WO2018147293A1 - 同軸ケーブル - Google Patents

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WO2018147293A1
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大生 平岡
智弘 安達
史行 古橋
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株式会社 潤工社
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    • H01B11/1878—Special measures in order to improve the flexibility

Definitions

  • the present invention relates to a coaxial cable, and more particularly to a small-diameter coaxial cable used in a frequency band of 100 MHz or higher, particularly in a band of 1 GHz or higher.
  • Ultra-fine coaxial cables are used to transmit high-frequency signals via ultra-fine transmission lines, such as signal lines for medical cables such as endoscopes and ultrasonic probe cables, and signal lines for laptop computers, game consoles, and robots. It is known to do. In recent years, electronic devices have been miniaturized, and improvement in cable handling has been demanded, and a coaxial cable having a smaller diameter and more flexibility has been demanded. At the same time, the use frequency band extends to the high frequency band, and a shielding characteristic that shields noise in a wide frequency band is required.
  • Patent Document 1 A coaxial cable having an outer conductor with a braided structure has excellent shielding characteristics, but has a problem that the outer diameter is large, the friction between the strands constituting the outer conductor is large, and flexibility is not sufficient. bad.
  • a coaxial cable provided with a horizontal winding as an outer conductor of the coaxial cable is excellent in flexibility, but is not sufficient in terms of shielding characteristics for shielding noise.
  • Patent Document 2 a coaxial cable having double lateral windings of the outer conductor has been proposed (Patent Document 2).
  • Patent Document 2 This has a problem that the winding directions of the horizontal windings of the respective layers are different from each other, the friction between the strands constituting the outer conductor is large as in the braided structure, and the flexibility is not sufficient. Further, since the horizontal winding is doubled, the outer diameter is increased by that amount, and the productivity is inferior.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a small-diameter coaxial cable that has a small outer diameter, is flexible, can be used in a minute space, and has excellent shielding characteristics. It is in.
  • the outer conductor is a strand having a maximum outer diameter (thick strand) And an outer diameter of a wire having a minimum outer diameter (thin wire) having a different outer diameter of 10% or more are mixed and horizontally wound in the same direction. Solved by coaxial cable.
  • the outer conductor is formed by mixing wires having different outer diameters by 10% or more and winding them horizontally in the same direction, so that the wires are compressed without applying an excessive load. Therefore, there is no gap between the strands, and excellent shielding characteristics can be obtained by suppressing leakage and penetration of electromagnetic waves.
  • the coaxial cable according to the present invention has a shielding characteristic superior to that of a conventional coaxial cable having a braided structure and a double horizontal winding structure on the outer conductor, and has an outer diameter of a conventional one in which the outer conductor is a braided structure and a double horizontal winding structure. It is possible to make it thinner than the coaxial cable.
  • the ratio of the outer diameters of the large-diameter strands and the small-diameter strands is (outer diameter of the large-diameter strand) / (small-diameter).
  • the outer diameter of the element wire) is preferably 1.25 to 5.00.
  • the outer conductor of the coaxial cable according to the present invention has a transverse winding density represented by a ratio of a conductor shielding area, which is the sum of the shielding areas of a large-diameter strand and a thin-diameter strand, and a transverse winding surface area.
  • (Conductor shielding area) / (horizontal winding surface area) 1.0 or more is preferable.
  • the outer conductor of the coaxial cable according to the present invention is mixed with strands having strand diameters different by 10% or more, the influence on the outer diameter and the appearance of the coaxial cable is suppressed and the transverse winding density is set to 1.0 or more. It is possible. By setting the horizontal winding density to 1.0 or more, no gap is generated between the strands, and the strands of the outer conductor are compressed to obtain excellent shielding characteristics.
  • the coaxial cable of the present invention is superior in shielding characteristics, has a small diameter, and has excellent flexibility as compared with a coaxial cable having a conventional braided structure or a double laterally wound outer conductor.
  • the wiring is easy, the productivity is higher than that of the conventional coaxial cable, and it can be manufactured at a low cost.
  • FIG. 1 is an example of a radial sectional view of a conventional coaxial cable.
  • FIG. 2 is an example of a radial cross-sectional view of the coaxial cable according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a diagram for explaining the compression efficiency of the outer conductor strand of the conventional coaxial cable
  • FIG. 3B is a diagram for explaining the compression efficiency of the outer conductor strand of the coaxial cable of the present invention. It is.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the horizontal winding density.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a far-end crosstalk characteristic among the electric characteristics of the multicore transmission cable using the coaxial cable according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a far-end crosstalk characteristic among the electric characteristics of the multicore transmission cable using the coaxial cable according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a radial sectional view of an example of a conventional coaxial cable, in which an outer periphery of a central conductor 11 is covered with an insulating layer 12, and a first horizontal winding 13 and a second horizontal winding 14 are formed on the outer periphery.
  • the outer conductor 15 is configured by overlapping the two.
  • the conventional coaxial cable 10 is composed of strands having the same outer diameter in each layer as strands constituting the outer conductor 15. If the outer conductor 15 is constituted by two layers of horizontal windings, the outer diameter increases, the possibility that a gap between the strands of the outer conductor will be generated at the time of bending cannot be eliminated, and the flexibility is also reduced.
