WO2011115296A1 - 同軸ケーブル - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a coaxial cable through which a high-frequency signal is transmitted.
- a high-frequency signal such as a microwave band is transmitted, for example, a coaxial cable used for in-station wiring of a base station necessary for communication of a mobile phone or a coaxial cable used for in-device wiring of a measuring device, etc. It is necessary to have an excellent shielding effect against noise and the like.
- a coaxial cable a semi-rigid coaxial cable formed by providing a dielectric around a central conductor and providing a copper pipe as an outer conductor around the dielectric is commercially available.
- the copper pipe is used as the outer conductor, the shape maintainability of the coaxial cable after cable bending is excellent.
- a coaxial cable having flexibility a dielectric layer is provided around the center conductor, a metal foil is provided along the periphery of the dielectric layer (so-called cigarette winding), and an external conductor is provided around the metal foil.
- a formable coaxial cable has been proposed in which a layer is provided and a jacket is provided around the outer conductor layer (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-158415). According to this formable coaxial cable, it is possible to bend the cable manually, and it is possible to easily perform wiring work and the like because the shape maintaining property of the coaxial cable after the cable bending is excellent. An effect can be obtained.
- the above-described formal coaxial cable has a problem in that the phase before and after the cable bending greatly fluctuates when the cable bending is performed in order to perform wiring work again after the cable bending. This problem becomes more prominent as the signal has a higher frequency.
- Possible causes of phase fluctuations before and after cable bending are as follows. When cable bending is performed on a formable coaxial cable, wrinkles are generated in the metal foil along the length, and further flotation occurs due to wrinkles, and an air layer is generated between the metal foil and the dielectric layer, and effective at that portion. Although the dielectric constant becomes low, the air layer remains between the metal foil and the dielectric layer because the wrinkles and floats of the metal foil are not eliminated even when the cable bend back is applied to the formable coaxial cable.
- the present invention provides a coaxial cable having an effect that wiring work and the like can be easily performed, and finds a configuration of a coaxial cable having a small phase fluctuation even when the cable is bent and then the cable is bent back. Has been completed.
- the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a coaxial cable having a small phase fluctuation even when a cable bending process is performed after a cable bending process.
- the inner conductor, the dielectric layer provided on the outer peripheral side of the inner conductor, and the metal foil provided vertically along the outer peripheral side of the dielectric layer are provided.
- the second outer conductor layer has a braided structure with a braid angle of 50 degrees or more.
- the first outer conductor layer metal foil
- the first outer conductor layer is smaller than the second outer conductor layer.
- the first outer conductor layer does not wrinkle or float, and an air layer is generated between the first outer conductor layer and the dielectric layer. Absent. Therefore, even if the cable is bent back after that, the first outer conductor layer does not wrinkle or float, and no air layer is formed between the first outer conductor layer and the dielectric layer. The fluctuation is small.
- FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the coaxial cable of the present invention.
- FIGS. 2A and 2B show the relationship between the frequency and phase of a signal transmitted through the coaxial cable of the conventional and this embodiment before cable bending, after cable bending, and after cable bending.
- FIG. 3 (A) and 3 (B) are photographs showing the state of the first outer conductor layer after cable bending of the conventional and coaxial cables of this embodiment.
- FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the coaxial cable of the present invention.
- the coaxial cable 1 is substantially constituted by a center conductor 11 (inner conductor), a dielectric layer 12, a first outer conductor layer 13, a second outer conductor layer 14, and a jacket 15.
- the coaxial cable 1 is formed by the following procedure. First, the dielectric layer 12 is formed on the outer periphery of one central conductor 11 using an extruder (not shown).
- a metal foil is wound vertically on the outer periphery of the dielectric layer 12 (so-called cigarette winding) to form a first outer conductor layer 13.
- the second outer conductor layer 14 is formed with a braided structure having a braid angle of 50 degrees or more for the two conductor wires.
- the metal foil increases the shielding effect of the coaxial cable 1 and imparts shape maintenance, so that it is in the range of 1% to 5% of the outer diameter of the dielectric layer 12, more preferably 1% to 3%. In the range of about 1.1 to 1.9 times the outer circumference of the dielectric layer 12 so that the outer circumference of the dielectric layer 12 can be overlapped and wound. used.
- the coaxial cable 1 is completed by forming the outer jacket 15 on the outer periphery of the second outer conductor layer 14 by extrusion coating using an extruder.
- an extruder for example, silver-plated copper-coated steel wire can be used for the center conductor 11, and polytetrafluoroethylene (hereinafter simply referred to as PTFE) can be used for the dielectric layer 12.
