JP6977198B1

JP6977198B1 - 同軸ケーブル

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Publication number: JP6977198B1
Application number: JP2021163787A
Authority: JP
Inventors: 毅安中山; 博人今村; 哲山崎
Original assignee: Totoku Electric Co Ltd
Current assignee: Totoku Electric Co Ltd
Priority date: 2021-10-05
Filing date: 2021-10-05
Publication date: 2021-12-08
Anticipated expiration: 2041-10-05
Also published as: KR102404372B1; CN115938676A; US11728069B2; JP2023054855A; US20230105524A1; DE102022125499A1

Abstract

【課題】安定した高周波伝送性能を維持しつつ、従来構造よりも側圧強度を高めた中空コア体を備えた同軸ケーブルを提供する。【解決手段】同軸ケーブル１０を構成する中空コア体１は、内部導体１２を絶縁被覆する内環状部２と、内環状部２から放射状に延びる複数のリブ部３と、リブ部３の外端に連結する外環状部４とが熱可塑性樹脂の一体構造になっており、内環状部２とリブ部３と外環状部４とによって囲まれた空隙部５を３箇所以上有し、リブ部３における外端の両側に外側補強部７が形成されており、リブ部３におけるリブ幅の最小値Ｗ１と、リブ部３におけるリブ幅の最大値Ｗ２との寸法比は、１：１．６〜１：３．０の範囲内である。【選択図】図５

Description

本発明は、同軸ケーブルに関する。

従来、中空コア体を備えた同軸ケーブルが知られている（特許文献１：特許第５２５５５２９号公報）。

特許第５２５５５２９号公報

移動体通信機器に搭載されている電子機器は、高周波帯域での使用に伴って、小型化及び高密度化されている。それに伴って、電子機器に用いられる同軸ケーブルについても、これまで以上に高周波の帯域で使用されると共に、細径化が求められる。このような状況下、細径の同軸ケーブルを小型のアンテナ内部に配線する際に、側圧によっては中空コア体が潰れることがあることが最近になって判明した。

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、安定した高周波伝送性能を維持しつつ、従来構造よりも側圧強度を高めた構成の中空コア体を備えた同軸ケーブルを提供することを目的とする。

一実施形態として、以下に開示するような解決策により、前記課題を解決する。

本発明に係る同軸ケーブルは、内部導体を絶縁被覆する内環状部と、前記内環状部から放射状に延びる複数のリブ部と、前記リブ部の外端に連結する外環状部とが熱可塑性樹脂の一体構造になっており、前記内環状部と前記リブ部と前記外環状部とによって囲まれた空隙部を３箇所以上有する構成であって、前記リブ部における前記外端の両側に外側補強部が形成されており、前記リブ部におけるリブ幅は前記内環状部に近い位置で周方向の最小値になり、前記リブ部における前記リブ幅は前記外端で前記周方向の最大値になり、前記最小値と前記最大値との寸法比は、１：１．６〜１：３．０になっている構成の中空コア体を備え、前記中空コア体は、前記リブ部における前記内環状部に連結される内端の両側に、前記外側補強部よりも小さな内側補強部が形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、安定した高周波伝送性能を維持しつつ、従来構造よりも側圧強度を高めた構成にできる。つまり、内部導体に電流が流れると当該内部導体の周囲に電界が形成される。このときの電界強度は、内部導体に近いほど強く、内部導体から遠ざかるにしたがい弱くなる。そこで、中空コア体の各リブ部における外端の両側に外側補強部を設けることで、絶縁被覆体として機能する中空コア体の強度を向上させることができる。尚且つ、内部導体近傍の誘電率は小さい状態のままで変化させずに済むので、安定した高周波伝送性能を維持できる。前記外側補強部の形状は、横断面視で、円弧形状、三角形状、三角形状を組み合わせた形状、その他既知の肉盛り形状が挙げられる。

本発明によれば、安定した高周波伝送性能を維持しつつ、従来構造よりも側圧強度を高めた構成の中空コア体を備えた同軸ケーブルが実現できる。

図１は本発明の実施形態に係る中空コア体の第１例を模式的に示す横断面図である。図２は本発明の実施形態に係る中空コア体の第２例を模式的に示す横断面図である。図３は本発明の実施形態に係る中空コア体の第３例を模式的に示す横断面図である。図４は本発明の実施形態に係る中空コア体の第４例を模式的に示す横断面図である。図５は本発明の実施形態に係る中空コア体の第５例を模式的に示す横断面図である。図６は同軸ケーブルの側圧試験を説明する説明図である。図７Ａは同軸ケーブルの第１例を示す概略の構造図であり、図７Ｂは同軸ケーブルの第２例を示す概略の構造図であり、図７Ｃは同軸ケーブルの第３例を示す概略の構造図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。本実施形態に係る中空コア体１を備えた同軸ケーブル１０は、一例として、５Ｇ対応のアンテナ内部や６Ｇ対応のアンテナ内部に配線する信号伝送用ケーブルに適用される。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

