JP6701285B2 - 同軸ケーブル - Google Patents

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、各種通信機器間接続、計測機器から被測定物間接続（入・出力）や、内部および外部配線用などに使用される同軸ケーブルが開示されている。このような同軸ケーブルは、高周波の減衰量を低減するために、中心導体と外部導体（シールド）の導体損失を下げる必要がある。一般的に、同軸ケーブルの外部導体には、編組シールドや横巻シールドが適用されている。

ところで、高周波においては、導体表面にのみ電流が流れる。そのため、高周波において、ほとんど外部導体の内側にのみ電流が流れる。編組シールドの場合、素線同士が複雑に交差している構造のため、高周波においてシールドの内側に流れる電流量が小さくなり、高周波での減衰量が大きくなってしまう問題があった。また、横巻シールドの場合でも、素線同士の間に溝が形成される構造のため、編組シールドと同様の問題があった。

このため、下記特許文献１に記載されているように、高周波における導体損失を改善する方法として、外部導体をアルミ箔（導体層）で形成し、アルミ箔を絶縁体の外周に横巻きし、銅編組（編組シールド）によってアルミ箔を絶縁体の外周に押え付ける構成が考えられる。この構成によれば、アルミ箔の内側は平滑な面となるため、高周波においてシールドの内側に流れる電流量が大きくなり、高周波での減衰量を小さくすることができる。

特開平９−２９３４１８号公報

ところで、高周波における導体損失をさらに改善するには、導体層の内側をより平滑な面とすることができる縦沿え（シガレット巻き）にすることが好ましい。しかしながら、このように導体層を縦沿えにすると、導体層が復元力により開いて元の形に戻ろうとするため、上述した編組シールドで導体層を絶縁体の外周に押え付ける必要があった。
しかしながら、編組シールドは厚みが大きく、また、編組シールドの外周にはさらにシースが設けられるため、同軸ケーブルの外径が大きくなってしまうという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、外径を大きくすることなく、高周波における導体損失を改善することができ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、前記絶縁体の外周を覆う外部導体と、前記外部導体の外周を覆うシースと、を有する同軸ケーブルであって、前記外部導体は、プラスチックテープの一方の面に導体層を設けた導体層付きプラスチックテープを、前記絶縁体の外周に前記導体層が外側になるように縦沿えしてなり、前記シースは、プラスチックテープからなるシーステープを、前記導体層の外周に巻き回してなる。

（２）上記（１）に記載された同軸ケーブルであって、前記導体層の厚みより、前記シーステープの厚みの方が大きくてもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載された同軸ケーブルであって、前記シーステープの厚みが、４μｍより大きくてもよい。

上記本発明の態様によれば、外径を大きくすることなく、高周波における導体損失を改善することができ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の外観斜視図である。 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。 実施例に対する比較例１となる横巻シールドを有する同軸ケーブル１００の断面構成図である。 実施例に対する比較例２となる導体層付きプラスチックテープ２３１を横巻シールド２３２で押さえ付けた同軸ケーブル２００の断面構成図である。

以下、本発明の実施形態に係る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の外観斜視図である。図２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。
同軸ケーブル１は、図１及び図２に示すように、中心導体１０と、絶縁体２０と、外部導体３０と、シース４０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単線である。なお、中心導体１０は、複数の導体線を撚り合わせて形成されていてもよい。
絶縁体２０は、中心導体１０の外周を覆うように円筒状に設けられている。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。

外部導体３０は、絶縁体２０の外周を覆うように設けられている。この外部導体３０は、図２に示すように、プラスチックテープ３１Ｂの一方の面に導体層３１Ａを設けた導体層付きプラスチックテープ３１から形成されている。導体層３１Ａは、プラスチックテープ３１Ｂの一方の面に図示しない接着剤を介して貼着されている。なお、導体層３１Ａは、プラスチックテープ３１Ｂの一方の面に蒸着などにより固着されていてもよい。

導体層３１Ａは、例えば、銅やアルミニウムなどの金属材から形成されている。なお、導体層３１Ａの厚さは、表皮効果を考慮すると１μｍ以上が好ましい。プラスチックテープ３１Ｂは、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの樹脂材から形成されている。