- PTFE polytetrafluoroethylene
- the first outer conductor layer 13 is made of, for example, a metal foil such as silver-containing annealed copper foil or aluminum foil
- the second outer conductor layer 14 is made of, for example, tin-plated annealed copper wire
- the outer cover 15 is made of, for example, tetra Fluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) can be used.
- PFA tetra Fluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer
- a test was performed to measure the relationship between the frequency and phase of a transmitted signal when cable bending and cable bending were performed.
- a connector is connected to each end of the coaxial cable 1 of the present embodiment and the coaxial cable of the comparative example as a test cable.
- the test cable is linearly connected to the vector network analyzer, and set to, for example, the S21 phase of the S parameter to normalize the phase and record the initial phase waveform.
- a phase waveform is recorded in a state where the test cable is wound 360 degrees around a ⁇ 4 mm mandrel. Finally, return the test cable to a straight line and record the phase waveform.
- the coaxial cable 1 of the present embodiment used in the test has the following configuration.
- One silver-plated copper-coated steel wire having an outer diameter of 0.29 mm is used as the central conductor 11, and the outer periphery of the central conductor 11 is coated with PTFE to a thickness of 0.32mm to form a dielectric layer 12 having an outer diameter of 0.93mm.
- a copper foil tape of soft copper containing silver as a metal foil is wound around the outer periphery of the dielectric layer 12 to form a first outer conductor layer 13 having an outer diameter of 0.97 mm.
- the first outer conductor On the outer periphery of the layer 13, a tin-plated annealed copper wire having an outer diameter of 0.05 mm corresponding to a conductor wire is formed into a braid structure having a number of batting of 16 and a number of 4 and a braiding angle of 51.2 degrees (braid pitch 2.7 mm).
- a second outer conductor layer 14 having a thickness of 17 mm is formed. Then, the outer periphery of the second outer conductor layer 14 is coated with PFA to a thickness of 0.08 mm to form a jacket 15, and finally the outer diameter of the cable is 1.33 mm.
- the coaxial cable of the comparative example used for the test is formed with the same configuration except that the second outer conductor layer has a braided structure with a braid angle of 37.4 degrees (braid pitch 4.4 mm).
- FIGS. 2A and 2B show the relationship between the frequency and phase of a signal transmitted through the coaxial cable of the conventional and this embodiment before cable bending, after cable bending, and after cable bending. It is a figure and measured the phase (degree) when changing the frequency (GHz) of a signal from 0 GHz to 40 GHz.
- 3 (A) and 3 (B) are photographs showing the state of the first outer conductor layer after cable bending of the coaxial cable of the conventional and this embodiment. As apparent from FIG.
- the phase before the cable bending is approximately 0 ° from 0 GHz to 40 GHz, but the phase after the cable bending is the signal frequency. As the value increases, it tends to increase linearly in the positive direction, and has a maximum value of 12 ° at 40 GHz. Then, the phase after the cable bending process is substantially the same as the phase after the cable bending process, and has not returned to the state before the cable bending process. As shown in FIG. 3 (A), wrinkles are generated in the first outer conductor layer after cable bending, and an air layer is generated between the first outer conductor layer and the dielectric layer. become.
- the effective dielectric constant of the portion where the air layer is generated decreases, the electrical length of the coaxial cable is shortened, and the phase after cable bending increases linearly in the positive direction as the signal frequency increases. Further, even after the cable bend back processing, the first outer conductor layer does not eliminate wrinkles and floats, and an air layer remains between the first outer conductor layer and the dielectric. Is substantially the same as the phase after cable bending, and it is considered that the phase does not return to the state before cable bending.
- the phase before the cable bending is approximately 0 from 0 GHz to 40 GHz in the signal frequency.
- the phase tends to increase linearly in the negative direction as the signal frequency increases, and is ⁇ 5 ° at 40 GHz, which is 1 ⁇ 2 to 3 compared to a conventional coaxial cable. Then, the phase after the cable bending process is substantially the same as the phase before the cable bending process, and is restored to the original state unlike the conventional coaxial cable. As shown in FIG. 3B, the first outer conductor layer 13 after cable bending is free from wrinkles and floats, and the first outer conductor layer 13 and the dielectric layer 12 There is no air layer between them. Therefore, the electrical length of the coaxial cable 1 is not shortened, and the phase after cable bending is considered to increase linearly in the negative direction as the signal frequency increases.
- the first outer conductor layer 13 is free from wrinkles and floats, and there is no air layer between the first outer conductor layer 13 and the dielectric 12. It is considered that the phase returns to the state before the cable bending process.
- the second outer conductor layer 14 has a braided structure with a braid angle of 53.4 degrees (braid pitch 2.5 mm) and a braid angle of 55.6 degrees (braid pitch 2..
