JP6640289B1

JP6640289B1 - 同軸ケーブル

Info

Publication number: JP6640289B1
Application number: JP2018149266A
Authority: JP
Inventors: 雄気田中
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2018-08-08
Filing date: 2018-08-08
Publication date: 2020-02-05
Anticipated expiration: 2038-08-08
Also published as: JP2020024868A

Abstract

【課題】電気特性の悪化を抑制しつつ、良好な可撓性が得られる同軸ケーブルの提供。【解決手段】中心導体１０と、中心導体１０の外周を覆う絶縁体２０と、絶縁体２０の外周に導体素線３１を横巻きにしたシールド導体３０と、を有する同軸ケーブル１であって、絶縁体２０は、中心導体１０の外周を囲う環状部２１、及び、環状部２１から径方向外側に突出した８本の突起部２２を備える歯車型に形成されており、導体素線３１の直径ｄ３１は、絶縁体２０の歯先円直径ｄに対し、９％以上且つ２１％以下の大きさを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、同軸ケーブルに関するものである。

下記特許文献１には、携帯情報端末のアンテナ配線や、ＬＣＤとＣＰＵを結ぶ配線等に使用される同軸ケーブルが開示されている。同軸ケーブルは、近年の携帯情報端末の小型化、情報量の増大化や高速伝送化の流れを受けて、電気特性の高性能化、細径化が要求されている。同軸ケーブルの電気特性の高性能化（伝送損失が小さく、遅延時間が小さい）のためには、同軸ケーブルの中心導体を覆う絶縁体の誘電率を下げることが重要である。

従来では、絶縁体を発泡させることで誘電率を下げていたが、細径の同軸ケーブルでは、例えば、絶縁体の肉厚が２００ミクロン以下の薄肉になる場合があり、その絶縁体を発泡させると、発泡の泡径の大きさが数１０ミクロンと大きいので、絶縁体の外観が悪く、また、安定した外径で押出成形することが難しいという問題があった。このため、下記特許文献１では、絶縁体が中空になるように押出成形を行い、疑似的に発泡状態を作り出す方法が採用されている。

この同軸ケーブルは、中心導体の外周を覆う絶縁体が、中心導体を環状に被覆する円環状部と、当該円環状部から径外方向に延びる３つの柱状部と、を備える。３つの柱状部は、絶縁体の外周を覆う横巻きのシールド導体の内面と密着、変形している。そして、当該シールド導体との間に、３つの柱状部で区分された３つの中空部が形成されることで、誘電率を下げることができる。

特開２００５−２７６７８５号公報

ところで、上記同軸ケーブルでは、柱状部と柱状部との間の溝（中空部）に横巻きの導体素線（シールド導体）が落ち込むと、中空部の空間が潰れて誘電率が変動し、電気特性が悪化してしまう。このため、上記従来技術では、シールド導体は、複数の導体素線を絶縁体の外周に沿って配置すると共に、相互に接触する当該と導体素線の外周の一部同士を塑性変形させて中空状に形成した圧縮撚り線としている。
しかしながら、シールド導体をこのような圧縮撚り線とすると、導体素線同士が圧縮により硬化し、同軸ケーブルの可撓性が低下してしまう問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電気特性の悪化を抑制しつつ、良好な可撓性が得られる同軸ケーブルの提供を目的とする。

（１）本発明の一態様に係る同軸ケーブルは、中心導体と、前記中心導体の外周を覆う絶縁体と、前記絶縁体の外周に導体素線を横巻きにしたシールド導体と、を有する同軸ケーブルであって、前記絶縁体は、前記中心導体の外周を囲う環状部、及び、前記環状部から径方向外側に突出した８本の突起部を備える歯車型に形成されており、前記導体素線の直径は、前記絶縁体の歯先円直径に対し、９％以上且つ２１％以下の大きさを有し、前記シールド導体の内周側は、前記突起部によって区画され、８個の中空部が形成されている。

（２）上記（１）に記載された同軸ケーブルであって、前記突起部は、先端の歯厚が根本の歯厚よりも大きい扇型に形成されていてもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載された同軸ケーブルであって、同一半径上において、前記突起部の歯厚と、隣り合う前記突起部同士の隙間が、略同一であってもよい。

上記本発明の態様によれば、圧縮撚り線とせずとも、突起部と突起部の間の溝に横巻きの導体素線が落ち込むことを防止することで、誘電率の変動を抑えることができるため、電気特性の悪化を抑制し、良好な可撓性が得られる同軸ケーブルを提供できる。

本発明の実施形態に係る同軸ケーブル１の断面構成図である。本発明の実施形態に係る絶縁体２０の寸法関係を説明する説明図である。別の実施形態に係る同軸ケーブル１Ａの断面構成図である。

