JP6431447B2

JP6431447B2 - 伝送ケーブル

Info

Publication number: JP6431447B2
Application number: JP2015124460A
Authority: JP
Inventors: 将徳江
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2015-06-22
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2018-11-28
Anticipated expiration: 2035-06-22
Also published as: JP2017010747A

Description

本発明は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）Ｔｙｐｅ−Ｃ規格に準拠した伝送ケーブルに関するものである。

ＵＳＢＴｙｐｅ−Ｃ規格に準拠した伝送ケーブルとして、同軸線及び電源線を円周状に配置し、その内側に、信号線、撚り対線、及び、グランド線を配置したものが知られている（例えば、非特許文献１（図３−１８）参照）。

"Universal Serial Bus Type-C Cable and Connector Specification Revision 1.1"、［online］、USB Implementers Forum、２０１５年４月３日、［２０１５年５月１３日検索］、インタネット＜ＵＲＬ：http://www.usb.org/developers/docs/＞

上記の伝送ケーブルでは、外径が多様な複数の電線が中央に集められている。そのため、繊維などの介在物を同軸線及び電源線の内側に挿入して、ケーブルの外形を円形に整える必要があり、伝送ケーブルのコストが上昇してしまう、という問題がある。

また、上記の伝送ケーブルでは、中央に集められている電線間の距離が近く、当該電線同士の結合が大きくなるため、伝送特性が劣る場合がある、という問題もある。

本発明が解決しようとする課題は、コストの低減及び伝送特性の向上を図ることが可能な伝送ケーブルを提供することである。

［１］本発明に係る伝送ケーブルは、ＵＳＢＴｙｐｅ−Ｃ規格に準拠した伝送ケーブルであって、円周状に配置された８本の同軸線と、相互に隣り合う前記同軸線の間に形成された外側の隙間にそれぞれ配置された第１〜第４の信号線と、電源線、２本のグランド線、及び、撚り対線を含み、前記同軸線の内側に配置された集合線と、前記同軸線の内側に配置され、前記集合線を覆う第１のシールド層と、前記同軸線及び前記第１〜第４の信号線を覆う第２のシールド層と、を備えており、前記第１の信号線と前記第２の信号線の間に、２本の前記同軸線が介在し、前記第２の信号線と前記第３の信号線の間に、２本の前記同軸線が介在し、前記第３の信号線と前記第４の信号線の間に、２本の前記同軸線が介在し、前記第４の信号線と前記第１の信号線の間に、２本の前記同軸線が介在している伝送ケーブルである。

［２］また、本発明に係る伝送ケーブルは、ＵＳＢＴｙｐｅ−Ｃ規格に準拠した伝送ケーブルであって、円周状に配置された８本の同軸線と、相互に隣り合う前記同軸線の間に形成された外側の隙間に配置された第１〜第３の信号線と、電源線、２本のグランド線、及び、撚り対線を含み、前記同軸線の内側に配置された集合線と、前記同軸線の内側に配置され、前記集合線を覆う第１のシールド層と、前記同軸線及び前記第１〜第３の信号線を覆う第２のシールド層と、を備えており、前記第１の信号線と前記第２の信号線の間に、２本の前記同軸線が介在し、前記第２の信号線と前記第３の信号線の間に、３本の前記同軸線が介在し、前記第３の信号線と前記第１の信号線の間に、３本の前記同軸線が介在している伝送ケーブルである。

本発明によれば、信号線が同軸線同士の間に形成された外側の隙間に配置されているので、介在物を用いなくても伝送ケーブルの外形を円形にすることができ、伝送ケーブルのコスト低減を図ることができる。

また、本発明では、電源線、グランド線、及び、撚り対線が、同軸線の内側に配置され第１のシールド層で覆われており、信号線と集合線との間に第１のシールド層が介在している。これに加えて、信号線同士の間の距離が最も遠くなるように当該信号線が配置されている。このため、本発明では、信号線への結合の影響が低減するので、伝送ケーブルの伝送特性の向上を図ることができる。

