JP4665023B2

JP4665023B2 - Ｌａｎ用メタルケーブル

Info

Publication number: JP4665023B2
Application number: JP2008293236A
Authority: JP
Inventors: 正義河田; 卓也浦; 好章川口
Original assignee: Fuji Electric Cable Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Cable Co Ltd
Priority date: 2008-11-17
Filing date: 2008-11-17
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2028-11-17
Also published as: JP2010123275A

Description

本発明は、安定したギガビット伝送にも対応可能なＬＡＮ用メタルケーブルに関する。

ＬＡＮ（Local Area Network）のような通信ネットワークの伝送において用いられるＬＡＮ用メタルケーブルの例として、従来から図３に示すように、絶縁体３２を導体３３上に被覆したコア２本を対撚りして対撚線３４とし、それを複数本集合した後第１の遮蔽層３５、第２の遮蔽層３６及び外被３７を施したＬＡＮ用メタルケーブル３１が知られている。

ところで、図３に示すような通常用いられるＬＡＮ用メタルケーブルにおいては、伝送方式の形態上４対を基本構造とすることが多く、また各対は対間の漏話防止を考慮して対撚ピッチを異ならせることが行われている。

このようなＬＡＮ用メタルケーブルの伝送特性に影響を与える因子としては、特性インピーダンス、反射減衰量、挿入損失等があるが、これらはすべて静電容量に起因している。静電容量はケーブルの全長に渡ってできるだけ一定であることが望ましく、静電容量をＣとすると、特性インピーダンスＺ_０と静電容量との関係は数式１の通りとなる。

ここで、Ｌは自己インダクタンスでほぼ一定値であるので、特性インピーダンスが一定になれば静電容量も一定となる。

また、反射減衰量ＲＬの式は数式２の通りとなる。

ここで、Ｒは導体抵抗、Ｚ_ｉｎは入力インピーダンスである。入力インピーダンスがすべての対において標準値である１００Ωに近づくことにより、すべての対の反射減衰量を向上させることができる。

さらに、挿入損失については、減衰定数をαとすると、下記の通り数式３で表すことができる。

ここで、導体抵抗Ｒの値は対撚ピッチにより変化し、通常対撚ピッチが短いほど高くなる。従って、対撚ピッチを調整することにより挿入損失（減衰量）を低減することができる。

ところで、前述したように従来からＬＡＮ用メタルケーブルにおいては、漏話を低減するために複数の対撚線の対撚ピッチをそれぞれ異ならせ、対撚ピッチが最短の対撚線の伝送特性を所定の規格値に合うように設計することが行われている。このような場合、対撚ピッチにより挿入損失が変化するので、対撚線の対撚ピッチを異ならせると各対撚線において挿入損失も異なることになる。そこで、従来から各対撚線においても挿入損失が一定になるような工夫がなされている（例えば、特許文献１参照）。

一方、対撚ピッチが短くなるほど挿入損失が高くなる。そこで、挿入損失を低くするためには絶縁体を厚くすればよいが、ケーブル外径も太くなるという問題が生じてくる。このような問題を解決するために絶縁体を発泡させてケーブルの絶縁外径を細くすることも行われている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１１−１７６２５２号公報実開平６−７１１６号公報

上記したように、従来からＬＡＮ用メタルケーブルの伝送特性を向上させるために各対撚線の対撚ピッチを異ならせることや絶縁体を発泡させることが行われている。しかし、対撚ピッチが短くなるほど静電容量が高くなる傾向があり、各対撚間で静電容量が異なるという問題が生じていた。

また、前述したように特性インピーダンスは１００Ωが標準値であるが、特性インピーダンスは対撚ピッチが短くなるほど低くなるので、１つの対を１００Ωになるように設計、製造してもその他の対は１００Ωからのずれが生じるという問題もある。従って、特性インピーダンスが１００Ωからずれてくると数式２で示したように反射減衰量特性も低下するという問題も生じてくる。

このように、ＬＡＮ用メタルケーブルにおいて、従来から各対撚線の対撚ピッチを異ならせることや絶縁体を発泡させることが行われているが、このような対策だけではＬＡＮ用メタルケーブルの伝送特性の向上には限界があった。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、各対撚線の対撚ピッチを異ならせ、絶縁体を発泡させるとともに絶縁体の発泡率を対撚線毎に変えることにより伝送特性の優れたＬＡＮ用メタルケーブルを提供するものである。