  • the present inventor differs from conventional horizontal winding as an outer conductor in that the outer diameter of the strand having the largest outer diameter is different from the outer diameter of the strand having the smallest outer diameter by 10% or more. It has been found that by mixing and laterally winding in the same direction, the diameter can be reduced while having shielding characteristics superior to those of conventional coaxial cables.
  • the coaxial cable 20 covers an insulator 22 around a center conductor 21 and has an outer conductor 25 around the insulator 22.
  • the outer conductor has 10% of the outer diameter of the strand 24 having the largest outer diameter (thick strand) and the outer diameter of the strand 23 having the smallest outer diameter (thin strand) 23. Different strands are mixed and horizontally wound in the same direction.
  • the outer conductor 25 may have two or more outer diameter sizes, or a mixture of three or more.
  • the center conductor 21 of the coaxial cable 20 is composed of a plurality of silver-plated copper alloy wires twisted together.
  • the center conductor 21 may be formed of a copper wire such as tin plating, silver plating, nickel plating or the like, copper alloy wire, or rough copper other than the copper alloy wire.
  • the use of a stranded wire for the center conductor 21 is excellent in flexibility as compared with a single wire, so that it is difficult to break the wire. In particular, when a thin wire is used, it is preferable to use a stranded wire.
  • a single wire may be used for the center conductor 21. When a single wire having the same conductor cross-sectional area is used, the outer diameter can be reduced as compared with a stranded wire.
  • a conductor having a small diameter of AWG (American Wire Gauge) 36 or more is used as the central conductor 21 of the coaxial cable 20 according to the present invention.
  • AWG American Wire Gauge
  • a silver-plated copper alloy wire of AWG 40 is used for the center conductor 21 of the coaxial cable 20
  • seven silver-plated copper alloy wires having an outer diameter of 0.03 mm are twisted to form an outer diameter of 0.09 mm.
  • the effect of the present invention is better in a thin coaxial cable.
  • the insulator layer 22 of the coaxial cable 20 is formed of tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA).
  • the insulator layer 22 may be formed of polyolefin such as polyethylene, tetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), or the like.
  • PTFE tetrafluoroethylene
  • FEP tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer
  • ETFE tetrafluoroethylene-ethylene copolymer
  • the insulator layer 22 has a thickness determined from the outer diameter of the center conductor 21 so as to have a predetermined impedance.
  • outer conductor 25 of the coaxial cable 20 strands having an outer diameter different by 10% or more are mixed and used.
  • a silver-plated annealed copper wire is used for the thick wire 24 and a silver-plated hard copper wire is used for the thin wire 23. It is horizontally wound in the same direction along the outer peripheral surface of the insulator layer 22.
  • 19 silver-plated annealed copper wires with an outer diameter of 0.04 mm and 8 silver-plated hard copper wires with an outer diameter of 0.02 mm are mixed in the same direction on the outer periphery of an insulator layer 22 with an outer diameter of 0.24 mm. Wrap it.
  • the wires of the outer conductor 25 may be formed of copper wires such as tin plating, silver plating, nickel plating, copper alloy wires, or rough copper, other than the above.
  • the strands of the outer conductor 25 are preferably formed around the insulator layer 22 by lateral winding at an angle of 18 ° to 40 °, and the winding direction is not limited to whether it is right-handed or left-handed.
  • the outer conductor 25 is compressed by transversely winding the outer peripheral surface of the insulator layer 22 at a heel angle of 25 ° and passing a 0.33 mm die. Since wires with different outside diameters of 10% or more are mixed, it becomes possible to efficiently compress the wires, and the contact between the wires is changed from line contact to surface contact, so excellent shielding characteristics
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the compressive force transmitted to the strand when a compressive force is applied to the outer conductor.
  • FIG. 3A shows an outer conductor of a conventional coaxial cable using only strands having the same outer diameter
  • FIG. 3B shows a larger diameter strand and a smaller diameter like a coaxial cable according to the present invention. It is a figure in the case of the outer conductor which mixed the strand.
  • the efficiency (compression efficiency) in which the compressive force is transmitted between the strands will be described below with reference to FIG.
  • the component of the compressive force Fb1 in the direction perpendicular to the tangent line Tb2 between the wire 342 and the wire 343 corresponds to the compressive force Fb acting on the wire 343.
  • the compression force Fb is expressed by the following equation.
  • Fb1 Nbcos ⁇
  • the compression efficiency obtained according to the above equation is 11.1 when the conventional coaxial cable of (a) is used with a strand having an outer diameter of 0.03 mm as the outer conductor, and the coaxial cable of the present invention of (b) is provided.
  • 60.8 is obtained when a strand having an outer diameter of 0.03 mm and a strand having an outer diameter of 0.021 mm are mixed. It can be seen that the compression efficiency is higher when the mixed wire diameters are used.
  • the conductor can be compressed without applying a large load to the surface of the outer conductor, and even when an extra fine wire is used, it can be processed without causing breakage of the wire being manufactured.
  • the lateral winding density is expressed as a ratio of the conductor shielding area and the lateral winding surface area.
  • Symbol D in FIG. 4 shows a Yokomaki average diameter can be determined by the sum of Insulator OD and Yokomaki wire outer diameter d w.
  • the laterally wound surface area of a coaxial cable having a length P is expressed by P ⁇ ⁇ D.