図１は、本発明の第１実施形態における伝送ケーブルを示す断面図である。図２（ａ）〜図２（ｅ）は、図１に示す伝送ケーブルの同軸線、信号線、電源線、グランド線、及び、撚り対線をそれぞれ示す図である。図３は、本発明の第２実施形態における伝送ケーブルを示す断面図である。

<<第１実施形態>>
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態における伝送ケーブルを示す断面図、図２（ａ）〜図２（ｅ）は図１に示す伝送ケーブルの同軸線、信号線、電源線、グランド線、及び、撚り対線をそれぞれ示す図である。

本実施形態における伝送ケーブル１は、ＵＳＢＴｙｐｅ−Ｃ規格に準拠したケーブルである。この伝送ケーブル１は、図１に示すように、８本の同軸線１０ａ〜１０ｈと、４本の信号線（第１のＳＢＵ線、ＣＣ線、第２のＳＢＵ線、及び、Ｖｃｏｎｎ線）２０ａ〜２０ｄと、１本の電源線４０と、２本のグランド線５０ａ，５０ｂと、一対の撚り対線６０と、２つのシールド層７０，８０と、シース９０と、を備えている。なお、図１は、伝送ケーブル１の軸方向に対して実質的に直交する方向に沿って、当該伝送ケーブル１を切断した場合の断面図である。

第１〜第８の同軸線１０ａ〜１０ｈは、ＵＳＢ３．１規格に対応するための１０Ｇｂｐｓ伝送用のＳＳライン（Super speed line）であり、いわゆる同軸構造を有する電線から構成されている。いずれの同軸線１０ａ〜１０ｈも同様の構成を有しているので、第１の同軸線１０ａの構成についてのみ説明し、その他の同軸線１０ｂ〜１０ｈの構成については説明を省略する。

第１の同軸線１０ａは、図２（ａ）に示すように、中心導体１１、内側絶縁層１２、外側導体１３、及び、外側絶縁層１４を備えている。中心導体１１は、複数の金属素線１１１を撚り合わせることで構成された撚線であり、第１の同軸線１０ａの中心に配置されている。なお、中心導体１１を１本の金属線で構成してもよい。内側絶縁層１２は、例えば樹脂材料から構成されており、中心導体１１の外周を全周に亘って覆っている。外側導体１３は、金属箔、金属製の編組、又は、横巻きシールドから構成されており、内側絶縁層１２の外周を全周に亘って囲っている。外側絶縁層１４は、例えば樹脂材料等から構成されており、外側導体１３の外周を全周に亘って覆っている。

図１に示すように、本実施形態では、８本の同軸線１０ａ〜１０ｈが円周状（円環状）に並べられている。また、本実施形態では、相互に隣り合う２本の同軸線が差動伝送のペアを形成しており、結果的に８本の同軸線１０ａ〜１０ｈによって４組の差動ペアが形成されている。具体的には、第８の同軸線１０ｈと第１の同軸線１０ａが第１の差動ペアを形成し、第２の同軸線１０ｂと第３の同軸線１０ｃが第２の差動ペアを形成し、第４の同軸線１０ｄと第５の同軸線１０ｅが第３の差動ペアを形成し、第６の同軸線１０ｆと第７の同軸線１０ｇが第４の差動ペアを形成している。

第１のＳＢＵ線２０ａ、ＣＣ線２０ｂ、第２のＳＢＵ線２０ｃ、及び、Ｖｃｏｎｎ線２０ｄはいずれも、いわゆる絶縁電線から構成されており、同様の構成を有している。従って、第１のＳＢＵ線２０ａの構成についてのみ説明し、ＣＣ線２０ｂ、第２のＳＢＵ線２０ｃ、及び、Ｖｃｏｎｎ線２０ｄの構成については説明を省略する。

なお、本実施形態における第１のＳＢＵ線２０ａが本発明における第１の信号線の一例に相当し、本実施形態におけるＣＣ線２０ｂが本発明における第２の信号線の一例に相当する。また、本実施形態における第２のＳＢＵ線２０ｃが本発明における第３の信号線の一例に相当し、本実施形態におけるＶｃｏｎｎ線２０ｄが本発明における第４の信号線の一例に相当する。以下において、第１のＳＢＵ線２０ａ、ＣＣ線２０ｂ、第２のＳＢＵ線２０ｃ、及び、Ｖｃｏｎｎ線２０ｄを、「第１〜第４の信号線２０ｄ」とも総称する。