- the second outer conductor layer has a braid structure with a braid angle of 44.7 degrees (braid pitch 3.4 mm) and a braid angle 48
- the same results as in the above test could be obtained with the coaxial cable of this embodiment and the comparative example. It was. Therefore, as for the coaxial cable 1 of this embodiment, it is desirable that the second outer conductor layer 14 has a braid angle of 50 degrees or more.
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Abstract
同軸ケーブル１は、第２の外部導体層１４が編組角度５０度以上の編組構造となっているため、第１の外部導体層１３は第２の外部導体層１４により小ピッチで押え付けられることになり、ケーブル曲げ加工を施したときに第１の外部導体層１３に皺および浮きは発生せず、第１の外部導体層１３と誘電体層１２との間に空気層は生じない。よって、その後にケーブル曲げ戻し加工を施しても第１の外部導体層１３に皺および浮きは発生せず、第１の外部導体層１３と誘電体層１２との間に空気層は生じないので、ケーブル曲げ加工前の位相に戻すことができ、したがってケーブル曲げ加工を施した後にケーブル曲げ戻し加工を施してもケーブル曲げ加工前の位相に戻すことが可能な同軸ケーブルを提供することができる。
Description
本発明は、高周波信号が伝送される同軸ケーブルに関する。
従来、マイクロ波帯域のような高周波信号を伝送する、例えば、携帯電話の通信に必要な基地局の局内配線等に用いられる同軸ケーブルあるいは測定機器などの機器内配線等に用いられる同軸ケーブルは、ノイズ等に対して優れたシールド効果を有する必要がある。このような同軸ケーブルとしては、中心導体の周囲に誘電体を設け、この誘電体の周囲に外部導体として銅パイプを設けて形成したセミリジッド形式の同軸ケーブルが市販されて多用されている。ところが、このセミリジッド同軸ケーブルを配線等する際にケーブル曲げ加工を施す必要がある場合、外部導体として銅パイプが用いられているので、ケーブル曲げ加工後の同軸ケーブルの形状維持性は優れているため配線作業等を容易に行うことができるが、曲げ加工用工具等が必要となる。
これに対し、やや可撓性を有する同軸ケーブルとして、中心導体の周囲に誘電体を設け、この誘電体の周囲に、可撓性シールドとして設けられた編組内に錫または半田等の溶融金属を含浸させて形成したセミフレキシブル形式の同軸ケーブルが提案されている（特開平６−２６７３４２号公報参照）。ところが、このセミフレキシブル同軸ケーブルであっても、手作業でケーブル曲げ加工を施すには、溶融金属による金属箔と編組との結合により、なお剛性が強すぎるため、曲げ加工用工具等が必要となる。
そこで、可撓性を有する同軸ケーブルとして、中心導体の周囲に誘電体層を設け、この誘電体層の周囲に縦沿え（いわゆるシガレット巻）で金属箔を設け、この金属箔の周囲に外部導体層を設け、この外部導体層の周囲に外被を設けたフォーマブル形式の同軸ケーブルが提案されている（特開２００５−１５８４１５号公報参照）。このフォーマブル同軸ケーブルによれば、手作業でケーブル曲げ加工を施すことが可能であり、ケーブル曲げ加工後の同軸ケーブルの形状維持性は優れているため配線作業等を容易に行うことができるという効果を得ることができる。
上述のフォーマブル同軸ケーブルでは、ケーブル曲げ加工を施した後に配線作業等を再度行うためにケーブル曲げ戻し加工を施した場合、ケーブル曲げ加工前後の位相が大きく変動するという問題がある。この問題は信号が高周波数であるほど顕著である。
ケーブル曲げ加工前後の位相の変動の原因としては以下のことが考えられる。フォーマブル同軸ケーブルにケーブル曲げ加工を施すと縦沿えされた金属箔に皺が発生して更に皺による浮きが発生し、金属箔と誘電体層との間に空気層が生じてその部分で実効誘電率が低くなるが、該フォーマブル同軸ケーブルにケーブル曲げ戻し加工を施しても金属箔の皺および浮きは解消せず金属箔と誘電体層との間に空気層が残存するため、空気層の部分で実効誘電率が低くなるからであると考えられる。
