JP5857911B2 - 通信用ハーネス - Google Patents

Description

本発明は、通信装置間等で使用されるツイストペア線を備える通信用ハーネスに関する。

現在、車輌には種々の電子機器を制御するためのＥＣＵ（Electronic Control Unit）が複数搭載されている。ＥＣＵは、他のＥＣＵとの間で通信を行うことで、相互に情報を交換し、電子機器をより高度に制御する。車輌の高機能化が進むに伴って、ＥＣＵが必要とする情報量も増大し、ＥＣＵ間での通信の高速化が求められている。

通常、車輌におけるＥＣＵ間の通信は、ＣＡＮ（Controller Area Network）方式によって実現されている。ＣＡＮ方式による通信では、一般的に通信信号へのノイズの重畳を低減して高速化するために、一対の信号線を撚り合わせたツイストペア線を用い、通信系の特性インピーダンスを約１２０Ωとしている。ＥＣＵ間を接続する通信用ハーネスは、ツイストペア線、及びツイストペア線を接続するコネクタを含んでおり、コネクタに接続するツイストペア線の端部における撚り戻し部分でインピーダンスが変化し、信号線へのノイズの重畳及び反射減衰（リターンロス）の原因となっている。

特許文献１には、ハウジング部分から後方に長く形成された板状の終端部分を有する接地端子と、該接地端子の終端部分に固定され、信号線を保持するＵ字状の保持クリップとを備え、一対の信号線を接続するコネクタが開示されている。一対の信号線の端部は接地端子の終端部分に沿って配置されており、該終端部分と保持クリップとで信号線の端部を挟み込み、該終端部分に保持クリップを係合させて信号線を固定する。また、保持クリップには、ドレイン線を保持クリップの外面に引き出すための切り欠きが設けてあり、ドレイン線の端部が保持クリップの外面にはんだ付け等により固定される。特許文献１のコネクタによれば、一対の信号線は、コネクタへ接続する端部で接地端子の終端部分及び保持クリップによりコネクタに固定されるため、インピーダンスの変化が抑制して均一性を確保できるとしている。

また、車輌における通信の高速化の要求は、例えばナビゲーション関連の情報処理を行うＥＣＵ等で顕著になってきている。このため、車輌における通信ネットワークにおいても、現状のＣＡＮ方式での通信速度（例えば５００ｋｂｐｓ程度）から、例えばイーサネット（登録商標）における１００ＢＡＳＥ−Ｔクラスの通信速度（１００Ｍｂｐｓ）への高速化が必要になってきている。イーサネットで汎用されている送受信モジュール等の被接続機器は特性インピーダンスが１００Ωであるため、特性インピーダンスが１２０ΩのＣＡＮ方式による通信系で実績のあるツイストペア線及びコネクタを１００ＢＡＳＥ−Ｔの通信系に用いるにはインピーダンス整合を考慮する必要がある。

特表２００５−５０７１４１号公報

しかしながら、特許文献１のコネクタでは、信号線の端部におけるインピーダンスの変化が抑制されるが、車載用として特性インピーダンスが１２０Ωの通信系で実績のあるツイストペア線及びコネクタを、例えば１００ＢＡＳＥ−Ｔの通信系（特性インピーダンス１００Ω）に適用すべくインピーダンス整合させることはできないという問題点があった。

また、車載用として実績のあるコネクタの特性インピーダンスは１３０Ω程度であり、さらにコネクタに接続するために撚り解いたツイストペア線の端部で特性インピーダンスが２００Ω程度と高くなる場合があり、これに伴ってツイストペア線及びコネクタを含む通信用ハーネスの特性インピーダンスと、特性インピーダンスを１００Ωとする通信系とのインピーダンスの不整合が大きいという問題点もあった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数のツイストペア線をコネクタによって直列に接続して形成されており、インピーダンスの整合を図ることができる通信用ハーネスを提供することにある。

本発明に係る通信用ハーネスは、２本の電線を撚り合わせて形成したツイストペア線と、複数の前記ツイストペア線を直列接続するコネクタとを備えた通信用ハーネスにおいて、前記ツイストペア線を撚り解いた端部における２本の電線を誘電体により結合してインピーダンスを補正するインピーダンス補正部を備え、該インピーダンス補正部の特性インピーダンスを、前記ツイストペア線の特定インピーダンスより低くし、且つ、前記コネクタの特性インピーダンスを前記ツイストペア線の特定インピーダンスより高くすることを特徴とする。