第１のＳＢＵ線２０ａは、図２（ｂ）に示すように、中心導体２１と、当該中心導体２１を覆う絶縁層２２と、を備えている。中心導体２１は、複数の金属素線２１１を撚り合わせることで構成された撚線である。なお、中心導体２１を１本の金属線で構成してもよい。絶縁層２２は、例えば樹脂材料から構成されており、中心導体２１の外周を全周に亘って覆っている。

本実施形態では、図１に示すように、８本の同軸線１０ａ〜１０ｈが円形状の外形を有しているため、相互に隣り合う同軸線１０ａ〜１０ｈの間に隙間が形成されている。そして、第１〜第４の信号線２０ａ〜２０ｄは、同軸線１０ａ〜１０ｈよりも小さな外径を有しており、伝送ケーブル１の断面において外側に位置する隙間１５１〜１５４に、第１〜第４の信号線２０ａ〜２０ｄがそれぞれ配置されている。

具体的には、第１のＳＢＵ線２０ａは、第８の同軸線１０ｈと第１の同軸線１０ａの間の外側の隙間１５１に配置されており、ＣＣ線２０ｂは、第２の同軸線１０ｂと第３の同軸線１０ｃの間の外側の隙間１５２に配置されている。また、第２のＳＢＵ線２０ｃは、第４の同軸線１０ｄと第５の同軸線１０ｅの間の外側の隙間１５３に配置されており、Ｖｃｏｎｎ線２０ｄは、第６の同軸線１０ｆと第７の同軸線１０ｇの間の外側の隙間１５４に配置されている。

なお、第１〜第４の信号線２０ａ〜２０ｄの間に２本の同軸線１０ａ〜１０ｈがそれぞれ介在していれば、第１〜第４の信号線２０ａ〜２０ｄの配置は上記に特に限定されない。

電源線４０、２本のグランド線５０ａ，５０ｂ、撚り対線６０、及び、第１のシールド層７０は、円周状に並べられた８本の同軸線１０ａ〜１０ｈの内側に配置されている。

電源線４０は、図２（ｃ）に示すように、中心導体４１と、当該中心導体４１を覆う絶縁層４２と、を備えている。中心導体４１は、複数の金属素線４１１を撚り合わせることで構成された撚線である。なお、中心導体４１を１本の金属線で構成してもよい。絶縁層４２は、例えば樹脂材料から構成されており、中心導体４１の外周を全周に亘って覆っている。

これに対し、第１及び第２のグランド線５０ａ，５０ｂはいずれも、絶縁層を外周に有していない裸電線であり、図２（ｄ）に示すように、複数の金属素線５１１を撚り合わせることで形成された撚線からそれぞれ構成されている。なお、第１及び第２のグランド線５０ａ，５０ｂをいわゆる絶縁電線で構成してもよい。

撚り対線６０は、ＵＳＢ２．０規格に対応するための４８０Ｍｂｐｓ伝送用のＨＳライン（High speed line）である。この撚り対線６０は、シールドを備えていないツイストケーブルペア（ＵＴＰ：Unshielded Twist Pair）であり、図２（ｅ）に示すように、２本の信号線６１，６２を撚り合わせることで構成されている。いずれの信号線６１，６２も、いわゆる絶縁電線から構成されている。一方の信号線６１は、中心導体６１１と、当該中心導体６１１を覆う絶縁層６１２と、を備えている。中心導体６１１は、撚線或いは１本の金属線から構成されている。絶縁層６１２は、例えば樹脂材料から構成されており、中心導体６１１の外周を全周に亘って覆っている。他方の信号線６２も同様に、中心導体６２１と、当該中心導体６２１を覆う絶縁層６２２と、を備えている。

電源線４０、２本のグランド線５０ａ，５０ｂ、及び、撚り対線６０は相互に撚り合わせられることで集合線３０を形成している。第１のシールド層７０は、この集合線３０の外周を全周に亘って覆っている。この第１のシールド層７０は、金属箔、金属製の編組、又は、横巻きシールドから構成されている。

