JP2024005018A - 多対差動信号伝送用ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】クロストークノイズを抑制できる多対差動信号伝送用ケーブルを提供すること。【解決手段】多対差動信号伝送用ケーブルは、第１の差動信号伝送用ケーブル及び第２の差動信号伝送用ケーブルを備える。第１の差動信号伝送用ケーブルの表面において、シールドテープ導体の長手方向と、第１の差動信号伝送用ケーブルの長手方向とが成す鋭角であるθ１と、第２の差動信号伝送用ケーブルの表面において、シールドテープ導体の長手方向と、第２の差動信号伝送用ケーブルの長手方向とが成す鋭角であるθ２との合計値が５０°以上１３０°以下である。【選択図】図１

Description

本開示は多対差動信号伝送用ケーブルに関する。

特許文献１に多対差動信号伝送用ケーブルが開示されている。多対差動信号伝送用ケーブルは、複数の差動信号伝送用ケーブルを備える。差動信号伝送用ケーブルは、２本の信号線導体と、２本の信号線導体の周囲に設けられた絶縁体と、絶縁体の周囲に縦添え巻きで設けられたシールドテープ導体とを備える。

特開２０１５－１１７６８号公報

特許文献１に記載の多対差動信号伝送用ケーブルでは、シールドテープ導体が、縦添え巻きで設けられている。そのため、多対差動信号伝送用ケーブルを曲げ難い。多対差動信号伝送用ケーブルを曲げ易くするため、シールドテープ導体を螺旋状に巻くことが考えられる。シールドテープ導体を螺旋状に巻いた場合、クロストークノイズが生じ易い。

本開示の１つの局面では、クロストークノイズを抑制できる多対差動信号伝送用ケーブルを提供することが好ましい。

本開示の１つの局面は、第１の差動信号伝送用ケーブル及び第２の差動信号伝送用ケーブルを備える多対差動信号伝送用ケーブルである。前記第１の差動信号伝送用ケーブル及び前記第２の差動信号伝送用ケーブルは、それぞれ、２本の信号線導体と、前記２本の信号線導体の周囲に設けられた絶縁体と、前記絶縁体の周囲に螺旋状に巻かれ、少なくとも外周側の表面が導体から成るシールドテープ導体と、を備える。

前記第１の差動信号伝送用ケーブルが備える前記シールドテープ導体と、前記第２の差動信号伝送用ケーブルが備える前記シールドテープ導体とは電気的に接続している。

前記第１の差動信号伝送用ケーブルの表面において、前記シールドテープ導体の長手方向と、前記第１の差動信号伝送用ケーブルの長手方向とが成す鋭角であるθ１と、前記第２の差動信号伝送用ケーブルの表面において、前記シールドテープ導体の長手方向と、前記第２の差動信号伝送用ケーブルの長手方向とが成す鋭角であるθ２との合計値が５０°以上１３０°以下である。

本開示の１つの局面である多対差動信号伝送用ケーブルは、クロストークノイズを抑制できる。

多対差動信号伝送用ケーブルの横断面を表す断面図である。 第１実施形態におけるシールドテープ導体の態様を表す、図１に示すＸ方向にある視点から見た平面図である。 図１におけるIII-III断面を表す断面図である。 第２実施形態におけるシールドテープ導体の態様を表す、図１に示すＸ方向にある視点から見た平面図である。 第１実施形態におけるIII-III断面に対応する、第２実施形態における断面図である。 第３実施形態における第１の差動信号伝送用ケーブル及び第２の差動信号伝送用ケーブルの横断面を表す断面図である。

本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞
１．多対差動信号伝送用ケーブル１の構成
多対差動信号伝送用ケーブル１の構成を、図１～図３に基づき説明する。図１に示すように、多対差動信号伝送用ケーブル１の横断面形状は円形である。多対差動信号伝送用ケーブル１は、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａと、第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂとを備える。第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａと、第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂとは、図１に示すＸ方向に沿って並んでいる。Ｘ方向は、図１に示す断面に平行な方向であり、多対差動信号伝送用ケーブル１の長手方向と直交する方向である。第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａと、第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂとは、撚られている。第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａの長手方向と、第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂの長手方向とは、平行である。

第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａは、２本の信号線導体５、７を備える。２本の信号線導体５、７は、それぞれ、例えば、表面にめっき処理が施された軟銅線、銅合金線等である。めっき処理として、例えば、銀めっき処理、錫めっき処理等が挙げられる。信号線導体５、７は、図１に示すＹ方向に沿って並んでいる。Ｙ方向はＸ方向と直交する。また、Ｙ方向は、図１に示す断面に平行な方向であり、多対差動信号伝送用ケーブル１の長手方向と直交する方向である。