  • Conductor covering area refers to the area covered by the laterally wound wire of the transverse wound surface area, laterally wound wire number n, as laterally wound wire outer diameter d w, it can be obtained by the following equation. Therefore, the horizontal winding density is obtained by the following formula.
  • the outer conductors of the coaxial cable of the present invention are mixed with ones having different outer diameters of the laterally wound strands. For this reason, the lateral winding density of the outer conductor of the coaxial cable of the present invention is determined by obtaining the lateral winding density for each strand diameter of the large-diameter strand and the small-diameter strand, and adding them to the lateral winding density of the coaxial cable. The winding density.
  • the horizontal winding of the outer conductor of the conventional coaxial cable is made with a horizontal winding density of about 0.95 to 0.98 in consideration of fluctuations in the outer diameter of the insulator. This is because if the horizontal winding density exceeds 1.0, a part of the outer conductor wire is pushed up to deteriorate the appearance and increase the outer diameter.
  • the outer conductor of the coaxial cable according to the present invention is mixed with strands having different outer diameters of 10% or more, so the conductor is difficult to be pushed up, and even if the horizontal winding density is 1.0 or more, the outer diameter is affected It is hard to give.
  • the coaxial cable according to the present invention can be provided with a PFA jacket layer around the outer conductor.
  • the jacket layer may be formed of polyethylene, polyester, polyimide, tetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), or the like.
  • the coaxial cable according to the present invention can be a multi-core cable by twisting a plurality of coaxial cables.
  • a jacket layer is formed on the outer periphery of a plurality of coaxial cables twisted together to form a transmission cable.
  • a coaxial cable was prepared so that the characteristic impedances were approximately equal, and the far-end crosstalk was measured by changing the frequency of the transmission signal as a two-core parallel cable in which two cores were arranged in parallel. Since the crosstalk is suppressed, the shielding characteristics of the coaxial cable can be confirmed.
  • Example 1 As the central conductor, an AWG40 conductor (a conductor having an outer diameter of 0.09 mm twisted by seven silver-plated copper alloy wires having an outer diameter of 0.03 mm) is used, and the PFA is 0.075 mm thick as the insulator layer. Extruded to an outer diameter of 0.24 mm. 24 silver-plated annealed copper wires with an element wire diameter of 0.03 mm and 8 silver-plated hard copper wires with an element wire diameter of 0.021 mm are mixed and wound on the outer periphery of the insulator layer and passed through a 0.31 mm die. To form an outer conductor. A coaxial cable was produced by extruding 0.03 mm thick PFA on the outer periphery of the outer conductor. Using this coaxial cable, a two-core parallel cable was prepared and the far-end crosstalk was measured.
  • AWG40 conductor a conductor having an outer diameter of 0.09 mm twisted by seven silver-plated copper alloy wires having an outer diameter of 0.03
  • Example 2 The coaxial cable is the same as in Example 1 except that the outer conductor is mixed with 19 silver-plated annealed copper wires with a wire diameter of 0.04 mm and 8 silver-plated hard copper wires with a wire diameter of 0.021 mm and is wound horizontally. And a two-core parallel cable was prepared and the far-end crosstalk was measured.
  • Example 3 The outer conductor is composed of 22 silver-plated annealed copper wires with a wire diameter of 0.03 mm, 3 silver-plated hard copper wires with a wire diameter of 0.021 mm, and 8 silver-plated hard copper wires with a wire diameter of 0.016 mm.
  • a coaxial cable was prepared in the same manner as in Example 1 except that it was horizontally wound, and a two-core parallel cable was prepared to measure far-end crosstalk.
  • Example 4 The coaxial cable is the same as in Example 1 except that the outer conductor is 13 wires of silver-plated annealed copper wire having a wire diameter of 0.04 mm and 25 silver-plated hard copper wires having a wire diameter of 0.021 mm are mixed and horizontally wound. And a two-core parallel cable was prepared and the far-end crosstalk was measured.
  • an AWG44 conductor (a conductor having an outer diameter of 0.06 mm twisted by twisting seven silver-plated copper alloy wires having an outer diameter of 0.02 mm) and a PFA thickness of 0.05 mm as an insulator layer is used.
  • the outer diameter was set to 0.16 mm.
  • 18 silver-plated annealed copper wires with a wire diameter of 0.03 mm and 5 silver-plated hard copper wires with a wire diameter of 0.016 mm are mixed and wound sideways and passed through a 0.23 mm die.
  • a coaxial cable was produced by extruding 0.03 mm thick PFA on the outer periphery of the outer conductor. Using this coaxial cable, a two-core parallel cable was prepared and the far-end crosstalk was measured.
  • an AWG48 conductor (a conductor having an outer diameter of 0.038 mm twisted by twisting seven silver-plated copper alloy wires having an outer diameter of 0.013 mm) and a PFA thickness of 0.026 mm as an insulator layer is used. Extruded to an outer diameter of 0.09 mm. Sixteen silver-plated hard copper wires with an element wire diameter of 0.021 mm and four silver-plated hard copper wires with an element wire diameter of 0.016 mm are mixed and wound horizontally on the outer periphery of the insulator layer to form a 0.15 mm die. An outer conductor was formed by passage. A coaxial cable was prepared by extruding 0.025 mm thick PFA on the outer periphery of the outer conductor. Using this coaxial cable, a two-core parallel cable was prepared and the far-end crosstalk was measured.