この問題を解決するために、本発明者は、鋭意、研究、開発を続けた結果、手作業でケーブル曲げ加工を施すことが可能であり、ケーブル曲げ加工後の同軸ケーブルの形状維持性に優れて配線作業等を容易に行うことができるという効果を奏する同軸ケーブルであって、ケーブル曲げ加工を施した後にケーブル曲げ戻し加工を施しても、位相変動が小さい同軸ケーブルの構成を見出し、本発明を完成するに至ったものである。
これに対し、やや可撓性を有する同軸ケーブルとして、中心導体の周囲に誘電体を設け、この誘電体の周囲に、可撓性シールドとして設けられた編組内に錫または半田等の溶融金属を含浸させて形成したセミフレキシブル形式の同軸ケーブルが提案されている（特開平６−２６７３４２号公報参照）。ところが、このセミフレキシブル同軸ケーブルであっても、手作業でケーブル曲げ加工を施すには、溶融金属による金属箔と編組との結合により、なお剛性が強すぎるため、曲げ加工用工具等が必要となる。
そこで、可撓性を有する同軸ケーブルとして、中心導体の周囲に誘電体層を設け、この誘電体層の周囲に縦沿え（いわゆるシガレット巻）で金属箔を設け、この金属箔の周囲に外部導体層を設け、この外部導体層の周囲に外被を設けたフォーマブル形式の同軸ケーブルが提案されている（特開２００５−１５８４１５号公報参照）。このフォーマブル同軸ケーブルによれば、手作業でケーブル曲げ加工を施すことが可能であり、ケーブル曲げ加工後の同軸ケーブルの形状維持性は優れているため配線作業等を容易に行うことができるという効果を得ることができる。
上述のフォーマブル同軸ケーブルでは、ケーブル曲げ加工を施した後に配線作業等を再度行うためにケーブル曲げ戻し加工を施した場合、ケーブル曲げ加工前後の位相が大きく変動するという問題がある。この問題は信号が高周波数であるほど顕著である。
ケーブル曲げ加工前後の位相の変動の原因としては以下のことが考えられる。フォーマブル同軸ケーブルにケーブル曲げ加工を施すと縦沿えされた金属箔に皺が発生して更に皺による浮きが発生し、金属箔と誘電体層との間に空気層が生じてその部分で実効誘電率が低くなるが、該フォーマブル同軸ケーブルにケーブル曲げ戻し加工を施しても金属箔の皺および浮きは解消せず金属箔と誘電体層との間に空気層が残存するため、空気層の部分で実効誘電率が低くなるからであると考えられる。
この問題を解決するために、本発明者は、鋭意、研究、開発を続けた結果、手作業でケーブル曲げ加工を施すことが可能であり、ケーブル曲げ加工後の同軸ケーブルの形状維持性に優れて配線作業等を容易に行うことができるという効果を奏する同軸ケーブルであって、ケーブル曲げ加工を施した後にケーブル曲げ戻し加工を施しても、位相変動が小さい同軸ケーブルの構成を見出し、本発明を完成するに至ったものである。
本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、その目的は、ケーブル曲げ加工を施した後にケーブル曲げ戻し加工を施しても位相の変動が小さい同軸ケーブルを提供することにある。
上記目的達成のため、本発明の同軸ケーブルでは、内部導体と、該内部導体の外周側に設けられた誘電体層と、該誘電体層の外周側に金属箔が縦沿えに設けられた第１の外部導体層と、該第１の外部導体層の外周側に設けられた編組構造を有する第２の外部導体層と、該第２の外部導体層の外周側に設けられた外被とを備えた同軸ケーブルであって、前記第２の外部導体層は、編組角度が５０度以上の編組構造であることを特徴としている。
これにより、本発明の同軸ケーブルでは、第２の外部導体層が編組角度５０度以上の編組構造となっているため、第１の外部導体層（金属箔）は第２の外部導体層により小ピッチで押え付けられることになり、ケーブル曲げ加工を施したときに第１の外部導体層に皺および浮きは発生せず、第１の外部導体層と誘電体層との間に空気層は生じない。よって、その後にケーブル曲げ戻し加工を施しても第１の外部導体層に皺および浮きは発生せず、第１の外部導体層と誘電体層との間に空気層は生じないので、位相の変動が小さいものとなる。
