕円の一部である。２ａ₂は２ｂ₂よりも大きく（ａ₂＞ｂ₂）、楕円弧４２ａ及び楕円弧４２ｂは、それぞれがｘ軸方向に長径を有すると共にｙ軸方向に短径を有する楕円の一部である。

本実施例では、第２の曲線部４２の長径が２ａ₂が、第１の曲線部４１の長径及び短径２ａ₁，２ｂ₁、ならびに第２の曲線部４２の短径が２ｂ₂の何れよりも大きい（ａ₂＞ａ₁かつａ₂＞ｂ₁かつａ₂＞ｂ₂）。また、第１の曲線部４１の長径及び短径２ａ₁，２ｂ₁、ならびに第２の曲線部４２の短径２ｂ₂は、互いに共通の値である（ａ₁＝ｂ₁＝ｂ₂）。

また、本実施例に係る絶縁体３は、その外周形状の全体が長円形状であり、第１の方向における幅Ｗ₁が第２の方向における幅Ｗ₂よりも大きく形成されている。

第１の曲線部４１の楕円弧４１ａは、下記座標（１）で示される軌道により描かれる楕円弧である。座標（１）において、θ₀は、楕円弧４１ａを含む楕円の重心Ｏ₁（２つの焦点の中心点）から見た楕円弧４１ａの一端（接続点４０ａ）を示す位相角であり、この重心Ｏ₁と接続点４０ａとを結ぶ線分がｘ軸となす角度である。また、Ｘは楕円弧４１ａのｘ軸方向のオフセット量である。重心Ｏ_１は、ｘ軸上にあり、原点Ｏと重心Ｏ₁との距離がＸである。

この座標（１）におけるθ（°）を−θ₀から＋θ₀まで変化させたときの座標値の軌跡が楕円弧４１ａとなる。

また、第１の曲線部４１の楕円弧４１ｂは、上記座標（１）のＸで示されるオフセット量のオフセット方向が逆である下記座標（２）で示される軌道によって描かれる楕円弧である。

この座標（２）におけるθ（°）を１８０°−θ₀から１８０°＋θ₀まで変化させたときの座標値の軌跡が楕円弧４１ｂとなる。

第２の曲線部４２の楕円弧４２ａは、下記座標（３）で示される軌道により描かれる楕円弧である。座標（３）において、φ₀は、楕円弧４２ａを含む楕円の重心Ｏ₂（２つの焦点の中心点）から見た楕円弧４２ａの一端（接続点４０ａ）を示す位相角であり、この重心Ｏ₂と接続点４０ａとを結ぶ線分がｘ軸に平行な直線となす角度は、
である。また、Ｙは、楕円弧４２ａのｙ軸方向のオフセット量である。重心Ｏ₂は、ｙ軸上にあり、原点Ｏと重心Ｏ₂との距離がＹである。

この座標（３）におけるφ（°）をφ₀から１８０°−φ₀まで変化させたときの座標値の軌跡が楕円弧４２ａとなる。

また、第２の曲線部４２の楕円弧４２ｂは、上記座標（３）のＹで示されるオフセット量のオフセット方向が逆である下記座標（４）で示される軌道によって描かれる楕円弧である。

この座標（４）におけるφ（°）を１８０°＋φ₀から３６０°−φ₀まで変化させたときの座標値の軌跡が楕円弧４２ｂとなる。

上記座標（１）〜（４）式で表される複数の楕円弧４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂが、各接続点４０ａ〜４０ｄにおいて連続となるＸ，Ｙの条件、すなわち第１の曲線部４１と第２の曲線部４２とが段差なく繋がるための条件は、下記式（４）及び式（５）で表される。

また、楕円弧４１ａと楕円弧４２ａが接続点４０ａにおいて滑らかに連続する条件、すなわち接続点４０ａが山部や谷部となることなく連続する条件は、下記式（６）で表される。