この目的を達成するために本発明のツイストペアケーブルの第１の態様は、導体の外周に発泡層からなる絶縁体が被覆されたコアを２本撚り合わせて１対とした対撚線を複数本有し、対撚線の対撚ピッチが互いに異なるＬＡＮ用メタルケーブルにおいて、複数本の対撚線における絶縁体発泡層の発泡率が対撚ピッチに応じてそれぞれ異なり、対撚ピッチが短いほど絶縁体発泡層の発泡率が高いことを特徴とする。

さらに本発明のツイストペアケーブルの第２の態様は、第１の態様において、対撚線は４対であることを特徴とする。

また本発明のツイストペアケーブルの第３の態様は、第１または第２の態様において、絶縁体発泡層の表面が無発泡化された層からなることを特徴とする。

さらに本発明のツイストペアケーブルの第４の態様は、第１から第３の態様において、絶縁体発泡層の発泡率が各対撚線間において５〜４０％の間で異なることを特徴とする。

また本発明のツイストペアケーブルの第５の態様は、第１から第４の態様において、無発泡層の厚さが０．０４〜０．０６ｍｍであることを特徴とする。

本発明によれば、複数本の対撚線において異なる対撚ピッチに応じて絶縁体発泡層の発泡率もそれぞれ異なるようにしたので静電容量が全長に渡って一定となり、伝送特性の優れたＬＡＮ用メタルケーブルを提供することができる。

以下、本発明のＬＡＮ用メタルケーブルの好ましい実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明のＬＡＮ用メタルケーブルの断面図である。なお、図１においては、説明の便宜上通常ＬＡＮ用メタルケーブルに施される遮蔽層や外被の図示を省略している。図１において、ＬＡＮ用メタルケーブル１は、絶縁体２が被覆された導体３からなるコアを２本撚り合わせて１対の撚線とし、この撚線を４対撚り合わせ、対撚線４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとしている。この対撚線４ａ〜４ｄはそれぞれ対撚ピッチが異なっている。対撚ピッチは各対撚線において８ｍｍ〜２５ｍｍの間で適宜異ならせてある。対撚ピッチが８ｍｍ未満では撚り込み率が高くなるため挿入損失が過大となり、また２５ｍｍを超えると対撚の安定性が損なわれる不都合が生じるからである。

絶縁体２は図２に示すように発泡層５及び絶縁体２の表面の無発泡層６から構成されている。絶縁体２を発泡化すると強度低下が生じるが無発泡層６を設けることにより強度低下を防止することができる。無発泡層６の厚さは０．０４〜０．０６ｍｍが好ましい。無発泡層６の厚さが０．０４ｍｍよりも薄くなると強度低下の防止の効果を奏することができず、また０．０６ｍｍより厚くなると発泡化したことによる絶縁体外径の細径化及び必要とする伝送特性が得られなくなるからである。

ここで、本発明のＬＡＮ用メタルケーブルは各対撚線の対撚ピッチに応じて絶縁体２の発泡率が異なっている。具体的には対撚ピッチが短いほど絶縁体２の発泡率が高くなっている。絶縁体２の発泡率は５％〜４０％の間で異なるようにすることが好ましい。５％未満では発泡化の効果がほとんどなく、４０％を超えると絶縁体２全体の強度が著しく低下してしまうからである。

次に本発明のＬＡＮ用メタルケーブルの対撚ピッチと発泡率の関係について具体例を示す。なお、比較例として絶縁体を発泡しているが各対撚線の発泡率を異ならせていないＬＡＮ用メタルケーブル（比較例１）及び絶縁体を発泡していないＬＡＮ用メタルケーブル（比較例２）も併せて示す。
＜実施例１＞

外径０．５１５ｍｍの導体の外周に厚さ０．１７０ｍｍの絶縁体を被覆し、絶縁外径０．８５５ｍｍとしたコアを２本撚り合わせて対撚線とし、この対撚線（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）を４本撚り合わせたＬＡＮ用メタルケーブルを製作した。絶縁体は発泡ポリエチレン（フォームスキンポリエチレン）からなり、絶縁体の表面には厚さ０．０４ｍｍの無発泡層が設けられている。

４本の対撚線の対撚ピッチはそれぞれ４ａが１１．４ｍｍ、４ｂが１３．５ｍｍ、４ｃが１５．６ｍｍ、４ｄが１８．０ｍｍであり、この対撚ピッチに応じて絶縁体の発泡率を変化させている。具体的には対撚ピッチが短いほど発泡率を高くしている。