以下、本発明の実施形態の同軸ケーブルについて図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る同軸ケーブル１の断面構成図である。
同図に示した同軸ケーブル１は、中心導体１０と、絶縁体２０と、シールド導体３０と、シース４０（保護被覆層）と、を備えている。

中心導体１０は、例えば、銅線などの断面円形の導体を複数撚り合わせて形成されている。なお、中心導体１０は、単銅線であってもよい。
絶縁体２０は、中心導体１０の外周を覆うように設けられている。絶縁体２０は、例えば、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ等の弗素系樹脂、或いはＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＡＰＯ（アモルファスポリオレフィン）樹脂、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等の合成樹脂などの電気絶縁性を有する樹脂材を、中心導体１０の外周に押出成形したものである。

絶縁体２０は、中心導体１０の外周を囲う環状部２１、及び、環状部２１から径方向外側に突出した８本の突起部２２を備える歯車型に形成されている。環状部２１は、同軸ケーブル１の軸方向に延びる円筒状に形成され、内周側に中心導体１０が配置され、外周側に８本の突起部２２が形成されている。８本の突起部２２は、周方向において環状部２１の外周面に等間隔で形成され、同軸ケーブル１の軸方向において、この間隔を維持しながら、直線状に延設されている。

図２は、本発明の実施形態に係る絶縁体２０の寸法関係を説明する説明図である。
同図に示すように、突起部２２は、先端の歯厚ｃが根本の歯厚ｂよりも大きい扇型に形成されている。すなわち、歯厚ｃの円弧長は、歯厚ｂの円弧長に対し、ｃ＞ｂの関係を有する。また、突起部２２の径方向に延びる一対の歯面２２ｃ１，２２ｃ２がなす角度θは、２２．５°である。また、突起部２２は、周方向において環状部２１の外周面に角度θ´（４５°）間隔で形成されている。

突起部２２は、同一半径上において、隣り合う突起部２２との間隔が歯厚と略同一となっている。例えば、同一半径上において、突起部２２の歯厚ｃは、隣り合う突起部２２同士の隙間ｅと、ｃ≒ｅの関係を有する。すなわち、突起部２２と突起部２２との間には、突起部２２と同じ大きさの溝が形成される。

環状部２１の厚みａは、歯厚ｂの円弧長と、歯厚ｃの円弧長に対し、ｂ≦ａ≦ｃの関係を有するとよい。より好ましくは、ａ≒ｂ≒ｃの関係を有するとよい。すなわち、絶縁体２０は、押出成形されるため、ダイスとニップルとの隙間寸法はなるべく等長の方が良い。このような製造上の観点から、突起部２２の本数は、８本としている。このような構成とすることで、同軸ケーブル１を製造する際に、絶縁体２０の歯先円直径ｄ（外径）を長手方向（軸方向）に連続して測定するときの測定誤差が小さくなるため、絶縁体２０の長手方向における外径の変動を抑えることができる。

図１に戻り、シールド導体３０は、絶縁体２０の外周を覆うように設けられている。このシールド導体３０は、複数の導体素線３１を横巻きにして形成されている。すなわち、複数の導体素線３１は、絶縁体２０の外周に、同軸ケーブル１の軸方向に対し、螺旋状に巻かれている。複数の導体素線３１は、同軸ケーブル１の可撓性を維持するために導体素線３１同士を圧縮していない。このようなシールド導体３０の横巻密度は、９０％以上且つ１００％以下が好ましい。ここで横巻密度とは、絶縁体２０の外周面におけるシールド導体３０の占有率（カバー率）を表している。

シールド導体３０の内周側は、絶縁体２０の突起部２２によって支持されている。このため、シールド導体３０の内周側は、突起部２２で周方向に区画され、同軸ケーブル１の軸方向に連続した８個の中空部２３が形成されている。
シース４０は、シールド導体３０の外周を覆うようにして設けられている。シース４０は、特に制限はされないが、絶縁体２０と同じ樹脂材であっても異なる樹脂材であってもよい。例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のテープ体をスパイラル巻きしてシース４０を形成してもよい。

上記構成の同軸ケーブル１は、シールド導体３０の内部に、８個の中空部２３を設けているので、中心導体１０とシールド導体３０の間の誘電率（等価誘電率）を小さくすることができる。また、同軸ケーブル１は、シールド導体３０は、横巻密度が９０％以上且つ１００％以下の横巻きされた複数の導体素線３１で構成され、複数の導体素線３１は密接しているが一体化（圧縮）されていないため、良好なシールド特性を有すると共に、良好な可撓性を有している。