そして、上述の第１〜第８の同軸線１０ａ〜１０ｈ及び第１〜第４の信号線２０ａ〜２０ｄは、第１のシールド層７０で覆われた集合線３０を中心として、相互に撚り合わせられている。第２のシールド層８０は、この撚り合わせられた第１〜第８の同軸線１０ａ〜１０ｈ及び第１〜第４の信号線２０ａ〜２０ｄの外側に配置されており、第１〜第８の同軸線１０ａ〜１０ｈ及び第１〜第４の信号線２０ａ〜２０ｄを覆っている。この第２のシールド層８０は、金属箔、金属製の編組、又は、横巻きシールドから構成されている。シース層９０は、例えば樹脂材料等から構成されており、第２のシールド層８０の外周を全周に亘って覆っている。

以上のように、本実施形態では、第１〜第４の信号線２０ａ〜２０ｄが、第１〜第８の同軸線１０ａ〜１０ｈの間に形成された外側の隙間１５１〜１５４に配置されているので、介在物を用いなくても伝送ケーブル１の外形を円形にすることができ、伝送ケーブル１のコスト低減を図ることができる。

また、本実施形態では、電源線４０、グランド線５０ａ，５０ｂ、及び、撚り対線６０が、第１〜第８の同軸線１０ａ〜１０ｈの内側に配置され第１のシールド層７０で覆われており、第１〜第４の信号線２０ａ〜２０ｄと集合線３０との間に、第１のシールド層７０が介在している。

これに加えて、本実施形態では、第１〜第４の信号線２０ａ〜２０ｄの間に、２本の同軸線１０ａ〜１０ｈがそれぞれ介在しており、第１〜第４の信号線２０ａ〜２０ｄ同士が最も遠く配置されている。具体的には、図１に示すように、第１のＳＢＵ線２０ａとＣＣ線２０ｂの間に第１及び第２の同軸線１０ａ，１０ｂが介在し、ＣＣ線２０ｂと第２のＳＢＵ線２０ｃの間に第３及び第４の同軸線１０ｃ、１０ｄが介在し、第２のＳＢＵ線２０ｃとＶｃｏｎｎ線２０ｄの間に第５及び第６の同軸線１０ｅ，１０ｆが介在し、Ｖｃｏｎｎ線２０ｄと第１のＳＢＵ線２０ａの間に第７及び第８の同軸線１０ｇ、１０ｈが介在している。

このため、本実施形態では、第１〜第４の信号線２０ａ〜２０ｄへの結合の影響を低減することができ、伝送ケーブル１の伝送特性の向上を図ることができる。

≪第２実施形態≫
図３は本発明の第２実施形態における伝送ケーブルを示す断面図である。

本実施形態では、Ｖｃｏｎｎ線２０ｄを有しておらず、第２のＳＢＵ線２０ｃの配置が第１実施形態と相違するが、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。以下に、第２実施形態における伝送ケーブル１Ｂについて第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様の構成である部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態では、図３に示すように、第１実施形態と同様に、第１のＳＢＵ線２０ａは、第８の同軸線１０ｈと第１の同軸線１０ａの間の外側の隙間１５１に配置され、ＣＣ線２０ｂは、第２の同軸線１０ｂと第３の同軸線１０ｃの間の外側の隙間１５２に配置されている。これに対し、第２のＳＢＵ線２０ｃは、第５の同軸線１０ｅと第６の同軸線１０ｆの間の外側の隙間１５５に配置されている点で第１実施形態と相違している。

なお、第１〜第３の信号線２０ａ〜２０ｃの間に２本以上の同軸線１０ａ〜１０ｈがそれぞれ介在していれば、第１〜第３の信号線２０ａ〜２０ｃの配置は上記に特に限定されない。

本実施形態では、第１実施形態と同様に、第１〜第３の信号線２０ａ〜２０ｃが、第１〜第８の同軸線１０ａ〜１０ｈの間に形成された外側の隙間１５１，１５２，１５５に配置されているので、介在物を用いなくても伝送ケーブル１Ｂの外形を円形にすることができ、伝送ケーブル１Ｂのコスト低減を図ることができる。