上記目的達成のため、本発明の同軸ケーブルでは、内部導体と、該内部導体の外周側に設けられた誘電体層と、該誘電体層の外周側に金属箔が縦沿えに設けられた第１の外部導体層と、該第１の外部導体層の外周側に設けられた編組構造を有する第２の外部導体層と、該第２の外部導体層の外周側に設けられた外被とを備えた同軸ケーブルであって、前記第２の外部導体層は、編組角度が５０度以上の編組構造であることを特徴としている。
これにより、本発明の同軸ケーブルでは、第２の外部導体層が編組角度５０度以上の編組構造となっているため、第１の外部導体層（金属箔）は第２の外部導体層により小ピッチで押え付けられることになり、ケーブル曲げ加工を施したときに第１の外部導体層に皺および浮きは発生せず、第１の外部導体層と誘電体層との間に空気層は生じない。よって、その後にケーブル曲げ戻し加工を施しても第１の外部導体層に皺および浮きは発生せず、第１の外部導体層と誘電体層との間に空気層は生じないので、位相の変動が小さいものとなる。
第１図は、本発明の同軸ケーブルの実施形態の斜視図である。
第２図（Ａ）および（Ｂ）は、従来および本実施形態の同軸ケーブルを伝送される信号の周波数と位相との関係をケーブル曲げ加工前、ケーブル曲げ加工後及びケーブル曲げ戻し加工後で示す図である。
第３図（Ａ）および（Ｂ）は、従来および本実施形態の同軸ケーブルのケーブル曲げ加工後の第１の外部導体層の状態を示す写真である。
第２図（Ａ）および（Ｂ）は、従来および本実施形態の同軸ケーブルを伝送される信号の周波数と位相との関係をケーブル曲げ加工前、ケーブル曲げ加工後及びケーブル曲げ戻し加工後で示す図である。
第３図（Ａ）および（Ｂ）は、従来および本実施形態の同軸ケーブルのケーブル曲げ加工後の第１の外部導体層の状態を示す写真である。
以下に説明する実施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く、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の成立に必須であるとは限らない。
第１図は、本発明の同軸ケーブルの実施形態の斜視図である。この同軸ケーブル１は、中心導体１１（内部導体）と、誘電体層１２と、第１の外部導体層１３と、第２の外部導体層１４と、外被１５とにより略構成されている。そして、この同軸ケーブル１は以下の手順により形成される。
先ず、１本の中心導体１１の外周に押出機（図示せず）を用いて誘電体層１２を被覆形成する。次に、この誘電体層１２の外周に金属箔を縦添えで巻回（所謂、シガレット巻き）して第１の外部導体層１３を形成し、この第１の外部導体層１３の外周に複数本の導体素線を編組角度が５０度以上となる編組構造にして第２の外部導体層１４を形成する。ここで、金属箔は、同軸ケーブル１のシールド効果を増大させると共に形状維持性を付与するために、誘電体層１２の外径の１％~５％の範囲、より好ましくは１％~３％の範囲の厚みのものが使用され、誘電体層１２の外周をオーバーラップして巻回可能なように、誘電体層１２の外周の約１．１倍乃至１．９倍の幅のものが使用される。最後に、第２の外部導体層１４の外周に押出機を用いて外被１５を押出し被覆して形成することにより、同軸ケーブル１が完成する。
中心導体１１には例えば銀めっき銅被覆鋼線、誘電体層１２には例えばポリテトラフルオロエチレン（以下、単にＰＴＦＥとする）が使用可能である。また、第１の外部導体層１３には例えば銀入り軟銅箔やアルミニウム箔等の金属箔、第２の外部導体層１４の導体素線には例えば錫めっき軟銅線、外被１５には例えば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）が使用可能である。
以上のような構成の同軸ケーブル１によれば、第２の外部導体層１４が編組角度５０度以上の編組構造となっているため、第１の外部導体層１３は第２の外部導体層１４により小ピッチで押え付けられることになり、ケーブル曲げ加工を施したときに第１の外部導体層１３に皺は発生せず、第１の外部導体層１３と誘電体層１２との間に空気層は生じない。よって、その後にケーブル曲げ戻し加工を施しても第１の外部導体層１３に皺および浮きは発生せず、第１の外部導体層１３と誘電体層１２との間に空気層は生じないので、位相の変動を小さなものとすることができる。
