(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心導体部を中心として、導体部を同心円状に内側から内部導体部、外部導体部の順に配置し、前記内部導体部を信号導体とし、前記中心導体と前記外部導体を接地とし、
前記中心導体部と、前記内部導体部と、前記外部導体部のうち一つ以上の導体部に凹凸を備えることにより、同軸ケーブルの直径当たりの導体部の表面積を広く備えることを特徴とする同軸ケーブル。
【請求項２】
ケーブルの中心部に中心導体部を、周囲に外部導体部を備える同軸ケーブルにおいて、前記中心導体部と前記外部導体部に凹凸を備え、同軸ケーブルの直径当たりの導体部の表面積を広く備えることを特徴とする同軸ケーブル。
【請求項３】
前記中心導体部と前記外部導体部の凹凸の配置は、一方の導体部の凹部の位置と、もう一方の導体部の凸部の位置とが向かい合うように配置し、かつ、全体として所定の特性インピーダンスを備えることを特徴とする請求項２に記載の同軸ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は同軸ケーブルに関し、特に高い高周波信号の送信の可能な同軸ケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
同軸ケーブルは、円筒形の外部導体と、その内部中央に備える線状の中心導体との一組の導体による通信ケーブルであり、通信する電流の帰路である外部導体が遮蔽作用をし通信を保護するため、高周波における伝送損失が小さく漏話特性やインピーダンス均衡性に優れている。
【０００３】
このため、長距離広帯域の通信等に適しており、基幹回線網やＣＡＴＶやＬＡＮ等に広く実用化されており、またコンピュータ等の電子機器を高速化するためには、高周波の信号を同軸ケーブルなどの伝送線路を使って伝送することが必要である。
【０００４】
しかし、同軸ケーブルにおいても伝送信号の周波数が数ＧＨｚにも及ぶと、信号波形がなまったり信号振幅が小さくなるなどの減衰が問題となる。この問題の主要因の一つとして挙げられるのが表皮効果である。
【０００５】
表皮効果とは、信号の周波数ｆが高くなるにつれて電流が導体の表面のみを流れる現象をいい、具体的には、式１に示すように電流の流れる導体表面の厚さδが薄くなる現象である。
【０００６】
δ＝√｛ρ／πμｆ｝……式１
（δ：表皮厚さ［ｍ］、π：円周率（＝３．１４・・・）、μ：透磁率（＝μ０＝４π＊１０−７［Ｈ／ｍ］）、ｆ：周波数［Ｈｚ］、ρ：固有抵抗（＝１．７＊１０−８［Ωｍ］（銅の場合））
具体例として、周波数ｆが１ＧＨｚにおける銅の表皮厚さδは、わずか約２μｍである。
【０００７】
しかしまた一方で、表皮効果により、高周波信号は導体の表面部分のみを流れるため、同軸ケーブルの抵抗が著しく増加し通信の大きな障害となった。
【０００８】
このためケーブルの抵抗を抑え高周波信号の送信を実現するためには、ケーブルの単位長さ当たりの導体部の表面積を広くする必要があり、従来では同軸ケーブルの中心導体及び外部導体の直径を太くする方法がとられていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、同軸ケーブルの中心導体及び外部導体の直径を太くする従来の方法では、実装体積の点から電子機器の配線への使用には制約があった。
【００１０】
本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解決し、同軸ケーブルの径を大きくすることなく、表皮効果による抵抗値の増加を抑え、数ＧＨｚや数十ＧＨｚもの高周波信号に対しても良好に通信が可能な同軸ケーブルを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の同軸ケーブルは、中心導体部を中心として、導体部を同心円状に内側から内部導体部、外部導体部の順に配置し、前記内部導体部を信号導体とし、前記中心導体と前記外部導体を接地とし、前記中心導体部と、前記内部導体部と、前記外部導体部のうち一つ以上の導体部に凹凸を備えることにより、同軸ケーブルの直径当たりの導体部の表面積を広く備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の本発明の同軸ケーブルは、ケーブルの中心部に中心導体部を、周囲に外部導体部を備える同軸ケーブルにおいて、前記中心導体部と前記外部導体部に凹凸を備え、同軸ケーブルの直径当たりの導体部の表面積を広く備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の本発明の同軸ケーブルは、前記中心導体部と前記外部導体部の凹凸の配置は、一方の導体部の凹部の位置と、もう一方の導体部の凸部の位置とが向かい合うように配置し、かつ、全体として所定の特性インピーダンスを備えることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施の形態の同軸ケーブル１０の一実施例の断面図である。
【００１９】
図１を参照すると、本実施の形態の同軸ケーブル１０は、中心から中心導体１１、内部導体１２、外部導体１３が同心円状に配され、かつ各導体の間には第１絶縁体１５と第２絶縁体１６を配している。また、内部導体１２を信号導体とし、かつ中心導体１１及び外部導体１３を接地として、信号を送信する。
【００２０】
本実施の形態の同軸ケーブル１０は、導体部が三層構造を成し、更に三層構造の中央である内部導体１２により信号の送信を行う方式のため、従来の（中心の信号導体と周囲の接地の導体との）２層構造の同軸ケーブルと比べて、ケーブルの直径当たりの表皮効果により信号が流れる導体部の断面積が広く、このため低い抵抗値が実現され効率の良い通信が可能となるのである。
【００２１】
つまり、同軸ケーブル１０の内部導体１２に高周波の信号を伝送すると、中心導体１１の外径表面と、内部導体１２の内径と外径の両表面と、外部導体１３の内径表面にそれぞれ表皮効果による電流が流れる層ができる。このため、外部導体１３と径が同じ従来の同軸ケーブル１０に比して等価的に電流が流れる層の断面積を増やすことができ、結果的に抵抗値を低減できるという効果がある。