本発明にあっては、複数のツイストペア線をコネクタで直列に接続した通信用ハーネスにおいて、ツイストペア線を撚り解いた端部における２本の電線を誘電体により結合してインピーダンスを補正する。これにより、通信用ハーネス全体としてインピーダンスの整合を図ることができる。

本発明に係る通信用ハーネスは、２本の電線を撚り合わせて形成したツイストペア線と、複数の前記ツイストペア線を直列接続するコネクタとを備えた通信用ハーネスにおいて、前記ツイストペア線を撚り解いた端部における２本の電線を誘電体により結合してインピーダンスを補正するインピーダンス補正部を備え、前記ツイストペア線の特性インピーダンスを９５Ω以上１１２Ω以下とし、前記インピーダンス補正部の特性インピーダンスを下限値６５Ω以上で、上限値９５Ω以下としてあることを特徴とする。

本発明にあっては、ツイストペア線の特性インピーダンスを９５Ω以上１１２Ω以下とし、前記インピーダンス補正部の特性インピーダンスを下限値６５Ω以上で、上限値９５Ω以下としてある。数値による計算の結果、例えば、３本のツイストペア線を２個のコネクタにより直列に接続し６ｍ長の通信用ハーネスを形成し、インピーダンス補正部にインピーダンスを補正することで、１００Ωの被接続機器へ接続する際の反射減衰量が規格値（JIS X5150、クラスＥにおける１〜１００ＭＨｚ範囲の反射減衰量の規格値）を満足する。

本発明に係る通信用ハーネスは、前記インピーダンス補正部における特性インピーダンスの下限値Ｚmin、上限値Ｚmaxに対し、
ｃｏｓｈ｛η／（π・Ｚmax ）｝≦Ｓ／Ｄ≦ｃｏｓｈ｛η／（π・Ｚmin ）｝
η＝ＳＱＲＴ｛（μ₀ ×μ_r ）／（ε₀ ×ε_r ）｝
但し、Ｄは前記ツイストペア線の電線の線径、
Ｓは線間距離、
ηは前記誘電体の固有インピーダンス、
μ₀ は真空中の透磁率、
ε₀ は真空中の誘電率、
μ_r は前記誘電体の比透磁率、
ε_r は前記誘電体の比誘電率
なる関係式を満たすことを特徴とする。

本発明にあっては、上記の関係式に基づいて各Ｓ、ｄ、η等の値を決定することによりインピーダンスの不整合による反射減衰量を改善することができる。

本発明に係る通信用ハーネスは、前記端部における２本の電線は略平行に配してあることを特徴とする。

本発明にあっては、ツイストペア線の端部の特性インピーダンスを線長方向に均一化することができる。

本発明に係る通信用ハーネスは、前記誘電体は、前記端部における２本の電線に巻き付けてある誘電性のテープであることを特徴とする。

本発明にあっては、例えば樹脂材料等の誘電性のテープ材により簡素かつ安価にインピーダンス補正部を構成することができる。また、テープ材によって２本の電線が保持されるので、ツイストペア線端部の特性インピーダンスが電線の位置ずれで変化することを抑制することができる。

本発明に係る通信用ハーネスは、前記誘電体は、前記端部における２本の電線夫々を挿通する２つの貫通孔を有することを特徴とする。

本発明にあっては、貫通孔に電線が保持されるので、特性インピーダンスが電線の位置ずれで変化することを抑制することができる。

本発明に係る通信用ハーネスは、前記誘電体は、前記端部における２本の電線夫々を嵌合させる２条の溝を有することを特徴とする。

本発明にあっては、溝に電線を嵌合させて保持するので、特性インピーダンスが電線の位置ずれで変化することを抑制することができる。

本発明によれば、複数のツイストペア線をコネクタで直列に接続した通信用ハーネスにおいて、ツイストペア線を撚り解いた端部における２本の電線を誘電体により結合してインピーダンスを補正する。このため、通信用ハーネス全体としてインピーダンスの整合を図ることができる。