  • a conductor having an outer diameter of 0.06 mm is twisted by twisting seven silver-plated copper alloy wires having an outer diameter of 0.02 mm, and PFA is extruded to a thickness of 0.05 mm as an insulator layer. .16 mm.
  • An outer conductor was formed by horizontally winding 18 silver-plated annealed copper wires having a wire diameter of 0.03 mm on the outer periphery of the insulator layer and 24 windings of 0.03-mm silver-plated annealed copper wires in the same direction on the outer periphery. .
  • a coaxial cable was prepared by extruding 0.025 mm thick PFA on the outer periphery of the outer conductor. Using this coaxial cable, a two-core parallel cable was prepared and the far-end crosstalk was measured.
  • Example 2 A coaxial cable was prepared in the same manner as in Example 1 except that the outer conductor was horizontally wound by mixing 11 silver-plated annealed copper wires having a strand diameter of 0.04 mm and 22 silver-plated annealed copper wires having a strand diameter of 0.021 mm. Then, a two-core parallel cable was prepared and the far-end crosstalk was measured.
  • Comparative Example 3 Coaxial cable as in Comparative Example 1, except that the outer conductor was twelve silver-plated annealed copper wires with a wire diameter of 0.03 mm and twelve silver-plated hard copper wires with a wire diameter of 0.016 mm and was wound horizontally. And a two-core parallel cable was prepared and the far-end crosstalk was measured.
  • Table 1 shows each example and each comparative example.
  • VNA vector network analyzer
  • FIG. 7 is a diagram showing the far-end crosstalk characteristics among the electrical characteristics of the coaxial cable of the example and the comparative example in which the conductor of the AWG 40 is the central conductor, the horizontal axis indicates the frequency of the transmission signal, and the vertical axis indicates Indicates gain.
  • FIG. 8 is a graph showing the far-end crosstalk characteristics of the coaxial cables of Examples and Comparative Examples in which a conductor of AWG44 or higher is the central conductor.
  • the outer conductor outer diameter is finished thinner than the conventional coaxial cable as compared with the conventional coaxial cable shown in the comparative example. It was confirmed that the crosstalk for each frequency was sufficiently suppressed and the shield characteristics were excellent as compared with the coaxial cable of the comparative example.
