JP6354291B2 - 差動信号伝送用ケーブル及び差動信号伝送用集合ケーブル - Google Patents

Description

本発明は、数ＧＨｚ以上の高周波信号を差動方式で伝送するための差動信号伝送用ケーブル及び差動信号伝送用集合ケーブルに関する。

数ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送する際には、位相が反転された２つの信号を２本の絶縁電線で伝送すると共にその受信端で２つの信号の差分を合成して出力する差動方式が採用されている。差動方式によれば、２本の絶縁電線に流れる電流の向きが逆方向であるため、外部に放射される電磁波を減少させることができ、また２本の絶縁電線に雑音が等しく重畳されるため、その受信端で雑音による影響を相殺することができる。

従来、数ＧＨｚ以上の高周波信号を差動方式で伝送するための伝送経路としては、図３に示すように、２本の絶縁電線３０１が並列に接触して配置されると共にドレインワイヤ３０２が２本の絶縁電線３０１の双方に接触して２本の絶縁電線３０１と平行に配置されてなるドレインワイヤ付ツイナックスケーブル３０３と、ドレインワイヤ付ツイナックスケーブル３０３の周囲に巻き付けられたシールドテープ３０４と、を備えた差動信号伝送用ケーブル３００が知られている。

特開２０１１−０９０９５９号公報

１０ＧＨｚ程度の高周波信号を大きく減衰させずに伝送するためには、対内伝搬遅延時間差（対内スキュー）が１０ｐｓ／ｍ以下であることが要求されるが、従来技術に係る差動信号伝送用ケーブル３００の静止状態における対内伝搬遅延時間差は凡そ７ｐｓ／ｍ以上１２ｐｓ／ｍ以下の広い範囲でばらつくため、対内伝搬遅延時間差が小さい差動信号伝送用ケーブル３００を安定して製造することができなかった。

また、静止状態における対内伝搬遅延時間差が１０ｐｓ／ｍ以下の差動信号伝送用ケーブル３００であっても、屈曲させたり複数本を集合させてケーブリングしたりすると、対内伝搬遅延時間差が凡そ１５ｐｓ／ｍ以上２２ｐｓ／ｍ以下の範囲まで劣化することがあった。

そこで、本発明の目的は、従来と比較して、静止状態における対内伝搬遅延時間差が小さく、しかも屈曲状態やケーブリング後における対内伝搬遅延時間差も小さい差動信号伝送用ケーブル及び差動信号伝送用集合ケーブルを提供することにある。

この目的を達成するために創案された本発明は、２本の断面円形状の絶縁電線が並列に接触して配置されると共に１本のドレインワイヤが前記２本の絶縁電線の双方に接触して前記２本の絶縁電線と平行に配置されてなるドレインワイヤ付ツイナックスケーブルと、前記ドレインワイヤ付ツイナックスケーブルの周囲に巻き付けられたシールドテープと、を備え、断面視で前記２本の絶縁電線の中心を結ぶ線分を底辺とすると共に前記ドレインワイヤの中心を頂点
とする二等辺三角形の頂角が７４度以上９０度以下である差動信号伝送用ケーブルである。

前記絶縁電線は、信号線導体と、前記信号線導体の周囲に形成された充実絶縁層と、を有し、前記充実絶縁層は、ショア硬さがＤ５０以上Ｄ６３以下であり、外面の動摩擦係数が０．１ＭＰａ，３ｍ／ｍｉｎ以上０．３ＭＰａ，３ｍ／ｍｉｎであると良い。前記二等辺三角形の頂角（７４度以上９０度以下）は、前記断面円形状の絶縁電線の外径に対する前記ドレインワイヤの外径の大きさで決められると良い。

前記ドレインワイヤは、複数のグランド線素線が撚り合わされて形成されてなると良い。

前記シールドテープは、前記グランド線素線の撚り方向と反対方向に巻き付けられていると良い。

また、本発明は、複数本の前記差動信号伝送用ケーブルを集合させてなる差動信号伝送用集合ケーブルである。

本発明によれば、従来と比較して、静止状態における対内伝搬遅延時間差が小さく、しかも屈曲状態やケーブリング後における対内伝搬遅延時間差も小さい差動信号伝送用ケーブル及び差動信号伝送用集合ケーブルを提供することができる。