次に、本実施形態の編組角度が５０度以上の編組構造の第２の外部導体層１４を有する同軸ケーブル１と、比較のために編組角度が５０度未満の編組構造の第２の外部導体層を有する同軸ケーブルとを用いて、ケーブル曲げ加工およびケーブル曲げ戻し加工を施したときの伝送される信号の周波数と位相との関係を測定する試験を行った。試験方法としては、試験ケーブルとして本実施形態の同軸ケーブル１および比較例の同軸ケーブルの各両端にコネクタを接続する。そして、先ず、試験ケーブルを直線状にしてベクトルネットワークアナライザに接続し、例えばＳパラメータのＳ２１位相にセットして位相をノーマライズして初期位相波形を記録する。次に、試験ケーブルをφ４ｍｍのマンドレルに３６０度巻き付けた状態で位相波形を記録する。最後に、試験ケーブルを直線状に戻して位相波形を記録する。
ここで、試験に用いた本実施形態の同軸ケーブル１は、以下の構成となっている。外径０．２９ｍｍの１本の銀めっき銅被覆鋼線を中心導体１１とし、この中心導体１１の外周にＰＴＦＥを厚さ０．３２ｍｍ被覆して外径０．９３ｍｍの誘電体層１２を形成する。そして、この誘電体層１２の外周に金属箔として銀入り軟銅の銅箔テープを縦添えで巻回して外径０．９７ｍｍの第１の外部導体層１３を形成し、この第１の外部導体層１３の外周に導体素線にあたる外径０．０５ｍｍの錫めっき軟銅線を打数１６、持数４であって編組角度５１．２度（編組ピッチ２．７ｍｍ）の編組構造にして外径１．１７ｍｍの第２の外部導体層１４を形成する。そして、この第２の外部導体層１４の外周にＰＦＡを厚さ０．０８ｍｍ被覆して外被１５を形成し、最終的にケーブル外径を１．３３ｍｍとする。一方、試験に用いた比較例の同軸ケーブルは、上記第２の外部導体層を編組角度３７．４度（編組ピッチ４．４ｍｍ）の編組構造にしたこと以外は同一構成で形成する。
第２図（Ａ）および（Ｂ）は、従来および本実施形態の同軸ケーブルを伝送される信号の周波数と位相との関係をケーブル曲げ加工前、ケーブル曲げ加工後及びケーブル曲げ戻し加工後で示す図であり、信号の周波数（ＧＨｚ）を０ＧＨｚから４０ＧＨｚまで変化させたときの位相（°）を測定した。第３図（Ａ）および（Ｂ）は、従来および本実施形態の同軸ケーブルのケーブル曲げ加工後の第１の外部導体層の状態を示す写真である。
第２図（Ａ）から明らかなように、従来の同軸ケーブルでは、ケーブル曲げ加工前の位相は信号周波数が０ＧＨｚから４０ＧＨｚまで略０°であったものが、ケーブル曲げ加工後の位相は信号周波数が大きくなるに従って直線状にプラス方向に大きくなる傾向にあり、４０ＧＨｚで１２°という最大値となっている。そして、ケーブル曲げ戻し加工後の位相はケーブル曲げ加工後の位相と略同一であり、ケーブル曲げ加工前の位相の状態には戻っていない。
そして、第３図（Ａ）に示すように、ケーブル曲げ加工後の第１の外部導体層には皺が発生し、第１の外部導体層と誘電体層との間に空気層が生じることになる。よって、空気層が生じた部分の実効誘電率が下がって同軸ケーブルの電気長が短くなり、ケーブル曲げ加工後の位相は信号の周波数が大きくなるに従って直線状にプラス方向に大きくなると考えられる。そして、ケーブル曲げ戻し加工後も第１の外部導体層には皺および浮きは解消せず第１の外部導体層と誘電体との間に空気層が残存するため、ケーブル曲げ戻し加工後の位相はケーブル曲げ加工後の位相と略同一となり、ケーブル曲げ加工前の位相の状態には戻らないと考えられる。
一方、第２図（Ｂ）から明らかなように、本実施形態の同軸ケーブル１では、ケーブル曲げ加工前の位相は信号周波数が０ＧＨｚから４０ＧＨｚまで略０であったものが、ケーブル曲げ加工後の位相は信号周波数が大きくなるに従って直線状にマイナス方向に大きくなる傾向にあり、４０ＧＨｚで−５°と従来の同軸ケーブルと比較して１／２から１／３となっている。そして、ケーブル曲げ戻し加工後の位相はケーブル曲げ加工前の位相と略同一であり、従来の同軸ケーブルと異なって元の状態に戻っている。
そして、第３図（Ｂ）に示すように、ケーブル曲げ加工後の第１の外部導体層１３には皺および浮きは発生しておらず第１の外部導体層１３と誘電体層１２との間には空気層が生じていない。よって、同軸ケーブル１の電気長は短くなることはなく、ケーブル曲げ加工後の位相は信号の周波数が大きくなるに従って直線状にマイナス方向に大きくなると考えられる。そして、ケーブル曲げ戻し加工後も第１の外部導体層１３には皺および浮きは無く第１の外部導体層１３と誘電体１２との間には空気層も無いため、ケーブル曲げ戻し加工後の位相はケーブル曲げ加工前の位相の状態に戻ると考えられる。
