JP5330888B2 - 高速差動ケーブル - Google Patents

Description

本発明は、２芯の信号線を用いて信号の差動伝送を行う高速差動ケーブルに関する。

従来、データ伝送が高速ビットレートで行われる場合に用いられる伝送線路として、高速差動ケーブルがある。このような高速差動ケーブルは、特許文献１に示されており、この特許文献１には、内部導体の外周に絶縁体層（誘電体層）を設けて信号線とし、この信号線を２芯平行に並べそれらの一方外側にドレイン線を１本配置し、３芯フラット構造を保持しつつアルミポリエステルテープを金属面内側で螺旋巻きして外部導体を形成し、この外部導体の外周に外被を設けた構成の高速差動ケーブルが開示されている。この高速差動ケーブルによれば、ドレイン線が２芯の信号線の一側に配置されているためケーブルの屈曲性の自由度が高いと共にアセンブリ性も良好であるためケーブルの取り扱い性に優れている。

特開２００２−３５８８４１号公報

ところが、特許文献１に開示されている高速差動ケーブルでは、外部導体を形成するためのアルミポリエステルテープを螺旋巻きにした場合には、高周波数領域において減衰量の急激な落ち込み（所謂、サックアウト（ドロップアウト））が発生する。また、外部導体は完全導体ではないため、２芯の信号線間の電位差のある導体電位が外部導体上に誘導されて電位差が生じ、この結果、外部導体上に電流が流れて損失が生じるので減衰量が大きく低下する。上述した種々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、３芯フラット構造によりケーブルの取り扱い性を維持し、かつ高周波数領域における減衰量のサックアウトの発生を防止しつつ、周波数の増加に伴う減衰量の低下を抑えることができる高速差動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、伝送特性に優れ、さらにはケーブルの取り扱い性が良好な高速差動ケーブルを提供することにある。

上記目的達成のため、本発明の高速差動ケーブルでは、内部導体の外周に第１の誘電体層を設けた信号線を２芯平行に配置し、前記２芯の信号線の外周に第２の誘電体層を設け、前記第２の誘電体層の外周に外部導体を縦沿えに設け、前記外部導体の外周にテープ状部材を螺旋状に巻き付けた巻回層を設け、前記巻回層の外側であって前記信号線の一側にドレイン線を前記信号線と平行になるように配置し、前記巻回層および前記ドレイン線の外周に外被を設けたことを特徴としている。

このように、外部導体を縦沿えに設けたので、高周波数領域において減衰量のサックアウトの発生を防止することができる。さらに、配線作業時にケーブルの屈曲を繰り返しても、巻回層により外部導体のバラケを防止して良好な縦沿え状態を維持することができるので、高周波数領域における減衰量のサックアウトの発生防止が損なわれることはない。また、第２の誘電体層により２芯の信号線が覆われ、この第２の誘電体層の外周を外部導体が覆うことになるので、２芯の信号線間の電位差のある導体電位は外部導体上に誘導されず、この結果、外部導体上に発生する電流を抑えて損失を少なくすることができ、減衰量の低下を抑えることができる。また、ドレイン線は２芯の信号線の一側に配置されることになるためケーブルの取り扱い性に優れ、配線作業の効率を高めることができる。また、３芯フラット構造であるためケーブル幅を小さくすることができ、小型機器に使用することができる。また、巻回層は、金属蒸着テープで構成しても良い。これにより、巻回層の導体側にドレイン線が接触することになるので、外部導体上に発生する電流をさらに抑えて損失を少なくすることができ、減衰量の低下をさらに抑えることができる。

本発明の実施形態に係る高速差動ケーブルの軸と直交する方向の図である。 実施例および比較例の高速差動ケーブルの周波数と減衰量との関係を示す図である。

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。

図１は、本発明の実施形態に係る高速差動ケーブルの軸と直交する方向の図である。この高速差動ケーブル１は、中心導体１１（内部導体）の外周に第１の誘電体層１２を形成した信号線１０を２芯平行に配置し、２芯の信号線１０の外周に第２の誘電体層１３を形成する。この第２の誘電体層１３の外周に後述するシールド層１４の絶縁側を外側にし導体側を内側にしたシールド層（外部導体）１４を形成し、さらにシールド層１４の外周にテープ状部材でなる巻回層１５を形成する。そして、巻回層１５の外側であって信号線１０の一側にドレイン線１６を平行配置し、巻回層１５およびドレイン線１６の外周にジャケット（外被）１７を形成した構成となっている。