本発明の実施の形態１に係る通信用ハーネスを使用する通信システムを模式的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る通信用ハーネスを模式的に示す外観図である。 ツイストペア線とコネクタとの接続部分の斜視図である。 ツイストペア線の撚り解き部分における電線の配置を示す模式図である。 インピーダンス補正部の構成例を示す模式図である。 実施例に係る通信用ハーネスの構成及び等価回路を説明するための模式図である。 インピーダンス補正部がない場合の等価回路及び反射減衰量を説明するための模式図である。 インピーダンス補正部の補正下限値による等価回路及び反射減衰量を説明するための模式図である。 インピーダンス補正部の補正上限値による等価回路及び反射減衰量を説明するための模式図である。 インピーダンス補正部がない場合の等価回路及び反射減衰量を説明するための模式図である。 インピーダンス補正部の補正下限値による等価回路及び反射減衰量を説明するための模式図である。 インピーダンス補正部の補正上限値による等価回路及び反射減衰量を説明するための模式図である。 インピーダンス補正部がない場合の等価回路及び反射減衰量を説明するための模式図である。 インピーダンス補正部の補正下限値による等価回路及び反射減衰量を説明するための模式図である。 インピーダンス補正部の補正上限値による等価回路及び反射減衰量を説明するための模式図である。

以下、本発明に係る通信用ハーネスの実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の実施の形態１に係る通信用ハーネス１を使用する通信システムを模式的に示すブロック図、図２は本発明の実施の形態１に係る通信用ハーネス１を模式的に示す外観図、図３はツイストペア線とコネクタとの接続部分の斜視図である。図１では、通信装置であるＥＣＵ８１及びＥＣＵ８２間を通信用ハーネス１により接続して通信システムを構成している。通信用ハーネス１は、ＥＣＵ８１が備える送信部９１ａ及び受信部９１ｂ夫々を、ＥＣＵ８２が備える受信部９２ｂ及び送信部９２ａに接続している。送信部９１ａ，９２ａ夫々は、イーサネット（登録商標）の通信プロトコルに従った信号を、通信用ハーネス１を介して受信部９２ｂ，９１ｂに送信する。

送信部９１ａ及び受信部９１ｂは、イーサネット（登録商標）に準拠する汎用の通信モジュールであり、特性インピーダンスは１００Ωである。また、送信部９１ａ及び受信部９１ｂについても同様である。

通信用ハーネス１は、ツイストペア線２１，２２と、該ツイストペア線に接続するコネクタ３と、コネクタ３に接続するツイストペア線２１，２２の端部に設けたインピーダンス補正部４とを備える。ツイストペア線２１，２２は、樹脂製又は布製等の管状部材である被覆材７で被覆することにより外部環境から保護されている。通信用ハーネス１は、コネクタ３で中継することによって、さらにツイストペア線２１，２２を直列に接続して延長される。また、通信用ハーネス１は、ツイストペア線２１，２２以外に、図示しない他の信号線及び電源線等を有するものであってもよい。

ツイストペア線２１は、撚り合わせた電線２１ａ，２１ｂを有し、ツイストペア線２２も同様に撚り合わせた電線２２ａ，２２ｂを有する。ツイストペア線２１では、電線２１ａ，２１ｂ夫々が螺旋状に撚り合わされるので、外部から受ける電磁波によって電線２１ａ、２１ｂ内に発生するノイズ電流が、撚りの隣同士で逆向きになって打ち消し合う。このため、ツイストペア線２１は外部の電磁波の影響を受けにくい。ツイストペア線２２でも同様である。

コネクタ３は、直方体状のハウジング３１と、該ハウジング３１内に固定されるコネクタ端子（図示略）とを有する。コネクタ３としては、車載用として耐環境性能（耐振動性、腐食性）、耐久性で実績のあるコネクタを用いる。このようなコネクタ３は、特性インピーダンスが約１３０Ωであり、イーサネットの特性インピーダンス１００Ωに比べて高く、また以下に説明するようにツイストペア線２１，２２の撚り解き部分Ｕが生じる。