［同軸ケーブル］
同軸ケーブル１０について、図７Ａ〜図７Ｃに基づいて以下に説明する。

図７Ａは第１例の同軸ケーブル１０Ａであり、内部導体１２を中空コア体１によって絶縁被覆し、中空コア体１の外周にシームレスの金属管１７を設けて外部導体にした構成である。なお、上記構成に加えて、金属管１７の外周に絶縁性のシースを設ける場合がある。

図７Ｂは第２例の同軸ケーブル１０Ｂであり、内部導体１２を中空コア体１によって絶縁被覆し、中空コア体１の外周に金属素線による編組線１４を設けて外部導体にして、最外周には絶縁性のシース１５を設けている。

図７Ｃは第３例の同軸ケーブル１０Ｃであり、内部導体１２を中空コア体１によって絶縁被覆し、中空コア体１の外周に金属箔１３を螺旋巻きして当該金属箔１３の外周に金属素線による編組線１４を設けて外部導体にした構成である。最外周には絶縁性のシース１５が配されている。

内部導体１２は、銅または銅合金、銅被覆鋼線、アルミニウムまたはアルミニウム合金、銅クラッドアルミニウム等の複合材料或いは、これらの材料にはんだ付け性に優れた金属がめっきされたものが適用される。一例として、内部導体１２は銀メッキ軟銅線または軟銅線である。内部導体１２は、単線に限られずに撚線を用いることができる。一例として、銅線を伸線加工して、断面が円形や楕円形などの丸形状の内部導体１２にする。

中空コア体１は、溶融形成可能な絶縁性樹脂から構成されており、一例として、フッ素系樹脂またはポリオレフィン系樹脂である。

外部導体は、中空コア体１の外周に設けられた金属管１７、または螺旋巻き若しくは縦添えされた金属箔１３、緩衝用の樹脂テープ、または金属素線による編組線１４若しくは金属素線による横巻き、或いはこれらを複合的に用いて構成されている。金属箔１３は、ステンレス、ニッケル合金、銅または銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金、或いは、これらの複合材料などが用いられる。編組線１４は、編組線であり、金属素線には、ステンレス、ニッケル合金、銅または銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金、或いは、これらの複合材料などが用いられる。シース１５は、外部と絶縁するための外皮であり、同軸ケーブル１０における最も外側の層を構成している。シース１５は、一例として、フッ素系樹脂のＦＥＰにより構成されている。

上記構成以外の構成として、一例として、金属箔１３は縦添えされる場合がある。一例として、金属素線による横巻きの場合がある。よって、外部導体は、中空コア体１の外周に設けられた金属管１７、または螺旋巻き若しくは縦添えされた金属箔１３、緩衝用の樹脂テープ、または金属素線による編組線１４若しくは金属素線による横巻き、或いはこれらを複合的に用いて構成されている。

［中空コア体］
中空コア体１について、図１〜図５に基づいて以下に説明する。

図１は第１例の中空コア体１Ａであり、内部導体１２を絶縁被覆する内環状部２と、内環状部２から放射状に延びる複数のリブ部３と、リブ部３の外端に連結する外環状部４とが熱可塑性樹脂の一体構造になっている。中空コア体１Ａは、内環状部２とリブ部３と外環状部４とによって囲まれた空隙部５が周方向に３箇所以上形成されている。この例では、６個所に空隙部５が形成されている。熱可塑性樹脂は、フッ素系樹脂またはポリオレフィン系樹脂である。好適なフッ素系樹脂としては、フッ素化樹脂共重合体（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂：ＰＦＡ）などが挙げられる。