実施例１のＬＡＮ用メタルケーブルにおいては、表１に示すように各対撚線の静電容量は４．８３〜４．８６ｎＦ／１００ｍであり、最大値と最小値との差は０．０３ｎＦ／１００ｍであった。また、各対撚線の１００ＭＨｚにおける特性インピーダンスは９９．９〜１００．１Ωであり、いずれも非常に均一であった。その他反射減衰量、挿入損失はいずれも優れた特性を示した。
＜比較例１＞

実施例１と同一の構造を有するＬＡＮ用メタルケーブルを製作した。このケーブルにおける絶縁体は発泡ポリエチレン（フォームスキンポリエチレン）からなり、絶縁体の表面には厚さ０．０４ｍｍの無発泡層が設けられているが、実施例１と異なり絶縁体の発泡率は各対撚線で同一とし、１６．５％とした。

比較例１のＬＡＮ用メタルケーブルにおいては、表１に示すように各対撚線の静電容量は４．６３〜４．８５ｎＦ／１００ｍであり、最大値と最小値との差は０．２２ｎＦ／１００ｍであり、ばらつきは実施例１に比べて大きかった。また、各対撚線の１００ＭＨｚにおける特性インピーダンスは１００．０〜１０２．０Ωであり、１００Ωからずれており、最大値と最小値との差も２．０Ωもあり、実施例１と比べてばらつきが大きかった。また、反射減衰量、挿入損失はいずれも実施例１より劣っていた。
＜比較例２＞

外径０．５１５ｍｍの導体の外周に厚さ０．２２０ｍｍの絶縁体を被覆し、絶縁外径０．９５５ｍｍとしたコアを２本撚り合わせて対撚線とし、この対撚線（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）を４本撚り合わせたＬＡＮ用メタルケーブルを製作した。このケーブルでは絶縁体を発泡させていない。従って、必要な伝送特性を確保するために絶縁体の厚さを厚くしなければならず実施例１よりも絶縁体が０．０５０ｍｍ厚いケーブルを作成した。

比較例２のＬＡＮ用メタルケーブルにおいては、表１に示すように各対撚線の静電容量は４．６８〜４．８９ｎＦ／１００ｍであり、最大値と最小値との差は０．２１ｎＦ／１００ｍもあり、実施例１に比べて非常にばらつきが大きかった。また、各対撚線の１００ＭＨｚにおける特性インピーダンスは１０５．１〜１０７．０Ωであり、１００Ωから大きくずれているとともに最大値と最小値との差も１．９Ωもあり、やはり実施例１と比べて非常にばらつきが大きかった。また、反射減衰量、挿入損失はいずれも実施例１より大きく劣っていることはもちろん、比較例１よりも劣った特性であった。

以上、表１から明らかなように、比較例１と比較例２では絶縁体を発泡させない比較例２よりも絶縁体を発泡させた比較例１の方が絶縁外径も細くでき、また静電容量や特性インピーダンス等の伝送特性も安定しているが、実施例１では静電容量や特性インピーダンスが比較例１に比べてさらに安定しており、本発明のＬＡＮ用メタルケーブルが優れた伝送特性を有していることが明らかとなった。
＜実施例２＞

外径０．５４５ｍｍの導体の外周に厚さ０．１７０ｍｍの絶縁体を被覆し、絶縁外径０．８８５ｍｍとしたコアを２本撚り合わせて対撚線とし、この対撚線（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）を４本撚り合わせたＬＡＮ用メタルケーブルを製作した。絶縁体は発泡ポリエチレン（フォームスキンポリエチレン）からなり、絶縁体の表面には厚さ０．０４ｍｍの無発泡層が設けられている。

４本の対撚線の対撚ピッチはそれぞれ４ａが１０．４ｍｍ、４ｂが１２．４ｍｍ、４ｃが１４．５ｍｍ、４ｄが１６．４ｍｍであり、発泡率は対撚ピッチが短いほど高くした構造としている。

実施例２のＬＡＮ用メタルケーブルにおいては、表２に示すように各対撚線の静電容量は４．７１〜４．７８ｎＦ／１００ｍであり、最大値と最小値との差は０．０７ｎＦ／１００ｍであった。また、各対撚線の１００ＭＨｚにおける特性インピーダンスは９９．９〜１００．１Ωであり、いずれも非常に均一であった。また反射減衰量、挿入損失はいずれも優れた特性を示した。
＜比較例３＞