図３に示すハウジング３１には上下２段×５列の端子収容室３２が設けてあり、電線２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの端部を固着したコネクタ端子を開口から挿入し、端子収容室３２内に係合させて固定する。コネクタ３のコネクタ端子はピン型（又はソケット型）であり、接続相手となるコネクタ３内のソケット型（又はピン型）のコネクタ端子に嵌合する。接続相手となるコネクタ３にも同様にツイストペア線２１，２２が接続されており、コネクタ３，３によってツイストペア線２１，２２の電線２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂが中継される。

コネクタ３の端子収容室３２へ電線２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの端部に取り付けたコネクタ端子を挿入する組立作業においては、１つのコネクタ端子（例えば、電線２１ａのコネクタ端子）を端子収容室３２の１つに挿入した後、次のコネクタ端子（例えば、電線２１ｂのコネクタ端子）を端子収容室３２の１つに挿入する作業を行う。この作業では、図３に示すように電線を撚り戻して撚り合わせを解いた撚り解き部分Ｕが必要になる。このような撚り解き部分Ｕを無くしてしまうと、全てのコネクタ端子を同時にコネクタ３に挿入するように組立作業を行わねばならず、著しく作業性が悪くなってしまう。さらに、コネクタ端子を取り外す作業では、全てのコネクタ端子を同時にコネクタ３から取り外すことになり、取り外し作業も極めて困難である。

したがって、本実施の形態に係る通信用ハーネス１は、容易に組み立てができるように、コネクタ３に接続する端部が撚り解いてある。図４はツイストペア線２１の撚り解き部分Ｕにおける電線２１ａ，２１ｂの配置を示す模式図である。撚り解き部分Ｕにおいて、電線２１ａ，２１ｂ夫々の中心軸の間隔Ｓは、コネクタ３の端子収容室３２のピッチに等しい。例えば、０４６型１０極コネクタを用いると、間隔Ｓは該コネクタのピッチに等しい２．２ｍｍとなる。電線２１ａ，２１ｂは夫々芯線２３ａ，２３ｂを樹脂等で被覆してある。芯線２３ａ，２３ｂの径をｄとしたとき、撚り解き部分Ｕにおける特性インピーダンスＺ₀ は、
Ｚ₀ ＝（η／π）×ｃｏｓｈ^-1（Ｓ／ｄ） ・・・・・（１）
但し、η＝ＳＱＲＴ（μ／ε） ・・・・・・・・（２）
で表せる。

ηは固有インピーダンスであり、式（２）におけるμ及びεは芯線２３ａ，２３ｂ間に存在する物質の透磁率及び誘電率である。芯線２３ａ，２３ｂ間に存在する物質の比透磁率μr 及び比誘電率εr 、真空における透磁率μ₀ 及び誘電率ε₀ を用いると、式（２）は、次式のように書き表せる。尚、ＳＱＲＴ（）は平方根を表わす。
η＝ＳＱＲＴ｛（μ₀ ×μ_r ）／（ε₀ ×ε_r ）｝ ・・・（３）

例えば０４６型１０極コネクタを用いると、上述のように間隔Ｓは２．２ｍｍである。芯線２３ａ，２３ｂの径ｄを０．７ｍｍ、芯線２３ａ，２３ｂの被覆の厚みは間隔Ｓの寸法に比べて十分に小さく無視できるものとし、芯線２３ａ，２３ｂ間の物質は空気であるとすると、撚り解き部分Ｕの特性インピーダンスＺ₀は約２００Ωとなる。この場合、通信用ハーネス１の特性インピーダンスは撚り解き部分Ｕの特性インピーダンスＺ₀の分だけ高くなり、特性インピーダンス１００Ωの送信部９１ａ，９２ａ及び受信部９１ｂ，９２ｂに接続したときの反射減衰量が大きくなる。

図５はインピーダンス補正部４の構成例を示す模式図である。図５（ａ）に示すインピーダンス補正部４は、誘電性を有するテープ材を電線２１ａ，２１ｂの両方に跨るように撚り解き部分Ｕ全体に巻き付けて構成してある。テープ材を電線２１ａ，２１ｂに巻き付ける際に内側に空間ができないようにすることで、電線２１ａ，２１ｂ間には、誘電性のテープ材による上側連結部４１ａ、下側連結部４１ｂが形成される。尚、電線２１ａ，２１ｂ夫々の中心軸の間隔Ｓはコネクタ３の端子収容室３２のピッチに合わせてあり、テープ材により電線２１ａ，２１ｂは撚り解き部分で略平行に保たれる。電線２２ａ，２２ｂに対しても同様にインピーダンス補正部４を構成する。尚、間隔Ｓは端子収容室３２のピッチ以外の値としてもよい。