本発明に係る差動信号伝送用ケーブルを示す断面模式図である。 本発明に係る差動信号伝送用集合ケーブルを示す断面模式図である。 従来技術に係る差動信号伝送用ケーブルを示す断面模式図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１に示すように、本発明の好適な実施の形態に係る差動信号伝送用ケーブル１００は、２本の絶縁電線１０１が並列に接触して配置されると共にドレインワイヤ１０２が２本の絶縁電線１０１の双方に接触して２本の絶縁電線１０１と平行に配置されてなるドレインワイヤ付ツイナックスケーブル１０３と、ドレインワイヤ付ツイナックスケーブル１０３の周囲に巻き付けられたシールドテープ１０４と、を備えている。

絶縁電線１０１は、信号線導体１０５と、信号線導体１０５の周囲に形成された充実絶縁層１０６と、を有している。

信号線導体１０５は、例えば、７本の信号線素線１０７が撚り合わされて形成された撚線からなる。これにより、信号線導体１０５が単線からなる場合と比較して、耐屈曲性を向上させることができ、また表面積を増加させて高周波信号の伝送による表皮効果の影響を軽減することが可能となる。

充実絶縁層１０６は、ショア硬さがＤ５０以上Ｄ６５以下であり、外面の動摩擦係数が０．１ＭＰａ，３ｍ／ｍｉｎ以上０．３ＭＰａ，３ｍ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。充実絶縁層１０６のショア硬さをＤ５０未満にすると、ドレインワイヤ１０２をシールドテープ１０４で押さえ付けたときに充実絶縁層１０６がドレインワイヤ１０２で押し潰されてインピーダンス整合が崩れる虞があり、充実絶縁層１０６のショア硬さをＤ６５より高くすると、絶縁電線１０１が全体的に硬くなり、可撓性が低下する虞があるからである。また、充実絶縁層１０６の外面の動摩擦係数を０．１ＭＰａ，３ｍ／ｍｉｎ未満にすると、ドレインワイヤ１０２が所定の位置からズレてドレインワイヤ１０２と２本の信号線導体１０５との間の距離が変化して対内伝搬遅延時間差が大きくなる虞があり、充実絶縁層１０６の外面の動摩擦係数を０．３ＭＰａ，３ｍ／ｍｉｎより高くすると、差動信号伝送用ケーブル１００が屈曲されたときに絶縁電線１０１に掛かる応力を上手く分散させることができずに断線等を生じる虞があるためである。これらの特性を満足する充実絶縁層１０６の材料としては、例えば、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、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）、又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の弗素樹脂が挙げられる。

なお、発泡絶縁層は、ドレインワイヤ１０２に押し潰されて変形し易いことから、絶縁電線１０１の絶縁層として発泡絶縁層を採用することは好ましいとは言えない。

ドレインワイヤ１０２は、複数（例えば、７本）のグランド線素線１０８が撚り合わされて形成されてなることが好ましい。これにより、ドレインワイヤ１０２と絶縁電線１０１との間の摩擦力を増加させることができ、ドレインワイヤ１０２が所定の位置からズレることを防止することが可能となる。

シールドテープ１０４は、金属からなる内層１０９と、樹脂からなる外層１１０と、を有している。内層１０９の材料としては、例えば、銅箔が挙げられる。

シールドテープ１０４は、グランド線素線１０８の撚り方向と反対方向に巻き付けられていることが好ましい。これにより、ドレインワイヤ１０２を絶縁電線１０１に確実に押さえ付けることができ、ドレインワイヤ１０２が所定の位置からズレることを防止することが可能となる。

外層１１０は、機械的強度の低い内層１０９を補強する役割を果たし、ドレインワイヤ１０２を絶縁電線１０１に強固に押し付けてドレインワイヤ１０２が所定の位置からズレることを防止し、また外傷から差動信号伝送用ケーブル１００を保護する。

さて、本実施の形態に係る差動信号伝送用ケーブル１００は、断面視で２本の絶縁電線１０１の中心Ａ，Ｂを結ぶ線分ＡＢを底辺とすると共にドレインワイヤ１０２の中心Ｃを頂点とする二等辺三角形ＡＢＣの頂角θが７４度以上９０度以下であることを特徴とする。

二等辺三角形ＡＢＣの頂角θを小さくするためには、絶縁電線１０１の外径に対してドレインワイヤ１０２の外径を大きくしていく必要があるが、二等辺三角形ＡＢＣの頂角θを７４度未満とすると、ドレインワイヤ１０２の埋め込み深さＤが浅くなり過ぎてドレインワイヤ１０２が所定の位置からズレる虞がある。