中心導体１１は、例えば銀めっき軟銅線が使用可能である。第１の誘電体層１２には、例えば多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ＥＰＴＦＥ）、発泡の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）等のフッ素樹脂が使用可能である。第２の誘電体層１３には、例えば発泡のＦＥＰ等のフッ素樹脂が使用可能である。シールド層１４には、ＡＬＰＥＴ、即ちアルミ箔とポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）とを、接着層としてポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を介して積層してテープ状に形成した金属化テープが使用可能である。シールド層１４は、導体側であるアルミ面１４ｂが第２の誘電体層１３と接触する態様で、第２の誘電体層１３を包囲するように外周に縦沿い（いわゆる、シガレット巻き）で設けられる。なお、シールド層１４は、上記したような金属化テープを用いたが、例えば、ＰＥＴに銅、アルミ等の金属を蒸着した金属蒸着テープあるいはアルミ箔、銅箔等の金属箔をテープ化した金属テープを用いても良いことは勿論のことである。巻回層１５には、例えばＰＥＴもしくはポリエステル（ＰＥ）に銅を蒸着してテープ状に形成した金属蒸着テープが使用可能である。巻回層１５は、導体側である銅面１５ａがドレイン線１６と接触する態様で、シールド層１４を包囲するように外周に螺旋状（いわゆる、スパイラル巻き）に設けられる。なお、一般的なＰＥでなる絶縁テープをシールド層１４を包囲するように外周に螺旋状（スパイラル巻き）に設けて巻回層１５としても良い。ドレイン線１６には、例えば銀めっき軟銅線が使用可能である。ジャケット１７には、例えばＦＥＰが使用可能である。

このような構成の高速差動ケーブル１は以下の手順により作製される。先ず、１本の中心導体１１の外周にＥＰＴＦＥのテープを巻回して第１の誘電体層１２を形成した単線の信号線１０を作製する。もちろん、この第１の誘電体層１２は、押出機（図示せず）を用いて誘電体を押出し形成しても良い。次に、２本の信号線１０を第１の誘電体層１２が軸方向に接触するように平行に配置し、２芯の信号線１０の第１の誘電体層１２の外周を包囲するように例えば押出機を用いて誘電体を押出し被覆して第２の誘電体層１３を形成する。そして、第２の誘電体層１３の外周を包囲するように金属化テープをＰＥＴ面１４ａを外側にしアルミ面１４ｂを内側にして縦沿えに巻回（シガレット巻き）してシールド層１４を形成する。さらに、シールド層１４の外周を包囲するように金属蒸着テープをＰＥ面１５ｂを内側にし銅面１５ａを外側にして螺旋状に巻回（スパイラル巻き）して巻回層１５を形成する。最後に、巻回層１５の外周であって信号線１０の一側にドレイン線１６を配置し、巻回層１５およびドレイン線１６の外周に絶縁テープを巻き付けて、もしくは押出機を用いて絶縁体を押出し被覆してジャケット１７を形成する。以上により、高速差動ケーブル１が完成する。

以上のような構成の高速差動ケーブル１によれば、シールド層１４を縦沿えに設けたので、高周波数領域において減衰量のサックアウトの発生を防止することができる。さらに、配線作業時に高速差動ケーブル１の屈曲を繰り返しても、巻回層１５によりシールド層１４のバラケを防止して良好な縦沿え状態を維持することができるので、高周波数領域における減衰量のサックアウトの発生防止が損なわれることはない。また、第２の誘電体層１３により２芯の信号線１０が覆われ、この第２の誘電体層１３の外周をシールド層１４が覆うことになる。このため、２芯の信号線１０間の電位差のある導体電位はシールド層１４上に誘導されないので、シールド層１４上に発生する電流を抑えて損失を少なくすることができ、減衰量の低下を抑えることができる。また、ドレイン線１６が２芯の信号線１０の一側に配置されているため、高速差動ケーブル１の屈曲性の自由度が高いと共にアセンブリ性も良好となって高速差動ケーブル１の取り扱い性に優れ、配線作業の効率を高めることができる。

次に、実施例として本実施形態の高速差動ケーブル１および比較例として従来の高速差動ケーブルを作製し、それらの減衰量を測定したので、この測定結果について図２を参照して説明する。ここで、測定に使用した実施例の高速差動ケーブル１は、以下のようにして作製されている。中心導体１１として外径０．５１１ｍｍの銀めっき軟銅線を用意し、この中心導体１１の外周に外径０．９ｍｍとなるように多孔質ＰＴＦＥのテープを巻回して第１の誘電体層１２を形成し信号線１０とする。２本の信号線１０を第１の誘電体層１２が軸方向に接触するように平行に配置し、２本の信号線１０の第１の誘電体層１２の外周を包囲するように、厚さ０．４５ｍｍとなるように発泡のＦＥＰを被覆して第２の誘電体層１３を形成する。

