JP5811976B2 - 発泡同軸ケーブル及び多芯ケーブル - Google Patents

Description

本発明は、発泡材料からなる絶縁体を使用した発泡同軸ケーブル及び多芯ケーブルに関するものである。

従来より、発泡材料からなる低誘電率の絶縁体を使用した高速伝送用の発泡同軸ケーブルが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このような発泡同軸ケーブルとして、図２に示すように、一対の中心導体２と、中心導体２の周囲を一括して覆う発泡材料からなる絶縁体（発泡絶縁体）３と、絶縁体３の周囲を覆う非発泡のスキン層（外層スキン）４と、スキン層４の外周に設けられたシールド導体５と、を備えた発泡同軸ケーブル２１が従来より知られている。

特開２００３−１４１９４４号公報 特開２０１０−８００９７号公報 特開２００８−２９３８６２号公報

ところで、発泡同軸ケーブル２１では、一対の中心導体２で差動信号を伝送する差動モードと、一対の中心導体２で同相信号を伝送する同相モードの２つの伝送モードが存在している。

差動モードの信号伝送では、中心導体２付近に電界が集中するため、差動モードの伝播速度は主に中心導体２間に存在する絶縁体３（つまり発泡材料）の比誘電率で決まる。

他方、同相モードの信号伝送では、中心導体２とシールド導体５との間に電界が集中するため、同相モードの伝播速度は中心導体２とシールド導体５の間に存在する絶縁体３とスキン層４の双方の比誘電率で決まる。なお、比誘電率ε_rでの信号の伝播速度Ｖは、光速をＶ_cとすると、下式
Ｖ＝Ｖ_c／（ε_r）^1/2
で表される。

ここで、スキン層４は非発泡であるため高誘電率である。したがって、従来の発泡同軸ケーブル２１では、同相モードの伝播速度の方が差動モードの伝播速度よりも遅くなり、差動モードと同相モードでは伝播速度が異なってしまう。つまり、従来の発泡同軸ケーブル２１では、差動・同相モード間でスキューが発生してしまう。

高速伝送では主に差動信号が用いられているため、理想的には、差動・同相モード間のスキューは伝送特性に影響を及ぼさない。しかし、製造上のばらつきなどでケーブル構造の対称性が崩れた場合など、差動モードから同相モード、同相モードから差動モードといった相互の結合（差動−同相間結合（ＳＣＤ２１、ＳＤＣ２１））が発生した場合には、差動・同相モード間のスキューにより伝送特性（差動信号のスキュー特性）が悪化してしまうという問題が生じる。

差動−同相間結合を完全に無くすことは困難であるため、差動−同相間結合が発生した場合であっても伝送特性の悪化を抑制できる発泡同軸ケーブルが望まれる。

なお、スキン層４を省略することにより、差動・同相モード間のスキューを抑制する方法も考えられるが、スキン層４は機械的強度の低い発泡材料からなる絶縁体３を保護する役割や、水の浸入を防止する役割を果たしており、スキン層４を省略すると別の問題が発生してしまう。

本発明は上記事情に鑑み為されたものであり、差動−同相間結合が発生した場合であっても伝送特性の悪化を抑制できる発泡同軸ケーブル及び多芯ケーブルを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、一対の中心導体と、該中心導体の周囲を一括して覆う発泡材料からなる絶縁体と、該絶縁体の周囲を覆う非発泡のスキン層と、該スキン層の外周に設けられたシールド導体と、を備えた発泡同軸ケーブルにおいて、前記スキン層の外周あるいは前記シールド導体の内周に溝を形成し空隙を形成した発泡同軸ケーブルである。

前記溝は、前記スキン層の外周に溝加工を施すことにより形成されてもよい。

前記溝は、前記スキン層の外周に、周方向に等間隔に、長手方向に沿って形成されてもよい。

前記絶縁体の比誘電率をε_{r_1}、前記スキン層の比誘電率をε_{r_2}としたとき、前記スキン層に対する前記空隙の体積比ｘが、下式
ｘ＝（ε_{r_1}−ε_{r_2}）／（１−ε_{r_2}）
を満たしてもよい。

また、本発明は、複数のケーブルを撚り合わせ、その周囲に保護用のジャケットを設けた多芯ケーブルにおいて、前記ケーブルの少なくとも１つに、請求項１〜４いずれかに記載の発泡同軸ケーブルを用いた多芯ケーブルである。

本発明によれば、差動−同相間結合が発生した場合であっても伝送特性の悪化を抑制できる。

本発明の一実施の形態に係る発泡同軸ケーブルの横断面図である。 従来の発泡同軸ケーブルの横断面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施の形態に係る発泡同軸ケーブルの横断面図である。

図１に示すように、発泡同軸ケーブル１は、一対の中心導体２と、中心導体２の周囲を一括して覆う発泡材料からなる絶縁体３と、絶縁体３の周囲を覆う非発泡のスキン層４と、スキン層４の外周に設けられたシールド導体５と、を備えている。

一対の中心導体２は平行に配置され、その一対の中心導体２を一括して覆うように断面視で楕円形状の絶縁体３が設けられている。スキン層４は、機械的強度の低い発泡材料からなる絶縁体３を保護する役割や、水の浸入を防止する役割を果たしている。なお、図示していないが、シールド導体５の外周には、絶縁テープを巻き付けたりシースを被覆したりして絶縁層が形成される。