また、楕円弧４１ａと楕円弧４１ｂ、及び楕円弧４２ａと楕円弧４２ｂは、それぞれ対称形状であるので、上記式（６）を満たせば、接続点４０ｂにおいて楕円弧４２ａと楕円弧４１ｂが、接続点４０ｃにおいて楕円弧４１ｂと楕円弧４２ｂが、接続点４０ｄにおいて楕円弧４２ｂと楕円弧４１ａが、それぞれ滑らかに連続する。すなわち、θ＝１８０°−θ₀かつφ＝１８０°−φ₀，θ＝１８０°＋θ₀かつφ＝１８０°＋φ₀，及びθ＝３６０°−θ₀かつφ＝３６０°−φ₀となる各接続点４０ｂ，４０ｃ，４０ｄにおいて、下記式（７）を満たすこととなる。

本実施例に係る差動信号伝送用ケーブル１の絶縁体３は、これらの式（４）〜（６）を全て満たしている。これにより、楕円弧４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂが各接続点４０ａ〜４０ｄにおいて滑らかに連続する。

（比較例３）
図８は、比較例３に係る差動伝送用ケーブルの断面の外周形状を示し、（ａ）は外周形状の全体図であり、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。

比較例３で示す楕円弧４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂは、上記の座標（１）〜（４）と同様の座標式で示される楕円弧であり、上記式（４），（５）に示す条件（楕円弧が連続する条件）を満たしているが、上記式（６）に示す条件を満たしていない。このため、楕円弧４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂの接続点４３ａ〜４３ｄにおいて内方に窪んだ凹部４６ａ〜４６ｄが形成されてしまう。

このため、比較例３に係る差動伝送用ケーブルは、絶縁体３と絶縁体３に巻き付ける金属箔テープ７との間に空隙が発生しやすくなり、スキュー及び差動同相変換量が増加する要因となる。

実施例４に係る差動信号伝送用ケーブル１は、絶縁体３の外周形状が前記式（４），（５）に加えて上記式（６）の条件を満たす形状であり、第１の曲線部４１と第２の曲線部４２とが滑らかに連続する。つまり、実施例４に係る差動信号伝送用ケーブル１は、絶縁体３の外周形状が、その全周に亘って、凸状に湾曲した曲線からなるため、実施例１や実施例２と同様に、押え巻きテープ８を金属箔テープ７に巻き付ける際、その巻き付けによる圧力が、常に絶縁体３に付加される。

このように、実施例４に係る差動信号伝送用ケーブル１は、実施例１や実施例２と同様に、常に絶縁体３に圧力が付加されるように金属箔テープ７を巻くことができるので、金属箔テープ７を絶縁体３に巻き付ける際の緩みを抑制することができる。その結果、絶縁体３と金属箔テープ７との界面に生じる空隙の形成を抑制することができ、スキュー及び差動同相変換量の発生を抑制することが可能となる。

また、実施例２に比べて曲率半径の変化率（最大値と最小値の差）を低減できるので、隙間が生じる確率がさらに小さくなる。従って、実施例４に係る差動信号伝送用ケーブル１は、スキューおよび差動同相変換量が増大することによる性能の低下をさらに抑制することができる。

また、実施例４に係る差動信号伝送用ケーブル１は、実施例２のように絶縁体３の断面が楕円形状の場合と比較して、導線２と絶縁体３との距離を確保しやすくなる。このため、絶縁体３に実施例３で用いた発泡材料を用いる場合には、発泡度が均一化され、歩留まりが向上する。

（変形例）
図９は、変形例に係る差動信号伝送用ケーブル１の斜視図である。変形例に係る差動信号伝送用ケーブル１は、金属箔テープ７が、絶縁体３上に継ぎ目８０をらせん状に有し、金属箔テープ７を被覆する被覆部材が、編組９である。この金属箔テープ７は、プラスチックテープ５の一方の面に銅からなる金属箔６を張り合わせたものであり、編組９は、素線径が０．０８ｍｍの銅素線を６４本用いたものである。

本変形例に係る差動信号伝送用ケーブル１は、絶縁体３が実施例１〜実施例３のいずれかに記載の形状を有しているので、金属箔テープ７をらせん状に巻き付けたとしても、緩みの発生を抑えることができる。その結果、絶縁体３と金属箔テープ７との界面に生じる空隙の形成を抑制することができる。従って、本変形例に係る差動信号伝送用ケーブル１は、スキューおよび差動同相変換量が増大することによる性能の低下を抑制することができる。

