JP7098085B2 - 集合ケーブル - Google Patents
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Description
特許文献1に示された通信ケーブルは、導体の周りを絶縁体で覆った2本の導線を撚って束ねた対撚線を外部シースで被覆したツイストペアケーブルを4本一直線状に並べ、間にブリッジを挟んだ上で熱融着又は接着剤により接続したものである。
各ペアの対撚りピッチを異ならせることにより、1つ目のペアと2つ目のペアの間で発生するクロストークのノイズ干渉を低減している。
また、各ツイストペアケーブルの対間距離を確保することにより、クロストークの減少を行っている。
近年、電子機器間の通信速度が増加する傾向にあるため、信号の帯域が数GHzを超える領域においてもノイズとなるクロストークを抑制することは必須である。
クロストークを抑制するために、ツイストペアケーブル間の距離を離すことが考えられるが、この場合、集合体としての通信ケーブルの体積を大きくせざるを得ない。
特許文献1に示された通信ケーブルでは、集合体としての通信ケーブルにおける用途面に応じた配置性及び収容性に課題が残る。
図1から図7を用いて実施の形態1に係る集合ケーブル100を説明する。
集合ケーブル100は、図1及び図2に示すように、集合ケーブル100の短手方向断面において、一直線上、つまり、図1図示横方向に並行して配置されて束ねられた複数本の通信ケーブル10a、10bと、複数の通信ケーブル10a、10bを被覆し、固定し、複数の通信ケーブル10を束ね、保護するシース20を備える。
一対の信号導体11a、11bは平行に配置される。一対の信号導体11a、11bは銅線、もしくは銅線に腐食を防止するためのメッキが施された導線である。
第2の絶縁体13は、PVC(ポリ塩化ビニル)により構成される。ただし、第2の絶縁体13の絶縁物はこれに限られるものではない。
なお、第1の絶縁体12a、12bと第2の絶縁体13を異なる種類の絶縁物により構成したが、同じ種類の絶縁物により構成してもよい。
通信の送受信のインピーダンスが100Ωである場合、通信ケーブル10a、10bの特性インピーダンスは100Ωに設計される。
通信ケーブル10a、10bの特性インピーダンスを100Ωに設計した場合、一対の信号導体11a、11bの直径を0.5105mm(電線ケーブルAWG24を使用)、第1の絶縁体12a、12bの比誘電率を2.1(ポリエチレンを使用)とし、一対の信号導体11a、11bの導体間の間隔を0.83mmとする。
この時の通信ケーブル10a、10bの特性インピーダンスは、約101Ωとなる。
これら2つの保持体14は、通信ケーブル10a、10bの短手方向断面、この実施の形態1においては円形断面において一対の信号導体11a、11bの中心点を結ぶ線分に対して線分の中点を直交する直線上に位置し、かつ、一対の信号導体11a、11bの間に配置される。つまり、2つの保持体14は、一対の信号導体11a、11bそれぞれを被覆する第1の絶縁体12a、12bと第2の絶縁体13との隙間に、第1の絶縁体12a、12bと第2の絶縁体13と密接して配置される。
2つの保持体14は第1の絶縁体12a、12bの絶縁物と同種類の絶縁物により構成されるが、これ以外の種類の絶縁物でもよい。
このように、一対の信号導体11a、11bを複数の細い導体線11a1、11b1により構成することにより、通信ケーブル10a、10bの柔軟性が増し、集合ケーブル100に可動性を持たせることができる。
なお、細い導体線11a1、11b1の数は5本に限られるものではなく、5本未満、もしくは5本より多くてもよい。
隣接する通信ケーブル10a、10bは、互いに、第2の絶縁体13と密接して配置される。
隣接する通信ケーブル10a、10bは、一対の信号導体11a、11bの配置方向が直交して配置される。つまり、隣接する通信ケーブル10a、10bは、通信ケーブル10a、10bの線対称面が互いに直交するように配置される。
なお、奇数番目に配置される通信ケーブル10aにおける線対称面は、線分Aを含む長手方向断面であり、偶数番目に配置される通信ケーブル10bにおける通信ケーブル10a、10bの線対称面は、線分Bを含む長手方向断面である。
なお、通信ケーブル10a、10bの本数は、図1に示す5本に限るものではなく、2本でも10本でもよい。