第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａは、絶縁体９、１１を備える。絶縁体９は、信号線導体５の周囲に設けられ、信号線導体５を被覆している。絶縁体１１は、信号線導体７の周囲に設けられ、信号線導体７を被覆している。絶縁体９、１１の横断面形状は円形である。

絶縁体９、１１は、例えば、気泡を含まないソリッドのポリエチレン（Poly-Ethylene）、フッ素樹脂等から成る。この場合、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａの柔軟性が高くなる。絶縁体９と絶縁体１１とは、Ｙ方向に沿って並んでおり、接している。

第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａは、シールドテープ導体１３を備える。シールドテープ導体１３は、細長い帯状の形態を有する。図２に示すように、シールドテープ導体１３は、絶縁体９、１１の周囲に螺旋状に巻かれている。図３に示すように、シールドテープ導体１３は、導体層１５と、絶縁層１７とを積層した構造を有する。導体層１５は、例えば、金属箔から成る。金属箔として、例えば、銅箔等が挙げられる。導体層１５の厚みは２０μｍ以上、５０μｍ以下である。絶縁層１７は、例えば、樹脂から成る。樹脂として、例えば、ポリエチレン等が挙げられる。

シールドテープ導体１３は、導体層１５が外周側となるように巻かれる。よって、巻かれたシールドテープ導体１３の外周側の表面は導体層１５から成る。図２に示すように、シールドテープ導体１３は、Ｚ方向に進みながら、巻かれる。Ｚ方向は、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａ及び第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂの長手方向と平行であり、Ｘ方向及びＹ方向と直交する。

図２、図３に示すように、シールドテープ導体１３は、新たに巻かれる部分の一部が、既に巻かれた部分の一部と重なるように巻かれる。シールドテープ導体１３のうち、重ねて巻かれる部分の幅ＷＰは、シールドテープ導体１３の全幅ＷＡの１／３以上である。なお、重ねて巻かれる部分の幅ＷＰ、及び全幅ＷＡは、いずれも、シールドテープ導体１３の幅方向において測定した長さである。

第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂは、基本的には、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａと同様の構成を有する。ただし、図２に示すように、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａが備えるシールドテープ導体１３（以下では１３Ａとする）の巻き方向と、第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂが備えるシールドテープ導体１３（以下では１３Ｂとする）の巻き方向とは反対である。
シールドテープ導体１３Ａの巻き方向とは、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａの周方向における巻き方向である。シールドテープ導体１３Ｂの巻き方向とは、第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂの周方向における巻き方向である。

図１に示すように、シールドテープ導体１３Ａの外周面と、シールドテープ導体１３Ｂの外周面とは接している。シールドテープ導体１３Ａの外周面と、シールドテープ導体１３Ｂの外周面とは、それぞれ、導体層１５から成るので、シールドテープ導体１３Ａと、シールドテープ導体１３Ｂとは電気的に接続している。

図１に示す基準面Ｓ１は、Ｘ方向及びＺ方向と平行であり、信号線導体５、７の中間を通る平面である。図２に示す基準線Ｓ２Ａは、基準面Ｓ１とシールドテープ導体１３Ａの表面とが交差して成る直線である。基準線Ｓ２Ａは、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａの長手方向と平行である。図２に示すθ１は、シールドテープ導体１３Ａの表面において、基準線Ｓ２Ａと、シールドテープ導体１３Ａの端面１４Ａとが成す鋭角である。端面１４Ａは、シールドテープ導体１３Ａの長手方向と平行な端面である。

図２に示す基準線Ｓ２Ｂは、基準面Ｓ１とシールドテープ導体１３Ｂの表面とが交差して成る直線である。基準線Ｓ２Ｂは、第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂの長手方向と平行である。図２に示すθ２は、シールドテープ導体１３Ｂの表面において、基準線Ｓ２Ｂと、シールドテープ導体１３Ｂの端面１４Ｂとが成す鋭角である。端面１４Ｂは、シールドテープ導体１３Ｂの長手方向と平行な端面である。

θ１とθ２との合計値は、５０°以上１３０°以下である。θ１とθ２との合計値は、８０°以上１００°以下であることが好ましい。θ１とθ２との合計値は、９０°であることが好ましい。
図３に示すように、シールドテープ導体１３Ａは、シールドテープ導体１３Ａのうち、Ｚ方向の側が内周側となり、Ｚ方向とは反対方向の側が外周側となるように、シールドテープ導体１３Ａ同士で重なっている。同様に、シールドテープ導体１３Ｂも、シールドテープ導体１３Ｂのうち、Ｚ方向の側が内周側となり、Ｚ方向とは反対方向の側が外周側となるように、シールドテープ導体１３Ｂ同士で重なっている。なお、図３、及び後述する図５では、説明の便宜上、シールドテープ導体１３Ａとシールドテープ導体１３Ｂとを離して記載している。実際には、図１に示すように、シールドテープ導体１３Ａとシールドテープ導体１３Ｂとは接している。