なお、金属箔テープ７は、絶縁体３上に重なり合う領域をらせん状に有していても良い。

以上、本発明の実施の形態、実施例及びその変形例を説明したが、上記に記載した実施の形態、実施例及び変形例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態、実施例及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１…差動信号伝送用ケーブル
２…導線（差動信号線）
３…絶縁体
４…絶縁電線
４０ａ〜４０ｄ…接続点
４１…第１の曲線部
４２…第２の曲線部
４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ…楕円弧
５…プラスチックテープ
６…金属箔（導電膜）
７…金属箔テープ（シールド導体）
８…押え巻きテープ（被覆部材）
９…編組
３０…領域
３１…絶縁体層
７０…継ぎ目
８０…継ぎ目
１００…絶縁電線
１０１…金属箔テープ
１０２…絶縁電線
１０３…平坦部
１０４…曲線部

Claims (9)

1. 互いに平行に並列する一対の差動信号線と、
   前記一対の差動信号線を一括して被覆する絶縁体と、
   前記絶縁体の外周に巻き付けられたシールド導体とを備え、
   前記絶縁体は、
   その長手方向に垂直な断面における外周形状が凸円弧状に湾曲して連続し、前記一対の差動信号線の並列方向に沿った第１の方向における幅が前記第１の方向に直交する第２の方向における幅よりも大きい長円形状であり、
   前記外周形状が、前記第１の方向の両端部における一対の対称形状の楕円弧である第１の曲線部と、前記第２の方向の両端部における一対の対称形状の楕円弧である第２の曲線部とからなり、
   前記第１の曲線部の前記楕円弧の前記第１の方向における短径又は長径を２ａ ₁ 、前記第１の曲線部の前記楕円弧の前記第２の方向における長径又は短径を２ｂ ₁ 、前記第２の曲線部の前記楕円弧の前記第１の方向における長径を２ａ ₂ 、前記第２の曲線部の前記楕円弧の前記第２の方向における短径を２ｂ ₂ とし、
   前記第１の曲線部の前記楕円弧の前記第２の曲線部との接続点の位相角をθ ₀ 、前記第２の曲線部の前記楕円弧の前記第１の曲線部との接続点の位相角をφ ₀ とするとき、下記式（１）により表される条件を満たす
   差動信号伝送用ケーブル。
   
2. 前記絶縁体は、前記外周形状の曲率半径の最小値が、前記外周形状の曲率半径の最大値の１／２０以上１／４以下である請求項１に記載の差動信号伝送用ケーブル。
3. 前記ａ₂は、前記ａ₁、前記ｂ₁、及び前記ｂ₂の何れよりも大きい、請求項１に記載の差動信号伝送用ケーブル。
4. 前記ａ₁、前記ｂ₁、及び前記ｂ₂は、共通の値である請求項３に記載の差動信号伝送用ケーブル。
5. 前記シールド導体を被覆した被覆部材を備え、
   前記シールド導体が、絶縁部材と、前記絶縁部材の前記被覆部材と向い合う面に設けられた導電膜と、を有する請求項１乃至４の何れか１項に記載の差動信号伝送用ケーブル。
6. 前記シールド導体が、前記絶縁体の長手方向に沿って継ぎ目、または重なり合う領域を有し、
   前記被覆部材が、前記シールド導体上に継ぎ目または重なり合う領域をらせん状に有する請求項５に記載の差動信号伝送用ケーブル。
7. 前記シールド導体が、前記絶縁体上に継ぎ目または重なり合う領域をらせん状に有し、
   前記被覆部材が、編組である請求項５に記載の差動信号伝送用ケーブル。
8. 前記絶縁体が、発泡材料を用いて形成される請求項１乃至７のいずれか１項に記載の差動信号伝送用ケーブル。
9. 前記絶縁体が、内部よりも発泡度の小さい層を外側に有する請求項８に記載の差動信号伝送用ケーブル。