  • the coaxial cable of the comparative example could not achieve both the shield characteristics and the reduced diameter.
  • the thin coaxial cable of the present invention can be applied to medical cables, notebook computers, game machines, robot control signal cables, signal transmission cables, and the like.

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Abstract

本発明は、同軸ケーブルに関するものであり、とくに周波数１００ＭＨｚ以上の帯域で使用される細径の同軸ケーブルに関する。可とう性に優れ、外径が細くシールド特性に優れる同軸ケーブルを提供することを課題とし、その課題は、同軸ケーブルの外部導体を、最大の外径を有する素線（太径の素線）の外径と、最小の外径を有する素線（細径の素線）の外径とが、１０％以上異なる素線を混合して同一方向に横巻きして形成した同軸ケーブルによって解決される。

Description

同軸ケーブル
  本発明は、同軸ケーブルに関し、特に周波数１００ＭＨｚ以上の帯域、特に１ＧＨｚ以上の帯域において使用される細径の同軸ケーブルに関する。
  内視鏡や超音波プローブケーブルなどの医療用ケーブルの信号線や、ノートパソコン、ゲーム機、ロボット制御用の信号線など、高周波信号を極細の伝送路で伝送するために極細の同軸ケーブルを使用することが知られている。近年では電子機器の小型化が進み、ケーブルの取り扱い性の向上が要求され、より細径で柔軟な同軸ケーブルが要求されている。同時に、使用周波数帯が高周波帯に拡がり、広い周波数帯でノイズを遮蔽するシールド特性が要求されている。
　シールド特性を向上させるため、従来の同軸ケーブルの外部導体には、編組構造が用いられるものがある（特許文献1）。編組構造の外部導体を有する同軸ケーブルは、シールド特性には優れるものの、外径が大きくなり、外部導体を構成する素線同士の摩擦が大きく可とう性が十分でないという問題があり、生産性も悪い。一方、同軸ケーブルの外部導体として横巻きを設けた同軸ケーブルでは、可とう性に優れるものの、ノイズを遮蔽するシールド特性の点では十分とは言えなかった。
　これに対し、可とう性を持ちつつシールド特性を向上させるために、外部導体の横巻きを２重に設けた同軸ケーブルが提案されている（特許文献2）。これは、各層の横巻きの巻き方向が互いに異なる構造をとり、編組構造と同様に外部導体を構成する素線同士の摩擦が大きく、可とう性が十分でないという問題がある。また、横巻きを２重にするため、その分外径が大きくなり、生産性も劣るものであった。
  これまで、同軸ケーブルの可とう性、安定した優れたシールド特性と細径化、及び生産性が高いというすべてを満足できる同軸ケーブルは実現できていなかった。
特開平８‐１０２２２２号公報 特開平６‐３４９３４５号公報
  本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、外径が細く、柔軟で微小空間に用いることが可能であると共に、シールド特性に優れる細径同軸ケーブルを提供することにある。
  上記目的は、中心導体の周囲に絶縁体を被覆し、該絶縁体の周囲に外部導体を設けた同軸ケーブルにおいて、前記外部導体は、最大の外径を有する素線（太径の素線）の外径と、最小の外径を有する素線（細径の素線）の外径とが、１０％以上異なる素線を混合して同一方向に横巻きして形成することを特徴とする同軸ケーブルによって解決される。
本発明に係る同軸ケーブルは、外部導体を、１０％以上外径が異なる素線を混合して同一方向に横巻きして形成しているので、素線に過度の負荷をかけずに圧縮することができ素線間に隙間が生じることがなく、電磁波の漏えい、侵入を抑制して優れたシールド特性が得られる。本発明に係る同軸ケーブルは、外部導体が編組構造、２重横巻構造の従来の同軸ケーブルよりもシールド特性が優れており、かつ外径は外部導体が編組構造、２重横巻構造の従来の同軸ケーブルよりも細くすることが可能である。
　さらに、本発明に係る同軸ケーブルの外部導体を構成する素線は、太径の素線と細径の素線の外径の比が、（太径の素線の外径）／（細径の素線の外径）＝１．２５～５．００であることが好ましい。
　本発明に係る同軸ケーブルの外部導体を構成する素線は、太径の素線と細径の素線の外径の比が、（太径の素線の外径）／（細径の素線の外径）＝１．２５～５．００であるので、素線同士を特に効率よく圧縮することが可能であり、シールド特性が向上する。また、ケーブルの屈曲時でも素線間に隙間を生じず、素線同士の擦動による負荷も低減される。
さらに、本発明に係る同軸ケーブルの外部導体は、太径の素線と細径の素線の遮蔽面積の合計である導体遮蔽面積と、横巻の表面積との比で表わされる横巻密度が、（導体遮蔽面積）／（横巻表面積）＝１．０以上であることが好ましい。
本発明に係る同軸ケーブルの外部導体は、素線径が１０％以上異なる素線を混合しているため、外径及び同軸ケーブル外観に与える影響を抑えて横巻密度を１．０以上とすることが可能である。横巻密度を１．０以上とすることにより、素線間に隙間が生じず、また、外部導体の素線同士が圧縮されて優れたシールド特性が得られる。
  本発明の同軸ケーブルは、従来の編組構造や２重横巻き構造の外部導体を有する同軸ケーブルよりシールド特性に優れ、かつ細径で、可とう性に優れるため、小型電子機器内の微小な空間でも配線が容易で、従来の同軸ケーブルと比較して生産性が高く、安価に製造することが可能である。