図５（ｂ）に示すインピーダンス補正部４は、電線２１ａ，２１ｂと同径の２つの貫通孔を有し、直方体状をなす誘電性ブロック材を両貫通孔の軸線を含む面で半割りにした下ブロック材４２ａと上ブロック材４２ｂとで構成してある。下ブロック材４２ａには半円状の溝４３ａ，４３ａ、上ブロック材４２ｂには半円状の溝４３ｂ，４３ｂが形成されている。下ブロック材４２ａの溝４３ａ，４３ａに電線２１ａ，２１ｂを嵌め込み、上ブロック材４２ｂの溝４３ｂ，４３ｂが電線２１ａ，２１ｂに嵌合するように上ブロック材４２ｂを被せ、下ブロック材４２ａに上ブロック材４２ｂを固定する。これにより、電線２１ａ，２１ｂ間には誘電体が形成される。尚、電線２１ａ，２１ｂ夫々の中心軸の間隔Ｓはコネクタ３の端子収容室３２のピッチに合わせてあり、テープ材により電線２１ａ，２１ｂは撚り解き部分で略平行に保たれる。電線２２ａ，２２ｂに対しても同様にインピーダンス補正部４を構成する。尚、間隔Ｓは端子収容室３２のピッチ以外の値としてもよい。

図５（ｃ）に示すインピーダンス補正部４は、電線２１ａ，２１ｂが嵌合する２つの溝４４ａ，４４ｂを両側面に設けた直方体状の誘電性ブロック材で構成してある。溝の形状は、特に制限はないが、例えば電線２１ａ，２１ｂと同径の円弧状をなし、好適にはＣ字状をなして開口がやや狭まる形状であればよい。電線２１ａ，２１ｂを溝４４ａ，４４ｂに嵌合させて固定することにより、電線２１ａ，２１ｂ間に誘電体が形成される。尚、電線２１ａ，２１ｂ夫々の中心軸の間隔Ｓはコネクタ３の端子収容室３２のピッチに合わせてあり、テープ材により電線２１ａ，２１ｂは撚り解き部分で略平行に保たれる。電線２２ａ，２２ｂに対しても同様にインピーダンス補正部４を構成する。尚、間隔Ｓは端子収容室３２のピッチ以外の値としてもよい。

図５（ａ）〜（ｃ）の何れの場合においても、インピーダンス補正部４は、電線２１ａ，２１ｂ間、及び電線２２ａ，２２ｂ間に誘電体が形成されるように構成してある。電線２２ａ，２２ｂ間に誘電体が形成されることにより、式（１）〜（３）のとおり、誘電体の材質により透磁率及び誘電率を変化させて、撚り解き部分Ｕの特性インピーダンスを変えることができる。

コネクタ３は、例えば車載用として実績のある特性インピーダンスが１３０Ω程度のものを用いると、被接続機器としての送信部９１ａ，９２ａ及び受信部９１ａ，９１ｂの特性インピーダンス１００Ωよりも特性インピーダンスが高いために、インピーダンスの不整合を生じて反射減衰量が大きくなってしまう。しかし、インピーダンス補正部４によって特性インピーダンスを補正することで、通信用ハーネス１全体としてインピーダンスの整合を図ることができる。

また、インピーダンス補正部４は、電線２１ａ、２１ｂ（及び電線２２ａ，２２ｂ）を略平行に保持しており、ツイストペア線２１（及びツイストペア線２２）の撚り解き部分Ｕの特性インピーダンスを線長方向に均一化することができる。

また、図５（ａ）に示すように、インピーダンス補正部４は、撚り解き部分Ｕにおける電線２１ａ，２１ｂをテープ材により巻き付けて形成してあることにより、簡素かつ安価にインピーダンス補正部４を構成することができる。また、テープ材によって電線２１ａ、２１ｂ（及び電線２２ａ，２２ｂ）が保持されるので、撚り解き部分Ｕの特性インピーダンスが電線の位置ずれで変化することを抑制することができる。