図１に示す第１例の中空コア体１Ａは、リブ部３における外端の両側の一点鎖線で囲んだ部分に、外側補強部７が形成されている。外側補強部７は、空隙部５の外周側の空間を狭くしており、横断面視で三角形状の肉盛りになっている。外側補強部７を形成する三角形状は、一辺の長さがリブ部３の柱状の全長に一致している。リブ部３におけるリブ幅は内環状部２に近い位置で周方向のリブ幅の最小値Ｗ１になっており、リブ部３におけるリブ幅は外端で周方向のリブ幅の最大値Ｗ２になっている。ここで、リブ幅の最小値Ｗ１とリブ幅の最大値Ｗ２との寸法比は、１：１．６〜１：３．０の範囲内である。

図２に示す第２例の中空コア体１Ｂは、リブ部３における外端の両側の一点鎖線で囲んだ部分に、外側補強部７が形成されている。外側補強部７は、空隙部５の外周側の空間を狭くしており、横断面視で三角形状の肉盛りになっている。そして、外側補強部７を形成する三角形状は、リブ部３における外側補強部７の空隙部５に接する一辺の長さがリブ部３の柱状の全長の０．５倍になっている。この点が第１例と異なっている。

図３に示す第３例の中空コア体１Ｃは、リブ部３における外端の両側の一点鎖線で囲んだ部分に、外側補強部７が形成されている。外側補強部７は、空隙部５の外周側の空間を狭くしており、横断面視で三角形状を２つ組み合わせた形状の肉盛りになっている。そして、外側補強部７を形成する三角形状を２つ組み合わせた形状は、リブ部３における外側補強部７の空隙部５に接する合計二辺の長さがリブ部３の柱状の全長の０．５倍になっている。この点が第１例と異なっている。

図４に示す第４例の中空コア体１Ｄは、リブ部３における外端の両側の一点鎖線で囲んだ部分に、外側補強部７が形成されている。外側補強部７は、空隙部５の外周側の空間を狭くしており、横断面視でＲ形状の肉盛りになっている。そして、外側補強部７を形成するＲ形状は、半径がリブ部３の柱状の全長の０．５倍になっている。この点が第１例と異なっている。

図５に示す第５例の中空コア体１Ｅは、リブ部３における外端の両側の一点鎖線で囲んだ部分に、外側補強部７が形成されている。そして、中空コア体１Ｅは、リブ部３における内環状部２に連結される内端の両側の破線で囲んだ部分に、内側補強部６が形成されている。外側補強部７は、空隙部５の外周側の空間を狭くしており、横断面視でＲ形状の肉盛りになっている。外側補強部７を形成するＲ形状は、半径がリブ部３の柱状の全長の０．５倍になっている。そして、内側補強部６は、空隙部５の内周側の空間を狭くしており、横断面視でＲ形状の肉盛りになっている。内側補強部６を形成するＲ形状は、外側補強部７を形成するＲ形状よりも小さなサイズになっている。横断面の断面積で比較すると、内側補強部６の大きさは、外側補強部７の大きさの０．２倍〜０．５倍である。この点が第１例と異なっている。

中空コア体１Ａ〜１Ｅにおいて、空隙部５の数（リブ部３の数）は３以上であればよく、必要とされる中空率及び機械的特性などに応じて、適宜設定することができる。ただし、空隙部５の数（リブ部３の数）が１０以上になると、物理的中空率が小さくなって電気的特性が低下する虞がある。このため、空隙部５の数（リブ部３の数）は、３〜９が好ましく、より好ましくは４〜８であり、特に好ましくは６である。

中空コア体１（中空コア体１Ａ〜１Ｅ）において、内環状部２の厚さＴ１は１５〜７０μｍであり、外環状部４の厚さＴ２は２５〜８０μｍであり、リブ幅の最小値Ｗ１は２５〜８０μｍであり、リブ幅の最大値Ｗ２は３７〜２４０μｍである。そして、各厚さの関係は、外環状部４の厚さＴ２は内環状部２の厚さＴ１よりも大きくなっており（Ｔ２＞Ｔ１）、リブ幅の最大値Ｗ２はリブ幅の最小値Ｗ１よりも大きくなっており（Ｗ２＞Ｗ１）、リブ幅の最大値Ｗ２は外環状部４の厚さＴ２と同じか大きくなっている（Ｗ２≧Ｔ２）。この構成により、細径の同軸ケーブル１０としつつ、堅牢な構成にできるので、小型のアンテナ内部に配線する際に、側圧によって中空コア体１が潰れることが防止できる。したがって、５Ｇ対応のアンテナ内部や６Ｇ対応のアンテナ内部に配線する信号伝送用ケーブルに好適な構成にできる。