導体層付きプラスチックテープ３１は、絶縁体２０の外周に導体層３１Ａが外側になるように縦沿え（シガレット巻き）されている。このため、図１に示すように、外部導体３０の外周には、同軸ケーブル１の軸方向と平行に端辺３０ａ（重なり辺）が延びている。また、導体層３１Ａが外側になるように縦沿えすることで、減衰量をより低減できると共に、図示しないコネクタと接続する際に、当該コネクタと導体層３１Ａとの接続をより容易にすることができる。

シース４０は、外部導体３０の外周を覆うように設けられている。このシース４０は、プラスチックテープからなるシーステープ４１から形成されている。シーステープ４１は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの樹脂材から形成されている。

シーステープ４１は、外部導体３０の外周（導体層３１Ａ）に巻き回してなる。具体的には、図１に示すように、シーステープ４１は、外部導体３０の外周に重なり部ｗ１を有するように横巻き（スパイラル巻き）されている。このシーステープ４１の厚みは、外部導体３０の導体層３１Ａの厚みよりも大きいとよい。なお、シーステープ４１の内側には、熱融着可能な図示しない接着剤（接着層）が設けられており、図１に示すように横巻きした状態で熱を加えることで、外部導体３０の外周に融着する。

上記構成の同軸ケーブル１によれば、図２に示すように、外部導体３０が、プラスチックテープ３１Ｂの一方の面に導体層３１Ａを設けた導体層付きプラスチックテープ３１を、絶縁体２０の外周に導体層３１Ａが外側になるように縦沿えして形成されているため、導体層３１Ａの内側は平滑な円筒面となる。これにより、高周波において導体層３１Ａ（シールド）の内側に流れる電流量が大きくなり（表皮効果）、高周波での減衰量を小さくすることができる。

ここで、縦沿えされた導体層付きプラスチックテープ３１は、導体層３１Ａの復元力（バネ力）により開いて元の形に戻ろうとする。このため、本実施形態では、プラスチックテープからなるシーステープ４１を、導体層３１Ａの外周に巻き回してシース４０を形成し、縦沿えされた導体層付きプラスチックテープ３１を絶縁体２０の外周に押え付けている。これにより、同軸ケーブル１の外径形状が安定し、また、従来の編組シールドなどを用いないことにより、同軸ケーブル１の細径化を図ることができる。

さらに、本実施形態では、上述したように、導体層３１Ａの厚みより、シーステープ４１の厚みの方が大きいため、導体層３１Ａの復元力に対しシーステープ４１の押え付け力の方が勝り易くなる。このため、シース４０が、導体層付きプラスチックテープ３１の開きをより確実に抑制でき、これにより同軸ケーブル１の外径形状の安定化及び細径化を図ることができる。

このように、上述の本実施形態によれば、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の外周を覆う外部導体３０と、外部導体３０の外周を覆うシース４０と、を有する同軸ケーブル１であって、外部導体３０は、プラスチックテープ３１Ｂの一方の面に導体層３１Ａを設けた導体層付きプラスチックテープ３１を、絶縁体２０の外周に導体層３１Ａが外側になるように縦沿えしてなり、シース４０は、プラスチックテープからなるシーステープ４１を、導体層３１Ａの外周に巻き回してなる、という構成を採用することによって、外径を大きくすることなく、高周波における導体損失を改善することができる同軸ケーブル１が得られる。

［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。

図３は、実施例に対する比較例１となる横巻シールドを有する同軸ケーブル１００の断面構成図である。
図３に示す同軸ケーブル１００は、中心導体１１０と、中心導体１１０の外周を覆う絶縁体１２０と、絶縁体１２０の外周を覆う横巻シールドからなる外部導体１３０と、外部導体１３０の外周を覆うシース１４０と、を備えている。シース１４０は、プラスチックテープからなるシーステープ１４１を、外部導体１３０の外周に巻き回したものである。

図４は、実施例に対する比較例２となる導体層付きプラスチックテープ２３１を横巻シールド２３２で押さえ付けた同軸ケーブル２００の断面構成図である。
図４に示す同軸ケーブル２００は、中心導体２１０と、中心導体２１０の外周を覆う絶縁体２２０と、絶縁体２２０の外周を覆う導体層付きプラスチックテープ２３１及び導体層付きプラスチックテープ２３１を絶縁体２２０の外周に押さえ付ける横巻シールド２３２からなる外部導体２３０と、外部導体２３０の外周を覆うシース２４０と、を備えている。

