(57)【要約】【課題】  全長にわたってシールドを設けることなく、電気信号を伝送する信号線から放射される放射ノイズを低減することが可能なケーブルを提供する。【解決手段】  ケーブル１は、帯状に束ねられ、電気信号を伝送する複数の信号線１１と、該信号線１１によって電気信号が伝送される際に生じる定在波の腹部１ａ近傍のみに配設された接地部材３１とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号を伝送する複数の信号線を有するケーブルであって、
前記信号線によって電気信号が伝送される際に生じる定在波の腹部近傍のみに配設された接地部材を備えることを特徴とするケーブル。
【請求項２】
前記複数の信号線は波型に形成されており、前記定在波の腹と節それぞれが、該波型のピークに位置することを特徴とする請求項１に記載のケーブル。
【請求項３】
前記複数の信号線は、帯状に束ねられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のケーブル。
【請求項４】
電気信号を伝送する複数の信号線を有するケーブルの配線構造であって、
前記信号線によって電気信号が伝送される際に生じる定在波の腹部のみが、グランドに接地された接地部材と近接するように配線されていることを特徴とするケーブルの配線構造。
【請求項５】
電気信号を伝送する複数の信号線を有するケーブルの配線方法であって、
前記信号線によって電気信号が伝送される際に生じる定在波の腹部のみが、グランドに接地された接地部材と近接するように配線することを特徴とするケーブルの配線方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーブル、ケーブルの配線構造、及び、ケーブルの配線方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば電子機器間や電子機器内部のプリント基板間等で電気信号を伝送するケーブルから放出される電磁ノイズを低減させることが求められている。ここで、特許文献１には、高周波領域において電磁ノイズの発生量が少なく、かつ良好な信号伝送特性を持つシールド付きケーブルが開示されている。より具体的には、特許文献１記載のシールド付きケーブルは、導体線（信号線）と絶縁体と複数のシールド導体とが順次形成されたシールド付きケーブルであり、該複数のシールド導体が、導電率が異なる二種類以上の導体材料によって構成され、かつ、高導電率材料からなるシールド導体が信号線側に配置され、低導電率材料からなるシールド導体が表皮側に配置されている。また、低導電材料からなるシールド導体の厚さが、高導電率材料からなるシールド導体の厚さよりも薄くなるように設定されている。
【０００３】
ここで、シールド導体を流れる不要電流の高周波成分は、表皮側のシールド導体表面に集中して流れる。そのため、特許文献１記載のシールド付きケーブルは、表皮側のシールド導体の表面に、高周波電流層の厚さよりも厚い高損失導体層（低導電率材料からなるシールド導体）を設けることにより、不要電流の高周波成分を減衰させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１８１８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、このシールド付きケーブルによれば、シールド上を流れる不要電流による不要電磁界（放射ノイズ）の発生を抑制することができる。しかしながら、このシールド付きケーブルでは、信号線自体から放出される放射ノイズの低減に関しては考慮されておらず、よって、信号線自体から放出される放射ノイズは低減することができない。また、上述したシールド構成を採用したとしても、実際には、信号線から放出される放射ノイズを完全に閉じ込めることは困難である。さらに、このシールド付きケーブルでは、放射ノイズの発生を抑制するために、ケーブルの全長にわたってシールドを設ける必要がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、全長にわたってシールドを設けることなく、電気信号を伝送する信号線から放射される放射ノイズを低減することが可能なケーブル、ケーブルの配線構造、及び、ケーブルの配線方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るケーブルは、電気信号を伝送する複数の信号線を有するケーブルであって、信号線によって電気信号が伝送される際に生じる定在波の腹部近傍のみに配設された接地部材を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るケーブルによれば、電気信号が伝送される際に生じる定在波の腹部近傍のみに接地部材が配設されている。