なお、本実施形態の同軸ケーブル１として、第２の外部導体層１４を編組角度５３．４度（編組ピッチ２．５ｍｍ）の編組構造にしたものおよび編組角度５５．６度（編組ピッチ２．３ｍｍ）の編組構造にしたものを試作すると共に、比較例の同軸ケーブルとして、第２の外部導体層を編組角度４４．７度（編組ピッチ３．４ｍｍ）の編組構造にしたものおよび編組角度４８．３度（編組ピッチ３．０ｍｍ）の編組構造にしたものを試作して上記試験を行ったところ、本実施形態および比較例の同軸ケーブルでは何れも上記試験と同様の結果を得ることができた。よって、本実施形態の同軸ケーブル１としては、第２の外部導体層１４を編組角度５０度以上とすることが望ましい。
第１図は、本発明の同軸ケーブルの実施形態の斜視図である。この同軸ケーブル１は、中心導体１１（内部導体）と、誘電体層１２と、第１の外部導体層１３と、第２の外部導体層１４と、外被１５とにより略構成されている。そして、この同軸ケーブル１は以下の手順により形成される。
先ず、１本の中心導体１１の外周に押出機（図示せず）を用いて誘電体層１２を被覆形成する。次に、この誘電体層１２の外周に金属箔を縦添えで巻回（所謂、シガレット巻き）して第１の外部導体層１３を形成し、この第１の外部導体層１３の外周に複数本の導体素線を編組角度が５０度以上となる編組構造にして第２の外部導体層１４を形成する。ここで、金属箔は、同軸ケーブル１のシールド効果を増大させると共に形状維持性を付与するために、誘電体層１２の外径の１％~５％の範囲、より好ましくは１％~３％の範囲の厚みのものが使用され、誘電体層１２の外周をオーバーラップして巻回可能なように、誘電体層１２の外周の約１．１倍乃至１．９倍の幅のものが使用される。最後に、第２の外部導体層１４の外周に押出機を用いて外被１５を押出し被覆して形成することにより、同軸ケーブル１が完成する。
中心導体１１には例えば銀めっき銅被覆鋼線、誘電体層１２には例えばポリテトラフルオロエチレン（以下、単にＰＴＦＥとする）が使用可能である。また、第１の外部導体層１３には例えば銀入り軟銅箔やアルミニウム箔等の金属箔、第２の外部導体層１４の導体素線には例えば錫めっき軟銅線、外被１５には例えば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）が使用可能である。
以上のような構成の同軸ケーブル１によれば、第２の外部導体層１４が編組角度５０度以上の編組構造となっているため、第１の外部導体層１３は第２の外部導体層１４により小ピッチで押え付けられることになり、ケーブル曲げ加工を施したときに第１の外部導体層１３に皺は発生せず、第１の外部導体層１３と誘電体層１２との間に空気層は生じない。よって、その後にケーブル曲げ戻し加工を施しても第１の外部導体層１３に皺および浮きは発生せず、第１の外部導体層１３と誘電体層１２との間に空気層は生じないので、位相の変動を小さなものとすることができる。
次に、本実施形態の編組角度が５０度以上の編組構造の第２の外部導体層１４を有する同軸ケーブル１と、比較のために編組角度が５０度未満の編組構造の第２の外部導体層を有する同軸ケーブルとを用いて、ケーブル曲げ加工およびケーブル曲げ戻し加工を施したときの伝送される信号の周波数と位相との関係を測定する試験を行った。試験方法としては、試験ケーブルとして本実施形態の同軸ケーブル１および比較例の同軸ケーブルの各両端にコネクタを接続する。そして、先ず、試験ケーブルを直線状にしてベクトルネットワークアナライザに接続し、例えばＳパラメータのＳ２１位相にセットして位相をノーマライズして初期位相波形を記録する。次に、試験ケーブルをφ４ｍｍのマンドレルに３６０度巻き付けた状態で位相波形を記録する。最後に、試験ケーブルを直線状に戻して位相波形を記録する。
ここで、試験に用いた本実施形態の同軸ケーブル１は、以下の構成となっている。外径０．２９ｍｍの１本の銀めっき銅被覆鋼線を中心導体１１とし、この中心導体１１の外周にＰＴＦＥを厚さ０．３２ｍｍ被覆して外径０．９３ｍｍの誘電体層１２を形成する。そして、この誘電体層１２の外周に金属箔として銀入り軟銅の銅箔テープを縦添えで巻回して外径０．９７ｍｍの第１の外部導体層１３を形成し、この第１の外部導体層１３の外周に導体素線にあたる外径０．０５ｍｍの錫めっき軟銅線を打数１６、持数４であって編組角度５１．２度（編組ピッチ２．７ｍｍ）の編組構造にして外径１．１７ｍｍの第２の外部導体層１４を形成する。そして、この第２の外部導体層１４の外周にＰＦＡを厚さ０．０８ｍｍ被覆して外被１５を形成し、最終的にケーブル外径を１．３３ｍｍとする。一方、試験に用いた比較例の同軸ケーブルは、上記第２の外部導体層を編組角度３７．４度（編組ピッチ４．４ｍｍ）の編組構造にしたこと以外は同一構成で形成する。