図１に示すように、多対差動信号伝送用ケーブル１は、編組線２１を備える。編組線２１は、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａ及び第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂを覆っている。編組線２１は、例えば軟銅線等の金属細線を編み込んで形成される。

図１に示すように、多対差動信号伝送用ケーブル１は、シース２３を備える。シース２３は、編組線２１を覆っている。シース２３は、例えば、耐熱ＰＶＣから成る。
２．多対差動信号伝送用ケーブル１の使用方法
第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａは、差動信号を伝送することができる。このとき、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａが備える信号線導体５は、プラス側信号を伝送する。また、信号線導体７は、マイナス側信号を伝送する。マイナス側信号は、プラス側信号の位相を１８０度反転させた信号である。同様に、第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂも、差動信号を伝送することができる。

３．多対差動信号伝送用ケーブル１が奏する効果
（１Ａ）多対差動信号伝送用ケーブル１において、θ１とθ２との合計値は５０°以上１３０°以下である。そのため、シールドテープ導体１３Ａとシールドテープ導体１３Ｂとの電磁結合が抑制される。その結果、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａと第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂとの間のクロストークノイズを抑制することができる。

θ１とθ２との合計値が８０°以上１００°以下である場合は、シールドテープ導体１３Ａとシールドテープ導体１３Ｂとの電磁結合が一層抑制される。その結果、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａと第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂとの間のクロストークノイズを一層抑制することができる。

θ１とθ２との合計値が９０°である場合は、シールドテープ導体１３Ａとシールドテープ導体１３Ｂとの電磁結合が特に抑制される。その結果、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａと第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂとの間のクロストークノイズを特に抑制することができる。

（１Ｂ）シールドテープ導体１３のうち、重ねて巻かれる部分の幅ＷＰは、シールドテープ導体１３の全幅ＷＡの１／３以上である。そのため、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａと第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂの外周面に、シールドテープ導体１３で覆われていない部分が生じることを抑制できる。その結果、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａと第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂとの間のクロストークノイズを一層抑制することができる。

（１Ｃ）導体層１５の厚みは２０μｍ以上である。そのため、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａと第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂとの間のクロストークノイズを一層抑制することができる。導体層１５の厚みは５０μｍ以下である。そのため、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａ及び第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂが硬くなることを抑制できる。

（１Ｄ）図３に示すように、シールドテープ導体１３Ａは、シールドテープ導体１３Ａのうち、Ｚ方向の側が内周側となり、Ｚ方向とは反対方向の側が外周側となるように、シールドテープ導体１３Ａ同士で重なっている。同様に、シールドテープ導体１３Ｂも、シールドテープ導体１３Ｂのうち、Ｚ方向の側が内周側となり、Ｚ方向とは反対方向の側が外周側となるように、シールドテープ導体１３Ｂ同士で重なっている。

そのため、図３における着目部３１において、シールドテープ導体１３Ａの絶縁層１７と、シールドテープ導体１３Ｂの絶縁層１７とが向き合わない。その結果、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａと第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂとの間のクロストークノイズを一層抑制することができる。

（１Ｅ）シールドテープ導体１３Ａ、１３Ｂは螺旋状に巻かれている。そのため、特許文献１の記載のように、シールドテープ導体が縦添え巻きで設けられている場合に比べて、多対差動信号伝送用ケーブル１を曲げ易い。また、多対差動信号伝送用ケーブル１を曲げたとき、シールドテープ導体１３Ａ、１３Ｂが開き難い。
＜第２実施形態＞
１．第１実施形態との相違点
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

前述した第１実施形態では、シールドテープ導体１３Ａ、１３Ｂは、いずれも、図２に示すＺ方向に進みながら、巻かれる。これに対し、第２実施形態では、図４に示すように、シールドテープ導体１３Ａは、図４に示すＺ方向に進みながら、巻かれる。シールドテープ導体１３Ｂは、Ｚ方向とは反対方向に進みながら、巻かれる。
シールドテープ導体１３Ａを第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａに螺旋状に巻くときに、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａの長手方向において、新たに巻かれるシールドテープ導体１３Ａが進む方向を第１の方向とする。
シールドテープ導体１３Ｂを第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂに螺旋状に巻くときに、第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂの長手方向において、新たに巻かれるシールドテープ導体１３Ｂが進む方向を第２の方向とする。
第１の方向と第２の方向とは、第１の実施形態では同じであり、第２の実施形態では反対である。

そのため、図５に示すように、シールドテープ導体１３Ａは、シールドテープ導体１３Ａのうち、Ｚ方向の側が内周側となり、Ｚ方向とは反対方向の側が外周側となるように、シールドテープ導体１３Ａ同士で重なっている。一方、シールドテープ導体１３Ｂは、シールドテープ導体１３Ｂのうち、Ｚ方向の側が外周側となり、Ｚ方向とは反対方向の側が内周側となるように、シールドテープ導体１３Ｂ同士で重なっている。