図１は、従来の同軸ケーブルの径方向の断面図の一例である。 図２は、本発明の実施形態に係る同軸ケーブルの径方向の断面図の一例である。 図３（a）は、従来の同軸ケーブルの外部導体素線の圧縮効率を説明する図であり、図３（b）は、本発明の同軸ケーブルの外部導体素線の圧縮効率を説明する図である。 図４は、横巻密度を説明する図である。 図５は、本発明の実施形態に係る同軸ケーブルを用いた多芯伝送ケーブルの電気的特性のうち、その遠端クロストーク特性を示す図である。 図６は、本発明の実施形態に係る同軸ケーブルを用いた多芯伝送ケーブルの電気的特性のうち、その遠端クロストーク特性を示す図である。
　以下図面を参照して、本発明に係る同軸ケーブルについて詳しく説明する。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。
　図１は、従来の同軸ケーブルの一例の径方向の断面図であり、中心導体１１の外周に絶縁層１２を被覆し、その外周に１層目の横巻き１３と２層目の横巻き１４を重ねて外部導体１５を構成している。従来の同軸ケーブル１０は、外部導体１５を構成する素線として、各層内で全て同じ外径の素線で構成している。外部導体１５を２層の横巻で構成すると、外径が増加し、屈曲時に外部導体の素線間の隙間が生じる惧れを解消できず、可とう性も減じる。
　本発明者は、外部導体として従来の横巻とは異なり、最大の外径を有する素線の外径と、最小の外径を有する素線の外径とが、１０％以上異なる素線を混合して同一方向に横巻きして構成することで、従来の同軸ケーブルより優れたシールド特性を有しながら細径化を実現できることを見出した。
　本発明による同軸ケーブル２０は、図２に示すように、中心導体２１の周囲に絶縁体２２を被覆し、該絶縁体２２の周囲に外部導体２５を有する。外部導体には、最大の外径を有する素線（太径の素線）２４の外径と、最小の外径を有する素線（細径の素線）２３の外径とが、１０％以上異なる素線を混合して同一方向に横巻きして形成する。外部導体２５の素線の外径サイズは、２種類でも、３種類以上を混合して用いてもよい。
　本発明による同軸ケーブル２０の中心導体２１は、撚り合わされた複数の銀メッキ銅合金線で構成される。中心導体２１は、銅合金線以外では、錫メッキ、銀メッキ、ニッケルメッキなどのの銅線または銅合金線、粗銅などで形成してもよい。中心導体２１に撚り線を用いるのは、単線と比較して可とう性に優れるため断線しにくく、とくに細径の素線を用いる場合には撚り線を用いることが好ましい。中心導体２１には、単線を用いてもよい。同じ導体断面積の単線を用いると、撚り線と比較して外径を小さくすることができる。
本発明による同軸ケーブル２０の中心導体２１には、ＡＷＧ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｗｉｒｅ　Ｇａｕｇｅ）３６以上の細径の導体を用いる。例えば同軸ケーブル２０の中心導体２１にＡＷＧ４０の銀メッキ銅合金線を用いる場合、外径０．０３ｍｍの銀メッキ銅合金線を７本撚り合わせて、外径０．０９ｍｍに形成される。本発明の効果は、細径の同軸ケーブルにおいて、より良好な効果が得られる。
本発明による同軸ケーブル２０の絶縁体層２２は、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）で形成される。絶縁体層２２は、ポリエチレンなどのポリオレフィン又はテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン‐ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン‐エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）などで形成してもよい。絶縁体層２２は、中心導体２１の外径から、所定のインピーダンスとなるように厚さを定める。
本発明による同軸ケーブル２０の外部導体２５は、外径が１０％以上異なる素線を混合して用いる。太径の素線２４には銀メッキ軟銅線を用い、細径の素線２３には銀メッキ硬銅線を用いる。絶縁体層２２の外周面に沿って同一方向に横巻きされる。例えば、外径０．２４ｍｍの絶縁体層２２の外周に外径０．０４ｍｍの銀メッキ軟銅線を１９本と外径０．０２ｍｍの銀メッキ硬銅線を８本混合して同一方向に横巻きする。外部導体２５の素線は、上記以外では、錫メッキ、銀メッキ、ニッケルメッキなどの銅線または銅合金線、粗銅などで形成してもよい。
　外部導体２５の素線は、絶縁体層２２の周囲に、角度を１８°～４０°で横巻きして形成することが好ましく、巻き方向は右巻きか左巻きであるかは限定されない。例えば、絶縁体層２２の外周面に 角度２５°で横巻した後、０．３３ｍｍのダイを通過させて外部導体２５を圧縮する。外径が１０％以上異なる素線を混合しているため、素線同士を効率よく圧縮することが可能になり、素線間の接触が線接触から面接触になることで、優れたシールド特性を有する同軸ケーブルとすることができる。
 　外部導体２５の素線の横巻き後に、ダイを通過させると素線が圧縮される。素線が圧縮されることで素線同士の接触が線接触から面接触となり素線間の間隙がより小さくなる。圧縮された素線は、同軸ケーブル２０を屈曲させたときにも隙間が開くことがなく安定したシールド効果が得られる。このとき、横巻きの素線として同じ外径の素線のみで構成した従来の同軸ケーブルの外部導体と比較して、素線上部から加えられた圧縮力を効率よく素線に伝え、素線を圧縮することが可能である。太径の素線と細径の素線の外径が１０％以上異なると、素線同士を圧縮したときに一部の素線が絶縁体表面から押し上げられるのを抑える効果がある。特に太径の素線と細径の素線の外径の比が、（太径の素線の外径）／（細径の素線の外径）＝１．２５～５．０であるとき、横巻き外周から加えた圧縮力を効率よく素線間へ伝達する効果が高い。さらに、素線の間隙に収まりやすく、圧縮の効率を高めるとともに、同軸ケーブル外径が大きくなることを防ぎ、ケーブルの屈曲に対して素線のずれによるシールド効果の低下を防ぐことができる。太径の素線と細径の素線の外径の比が５．０より大きいとき、細線の素線が太径の素線の間隙に落ち込んでしまい、圧縮力を効率良く伝える効果は小さくなる。