また、図５（ｂ）に示すように、インピーダンス補正部４は、電線２１ａ、２１ｂ（及び電線２２ａ，２２ｂ）夫々を挿通する２つの貫通孔が、下ブロック材４２ａの溝４３ａ，４３ａ、及び下ブロック材４２ｂの溝４３ｂ，４３ｂによって形成され、該２つの貫通孔に電線２１ａ、２１ｂ（及び電線２２ａ，２２ｂ）が保持されるので、撚り解き部分Ｕの特性インピーダンスが電線の位置ずれで変化することを抑制することができる。

また、図５（ｃ）に示すように、インピーダンス補正部４は、直方体状の誘電性ブロック材の両側面に形成した溝４４ａ及び４４ｂに電線２１ａ、２１ｂ（及び電線２２ａ，２２ｂ）夫々を嵌合させて保持するので、撚り解き部分Ｕの特性インピーダンスが電線の位置ずれで変化することを抑制することができる。

（実施例）
以下、通信用ハーネス１の具体的な実施例について説明する。

図６は、実施例に係る通信用ハーネス１の構成及び等価回路を説明するための模式図である。通信用ハーネス１は、３本のツイストペア線２を２つのコネクタ３によって直列に接続したものである。ここで、ツイストペア線２は、上述の実施の形態におけるツイストペア線２１及び２２のいずれか一方を表わしており、コネクタ３はピン用コネクタとソケット用コネクタのセットで１つのコネクタとしている。ツイストペア線２は、それぞれ特性インピーダンスＺ２、線路長Ｌ２を有している。また、コネクタ３は、それぞれ特性インピーダンスＺ３、線路長Ｌ３を有している。また、コネクタ３に接続するツイストペア線２の端部には撚り解き部分Ｕが設けられており、撚り解き部分Ｕに上述の実施の形態で説明したインピーダンス補正部４が形成してある。インピーダンス補正部４は、それぞれ特性インピーダンスＺ４、線路長Ｌ４を有している。等価回路は、上述の回路要素を直列接続した回路となっている。

以下の実施例では、通信用ハーネス１の一方の端を１００Ωで終端し、他端側で計測される反射減衰量が規格値（JIS X5150、クラスＥにおける１〜１００ＭＨｚ範囲の反射減衰量の規格値）を満足するか評価している。

ＣＡＮ通信系における特性インピーダンスの範囲は９５Ω〜１４０Ω（ISO11898-2規定）、イーサネットにおける特性インピーダンスの範囲は８５Ω〜１１５Ω（TIA-EIA568規定）であり、両方の規格を満たす特性インピーダンス９５Ω〜１１５Ωのツイストペア線２を想定する。また、車輌への通信用ハーネス１全体の配索長を６ｍとする。まず、コネクタ３及びインピーダンス補正部４を有さない６ｍのツイストペア線２が、反射減衰量の規格値を満足し得る特性インピーダンスの範囲をシミュレーションによって求めると９５Ω〜１１２Ωとなる（これ以外の範囲では規格値を満足できない）。

次に、特性インピーダンスが９５Ω〜１１２Ωである線路長２ｍのツイストペア線２を３本が、２個のコネクタ３によって直列接続されているケースを想定し、各コネクタ３は特性インピーダンスＺ３を１３０Ω、線路長Ｌ３を５０ｍｍとする。ツイストペア線２が９５Ω、１００Ω、１２０Ωの場合に分けて、通信用ハーネス１が反射減衰量の規格値を満足するインピーダンス補正部４の特性インピーダンスの範囲を求める。

まずツイストペア線２の特性インピーダンスＺ２が１００Ωである場合について説明する。図７はインピーダンス補正部４がない場合の等価回路及び反射減衰量を説明するための模式図、図８はインピーダンス補正部４の補正下限値による等価回路及び反射減衰量を説明するための模式図、図９はインピーダンス補正部４の補正上限値による等価回路及び反射減衰量を説明するための模式図である。図７に示すようにインピーダンス補正部４がないため、撚り戻し部分Ｕの特性インピーダンスＺ５（＝２００Ω）と線路長Ｌ５（＝２５ｍｍ）が等価回路中に存在している。このとき、通信用ハーネス１の反射減衰量（図７中の実線）は１００ＭＨｚ近傍で規格値（図７中の破線）を満足できない。