【００２２】
伝搬遅延時間τを等しくするために、第１絶縁体１５の比誘電率と、第２絶縁体１６の絶縁体の比誘電率の値は等しいものとする。このため、本実施の形態の同軸ケーブル１０においては、特に同一材料により両者を構成する。
【００２３】
尚、各部の直径や厚さ、及び絶縁体の比誘電率や導体の固有抵抗は、内部導体１２を信号導体とし、かつ中心導体１１と外部導体１３を接地とした場合に、所望の特性インピーダンスＺ０（５０Ω等）になるよう制御されるものとする。
【００２４】
なお、特開昭６１−０４７０１７号公報に開示された従来技術では、原子力発電所等において発生する非常に強い電気的また電磁的障害に対応する目的で、外部導体を２重に備え外部からの遮蔽作用を強化した同軸ケーブル（つまり内側からＳｉｇ／ＧＮＤ／ＧＮＤ）が提案されているが、しかし本実施の形態の同軸ケーブル１０では、ケーブルの直径を太くすることなく高周波におけるケーブルの抵抗値を下げることが目的であり、また中心導体１１ではなく内部導体１２を信号導体とする（つまり内側からＧＮＤ／Ｓｉｇ／ＧＮＤ）ことを特徴としており、この従来技術と本実施の形態の同軸ケーブル１０とは全く異なるものである。つまり、この従来技術の同軸ケーブルでは、通常の同軸ケーブルと比較してケーブルの直径が太くなるのみで抵抗値は改善されない。
【００２５】
次に、本実施の形態の同軸ケーブルの具体的な一実施例を説明する。
【００２６】
図２は本実施の形態の同軸ケーブル１０の具体的な一実施例の断面図であり、図４は従来の同軸ケーブル１０ｂの断面図であり、図２と図４の同軸ケーブルは共に１ＧＨｚの信号に対し５０Ωの特性インピーダンスを備えるものである。
【００２７】
図２と図４の各部寸法は、株式会社アプライド・シミュレーション・テクノロジ社製ＡｐｓｉｍＲＬＧＣで導出した値であり、導体部は銅（固有抵抗ρ＝１．７＊１０−８［Ωｍ］）を用い、絶縁部の比誘電率εｒは１．３として計算している。
【００２８】
高周波信号を流れる電流の抵抗は、表皮効果により信号線の表面積に依存し、本実施の形態の同軸ケーブル１０の信号線である内部導体１２の高周波信号の電流が流れる面は外側と内側の双方であり、従来の同軸ケーブル１０ｂの信号線である中心導体１１ｂはその外側しか高周波電流の流れる面を備えないため、同じ５０Ωの特性インピーダンスを実現するために必要とする信号線や同軸ケーブルの太さが大きく異なり、図２及び図４を参照すると約１．５倍もの違いを示している。
【００２９】
以上説明した本実施の形態の同軸ケーブル１０により、ケーブルの直径を太くすることなく抵抗値の増加を抑えることができる。
【００３０】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００３１】
図３は、本発明の第２の実施の形態の同軸ケーブル１０ａの断面図である。
【００３２】
図３を参照すると、本実施の形態の同軸ケーブル１０ａは、中心から中心導体１１ａ外部導体１３ａが同心円状に配され、導体間に絶縁体１７を配する。
【００３３】
２つの導体部の組により構成する点においては、従来の同軸ケーブル１０と同様であるが、中心導体１１ａと外部導体１３ａが互いに凸凹の関係を多数持たせることを特徴とし、このため第１の実施の形態と同様に、外部導体１３ａ径が同じ従来の同軸ケーブルに比して等価的に電流が流れる層の断面積を増やすことができ、高周波信号を送信するための抵抗値を低減することができる。
【００３４】
また、この凹凸の配置は、一方の導体の凹部の位置と、もう一方の導体の凸部の位置とが互いに向かい合うように配置している。
【００３５】
以上好ましい実施の形態及び実施例をあげて本発明を説明したが、本発明は必ずしも上記実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に変形して実施することができる。
【００３６】
例えば、第１の実施の形態の同軸ケーブル１０に、第２の実施の形態の凹凸を備える形態を採用し、内部導体１２及び外部導体１３に、または３箇所の導体全てに凹凸部を備えることで、ケーブルの直径当たりの抵抗値を更に削減することが可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の同軸ケーブルによれば、以下のような効果が達成される。
【００３８】
第１に、本発明の同軸ケーブルは、同軸ケーブルの径を大きくすることなく、高周波の信号伝送で問題となる表皮効果に起因する抵抗値の増加を低減することができる。
【００３９】
第２に、従来の同軸ケーブルより実装体積を小さくできるため、電子機器の配線などへの使用が可能である。
【００４０】
第３に、従来では光ケーブル等を必要とした数ＧＨｚや数十ＧＨｚもの高周波信号に対しても、本発明の同軸ケーブルにより良好に通信ができる。
【００４１】
第４に、本発明の同軸ケーブルは、より細いケーブルにより高周波の信号を送信できるため、同軸ケーブルを何本も束ねて設置する機関回線網等の工事の負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の同軸ケーブルの断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の同軸ケーブルの具体的な一実施例の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の同軸ケーブルの断面図である。
【図４】従来の同軸ケーブルの断面図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ、１０ｂ  同軸ケーブル
１１、１１ａ、１１ｂ  中心導体
１２  内部導体
１３、１３ａ、１３ｂ  外部導体
１５  第１絶縁体
１６  第２絶縁体
１７、１７ｂ  絶縁体
【図１】
0003620387.tif 000002
【図２】
0003620387.tif 000003
【図３】
0003620387.tif 000004
【図４】
0003620387.tif 000005