ここで、上記構成の同軸ケーブル１では、仮に、突起部２２と突起部２２との間（中空部２３）に、シールド導体３０の導体素線３１が落ち込んでしまうと、中空部２３が潰れて当該電気特性が悪化する。このため、導体素線３１の直径ｄ_３１は、絶縁体２０の歯先円直径ｄに対し、９％以上且つ２１％以下の大きさを有するとよい。この寸法関係によれば、導体素線３１の落ち込みを防止し、電気特性の悪化を抑制できる。

具体的に、図１の例では、絶縁体２０の歯先円直径ｄは、０．３４ｍｍである。これに対し、導体素線３１の直径ｄ_３１は、０．０５ｍｍである。この場合、導体素線３１の直径ｄ_３１は、絶縁体２０の歯先円直径ｄに対し、１５％の大きさを有する。
なお、上記寸法の導体素線３１を絶縁体２０の外周に横巻きした横巻シールド本数は、２３本となる。そして、シース４０を含めない同軸ケーブル１の直径ｄ_１は、０．４４ｍｍとなる。なお、直径ｄ_１は、２．００ｍｍ以下であることが好ましい。

図３は、本発明の別の実施形態に係る同軸ケーブル１Ａの断面構成図である。
同図に示した同軸ケーブル１Ａのシールド導体３０Ａは、上述した図１に示す同軸ケーブル１よりも導体素線３１Ａの本数が多い。なお、絶縁体２０の構成及び寸法は、上述した同軸ケーブル１と同じである。この同軸ケーブル１Ａにおいても、導体素線３１の直径ｄ_３１Ａは、絶縁体２０の歯先円直径ｄに対し、９％以上且つ２１％以下の大きさを有するとよい。

すなわち、図３の例でも、絶縁体２０の歯先円直径ｄは、０．３４ｍｍである。これに対し、導体素線３１Ａの直径ｄ_３１Ａは、０．０３ｍｍである。この場合、導体素線３１の直径ｄ_３１Ａは、絶縁体２０の歯先円直径ｄに対し、９％の大きさを有する。
なお、上記直径ｄ_３１Ａの導体素線３１Ａを絶縁体２０の外周に横巻きした横巻シールド本数は、３７本となる。そして、シース４０を含めない同軸ケーブル１Ａの直径ｄ_１Ａは、０．４０ｍｍとなる。

［実施例］
以下、実施例により本発明の効果をより明らかにする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

表１は、導体素線の直径ｄ_３１を変更したときの同軸ケーブル１の電気特性の変化を示している。すなわち、絶縁体２０の歯先円直径ｄ（絶縁コア外径）は一定で、導体素線の直径ｄ_３１（横巻シールド素線径）を変更している。導体素線３１の直径ｄ_３１を変更することで、導体素線３１の本数（横巻シールド本数）、シース４０を含めない同軸ケーブル１の直径ｄ_１（横巻シールド外径）が変更される。

なお、表１における共通の寸法条件は、以下の通りである。
中心導体：直径０．０４５ｍｍの７本撚り線
絶縁体：歯先円直径ｄが０．３４ｍｍ（各寸法は上述した通り共通）
シールド導体：横巻ピッチが６．２８ｍｍ

また、表１では、電気特性として、特性インピーダンスの変化を示している。特性インピーダンスの規格値は、５０±２Ωとする。特性インピーダンスの平均値が、５０±２Ωの範囲を超えた場合、また、特性インピーダンスの最大値と最小値の差が±２Ωの範囲、すなわち４Ωを超えた場合は、規格外（ＮＧ）となる。また、表１では、各ケースの減衰量（＠１０ＧＨｚ（ｄＢ／ｍ））も併せて示している。

比較例１は、横巻シールド本数が１３本で、横巻シールド素線径が０．１０ｍｍであり、横巻シールド素線径／絶縁コア外径が２９％の例である。比較例１の場合、横巻シールド外径が０．５４ｍｍであり、特性インピーダンスが５３．５Ω、その最大値−最小値が３．５Ω、減衰量が１０．５ＧＨｚ（ｄＢ／ｍ）となる。横巻シールド素線径が大きい場合、絶縁体２０とシールド導体３０との間に空隙が多く形成されるため、特性インピーダンスは大きくなる。そのため、比較例１では、特性インピーダンスが５３．５Ωと規格を割ってしまっている。また、比較例１では、横巻シールド素線径が大きいことから、横巻シールド外径が大きくなってしまう問題がある。