通信用ハーネス１の反射減衰量が反射減衰量の規格値を満足できるようにインピーダンス補正部４の特性インピーダンスＺ４を求めると、下限値Ｚminは３８Ω、上限値Ｚmaxは１７５Ωとなる。図８に示すように、インピーダンス補正部４の特性インピーダンスＺ４が３８Ωであるとき、通信用ハーネス１の反射減衰量が規格値を満足する。また、図９に示すように、インピーダンス補正部４の特性インピーダンスＺ４が１７５Ωであるとき、通信用ハーネス１の反射減衰量が規格値を満足する。したがって、ツイストペア線２の特性インピーダンスＺ２を１００Ωとすると、インピーダンス補正部４の特性インピーダンスＺ４は３８Ω〜１７５Ωの範囲であれば、通信用ハーネス１の反射減衰量が規格値を満足する。尚、インピーダンス補正部４の誘電体の比誘電率εｒは、１．３≦εｒ≦２７．７であればよい。

つぎにツイストペア線２の特性インピーダンスＺ２が９５Ωである場合について説明する。図１０はインピーダンス補正部４がない場合の等価回路及び反射減衰量を説明するための模式図、図１１はインピーダンス補正部４の補正下限値による等価回路及び反射減衰量を説明するための模式図、図１２はインピーダンス補正部４の補正上限値による等価回路及び反射減衰量を説明するための模式図である。図１０に示すようにインピーダンス補正部４がないため、撚り戻し部分Ｕの特性インピーダンスＺ５（＝２００Ω）と線路長Ｌ５（＝２５ｍｍ）が等価回路中に存在している。このとき、通信用ハーネス１の反射減衰量（図１０中の実線）は数十ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ近傍で規格値（図１０中の破線）を満足できない。

通信用ハーネス１の反射減衰量が反射減衰量の規格値を満足できるようにインピーダンス補正部４の特性インピーダンスＺ４を求めると、下限値Ｚminは３７Ω、上限値Ｚmaxは１４０Ωとなる。図１１に示すように、インピーダンス補正部４の特性インピーダンスＺ４が３７Ωであるとき、通信用ハーネス１の反射減衰量が規格値を満足する。また、図１２に示すように、インピーダンス補正部４の特性インピーダンスＺ４が１４０Ωであるとき、通信用ハーネス１の反射減衰量が規格値を満足する。したがって、ツイストペア線２の特性インピーダンスＺ２を９５Ωとすると、インピーダンス補正部４の特性インピーダンスＺ４は３７Ω〜１４０Ωの範囲であれば、通信用ハーネス１の反射減衰量が規格値を満足する。尚、インピーダンス補正部４の誘電体の比誘電率εｒは、２．０≦εｒ≦２９．２であればよい。

つぎにツイストペア線２の特性インピーダンスＺ２が１１２Ωである場合について説明する。図１３はインピーダンス補正部４がない場合の等価回路及び反射減衰量を説明するための模式図、図１４はインピーダンス補正部４の補正下限値による等価回路及び反射減衰量を説明するための模式図、図１５はインピーダンス補正部４の補正上限値による等価回路及び反射減衰量を説明するための模式図である。図１３に示すようにインピーダンス補正部４がないため、撚り戻し部分Ｕの特性インピーダンスＺ５（＝２００Ω）と線路長Ｌ５（＝２５ｍｍ）が等価回路中に存在している。このとき、通信用ハーネス１の反射減衰量（図１３中の実線）は１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ近傍で規格値（図１３中の破線）を満足できない。

通信用ハーネス１の反射減衰量が反射減衰量の規格値を満足できるようにインピーダンス補正部４の特性インピーダンスＺ４を求めると、下限値Ｚminは６５Ω、上限値Ｚmaxは９５Ωとなる。図１４に示すように、インピーダンス補正部４の特性インピーダンスＺ４が６５Ωであるとき、通信用ハーネス１の反射減衰量が規格値を満足する。また、図１５に示すように、インピーダンス補正部４の特性インピーダンスＺ４が９５Ωであるとき、通信用ハーネス１の反射減衰量が規格値を満足する。したがって、ツイストペア線２の特性インピーダンスＺ２を１１２Ωとすると、インピーダンス補正部４の特性インピーダンスＺ４は６５Ω〜９５Ωの範囲であれば、通信用ハーネス１の反射減衰量が規格値を満足する。尚、インピーダンス補正部４の誘電体の比誘電率εｒは、４．４≦εｒ≦９．５あればよい。