そのため、接地部材が配設されている部分で、容量（Ｃ）成分（ケーブルと接地部材との容量成分）が大きくなることにより、特性インピーダンスが低下して、反射係数が負になる。その結果、ノイズである定在波が逆相で反転され、元の定在波と打ち消し合うことにより、電界強度が低減される。特に、本発明に係るケーブルによれば、電界強度が強くなる定在波の腹の部分に接地部材が配設されているので、効果的に、ノイズ成分である電界強度を低減することができる。よって、定在波の腹部近傍のみに接地部材を設けることにより、すなわち、全長にわたってシールドを設けることなく、電気信号を伝送する信号線から放射される放射ノイズを低減することが可能となる。
【０００９】
本発明に係るケーブルでは、上記複数の信号線が波型に形成されており、定在波の腹と節それぞれが、該波型のピークに位置することが好ましい。
【００１０】
この場合、波型に形成された複数の信号線（ケーブル）のピークの位置に定在波の腹がくるため、定在波の腹の部分のみに接地部材を配設することが容易になる。
【００１１】
また、本発明に係るケーブルでは、複数の信号線が帯状に束ねられていることが好ましい。すなわち、ケーブルとしてはフラットケーブルが好適に用いられる。
【００１２】
本発明に係るケーブルの配線構造は、電気信号を伝送する複数の信号線を有するケーブルの配線構造であって、信号線によって電気信号が伝送される際に生じる定在波の腹部のみが、グランドに接地された接地部材と近接するように配線されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るケーブルの配線構造によれば、電気信号が伝送される際に生じる定在波の腹部近傍のみが接地部材と近接するように配線されている。そのため、上述したように、接地部材と近接する部分で、容量（Ｃ）成分（ケーブルと接地部材との容量成分）が大きくなることにより、特性インピーダンスが低下して、反射係数が負になる。その結果、ノイズである定在波が逆相で反転され、元の定在波と打ち消し合うことにより、電界強度が低減される。特に、本発明に係るケーブルの配線構造によれば、電界強度が強くなる定在波の腹の部分が接地部材と近接するように配線されているので、効果的に、ノイズ成分である電界強度を低減することができる。よって、全長にわたってシールドを設けることなく、電気信号を伝送する信号線から放射される放射ノイズを低減することが可能となる。
【００１４】
本発明に係るケーブルの配線方法は、電気信号を伝送する複数の信号線を有するケーブルの配線方法であって、信号線によって電気信号が伝送される際に生じる定在波の腹部のみが、グランドに接地された接地部材と近接するように配線することを特徴とする。
【００１５】
本発明に係るケーブルの配線方法によれば、電気信号が伝送される際に生じる定在波の腹部近傍のみが接地部材と近接するように配線される。そのため、上述したように、接地部材と近接する部分で、容量（Ｃ）成分（ケーブルと接地部材との容量成分）が大きくなることにより、特性インピーダンスが低下して、反射係数が負になる。その結果、ノイズである定在波が逆相で反転され、元の定在波と打ち消し合うことにより、電界強度が低減される。特に、本発明に係るケーブルの配線方法によれば、電界強度が強くなる定在波の腹の部分が接地部材と近接するように配線されるので、効果的に、ノイズ成分である電界強度を低減することができる。よって、全長にわたってシールドを設けることなく、電気信号を伝送する信号線から放射される放射ノイズを低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、全長にわたってシールドを設けることなく、電気信号を伝送する信号線から放射される放射ノイズを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係るケーブルの構成を示す平面図及び正面図である。
【図２】ケーブル近傍の電界分布を測定する測定システム（電界分布評価システム）の構成を示す図である。
【図３】比較例１に係るケーブル近傍の電界分布を示す図である。
【図４】比較例２に係るケーブル近傍の電界分布を示す図である。