導体層付きプラスチックテープ２３１は、プラスチックテープ２３１Ｂの一方の面に設けられた導体層２３１Ａが外側になるように、絶縁体２２０の外周に縦沿え（シガレット巻き）されている。シース２４０は、プラスチックテープからなるシーステープ１４１を、横巻シールド２３２の外周に巻き回したものである。

上記表１は、本発明の実施例１（図１及び図２に示す構成）と、上述した比較例１，２の寸法、材料及びケーブル外径を比較したものである。

実施例１は、中心導体１０が外径０．２９ｍｍの銀めっき軟銅線である。絶縁体２０は、フッ素樹脂であり、絶縁体２０の外径が０．７０ｍｍになるように押出成形した。そして、絶縁体２０の外周に、厚さｌ２μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）テープに、厚さ９μｍのＣｕ（銅）が貼り合わされた導体層付きプラスチックテープ３１をＣｕ面が外側になるように縦沿え（シガレット巻き）して巻き付けることにより外部導体３０を形成した。

このとき、導体層付きプラスチックテープ３１のラップ率（図２に示す重なり部ｗ２の周長に対する割合（重なり率））を３０％とした。また、縦沿えされた導体層付きプラスチックテープ３１が開いてしまうのを抑えるため、導体層付きプラスチックテープ３１の外周に、接着剤付きＰＥＴテープ（ＰＥＴ厚：１２μｍ、接着剤厚：５μｍ）を接着層が内側になるようにスパイラル状に巻き付けてシース４０を形成した。

このとき、シーステープ４１のラップ率（図１に示す重なり部ｗ１のテープ幅に対する割合（重なり率））が約４０％になるように、シーステープ４１をスパイラル巻きした。最後にシーステープ４１の接着剤を熱融着させることによりケーブル化を行った。
実施例１のケーブル構造の場合、外部導体３０は縦沿えされた導体層付きプラスチックテープ３１（ＣｕＰＥＴテープ）のみ、シース４０はシーステープ４１（ＰＥＴテープ）のみである。この場合のケーブル外径は０．８５ｍｍであった。

比較例１は、中心導体１１０が外径０．３２ｍｍの銀めっき軟銅線である。絶縁体１２０は、フッ素樹脂であり、絶縁体１２０の外径が０．７４ｍｍになるように押出成形した。そして、絶縁体１２０の外周に、外径０．１０ｍｍの銀めっき軟銅線２４本をスパイラル状に巻き付けて横巻シールド（外部導体１３０）を形成した。また、シース１４０として、ＰＥＴテープ（ＰＥＴ厚：ｌ２μｍ、接着剤厚：５μｍ）を接着層が内側になるようにスパイラル状に巻き付けた。

このとき、シーステープ１４１のラップ率（重なり率）が約４０％になるように、シーステープ４１をスパイラル巻きした。最後に、シーステープ１４１の接着剤を熱融着させることによりケーブル化を行った。
比較例１のケーブル構造の場合、ケーブル外径は１．００ｍｍであった。

比較例２は、中心導体２１０が外径０．２９ｍｍの銀めっき軟銅線である。絶縁体２２０は、フッ素樹脂であり、絶縁体２２０の外径が０．７０ｍｍになるように押出成形した。そして、絶縁体２２０の外周に、厚さ１２μｍのＰＥＴテープに、厚さ９μｍのＣｕ（銅）が貼り合わされた導体層付きプラスチックテープ２３１をＣｕ面が外側になるように縦沿え（シガレット巻き）して巻き付けることによりシールド（外部導体２３０）を形成した。

また、縦沿えされた導体層付きプラスチックテープ２３１の外周に外径が０．１２７ｍｍの裸軟銅線２１本をスパイラル状に巻き付けて横巻シールド２３２を形成した。そして、シース２４０として、横巻シールド２３２の外周に、ＰＥＴテープ（ＰＥＴ厚：１２μｍ、接着剤厚：５μｍ）を接着層が内側になるようにスパイラル状に巻き付けた。