以上の実施例により、全長が約６ｍ以下で、コネクタ３を２個まで接続した通信用ハーネス１について、インピーダンス補正部４の特性インピーダンスＺ４は、下限値Ｚminは６５Ω、上限値Ｚmaxは９５Ωの範囲とすることで、特性インピーダンスＺ２が９５Ω〜１１２Ωのツイストペア線２を用いて、所定の反射減衰量の規格値を満足することができる。

また、式（２）により求まる特性インピーダンス値Ｚ₀の下限値を上記Ｚmin、上限値を上記Ｚmaxとし、Ｓ／ｄについて解くと、次式による関係式を得る。
ｃｏｓｈ｛η／（π・Ｚmax ）｝≦Ｓ／ｄ≦ｃｏｓｈ｛η／（π・Ｚmin ）｝ （４）

式（４）は、ツイストペア線２の撚り戻し部分Ｕにおける２本の電線夫々の中心軸の間隔Ｓと、芯線の径ｄ、２本の電線間に設ける誘電体の誘電率等の条件を与え、これに基づいて、各Ｓ，ｄ等の値を決定することにより、通信用ハーネス１全体として反射減衰量を改善することができ、所定の反射減衰量の規格値を満足することができる。

開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 通信用ハーネス
２、２１、２２ ツイストペア線
２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ 電線
３ コネクタ
４ インピーダンス補正部

Claims (7)

1. ２本の電線を撚り合わせて形成したツイストペア線と、複数の前記ツイストペア線を直列接続するコネクタとを備えた通信用ハーネスにおいて、
   前記ツイストペア線を撚り解いた端部における２本の電線を誘電体により結合してインピーダンスを補正するインピーダンス補正部を備え、
   該インピーダンス補正部の特性インピーダンスを、前記ツイストペア線の特定インピーダンスより低くし、且つ、前記コネクタの特性インピーダンスを前記ツイストペア線の特定インピーダンスより高くする
   ことを特徴とする通信用ハーネス。
2. ２本の電線を撚り合わせて形成したツイストペア線と、複数の前記ツイストペア線を直列接続するコネクタとを備えた通信用ハーネスにおいて、
   前記ツイストペア線を撚り解いた端部における２本の電線を誘電体により結合してインピーダンスを補正するインピーダンス補正部を備え、
   前記ツイストペア線の特性インピーダンスを９５Ω以上１１２Ω以下とし、
   前記インピーダンス補正部の特性インピーダンスを下限値６５Ω以上で、上限値９５Ω以下としてあることを特徴とする請求項１に記載の通信用ハーネス。
3. 前記インピーダンス補正部における特性インピーダンスの下限値Ｚmin、上限値Zmaxに対し、
   ｃｏｓｈ｛η／（π・Ｚmax ）｝≦Ｓ／Ｄ≦ｃｏｓｈ｛η／（π・Ｚmin ）｝
   η＝ＳＱＲＴ｛（μ₀ ×μ_r ）／（ε₀ ×ε_r ）｝
   但し、Ｄは前記ツイストペア線の電線の線径、
   Ｓは線間距離、
   ηは前記誘電体の固有インピーダンス、
   μ₀ は真空中の透磁率、
   ε₀ は真空中の誘電率、
   μ_r は前記誘電体の比透磁率、
   ε_r は前記誘電体の比誘電率
   なる関係式を満たすことを特徴とする請求項２に記載の通信用ハーネス。
4. 前記端部における２本の電線は略平行に配してあることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の通信用ハーネス。
5. 前記誘電体は、前記端部における２本の電線に巻き付けてある誘電性のテープであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の通信用ハーネス。
6. 前記誘電体は、前記端部における２本の電線夫々を挿通する２つの貫通孔を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の通信用ハーネス。
7. 前記誘電体は、前記端部における２本の電線夫々を嵌合させる２条の溝を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の通信用ハーネス。

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