実施例１は、横巻シールド本数が１７本で、横巻シールド素線径が０．０７ｍｍであり、横巻シールド素線径／絶縁コア外径が２１％の例である。実施例１の場合、横巻シールド外径が０．４８ｍｍであり、特性インピーダンスが５１．０Ω、その最大値−最小値が２．０Ω、減衰量が１０．７ＧＨｚ（ｄＢ／ｍ）となる。実施例１の特性インピーダンスは、５１．０Ωであり、規格を満たしていることが分かる。

実施例２は、横巻シールド本数が２３本で、横巻シールド素線径が０．０５ｍｍであり、横巻シールド素線径／絶縁コア外径が１５％の例である（上述した図１の形態）。実施例２の場合、横巻シールド外径が０．４４ｍｍであり、特性インピーダンスが４９．７Ω、その最大値−最小値が２．８Ω、減衰量が１０．６ＧＨｚ（ｄＢ／ｍ）となる。実施例２の特性インピーダンスは、４９．７Ωであり、規格を満たしていることが分かる。

実施例３は、横巻シールド本数が２８本で、横巻シールド素線径が０．０４ｍｍであり、横巻シールド素線径／絶縁コア外径が１２％の例である。実施例３の場合、横巻シールド外径が０．４２ｍｍであり、特性インピーダンスが４８．６Ω、その最大値−最小値が２．３Ω、減衰量が１０．８ＧＨｚ（ｄＢ／ｍ）となる。実施例３の特性インピーダンスは、４８．６Ωであり、規格を満たしていることが分かる。

実施例４は、横巻シールド本数が３７本で、横巻シールド素線径が０．０３ｍｍであり、横巻シールド素線径／絶縁コア外径が９％の例である（上述した図３の形態）。実施例４の場合、横巻シールド外径が０．４０ｍｍであり、特性インピーダンスが４９．２Ω、その最大値−最小値が２．８Ω、減衰量が１１．５ＧＨｚ（ｄＢ／ｍ）となる。実施例４の特性インピーダンスは、４９．２Ωであり、規格を満たしていることが分かる。

比較例２は、横巻シールド本数が４４本で、横巻シールド素線径が０．０２５ｍｍであり、横巻シールド素線径／絶縁コア外径が７％の例である。比較例２の場合、横巻シールド外径が０．３９ｍｍであり、特性インピーダンスが５０．１Ω、その最大値−最小値が５．８Ω、減衰量が１３．３ＧＨｚ（ｄＢ／ｍ）となる。比較例２の特性インピーダンスは、５０．１Ωであり、平均値では規格を満たしているものの、最大値−最小値が５．８Ωとぱらつきが大きく、規格である５０±２Ωを満たさないことが分かる。また、減衰量も他に比べて悪いことが分かる。これは、横巻シールド素線径が小さく、導体素線３１が中空部２３に落ち込んだことによる電気特性のばらつきの結果と考えられる。

以上のことから、導体素線３１の直径ｄ_３１は、絶縁体２０の歯先円直径ｄに対し、９％以上且つ２１％以下の大きさを有することが好ましく、これにより、導体素線３１が突起部２２と突起部２２との間の中空部２３に落ち込まず、尚且つ、横巻シールド外径を太らせることなく同軸ケーブル１の特性インピーダンスが５０Ωとなるような横巻シールド本数と横巻シールド素線径を規定することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。

１…同軸ケーブル、１Ａ…同軸ケーブル、１０…中心導体、２０…絶縁体、２１…環状部、２２…突起部、２２ｃ１…歯面、２２ｃ２…歯面、２３…中空部、３０…シールド導体、３０Ａ…シールド導体、３１…導体素線、３１Ａ…導体素線、４０…シース、ｂ…歯厚、ｃ…歯厚、ｄ…歯先円直径、ｄ_１…直径、ｄ_１Ａ…直径、ｄ_３１…直径、ｄ_３１Ａ…直径、ｅ…隙間、θ…角度、θ´…角度

Claims

中心導体と、前記中心導体の外周を覆う絶縁体と、前記絶縁体の外周に導体素線を横巻きにしたシールド導体と、を有する同軸ケーブルであって、
前記絶縁体は、前記中心導体の外周を囲う環状部、及び、前記環状部から径方向外側に突出した８本の突起部を備える歯車型に形成されており、
前記導体素線の直径は、前記絶縁体の歯先円直径に対し、９％以上且つ２１％以下の大きさを有し、
前記シールド導体の内周側は、前記突起部によって区画され、８個の中空部が形成されている、ことを特徴とする同軸ケーブル。
前記突起部は、先端の歯厚が根本の歯厚よりも大きい扇型に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の同軸ケーブル。
同一半径上において、前記突起部の歯厚と、隣り合う前記突起部同士の隙間が、略同一である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の同軸ケーブル。