また、本実施形態では、電源線４０、グランド線５０ａ，５０ｂ、及び、撚り対線６０が、第１〜第８の同軸線１０ａ〜１０ｈの内側に配置され第１のシールド層７０で覆われており、第１〜第３の信号線２０ａ〜２０ｃと集合線３０との間に、第１のシールド層７０が介在している。

これに加えて、第１〜第３の信号線２０ａ〜２０ｃの間に、２本以上の同軸線１０ａ〜１０ｈがそれぞれ介在しており、第１〜第３の信号線２０ａ〜２０ｃ同士が最も遠く配置されている。具体的には、第１のＳＢＵ線２０ａとＣＣ線２０ｂの間に第１及び第２の同軸線１０ａ，１０ｂが介在し、ＣＣ線２０ｂと第２のＳＢＵ線２０ｃの間に第３〜第５の同軸線１０ｃ〜１０ｅが介在し、第２のＳＢＵ線２０ｃと第１のＳＢＵ線２０ａの間に第６〜第８の同軸線１０ｆ〜１０ｈが介在している。

このため、本実施形態では、第１〜第３の信号線２０ａ〜２０ｃへの結合の影響を低減することができ、伝送ケーブル１Ｂの伝送特性の向上を図ることができる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１，１Ｂ…伝送ケーブル
１０ａ〜１０ｈ…第１〜第８の同軸線
１１…中心導体
１１１…金属素線
１２…内側絶縁層
１３…外側導体
１４…外側絶縁層
１５…隙間
２０ａ〜２０ｄ…第１〜第４の信号線（第１のＳＢＵ線、ＣＣ線、第１のＳＢＵ線、Ｖｃｏｎｎ線）
２１…中心導体
２１１…金属素線
２２…絶縁層
３０…集合線
４０…電源線
４１…中心導体
４１１…金属素線
４２…絶縁層
５０ａ，５０ｂ…グランド線
５１１…金属素線
６０…撚り対線
６１…信号線
６１１…中心導体
６１２…絶縁層
６２…信号線
６２１…中心導体
６２２…絶縁層
７０…第１のシールド層
８０…第２のシールド層
９０…シース

Claims

ＵＳＢＴｙｐｅ−Ｃ規格に準拠した伝送ケーブルであって、
円周状に配置された８本の同軸線と、
相互に隣り合う前記同軸線の間に形成された外側の隙間にそれぞれ配置された第１〜第４の信号線と、
電源線、２本のグランド線、及び、撚り対線を含み、前記同軸線の内側に配置された集合線と、
前記同軸線の内側に配置され、前記集合線を覆う第１のシールド層と、
前記同軸線及び前記第１〜第４の信号線を覆う第２のシールド層と、を備えており、
前記第１の信号線と前記第２の信号線の間に、２本の前記同軸線が介在し、
前記第２の信号線と前記第３の信号線の間に、２本の前記同軸線が介在し、
前記第３の信号線と前記第４の信号線の間に、２本の前記同軸線が介在し、
前記第４の信号線と前記第１の信号線の間に、２本の前記同軸線が介在している伝送ケーブル。
ＵＳＢＴｙｐｅ−Ｃ規格に準拠した伝送ケーブルであって、
円周状に配置された８本の同軸線と、
相互に隣り合う前記同軸線の間に形成された外側の隙間に配置された第１〜第３の信号線と、
電源線、２本のグランド線、及び、撚り対線を含み、前記同軸線の内側に配置された集合線と、
前記同軸線の内側に配置され、前記集合線を覆う第１のシールド層と、
前記同軸線及び前記第１〜第３の信号線を覆う第２のシールド層と、を備えており、
前記第１の信号線と前記第２の信号線の間に、２本の前記同軸線が介在し、
前記第２の信号線と前記第３の信号線の間に、３本の前記同軸線が介在し、
前記第３の信号線と前記第１の信号線の間に、３本の前記同軸線が介在している伝送ケーブル。