要は、隣接する通信ケーブル10a、10bが、一対の信号導体11a、11bの配置方向が直交して配置される構成であればよい。
説明を簡単にするために、図6では通信ケーブル10a、10bとして隣接する2本を示しているが、図1に示した隣接する通信ケーブル10a、10b間全てで同じことが言える。
すなわち、奇数番目に配置される通信ケーブル10aの等電位面Paと偶数番目に配置される通信ケーブル10bの等電位面Pbとは角度が90°異なる。
したがって、偶数番目に配置される通信ケーブル10bに隣接する奇数番目に配置される通信ケーブル10aは、偶数番目に配置される通信ケーブル10bの等電位面Pb上に配置されているので、偶数番目に配置される通信ケーブル10bは隣接する奇数番目に配置される通信ケーブル10aからの電気的な影響は原理的に受けない。
その結果、隣接する通信ケーブル10a、10bの間でのクロストークは低減される。
しかも、隣接する通信ケーブル10a、10b同士を密着させても、通信ケーブル10bに隣接する通信ケーブル10aは通信ケーブル10bの等電位面Pb上に配置されている関係に変化がないため、クロストークが低減された状態で通信ケーブル10a、10bを密度高く配置できる。
解析結果に用いたのは、特性インピーダンスが100Ω、全長が5.0cmの通信ケーブル10a及び通信ケーブル10bを、通信ケーブル10aと通信ケーブル10bの線対称面が互いに直交するように配置されたものを用い、3次元電磁界解析ツールとしてダッソーシステムズ社が提供する「CST STUDIO SUITE 2020」の高周波ソルバーを用いて解析を行った。
図7に示す解析結果から明らかなように、伝搬する高周波信号が1GHzを超える広帯域に亘って、近端クロストークは-120dB未満になっている。
比較のため、互いにピッチの異なる2本のツイストペアケーブルを用い、上記した高周波ソルバーを用いて解析を行った。
その解析結果を図7に破線にて示す。
図7に示す解析結果から明らかなように、伝搬する高周波信号が1GHzを超える広帯域に亘って、近端クロストークは-80dBを超えている。
また、遠端クロストークについても、本開示例が比較例に対して減少していた。
図8は、実施の形態2に係る集合ケーブル100を示す。実施の形態2に係る集合ケーブル100は、実施の形態1に係る集合ケーブル100に対して、さらに、シールド導体30及び保護用絶縁体40を備えている。
なお、図8中、図1から図6に示した符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
保護用絶縁体40は、シールド導体30の全周に亘って被覆し、シールド導体30を外部環境から保護する。保護用絶縁体40はシース20と同種類の絶縁体である。
図9は、実施の形態3に係る集合ケーブル100を示す。実施の形態3に係る集合ケーブル100は、通信ケーブルの総数を4本とし、4本の通信ケーブルが、集合ケーブル100の短手方向断面において、実施の形態1に係る集合ケーブル100が一直線的に配置されているのに対して、平面的に配置されている。
4本の通信ケーブルは、隣接する通信ケーブル10a、10bが、一対の信号導体11a、11bの配置方向が直交して並行に配置、つまり、隣接する通信ケーブル10a、10bの線対称面が互いに直交して並行に配置されている。
図10は、実施の形態4に係る集合ケーブル100を示す。実施の形態4に係る集合ケーブル100は、通信ケーブルの総数を5本とし、5本の通信ケーブルが、集合ケーブル100の短手方向断面において、実施の形態1に係る集合ケーブル100が直線的に配置されているのに対して、平面的に配置されている。
すなわち、通信ケーブル10aと隣接する通信ケーブル10bは、通信ケーブル10bが、通信ケーブル10aに対して、一対の信号導体11a、11bの配置方向が直交して並行に配置、つまり、線対称面が互いに直交して並行に配置されている。
図11は、実施の形態5に係る集合ケーブル100を示す。実施の形態5に係る集合ケーブル100は、通信ケーブルの総数を12本とし、12本の通信ケーブルが、集合ケーブル100の短手方向断面において、実施の形態1に係る集合ケーブル100が直線的に配置されているのに対して、平面的に配置されている。