このとき、シーステープ２４１のラップ率（ＰＥＴテープの重なり率）が約４０％になるように、シーステープ２４１をスパイラル巻きした。最後にシーステープ２４１の接着剤を熱融着させることによりケーブル化を行った。
比較例２のケーブル構造の場合、ケーブル外径は１．０９ｍｍであった。

上記表２は、上述した実施例１、比較例１，２の高周波における減衰量の計測結果を示したものである。

表２に示すように、比較例１（シールドが横巻シールドのみ）は、縦沿えのＣｕＰＥＴテープからなるシールドを含む実施例１，比較例２よりも減衰量が大きい（悪い）こと分かる。
一方、実施例１（シールドが縦沿えのＣｕＰＥＴテープのみ）は、比較例２と比較すると横巻シールド２３２が無いのにも関わらず、比較例２と減衰量の値がほぼ同じであることが分かる。そうすると、実施例１では、横巻シールド２３２を省いた分だけケーブル外径を小さくすることが可能であり、比較例２のケーブル外径の１．０９ｍｍに比べて２２％程度小さい０．８５ｍｍとすることが可能となっている。

ところで、実施例１は、縦沿えされたＣｕＰＥＴテープ（導体層付きプラスチックテープ３１）が開いてしまうのを抑えるために、ＣｕＰＥＴテープの外周にＰＥＴテープ（シーステープ４１）をスパイラル状に巻き付けるものである。このため、シーステープ４１として用いたＰＥＴテープの厚みを４μｍ、巻き付け張力を８０ｇｆに設定した場合と、当該ＰＥＴテープの厚みを１２μｍ、巻き付け張力２４０ｇｆとした場合について比較を行った。ここで、ＰＥＴテープの厚み４μｍの場合、８０ｇｆ以上の張力を加えるとＰＥＴテープが伸びてしまうため、テープ張力を８０ｇｆに留めた。

上記表３は、ＰＥＴテープ（シーステープ４１）の厚みと、特性インピーダンスの測定結果を示したものである。

表３に示すように、ＰＥＴテープの厚みが４μｍの場合、縦沿えされたＣｕＰＥＴテープが開いてしまうのを抑えることができず、特性インピーダンスの値がばらついていることが分かる。一方、ＰＥＴテープの厚みが１２μｍの場合、縦沿えされたＣｕＰＥＴテープが開いてしまうのを抑えることが可能であり、特性インピーダンスの値が安定していることが分かる。

以上のことから、シーステープ４１の厚みは、４μｍより大きいことが好ましいことが分かる。これにより、外部導体３０が、縦沿えされた導体層付きプラスチックテープ３１の１枚のみから構成され、シース４０として導体層付きプラスチックテープ３１の外周にシーステープ４１を巻き付けることにより、導体層付きプラスチックテープ３１が開いてしまうのを抑制することができる。そして、このような構造にすることで、ケーブル外径を最小限に抑え、減衰量を低減することが可能となる。

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。

例えば、上記実施形態においては、絶縁体２０を通常の押出成形によって成形したが、必要に応じて絶縁体２０を発泡させたり、絶縁体２０の内部に中空部分を設けてもよい。

１…同軸ケーブル、１０…中心導体、２０…絶縁体、３０…外部導体、３０ａ…端辺、３１…導体層付きプラスチックテープ、３１Ａ…導体層、３１Ｂ…プラスチックテープ、４０…シース、４１…シーステープ

Claims (3)

1. 中心導体と、前記中心導体の外周を覆う絶縁体と、前記絶縁体の外周を覆う外部導体と、前記外部導体の外周を覆うシースと、を有する同軸ケーブルであって、
   前記外部導体は、プラスチックテープの一方の面に導体層を設けた導体層付きプラスチックテープ１枚のみであり、
   前記導体層付きプラスチックテープは、前記絶縁体の外周に前記導体層が外側になるように縦沿えしてなり、
   前記シースは、プラスチックテープからなるシーステープを、前記導体層の外周に巻き回してなり、前記導体層の復元力により開いて元の形に戻ろうとする前記導体層付きプラスチックテープを前記絶縁体の外周に押え付けている、ことを特徴とする同軸ケーブル。
2. 前記導体層の厚みより、前記シーステープの厚みの方が大きい、ことを特徴とする請求項１も記載の同軸ケーブル。
3. 前記シーステープの厚みが、４μｍより大きい、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。

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