JP6825240B2

JP6825240B2 - 導波管

Info

Publication number: JP6825240B2
Application number: JP2016121822A
Authority: JP
Inventors: 健太木村; 洋平白川; 芳丈揚石; 杉山　剛博; 剛博杉山; 平野　光樹; 光樹平野
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2016-06-20
Filing date: 2016-06-20
Publication date: 2021-02-03
Anticipated expiration: 2036-06-20
Also published as: JP2017228839A

Description

本発明は、導波管に関する。

従来、誘電体の表面に薄い導体が隙間なく貼り付けられた導波管が知られている。（例えば、特許文献１参照）。また、従来、合成樹脂材からなる管状の本体の内面に金属がメッキされた導波管が知られている。（例えば、特許文献２参照）。

特許文献１、２に記載の導波管は、厚い金属管で構成される中空の導波管と比較して導体層を薄くすることができるため、可撓性に優れる。

特開平８−１９５６０５号公報特開２０１３−２４３５１８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の導波管は、導体の内部に誘電体を含むため、中空の導波管と比較して伝送損失が大きい。また、特許文献２に記載の導波管は、本体が管状の合成樹脂材であり、中空であるため、曲げた際に変形し易いという問題がある。

本発明は、軽量で可撓性に優れ、曲げた際に変形し難く、かつ電送損失の小さい導波管を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、線状の発泡誘電体と、前記発泡誘電体を被覆する、非発泡又は前記発泡誘電体よりも発泡度が低い誘電体層と、前記誘電体層を被覆する導体層と、を有する、導波管を提供する。

本発明によれば、軽量で可撓性に優れ、曲げた際に変形し難く、かつ電送損失の小さい導波管を提供することができる。

図１は、実施の形態に係る導波管の斜視図である。図２は、実施の形態に係る導波管の径方向の概略断面図である。

［実施の形態］
（導波管の構成）
図１は、本実施の形態に係る導波管１の斜視図である。図２は、本実施の形態に係る導波管１の径方向の概略断面図である。

導波管１は、線状の発泡誘電体１０と、発泡誘電体１０を被覆する、非発泡又は発泡誘電体１０よりも発泡度が低い誘電体層１１と、誘電体層１１を被覆する導体層１２と、導体層１２を被覆するジャケット１３とを有する。

この導波管１は、例えば、自動車や電車内の通信システムに用いられ、５０ＧＨｚ程度の周波数を伝送する。導波管１の径方向の断面は、例えば、直径が５〜６ｍｍの円形である。径方向の断面は楕円形であってもよいが、円形と比べて導波管１の曲げ方向が限定されるため、円形であることが好ましい。

導波管１の各部材のサイズは、例えば、径方向の断面が円形の発泡誘電体１０の直径が２．９ｍｍ、誘電体層１１の厚さが５０μｍ（外径が３ｍｍ）、導体層１２の厚さが１０μｍ（外径が３．０２ｍｍ）、ジャケット１２の厚さが１ｍｍ（外径が５．０２ｍｍ）である。

発泡誘電体１０は、導波管１において電磁波の主な電送路となる部材である。発泡誘電体１０は発泡した誘電体であるため、非発泡の誘電体よりも軽量であり、かつ、伝送損失が小さい。

発泡誘電体１０は、ポリエチレン系やシリコン系の、誘電損が小さく、可撓性の高い誘電体からなることが好ましい。

例えば、発泡誘電体１０の周波数１ＭＨｚの交流電流を流したときの比誘電率が２．０以上かつ２．５以下である場合には、発泡誘電体１０の発泡度が２０％以上であれば、上記の軽量化や伝送損失の低減の効果が大きくなる。

例えば、発泡誘電体１０の誘電体として用いることができる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）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）の周波数１ＭＨｚの交流電流を流したときの比誘電率は、それぞれおよそ２．１、２．２５〜２．３５、２．３０〜２．３５である。

また、押出成形前の発泡誘電体１０の材料にガスを添加して発泡誘電体１０を発泡させる場合の、製造工程上の発泡誘電体１０の発泡度の上限値はおよそ７０％である。

このため、発泡誘電体１０の周波数１ＭＨｚの交流電流を流したときの比誘電率が２．０以上かつ２．５以下である場合には、発泡誘電体１０の発泡度が２０％以上かつ７０％以下であることが好ましい。

発泡度は、次の式１により定義され、比重測定により求めることができる。なお、式１における“非発泡の誘電体”は、発泡した誘電体と同じ誘電体からなり、発泡した誘電体と同じ形状、同じサイズを有するものである。

発泡誘電体１０を発泡させる方法は特に限定されず、例えば、発泡剤を用いる方法や、空気や窒素ガスを機械的に混入させる方法を用いることができる。また、耐熱性を向上させるため、発泡誘電体１０を電子線照射や加熱により架橋させてもよい。

誘電体層１１は、導波管１の導体層１２の内側の誘電体部分の強度を確保するために用いられる。発泡度が高い発泡誘電体１０は機械的強度が低いため、非発泡又は発泡度が低く、機械的強度の高い誘電体層１１により発泡誘電体１０を被覆している。

例えば、誘電体層１１を設けることにより、金属膜を含むテープを巻き付けて導体層１２を形成する際や、完成後の導波管１を曲げる際の、発泡誘電体１０の変形や損傷を抑えることができる。また、誘電体層１１は、発泡誘電体１０への湿気の侵入を抑える機能も有する。