そのため、図５における着目部４１において、シールドテープ導体１３Ａの絶縁層１７と、シールドテープ導体１３Ｂの絶縁層１７とが向き合う。その結果、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａと第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂとの間のクロストークノイズは、第１実施形態に比べると生じ易い。

２．多対差動信号伝送用ケーブル１が奏する効果
以上詳述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１Ａ）～（１Ｃ）、（１Ｅ）を奏する。
＜第３実施形態＞
１．第１実施形態との相違点
第３実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

前述した第１実施形態では、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａ及び第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂのそれぞれにおいて、信号線導体５は、絶縁体９により被覆され、信号線導体７は、絶縁体１１により被覆されていた。

これに対し、第３実施形態では、図６に示すように、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａ及び第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂのそれぞれにおいて、信号線導体５、７は、一体の絶縁体１０により被覆される。絶縁体１０の横断面形状は、例えば、レーストラック形状である。

２．多対差動信号伝送用ケーブル１が奏する効果
以上詳述した第３実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１Ａ）～（１Ｅ）を奏する。
＜他の実施形態＞
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（１）第１～第３実施形態では、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａと、第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂとは、図１に示すＸ方向に沿って並んでいた。第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａと、第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂとは、図１に示すＹ方向に沿って並んでいてもよい。

（２）第１～第３実施形態では、多対差動信号伝送用ケーブル１は、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａと、第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂとのペア（以下ではケーブルペアとする）を１つ備えていた。多対差動信号伝送用ケーブル１は、ケーブルペアを２以上備えていてもよい。

（３）第１～第３実施形態では、シールドテープ導体１３は、導体層１５と、絶縁層１７とを積層した構造を有していた。シールドテープ導体１３は、導体層１５のみから成るものであってもよい。また、シールドテープ導体１３は、絶縁層の両側を導体層で挟んだ３層構造を有するものであってもよい。
（４）第１～第３実施形態では、第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａと、第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂとは、撚られていた。第１の差動信号伝送用ケーブル３Ａと、第２の差動信号伝送用ケーブル３Ｂとは、撚られていなくてもよい。

（５）上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。

（６）上述した多対差動信号伝送用ケーブル１の他、当該多対差動信号伝送用ケーブル１を構成要素とするシステム、多対差動信号伝送用ケーブル１の製造方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１…多対差動信号伝送用ケーブル、３Ａ…第１の差動信号伝送用ケーブル、３Ｂ…第２の差動信号伝送用ケーブル、５、７…信号線導体、９、１０、１１…絶縁体、１３、１３Ａ、１３Ｂ…シールドテープ導体、１４Ａ、１４Ｂ…端面、１５…導体層、１７…絶縁層、２１…編組線、２３…シース、３１、４１…着目部、Ｓ１…基準面、Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂ…基準線

Claims (3)

1. 第１の差動信号伝送用ケーブル及び第２の差動信号伝送用ケーブルを備え、
   前記第１の差動信号伝送用ケーブル及び前記第２の差動信号伝送用ケーブルは、それぞれ、
   ２本の信号線導体と、
   前記２本の信号線導体の周囲に設けられた絶縁体と、
   前記絶縁体の周囲に螺旋状に巻かれ、少なくとも外周側の表面が導体から成るシールドテープ導体と、
   を備え、
   前記第１の差動信号伝送用ケーブルが備える前記シールドテープ導体と、前記第２の差動信号伝送用ケーブルが備える前記シールドテープ導体とは電気的に接続しており、
   前記第１の差動信号伝送用ケーブルの表面において、前記シールドテープ導体の長手方向と、前記第１の差動信号伝送用ケーブルの長手方向とが成す鋭角であるθ１と、前記第２の差動信号伝送用ケーブルの表面において、前記シールドテープ導体の長手方向と、前記第２の差動信号伝送用ケーブルの長手方向とが成す鋭角であるθ２との合計値が５０°以上１３０°以下である、
   多対差動信号伝送用ケーブル。
2. 請求項１に記載の多対差動信号伝送用ケーブルであって、
   前記第１の差動信号伝送用ケーブル及び前記第２の差動信号伝送用ケーブルのそれぞれにおいて、前記シールドテープ導体のうち、重ねて巻かれる部分の幅は、前記シールドテープ導体の全幅の１／３以上である、
   多対差動信号伝送用ケーブル。
3. 請求項１又は２に記載の多対差動信号伝送用ケーブルであって、
   前記第１の差動信号伝送用ケーブル及び前記第２の差動信号伝送用ケーブルのそれぞれにおいて、前記シールドテープ導体が備える導体の厚みは２０μｍ以上５０μｍ以下である、
   多対差動信号伝送用ケーブル。