12本の通信ケーブルは、集合ケーブル100の短手方向断面において、横方向から見て左から2本、4本、4本、2本の順に配列され、縦方向から見て上から2本、4本、4本、2本の順に配列される。
すなわち、横方向及び縦方向、どちらから見てもともに、周辺の本数が中央の本数より少なく、かつ、配列順に同じ本数に配置される。
横方向から見て2列目は、上から通信ケーブル10a-通信ケーブル10b-通信ケーブル10a-通信ケーブル10bの順に並行に配列され、3列目は上から通信ケーブル10b-通信ケーブル10a-通信ケーブル10b-通信ケーブル10aの順に並行に配列される。
したがって、隣接する通信ケーブル10a、10bは横方向及び縦方向全てにおいて、一対の信号導体11a、11bの配置方向が直交して並行に配置、つまり、隣接する通信ケーブル10a、10bの線対称面が互いに直交して並行に配置される。
図12は、実施の形態6に係る集合ケーブル100を示す。実施の形態6に係る集合ケーブル100は、通信ケーブルの総数を21本とし、21本の通信ケーブルが、集合ケーブル100の短手方向断面において、実施の形態1に係る集合ケーブル100が直線的に配置されているのに対して、平面的に配置されている。
21本の通信ケーブルは、集合ケーブル100の短手方向断面において、横方向から見て左から3本、5本、5本、5本、3本の順に並行に配列され、縦方向から見て上から3本、5本、5本、5本、3本の順に並行に配列される。
すなわち、横方向及び縦方向、どちらから見てもともに、周辺の本数が中央の本数より少なく、かつ、配列順に同じ本数に配置される。
したがって、隣接する通信ケーブル10a、10bは横方向及び縦方向全てにおいて、、一対の信号導体11a、11bの配置方向が直交して並行に配置、つまり、隣接する通信ケーブル10a、10bの線対称面が互いに直交して並行に配置される。
Claims (6)
- それぞれが第1の絶縁体により被覆された一対の信号導体と、前記一対の信号導体を被覆する第2の絶縁体を有する通信ケーブルが複数本並行して配置されて束ねられ、
前記複数本の通信ケーブルそれぞれは、前記第1の絶縁体と前記第2の絶縁体との隙間に、前記第1の絶縁体と前記第2の絶縁体と密接して配置され、前記一対の信号導体の間の距離を維持する、絶縁物からなる保持体を備え、
前記複数本の通信ケーブルにおける隣接する通信ケーブルは、前記一対の信号導体の配置方向が互いに直交して配置された集合ケーブル。 - それぞれが第1の絶縁体により被覆された一対の信号導体と、前記一対の信号導体を被覆する第2の絶縁体を有する通信ケーブルが複数本並行して、集合ケーブルの短手方向断面において、一直線的に配置されて束ねられ、
前記複数本の通信ケーブルそれぞれは、前記第1の絶縁体と前記第2の絶縁体との隙間に、前記第1の絶縁体と前記第2の絶縁体と密接して配置され、前記一対の信号導体の間の距離を維持する、絶縁物からなる保持体を備え、
前記複数本の通信ケーブルにおける隣接する通信ケーブルは、前記一対の信号導体の配置方向が互いに直交して配置された集合ケーブル。 - それぞれが第1の絶縁体により被覆された一対の信号導体と、前記一対の信号導体を被覆する第2の絶縁体を有する通信ケーブルが複数本並行して、集合ケーブルの短手方向断面において、平面的に配置されて束ねられ、
前記複数本の通信ケーブルそれぞれは、前記第1の絶縁体と前記第2の絶縁体との隙間に、前記第1の絶縁体と前記第2の絶縁体と密接して配置され、前記一対の信号導体の間の距離を維持する、絶縁物からなる保持体を備え、
前記複数本の通信ケーブルにおける隣接する通信ケーブルは、前記一対の信号導体の配置方向が互いに直交して配置された集合ケーブル。 - 前記一対の信号導体それぞれは、複数本の導体線により構成された請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の集合ケーブル。
- 前記複数の通信ケーブルを被覆し、前記複数の通信ケーブルを保護するシースを備えた請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の集合ケーブル。
- 前記シースの周囲を被覆するシールド導体を備えた請求項5に記載の集合ケーブル。
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