第２図（Ａ）および（Ｂ）は、従来および本実施形態の同軸ケーブルを伝送される信号の周波数と位相との関係をケーブル曲げ加工前、ケーブル曲げ加工後及びケーブル曲げ戻し加工後で示す図であり、信号の周波数（ＧＨｚ）を０ＧＨｚから４０ＧＨｚまで変化させたときの位相（°）を測定した。第３図（Ａ）および（Ｂ）は、従来および本実施形態の同軸ケーブルのケーブル曲げ加工後の第１の外部導体層の状態を示す写真である。
第２図（Ａ）から明らかなように、従来の同軸ケーブルでは、ケーブル曲げ加工前の位相は信号周波数が０ＧＨｚから４０ＧＨｚまで略０°であったものが、ケーブル曲げ加工後の位相は信号周波数が大きくなるに従って直線状にプラス方向に大きくなる傾向にあり、４０ＧＨｚで１２°という最大値となっている。そして、ケーブル曲げ戻し加工後の位相はケーブル曲げ加工後の位相と略同一であり、ケーブル曲げ加工前の位相の状態には戻っていない。
そして、第３図（Ａ）に示すように、ケーブル曲げ加工後の第１の外部導体層には皺が発生し、第１の外部導体層と誘電体層との間に空気層が生じることになる。よって、空気層が生じた部分の実効誘電率が下がって同軸ケーブルの電気長が短くなり、ケーブル曲げ加工後の位相は信号の周波数が大きくなるに従って直線状にプラス方向に大きくなると考えられる。そして、ケーブル曲げ戻し加工後も第１の外部導体層には皺および浮きは解消せず第１の外部導体層と誘電体との間に空気層が残存するため、ケーブル曲げ戻し加工後の位相はケーブル曲げ加工後の位相と略同一となり、ケーブル曲げ加工前の位相の状態には戻らないと考えられる。
一方、第２図（Ｂ）から明らかなように、本実施形態の同軸ケーブル１では、ケーブル曲げ加工前の位相は信号周波数が０ＧＨｚから４０ＧＨｚまで略０であったものが、ケーブル曲げ加工後の位相は信号周波数が大きくなるに従って直線状にマイナス方向に大きくなる傾向にあり、４０ＧＨｚで−５°と従来の同軸ケーブルと比較して１／２から１／３となっている。そして、ケーブル曲げ戻し加工後の位相はケーブル曲げ加工前の位相と略同一であり、従来の同軸ケーブルと異なって元の状態に戻っている。
そして、第３図（Ｂ）に示すように、ケーブル曲げ加工後の第１の外部導体層１３には皺および浮きは発生しておらず第１の外部導体層１３と誘電体層１２との間には空気層が生じていない。よって、同軸ケーブル１の電気長は短くなることはなく、ケーブル曲げ加工後の位相は信号の周波数が大きくなるに従って直線状にマイナス方向に大きくなると考えられる。そして、ケーブル曲げ戻し加工後も第１の外部導体層１３には皺および浮きは無く第１の外部導体層１３と誘電体１２との間には空気層も無いため、ケーブル曲げ戻し加工後の位相はケーブル曲げ加工前の位相の状態に戻ると考えられる。
なお、本実施形態の同軸ケーブル１として、第２の外部導体層１４を編組角度５３．４度（編組ピッチ２．５ｍｍ）の編組構造にしたものおよび編組角度５５．６度（編組ピッチ２．３ｍｍ）の編組構造にしたものを試作すると共に、比較例の同軸ケーブルとして、第２の外部導体層を編組角度４４．７度（編組ピッチ３．４ｍｍ）の編組構造にしたものおよび編組角度４８．３度（編組ピッチ３．０ｍｍ）の編組構造にしたものを試作して上記試験を行ったところ、本実施形態および比較例の同軸ケーブルでは何れも上記試験と同様の結果を得ることができた。よって、本実施形態の同軸ケーブル１としては、第２の外部導体層１４を編組角度５０度以上とすることが望ましい。
Claims (1)
- 内部導体と、該内部導体の外周側に設けられた誘電体層と、該誘電体層の外周側に金属箔が縦沿えに設けられた第１の外部導体層と、該第１の外部導体層の外周側に設けられた編組構造を有する第２の外部導体層と、該第２の外部導体層の外周側に設けられた外被とを備えた同軸ケーブルであって、
前記第２の外部導体層は、編組角度が５０度以上の編組構造であることを特徴とする同軸ケーブル。
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