本実施形態に係る中空コア体１の製造方法は、中心孔と、当該中心孔を囲むようにその外縁に隣接して形成された内環状孔と、当該内環状孔の外周から放射状に延び前記内環状孔よりも幅広の３以上の所定形状孔と、当該所定形状孔の外端間を連結し前記内環状孔よりも幅広の外環状孔と、を備えるダイスを使用する。そして、前記中心孔に内部導体を挿通させながら、前記内環状孔、所定形状孔及び外環状孔から溶融樹脂を押出して、前記内部導体の周囲に、内環状部と、当該内環状部から放射状に延びるリブ部と、当該リブ部の外端を連結する外環状部と、前記内環状部、外環状部及びリブ部によって囲まれ長手方向に連続する空隙部とで構成される中空コア体１Ａ〜１Ｅを形成する。

本実施形態に係る中空コア体１の製造方法によれば、電気的特性に影響する内側部分の厚さが薄くなり、電気的特性への影響が少ない外側部分の厚さが厚くなる。これにより、電気的中空率が高く、かつ機械的強度、特に側圧強度が優れた中空コア体１Ａ〜１Ｅが得られる。したがって、安定した高周波伝送性能を維持しつつ、従来構造よりも側圧強度を高めた構成の同軸ケーブル１０にできる。

［側圧試験］
続いて、上述の第５例に示す形状の中空コア体１Ｅを用いた同軸ケーブル１０Ｂの実施例と、他社製品の同軸ケーブルの比較例とについて、図６に示す側圧試験を行った。試料数は各１個であり、リブの測定位置を異ならせて、実施例は６箇所で測定し、比較例は２箇所で測定した。測定タイミングは、側圧後の３０分後に測定して基準値とし、側圧解放後の３分後に測定して変化値として、測定値の変化量を評価した。評価基準は、伝送損失の変化量が１０％以内をＯＫとして、伝送損失の変化量が１０％超をＮＧとした。また、インピーダンスの変化量が１Ω以内をＯＫとして、インピーダンスの変化量が１０％超をＮＧとした。各試料の側圧試験の評価結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例は、伝送損失の変化量が１０％以内であり、インピーダンスの変化量が１Ω以内であったので、良好な結果であった。一方、比較例は、伝送損失の変化量が１０％超であり、インピーダンスの変化量が１Ω超であったので、劣化していることが明らかである。実施例は、リブ幅の最小値Ｗ１とリブ幅の最大値Ｗ２との寸法比は、１：１．６以上であった。一方、比較例は、リブ幅の最小値Ｗ１とリブ幅の最大値Ｗ２との寸法比は、１：１．４以下であった。

側圧試験の評価結果から、リブ幅の最小値Ｗ１とリブ幅の最大値Ｗ２との寸法比を１：１．６以上に規定することで、従来構造よりも側圧強度を高めた構成にできる。他方、空隙部５の物理的中空率を維持して電気的特性を維持するには、リブ幅の最小値Ｗ１とリブ幅の最大値Ｗ２との寸法比を１：３．０以下に規定することが好ましい。したがって、リブ幅の最小値Ｗ１とリブ幅の最大値Ｗ２との寸法比を、１：１．６〜１：３．０の範囲内にすることで、安定した高周波伝送性能を維持しつつ、従来構造よりも側圧強度を高めた構成にできることが判明した。

本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更が可能である。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ中空コア体
２内環状部
３リブ部
４外環状部
５空隙部
６内側補強部
７外側補強部
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ同軸ケーブル
１２内部導体
Ｗ１リブ幅の最小値
Ｗ２リブ幅の最大値

Claims

内部導体を絶縁被覆する内環状部と、前記内環状部から放射状に延びる複数のリブ部と、前記リブ部の外端に連結する外環状部とが熱可塑性樹脂の一体構造になっており、前記内環状部と前記リブ部と前記外環状部とによって囲まれた空隙部を３箇所以上有する構成であって、前記リブ部における前記外端の両側に外側補強部が形成されており、前記リブ部におけるリブ幅は前記内環状部に近い位置で周方向の最小値になり、前記リブ部における前記リブ幅は前記外端で前記周方向の最大値になり、前記最小値と前記最大値との寸法比は、１：１．６〜１：３．０になっている構成の中空コア体を備え、前記中空コア体は、前記リブ部における前記内環状部に連結される内端の両側に、前記外側補強部よりも小さな内側補強部が形成されていること
を特徴とする同軸ケーブル。