本実施の形態に係る発泡同軸ケーブル１では、スキン層４の外周あるいはシールド導体５の内周に微細な溝を形成し空隙６を形成している。空隙６は、同相モードにおける実効誘電率を低下させるためのものであり、スキン層４とシールド導体５との間に均一に分布するようコントロールして形成される。

本実施の形態では、スキン層４の外周を削ることで溝（空隙６）を形成している。なお、これに限らず、スキン層４の外周を荒らす処理を行うことで微細な溝を形成してもよい。なお、溝の深さは、伝送する信号の波長に対して十分に小さくする必要があり、また、少なくともスキン層４の厚さ（例えば数１００μｍ程度）よりも小さくする必要がある。

また、本実施の形態では、スキン層４の外周に、周方向に等間隔に、長手方向に沿って溝（空隙６）を形成した。本実施の形態では、製造を容易とする（量産性を向上する）ために、溝（空隙６）をこのような形状としたが、これに限らず、例えば、螺旋状に溝を形成してもよいし、ランダムに溝を形成してもよい。なお、周期的に溝（空隙６）を形成した場合、共振が発生するなどして伝送特性に影響を及ぼす場合も考えられるので、伝送特性を向上させるという観点からは、溝（空隙６）をランダムに形成することが好ましい。

また、空隙６は、絶縁体３の比誘電率をε_{r_1}、スキン層４の比誘電率をε_{r_2}としたとき、スキン層４に対する空隙６の体積比ｘが、下式
ｘ＝（ε_{r_1}−ε_{r_2}）／（１−ε_{r_2}）
を満たすように形成される。これにより、差動モードと同相モードの実効比誘電率が一致することとなり、差動・同相モード間のスキューを抑制することが可能になる。なお、スキン層４に対する空隙６の体積比ｘが上式を満たさない場合であっても、上式を満たす体積比ｘにできるだけ近づけるよう空隙６を制御することで、差動モードと同相モードの実効比誘電率の差を低減し、差動・同相モード間のスキューを低減することが可能である。

例えば、絶縁体３の比誘電率ε_{r_1}が１．８、スキン層４の比誘電率ε_{r_2}が２．２である場合、ｘ＝１／３となり、（スキン層４の体積）：（空隙６の体積）＝２：１となるように空隙６を形成すればよい。

本発明の発泡同軸ケーブル１を複数本撚り合わせ、その周囲に保護用のジャケットを設けると、本発明の多芯ケーブルが得られる。なお、多芯ケーブルに含まれる全てのケーブルに本発明の発泡同軸ケーブル１を用いなければならないというわけではなく、多芯ケーブルに含まれるケーブルの少なくとも１つに発泡同軸ケーブル１を用いていれば本発明に含まれる。

以上説明したように、本実施の形態に係る発泡同軸ケーブル１では、スキン層４の外周あるいはシールド導体５の内周に微細な溝を形成し空隙６を形成している。

空隙６を形成することにより、同相モードにおける実効誘電率を低下させること、すなわち、スキン層４の高い誘電率を空隙６の低い誘電率で相殺することが可能となり、差動モードと同相モードの実効誘電率を等しくする（あるいは近づける）ことが可能になる。その結果、差動モードと同相モードの伝播速度を等しくして（あるいは近づけて）、差動・同相モード間のスキューを抑制し、製造上のばらつきなどで差動−同相間結合が発生した場合であっても伝送特性の悪化を抑制することが可能になる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上記実施の形態では、スキン層４の外周に微細な溝を形成し空隙６を形成する場合を説明したが、シールド導体５の内周面をエンボス加工するなどして、シールド導体５の内周に微細な溝を形成し空隙６を形成するようにしてもよい。

また、スキン層４とシールド導体５との間に空隙６となる溝を形成した介在を挟み込むことも可能である。この場合、介在はスキン層４の一部として扱われることとなるため、スキン層４の外周に空隙６を形成した場合と同じことになる。

１ 発泡同軸ケーブル
２ 中心導体
３ 絶縁体
４ スキン層
５ シールド導体
６ 空隙

Claims (5)

1. 一対の中心導体と、
   該中心導体の周囲を一括して覆う発泡材料からなる絶縁体と、
   該絶縁体の周囲を覆う非発泡のスキン層と、
   該スキン層の外周に設けられたシールド導体と、
   を備えた発泡同軸ケーブルにおいて、
   前記スキン層の外周あるいは前記シールド導体の内周に溝を形成し空隙を形成した
   ことを特徴とする発泡同軸ケーブル。
2. 前記溝は、前記スキン層の外周に溝加工を施すことにより形成される
   請求項１記載の発泡同軸ケーブル。
3. 前記溝は、前記スキン層の外周に、周方向に等間隔に、長手方向に沿って形成される
   請求項１または２記載の発泡同軸ケーブル。
4. 前記絶縁体の比誘電率をε_{r_1}、前記スキン層の比誘電率をε_{r_2}としたとき、前記スキン層に対する前記空隙の体積比ｘが、下式
   ｘ＝（ε_{r_1}−ε_{r_2}）／（１−ε_{r_2}）
   を満たす
   請求項１〜３いずれかに記載の発泡同軸ケーブル。
5. 複数のケーブルを撚り合わせ、その周囲に保護用のジャケットを設けた多芯ケーブルにおいて、
   前記ケーブルの少なくとも１つに、請求項１〜４いずれかに記載の発泡同軸ケーブルを用いた
   ことを特徴とする多芯ケーブル。