図３は、外部導体に圧縮力を加えた場合に素線に伝達する圧縮力を説明する図である。図３（ａ）は同じ外径の素線のみを使用した従来の同軸ケーブルの外部導体の場合、図３（ｂ）は本発明による同軸ケーブルのように、太径の素線と細径の素線を混合した外部導体の場合、の図である。図３を用いて、（ａ）、（ｂ）それぞれの、圧縮力が素線間に伝達する効率（圧縮効率）を以下で説明する。
（ａ）の圧縮効率
絶縁体３１の外周に横巻きされた太径の素線３２１、３２２、３２３の外周から圧縮力Ｎａを加えたとき、素線３２２と素線３２３の素線間に作用する圧縮力Ｆａを求める。
圧縮力Ｎａの、素線３２２と素線３２３の接線Ｔａに垂直な方向の成分が、圧縮力Ｆａに相当する。圧縮力Ｆａは、以下の式で示される。
　　Ｆａ＝Ｎａｃｏｓα　　（式１）
 
（ｂ）の圧縮効率
絶縁体３３の外周に横巻きされた太径の素線３４１、３４２、３４３と細径の素線３５１の外周から圧縮力Ｎｂを加えたとき、素線３４２と素線３４３の素線間に作用する圧縮力Ｆｂを求める。
圧縮力Ｎｂは、まず横巻きのいちばん外周に位置する素線３５１に加えられる。圧縮力Ｎｂの、素線３５１と素線３４２の接線Ｔｂ１に垂直な方向の成分が、素線３４２に加えられる圧縮力Ｆｂ１に相当する。圧縮力Ｆｂ1の、素線３４２と素線３４３の接線Ｔｂ２に垂直な方向の成分が、素線３４３に作用する圧縮力Ｆｂに相当する。
圧縮力Ｆｂは、以下の式で示される。
　　Ｆｂ１＝Ｎｂｃｏｓα
　　Ｆｂ　＝Ｆｂ１ｃｏｓβ　＝　Ｎｂｃｏｓαｃｏｓβ　　（式２）
上述の式に従って求めた圧縮効率は、（ａ）の従来の同軸ケーブルで、外部導体に外径０．０３ｍｍの素線を用いたとき１１．１であり、（ｂ）の本発明の同軸ケーブルで、外径０．０３ｍｍの素線と外径０．０２１ｍｍの素線を混合して用いたとき６０．８である。素線径を混合して用いる方が、圧縮効率が高いことが分かる。外部導体表面に大きな負荷をかけることなく導体を圧縮することが可能であり、極細線を使用した場合でも製造中の素線の断線を起こすことなく加工することが可能である。
 　本発明による同軸ケーブルの外部導体は、横巻密度が１．０以上となるように形成することで、シールド特性に優れた同軸ケーブルとすることができる。横巻密度の求め方について図４を用いて説明する。横巻密度は、導体遮蔽面積と横巻き表面積との比で表わされる。図４中の記号Ｄは横巻平均直径を示しており、絶縁体外径と横巻素線外径ｄｗの合計で求めることができる。長さＰの同軸ケーブルの横巻き表面積はＰ×πＤで表わされる。導体遮蔽面積は、横巻き表面積のうち横巻き素線で覆われている面積を指し、横巻き素線本数ｎ、横巻き素線外径ｄｗとして、以下の式で求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 従って、横巻密度は、以下の式で求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 本発明の同軸ケーブルの外部導体は、横巻き素線外径が異なるものが混合している。そのため、本発明の同軸ケーブルの外部導体の横巻き密度は、太径の素線と細径の素線について、素線径ごとの横巻密度を求めて、それを合計して同軸ケーブルの横巻密度とする。
従来の同軸ケーブルの外部導体の横巻きは、絶縁体外径の変動を考慮して、横巻密度は０．９５～０．９８程度で作成される。横巻密度が１．０を超えると、外部導体素線の一部が押し上げられて外観が悪くなる、外径が太くなるなどの問題が起こるためである。これに対して、本発明の同軸ケーブルの外部導体は、外径が１０％以上異なる素線を混合しているため導体が押し上げられにくく、横巻密度が１．０以上としても外径に影響を与えにくい。
　本発明による同軸ケーブルは、外部導体の周囲にＰＦＡのジャケット層を設けることができる。ジャケット層は、ポリエチレン、ポリエステル、ポリイミド又はテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン‐ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン‐エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）などで形成してもよい。
　本発明による同軸ケーブルは、複数本の同軸ケーブルを撚り合わせて多芯ケーブルとすることができる。撚り合わせた複数本の同軸ケーブルの外周に、ジャケット層を形成して、伝送ケーブルとする。
発明を、下記の実施例でより詳細に説明する。下記の実施例は、発明を例示するものであって、本発明の内容が下記の実施例によって限定されるものではない。
　特性インピーダンスが略等しくなるように同軸ケーブルを作成し、２芯を平行に並べた２芯平行ケーブルとして、伝送信号の周波数を変化させて遠端クロストークを測定した。クロストークが抑えられていることで、同軸ケーブルのシールド特性が確認できる。
（実施例１）
中心導体として、ＡＷＧ４０の導体（外径０．０３ｍｍの銀メッキ銅合金線を７本撚り合わせて外径０．０９ｍｍとした導体）を使用し、絶縁体層としてＰＦＡを肉厚０．０７５ｍｍに押し出して外径０．２４ｍｍとした。絶縁体層の外周に素線径０．０３ｍｍの銀メッキ軟銅線２４本と素線径０．０２１ｍｍの銀メッキ硬銅線８本とを混合して横巻きし、０．３１ｍｍのダイを通過させて外部導体を形成した。外部導体の外周に肉厚０．０３ｍｍのＰＦＡを押し出して、同軸ケーブルを作成した。この同軸ケーブルを使用して２芯平行ケーブルを作成し、遠端クロストークを測定した。