実施例２と同一の構造を有するＬＡＮ用メタルケーブルを製作した。このケーブルにおける絶縁体は発泡ポリエチレン（フォームスキンポリエチレン）からなり、絶縁体の表面には厚さ０．０４ｍｍの無発泡層が設けられているが、比較例３では実施例２と異なり絶縁体の発泡率は各対撚線で同一とし、２３．０％とした。

比較例３のＬＡＮ用メタルケーブルにおいては、表２に示すように各対撚線の静電容量は４．４１〜４．７８ｎＦ／１００ｍであり、最大値と最小値との差は０．３７ｎＦ／１００ｍであり、ばらつきは実施例２に比べて大きかった。また、各対撚線の１００ＭＨｚにおける特性インピーダンスは１００．１〜１０３．０Ωであり、１００Ωからずれており、最大値と最小値との差も２．９Ωもあり、やはり実施例２と比べればばらつきが大きかった。また、反射減衰量、挿入損失はいずれも実施例２より劣っていた。
＜比較例４＞

外径０．５４５ｍｍの導体の外周に対撚線４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとしてそれぞれ厚さ０．２２０ｍｍ、０．２１０ｍｍ、０．２０５ｍｍ、０．１９５ｍｍの絶縁体を被覆し、絶縁外径を０．９８５ｍｍ、０．９６５ｍｍ、０．９５５ｍｍ、０．９３５ｍｍとしたコアを２本ずつ撚り合わせて対撚線４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとし、この対撚線を４本撚り合わせたＬＡＮ用メタルケーブルを製作した。このケーブルでは絶縁体を発泡させていない。

比較例４のＬＡＮ用メタルケーブルにおいては、表２に示すように各対撚線の静電容量は４．８２〜４．９９ｎＦ／１００ｍであり、最大値と最小値との差は０．１７ｎＦ／１００ｍもあり、実施例２に比べて非常にばらつきが大きかった。また、各対撚線の１００ＭＨｚにおける特性インピーダンスは１０２．４〜１０４．１Ωであり、１００Ωから大きくずれているとともに最大値と最小値との差も１．７Ωもあり、やはり実施例２と比べて非常にばらつきが大きかった。また、反射減衰量、挿入損失はいずれの特性においても実施例２より大きく劣っていることはもちろん、比較例３よりも劣った特性であった。

以上、表２に示す実施例２、比較例３、比較例４との値からも実施例１、比較例１、比較例２における傾向と同様に本発明のＬＡＮ用メタルケーブルが優れた伝送特性を有していることが明らかとなった。

上記したように本発明によれば、対撚線の対撚ピッチに関して対撚ピッチが短いほど絶縁体の発泡率を高くするようにしたので静電容量や特性インピーダンス、反射減衰量、挿入損失等の伝送特性に優れたＬＡＮ用メタルケーブルを提供することができる。

本発明のＬＡＮ用メタルケーブルの断面図である。本発明のＬＡＮ用メタルケーブルの絶縁体を説明する図である。従来のＬＡＮ用メタルケーブルの断面図である。

１ＬＡＮ用メタルケーブル
２絶縁体
３導体
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ対撚線
５発泡層
６無発泡層

Claims

導体の外周に発泡層からなる絶縁体が被覆されたコアを２本撚り合わせて１対とした対撚線を複数本有し、前記対撚線の対撚ピッチが互いに異なるＬＡＮ用メタルケーブルにおいて、前記複数本の対撚線における絶縁体発泡層の発泡率が前記対撚ピッチに応じてそれぞれ異なり、前記対撚ピッチが短いほど前記絶縁体発泡層の発泡率が高いことを特徴とするＬＡＮ用メタルケーブル。
前記対撚線は４対であることを特徴とする請求項１記載のＬＡＮ用メタルケーブル。
前記絶縁体発泡層の表面が無発泡化された層からなることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＬＡＮ用メタルケーブル。
前記絶縁体発泡層の発泡率が各対撚線間において５〜４０％の間で異なることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れかの請求項に記載のＬＡＮ用メタルケーブル。
前記無発泡層の厚さが０．０４〜０．０６ｍｍであることを特徴とする請求項１から請求項４までの何れかの請求項に記載のＬＡＮ用メタルケーブル。