一方、誘電体層１１も導波管１における電磁波の伝送路の一部となるが、発泡度の高い発泡誘電体１０よりも重く、かつ伝送損失が大きいため、誘電体層１１の厚さは上記の誘電体層１１の効果（誘電体部分の機械的強度の向上や、発泡誘電体１０への湿気の侵入の抑制）が得られる範囲でなるべく薄い方がよい。

誘電体層１１が非発泡である場合は、製造工程上、可能な限り薄くしても上記の効果が得られる。製造工程上、安定して製造することができる誘電体層１１の厚さの下限値は、例えば、５０μｍである。導波管１の軽量化や伝送損失の低減の観点から、誘電体層１１の厚さは下限値に近いことが好ましいため、例えば、５０μｍ以上かつ１００μｍ以下であることが好ましい。

誘電体層１１を構成する誘電体として、発泡誘電体１０と同じ誘電体を用いることができる。誘電体層１１の誘電体と発泡誘電体１０の誘電体は同じであってもよいし、異なっていてもよい。誘電体層１１が発泡した誘電体からなる場合、誘電体層１１を発泡させる方法は特に限定されない。また、耐熱性を向上させるため、誘電体層１１を電子線照射や加熱により架橋させてもよい。

導体層１２は、発泡誘電体１０及び誘電体層１１を伝播する電磁波の漏れや、外部からのノイズの侵入を抑制する機能を有する。

導体層１２は、誘電体層１１の表面に巻き付けられた金属膜を含むテープや、誘電体層１１の表面にメッキされた金属膜から構成される。このため、導体層１２は厚い金属管で構成される中空の導波管の導体層よりも薄く、導波管１は可撓性に優れる。

上記の誘電体層１１の表面に巻き付けられる金属膜を含むテープは、テープ状の金属膜や、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等からなる可撓性を有する絶縁テープと金属膜を積層したテープである。これらのテープの誘電体層１１の表面への巻き付け方は特に限定されないが、例えば、螺旋巻きで巻き付けた場合は可撓性に優れ、縦添え巻きで巻き付けた場合はサックアウトを効果的に抑制することができる。図１に示される例では、導体層１２が縦添え巻きされたテープにより構成されている。

また、テープ状の金属膜を用いる場合は、巻き付けたときの重なり部分において導通し易く、サックアウトが生じにくい銅箔を金属膜として用いることが好ましい。この場合の銅箔の厚さは、例えば、１０μｍである。

絶縁テープと金属膜を積層したテープを誘電体層１１の表面に巻き付ける場合は、金属膜を内側（誘電体層１１側）にして巻き付けることが好ましい。これにより、絶縁テープが電磁波の伝送路となることによる伝送損失を防ぐことができる。

ジャケット１２は、発泡誘電体１０、誘電体層１１、及び導体層１２の外側を覆うチューブ構造を有し、発泡誘電体１０、誘電体層１１、及び導体層１２を保護する。

ジャケット１２の材料としては、ポリ塩化ビニル等の一般的なケーブルのジャケットに用いられる材料を使用することができる。また、機械的強度を向上させるため、ジャケット１２にケブラ―（登録商標）やカーボン等の繊維を練り込んでもよい。

（実施の形態の効果）
上記実施の形態によれば、発泡誘電体１０と誘電体層１１を組み合わせて用いることにより、軽量で可撓性に優れ、曲げた際に変形し難く、かつ電送損失の小さい導波管を提供することができる。

（実施の形態のまとめ）
次に、前述の実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］線状の発泡誘電体（１０）と、発泡誘電体（１０）を被覆する、非発泡又は発泡誘電体（１０）よりも発泡度が低い誘電体層（１１）と、誘電体層（１１）を被覆する導体層（１２）と、を有する、導波管（１）。

［２］発泡誘電体（１０）の周波数１ＭＨｚの交流電流を流したときの比誘電率が２．０以上かつ２．５以下であり、発泡誘電体（１０）の発泡度が２０％以上かつ７０％以下である、前記［１］に記載の導波管（１）。

［３］誘電体層（１１）が非発泡であり、５０μｍ以上かつ１００μｍ以下の厚さを有する、前記［１］又は［２］に記載の導波管（１）。

［４］導体層（１２）が、誘電体層（１１）の表面に巻き付けられた金属膜を含むテープにより構成される、前記［１］乃至［３］のいずれか１項に記載の導波管（１）。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。

また、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１…導波管
１０…発泡誘電体
１１…誘電体層
１２…導体層

Claims

線状の発泡誘電体と、
前記発泡誘電体の表面を被覆する、非発泡の誘電体層と、
前記誘電体層の表面を被覆する導体層と、
を有し、
前記発泡誘電体の発泡度が２０％以上かつ７０％以下であり、
前記誘電体層が５０μｍ以上かつ１００μｍ以下の厚さを有する、
導波管。
前記発泡誘電体の周波数１ＭＨｚの交流電流を流したときの比誘電率が２．０以上かつ２．５以下である、
請求項１に記載の導波管。
前記導体層が、前記誘電体層の表面に巻き付けられた金属膜を含むテープにより構成される、
請求項１又は２に記載の導波管。