（実施例２）
　外部導体を素線径０．０４ｍｍの銀メッキ軟銅線１９本と素線径０．０２１ｍｍの銀メッキ硬銅線８本とを混合して横巻した以外は、実施例１と同様に同軸ケーブルを作成し、２芯平行ケーブルを作成して遠端クロストークを測定した。
（実施例３）
　外部導体を素線径０．０３ｍｍの銀メッキ軟銅線２２本と素線径０．０２１ｍｍの銀メッキ硬銅線３本と素線径０．０１６ｍｍの銀メッキ硬銅線８本とを混合して横巻した以外は、実施例１と同様に同軸ケーブルを作成し、２芯平行ケーブルを作成して遠端クロストークを測定した。
（実施例４）
　外部導体を素線径０．０４ｍｍの銀メッキ軟銅線１３本と素線径０．０２１ｍｍの銀メッキ硬銅線２５本とを混合して横巻した以外は、実施例１と同様に同軸ケーブルを作成し、２芯平行ケーブルを作成して遠端クロストークを測定した。
（実施例５）
中心導体として、ＡＷＧ４４の導体（外径０．０２ｍｍの銀メッキ銅合金線を７本撚り合わせて外径０．０６ｍｍとした導体）を使用し、絶縁体層としてＰＦＡを肉厚０．０５ｍｍに押し出して外径０．１６ｍｍとした。絶縁体層の外周に素線径０．０３ｍｍの銀メッキ軟銅線１８本と素線径０．０１６ｍｍの銀メッキ硬銅線５本とを混合して横巻きし、０．２３ｍｍのダイを通過させて外部導体を形成した。外部導体の外周に肉厚０．０３ｍｍのＰＦＡを押し出して、同軸ケーブルを作成した。この同軸ケーブルを使用して２芯平行ケーブルを作成し、遠端クロストークを測定した。
（実施例６）　
　中心導体として、ＡＷＧ４８の導体（外径０．０１３ｍｍの銀メッキ銅合金線を７本撚り合わせて外径０．０３８ｍｍとした導体）を使用し、絶縁体層としてＰＦＡを肉厚０．０２６ｍｍに押し出して外径０．０９ｍｍとした。絶縁体層の外周に素線径０．０２１ｍｍの銀メッキ硬銅線１６本と素線径０．０１６ｍｍの銀メッキ硬銅線４本とを混合して横巻きし、０．１５ｍｍのダイを通過させて外部導体を形成した。外部導体の外周に肉厚０．０２５ｍｍのＰＦＡを押し出して、同軸ケーブルを作成した。この同軸ケーブルを使用して２芯平行ケーブルを作成し、遠端クロストークを測定した。
（比較例１）
　中心導体として、外径０．０２ｍｍの銀メッキ銅合金線を７本撚り合わせて外径０．０６ｍｍとした導体を使用し、絶縁体層としてＰＦＡを肉厚０．０５ｍｍに押し出して外径０．１６ｍｍとした。絶縁体層の外周に素線径０．０３ｍｍの銀メッキ軟銅線１８本を横巻きし、その外周に０．０３ｍｍの銀メッキ軟銅線２４本を同方向に横巻きして外部導体を形成した。外部導体の外周に肉厚０．０２５ｍｍのＰＦＡを押し出して、同軸ケーブルを作成した。この同軸ケーブルを使用して２芯平行ケーブルを作成し、遠端クロストークを測定した。
（比較例２）
　外部導体を素線径０．０４ｍｍの銀メッキ軟銅線１１本と素線径０．０２１ｍｍの銀メッキ軟銅線２２本を混合して横巻した以外は、実施例１と同様に同軸ケーブルを作成し、２芯平行ケーブルを作成して遠端クロストークを測定した。
（比較例３）
　外部導体を素線径０．０３ｍｍの銀メッキ軟銅線１２本と素線径０．０１６ｍｍの銀メッキ硬銅線１２本とを混合して横巻した以外は、比較例１と同様に同軸ケーブルを作成し、２芯平行ケーブルを作成して遠端クロストークを測定した。
　各実施例、各比較例を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　各実施例、各比較例の遠端クロストークは、ベクトル・ネットワーク・アナライザー（ＶＮＡ）により測定した。
　図７は、ＡＷＧ４０の導体を中心導体とした実施例、比較例の同軸ケーブルの電気特性のうち、遠端クロストーク特性を示す図であり、横軸は伝送信号の周波数を示し、縦軸は利得を示す。また、図８は、ＡＷＧ４４以上の導体を中心導体とした実施例、比較例の同軸ケーブルの、同じく遠端クロストーク特性を示す図である。表１、図７、図８に示すように、実施例では、比較例に示した従来の同軸ケーブルと比較して、外部導体外径が従来の同軸ケーブルより細く仕上がっており、従来の同軸ケーブルと比較して各周波数ごとのクロストークが十分に抑制されてシールド特性に優れることを確認できた、これに対し、比較例の同軸ケーブルは、シールド特性と細径化が両立できていなかった。
　本発明の細径同軸ケーブルは、医療用ケーブル、ノートパソコン、ゲーム機、ロボット制御用信号ケーブル信号伝送用ケーブルなどに適用することができる。
１０　従来の同軸ケーブル　　２０　本発明の同軸ケーブル

 

Claims (4)

  1. 　中心導体の周囲に絶縁体を被覆し、該絶縁体の周囲に外部導体を設けた同軸ケーブルにおいて、前記外部導体は、最大の外径を有する素線（太径の素線）の外径と、最小の外径を有する素線（細径の素線）の外径とが、１０％以上異なる素線を混合して同一方向に横巻きして形成することを特徴とする同軸ケーブル。
  2. 　前記外部導体を構成する素線は、前記太径の素線と前記細径の素線の外径の比が、（太径の素線の外径）／（細径の素線の外径）＝１．２５～５．００である、請求項１に記載の同軸ケーブル。
  3. 　前記外部導体は、前記太径の素線と前記太径の素線以外の素線の遮蔽面積の合計である導体遮蔽面積と、横巻表面積との比で表わされる横巻密度が、（導体遮蔽面積）／（横巻表面積）＝１．０以上である、請求項１に記載の同軸ケーブル。
  4. 　前記中心導体が、ＡＷＧ（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｗｉｒｅ　Ｇａｕｇｅ）値が３６以上である、請求項１乃至３に記載の同軸ケーブル。

     
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