そして、第２の誘電体層１３の外周を包囲するように、厚さ１０μｍのアルミ箔と厚さ１２μｍのＰＥＴとを厚さ２〜３μｍのＰＶＣ（接着層）を介して積層してなるＡＬＰＥＴを、アルミ面１４ｂが密着するように縦沿えに巻回（シガレット巻き）してシールド層１４を形成する。さらに、シールド層１４の外周を包囲するように、厚さ９μｍのＰＥの一面に銅を蒸着してなる金属蒸着テープを、銅面１５ａが密着するように螺旋状に巻回（スパイラル巻き）して巻回層１５を形成する。そして、巻回層１５の外側であって信号線１０の一側に外径０．２５４ｍｍの銀メッキ軟銅線をドレイン線１６として平行配置し、最後に、巻回層１５およびドレイン線１６の外周を包囲するように、厚さ０．０５ｍｍのＦＥＰを被覆してジャケット１７を形成する。

一方、測定に使用した比較例の高速差動ケーブルは、以下のようにして作製されている。中心導体として外径０．５１１ｍｍの銀めっき軟銅線を用意し、この中心導体の外周に外径１．２５ｍｍとなるように多孔質ＰＴＦＥのテープを巻回して誘電体層を形成し信号線とする。２本の信号線を誘電体層が軸方向に接触するように平行に配置し、２本の信号線の誘電体層の外周を包囲するように、厚さ１０μｍのアルミ箔と厚さ１２μｍのＰＥＴとを厚さ２〜３μｍのＰＶＣ（接着層）を介して積層してなるＡＬＰＥＴを、ＰＥＴ面が密着するように螺旋状に巻回（スパイラル巻き）してシールド層を形成する。シールド層の外側であって信号線の一側に外径０．２５４ｍｍの銀メッキ軟銅線をドレイン線として平行配置し、最後に、シールド層およびドレイン線の外周を包囲するように、厚さ０．０５ｍｍとなるようにＦＥＰを被覆してジャケットを形成する。

図２は、実施例の高速差動ケーブル１および比較例の高速差動ケーブルに対し、周波数（ＧＨｚ）を０〜２０ＧＨｚまで変化させたときの減衰量（ｄＢ／ｍ）の変化を示す図である。図２から明らかなように、比較例の高速差動ケーブルでは、周波数が１１〜１６ＧＨｚにかけてサックアウトが発生しているのに対し、実施例の高速差動ケーブル１ではサックアウトの発生を防止できる。

また、例えば周波数が１．０ＧＨｚ、２．０ＧＨｚ、３．１２５ＧＨｚ、５．０ＧＨｚ、６．０ＧＨｚのとき、比較例の高速差動ケーブルの減衰量は、０．７５７ｄＢ／ｍ、１．００１ｄＢ／ｍ、１．２２１ｄＢ／ｍ、１．６５３ｄＢ／ｍ、１．８４５ｄＢ／ｍであるのに対し、実施例の高速差動ケーブル１の減衰量は、０．５６３ｄＢ／ｍ、０．７０２ｄＢ／ｍ、０．８９２ｄＢ／ｍ、１．１８８ｄＢ／ｍ、１．３１７ｄＢ／ｍとなり、比較例の高速差動ケーブルの減衰量と比べて実施例の高速差動ケーブル１の減衰量の低下を抑えることができる。

本発明の高速差動ケーブルは、高速ビットレートで長距離のデータ伝送を行う機器、例えば、コンピュータ、計算機、携帯電話等の電子機器に適用可能であり、更に、自動車、飛行機等の制御回路にも適用可能である。

１ 高速差動ケーブル、１０ 信号線、１１ 中心導体（内部導体）、１２ 第１の誘電体層、１３ 第２の誘電体層、１４ シールド層（外部導体）、１４ａ ＰＥＴ面、１４ｂ アルミ面、１５ 巻回層、１５ａ 銅面、１５ｂ ＰＥ面、１６ ドレイン線、１７ ジャケット（外被）

Claims (2)

1. 内部導体の外周に第１の誘電体層を設けた信号線を２芯平行に配置し、前記２芯の信号線の外周に第２の誘電体層を設け、前記第２の誘電体層の外周に外部導体を縦沿えに設け、前記外部導体の外周にテープ状部材を螺旋状に巻き付けた巻回層を設け、前記巻回層の外側であって前記信号線の一側にドレイン線を前記信号線と平行になるように配置し、前記巻回層および前記ドレイン線の外周に外被を設けたことを特徴とする高速差動ケーブル。
2. 前記巻回層は、金属蒸着テープでなることを特徴とする請求項１に記載の高速差動ケーブル。

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