また、二等辺三角形ＡＢＣの頂角θを大きくするためには、絶縁電線１０１の外径に対してドレインワイヤ１０２の外径を小さくしていく必要があるが、二等辺三角形ＡＢＣの頂角θを９０度よりも大きくすると、ドレインワイヤ１０２の埋め込み深さＤは深くなるものの、ドレインワイヤ１０２の突出高さＨが低くなり過ぎてドレインワイヤ１０２を絶縁電線１０１に強固に押し付けることができなくなり、ドレインワイヤ１０２が所定の位置からズレる虞がある。

以上の通り、差動信号伝送用ケーブル１００では、二等辺三角形ＡＢＣの頂角θを７４度以上９０度以下としているため、ドレインワイヤ１０２が所定の位置からズレ難く、従来と比較して、静止状態における対内伝搬遅延時間差を小さくすることができ、しかも屈曲状態やケーブリング後における対内伝搬遅延時間差も小さくすることが可能となる。

例えば、従来技術に係る差動信号伝送用ケーブル３００は、静止状態における対内伝搬遅延時間差が凡そ７ｐｓ／ｍ以上１２ｐｓ／ｍ以下であり、屈曲状態やケーブリング後における対内伝搬遅延時間差が凡そ１５ｐｓ／ｍ以上２２ｐｓ／ｍ以下であったのに対し、差動信号伝送用ケーブル１００では、静止状態における対内伝搬遅延時間差を凡そ５ｐｓ／ｍ以上６ｐｓ／ｍ以下とし、且つ屈曲状態やケーブリング後における対内伝搬遅延時間差を凡そ５ｐｓ／ｍ以上７ｐｓ／ｍ以下とすることができ、静止状態とその他の状態で殆ど対内伝搬遅延時間差が変わらない。

そのため、差動信号伝送用ケーブル１００は、従来技術に係る差動信号伝送用ケーブル３００と比較して、信号の周波数による損失の変化を示す減衰曲線がサックアウトの無い緩やかなカーブとなり、１０ＧＨｚ程度の高周波信号を好適に伝送することが可能となる。

なお、差動信号伝送用ケーブル１００は、前述の通り、ケーブリング後における対内伝搬遅延時間差が小さいことから、図２に示すように、複数本（例えば、８本）の差動信号伝送用ケーブル１００を集合させて（例えば、他のケーブル２０１と共に撚り合わせて）差動信号伝送用集合ケーブル２００とすることにより、従来と比較して対内伝搬遅延時間差が小さい差動信号伝送用集合ケーブル２００を得ることができる。

１００ 差動信号伝送用ケーブル
１０１ 絶縁電線
１０２ ドレインワイヤ
１０３ ドレインワイヤ付ツイナックスケーブル
１０４ シールドテープ
１０５ 信号線導体
１０６ 充実絶縁層
１０７ 信号線素線
１０８ グランド線素線
１０９ 内層
１１０ 外層
２００ 差動信号伝送用集合ケーブル
２０１ 他のケーブル

Claims (4)

1. ２本の断面円形状の絶縁電線が並列に接触して配置されると共に１本のドレインワイヤが前記２本の絶縁電線の双方に接触して前記２本の絶縁電線と平行に配置されてなるドレインワイヤ付ツイナックスケーブルと、
   前記ドレインワイヤ付ツイナックスケーブルの周囲に巻き付けられたシールドテープと、
   を備え、
   断面視で前記２本の絶縁電線の中心を結ぶ線分を底辺とすると共に前記ドレインワイヤの中心を頂点とする二等辺三角形の頂角が７４度以上９０度以下であり、
   前記絶縁電線は、信号線導体と、前記信号線導体の周囲に形成された充実絶縁層と、を有し、
   前記充実絶縁層は、ショア硬さがＤ５０以上Ｄ６３以下であり、外面の動摩擦係数が０．１ＭＰａ，３ｍ／ｍｉｎ以上０．３ＭＰａ，３ｍ／ｍｉｎ以下であり、
   前記二等辺三角形の頂角（７４度以上９０度以下）は、前記断面円形状の絶縁電線の外径に対する前記ドレインワイヤの外径の大きさで決められる、
   ことを特徴とする差動信号伝送用ケーブル。
2. 前記ドレインワイヤは、複数のグランド線素線が撚り合わされて形成されてなる請求項１に記載の差動信号伝送用ケーブル。
3. 前記シールドテープは、前記グランド線素線の撚り方向と反対方向に巻き付けられている請求項２に記載の差動信号伝送用ケーブル。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の複数本の差動信号伝送用ケーブルを集合させてなることを特徴とする差動信号伝送用集合ケーブル。

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