【図５】実施形態に係るケーブル近傍の電界分布を示す図である。
【図６】変形例に係るケーブルの構成を示す図である。
【図７】実施形態に係るケーブルの配線構造を示す図である。
【図８】変形例に係るケーブルの配線構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００１９】
まず、図１を用いて、実施形態に係るケーブル１の構成について説明する。図１は、ケーブル１の構成を示す平面図（上段）及び正面図（下段）である。なお、ここでは、ケーブルとしてフラットケーブルを用いた場合を例にして説明する。
【００２０】
ケーブル１は、電子機器間や電子機器内部の基板間等で電気信号（特に高周波信号）を伝送するものであり、例えば、絶縁性の樹脂被膜等からなる被覆材２１で被覆された導線（特許請求の範囲に記載の信号線に相当、以下「信号線」ともいう）１１が複数（本実施形態では２１本（なお図１では一部の信号線１１を省略して示した））、平面状に束ねられて、帯状に形成されたものである。
【００２１】
また、ケーブル１は、長手方向に波打つように、すなわち波型に形成されている。より詳細には、ケーブル１では、信号線１１によって電気信号が伝送される際に生じる定在波の腹１ａと節１ｂそれぞれが交互に波のピークに位置するように形成されている。なお、上記定在波の腹１ａと節１ｂの位置は、例えば、ケーブル１の近傍電界を計測することにより検出することができる。
【００２２】
さらに、ケーブル１には、上記定在波の腹部１ａ近傍のみに接地部材３１が配設されている（図１では３ヶ所）。接地部材３１は、例えば金属の薄膜などから形成されている。また、接地部材３１は、例えば、矩形に形成されており、短手方向（幅方向）に延びるようにケーブル１に取り付けられている。なお、接地部材３１の数や形状、並びに取り付け方法等は本実施形態には限られない。
【００２３】
接地部材３１は、後述するコネクタ５０内のグランドに接続されている。なお、接地部材３１は、コネクタ５０内のグランドに代えて、例えば、電子機器等に取り付けられるときに、外部のグランド、例えば電子機器のシャーシ（フレームグランド）等に接続されるようにしてもよい。
【００２４】
ケーブル１の両端部には、コネクタ５０が、例えば圧着されて取り付けられている。
【００２５】
このような構成とされることにより、接地部材３１が配設されている部分で、容量（Ｃ）成分（信号線１１（ケーブル１）と接地部材３１との容量成分）が大きくなることにより、特性インピーダンスが低下して、反射係数が負になる。その結果、ノイズである定在波が逆相で反転され、元の定在波と打ち消し合うことにより、電界強度が低減される。特に、本実施形態に係るケーブル１によれば、電界強度が強くなる定在波の腹１ａの部分に接地部材３１が配設されているので、効果的に、ノイズ成分である電界強度が低減する。よって、電気信号を伝送する信号線１１（ケーブル１）から放射される放射ノイズが低減される。
【００２６】
続いて、図２〜５を併せて用いて、本実施形態に係るケーブル１（ただし接地部材３１の数は１つとした）、及び比較用のケーブル１１１，１１２（比較例１，２）それぞれのノイズ低減効果について、測定結果を示して説明する。ここでは、比較例１として、接地部材３１を備えていないケーブル１１１を用いた。また、比較例２として、接地部材３１が定在波の節１ｂに取り付けられたケーブル１１２を用いた。
【００２７】
そして、それぞれの近傍電界分布を測定し、接地部材３１の有無、及び取り付け位置の違いによるノイズ低減効果を評価した。なお、図２は、ケーブル近傍の電界分布を測定する測定システム（電界分布評価システム）１００の構成を示す図である。図３は、比較例１に係るケーブル１１１近傍の電界分布を示す図であり、図４は、比較例２に係るケーブル１１２近傍の電界分布を示す図である。また、図５は、本実施形態に係るケーブル１近傍の電界分布を示す図である。
【００２８】
まず、図２を参照しつつ、電界分布の測定システム１００の構成について説明する。図２に示されるように、近傍電磁界測定装置であるＥＭＩテスタ１０１（日立ディスプレイズ製）内に評価基板１０２がセットされ、この評価基板１０２にケーブル１（又は比較例１，２に係るケーブル１１１，１１２）が接続される。また、ケーブル１（又は比較例１，２に係るケーブル１１１，１１２）の上方２ｃｍの位置に、非接触型電界プローブ１０３（村田製作所製）がセットされる。この非接触型電界プローブ１０３は、検出信号を増幅するためのアンプ１０４（８４４９Ｂ  Ａｇｉｌｅｎｔ製）を介して、スペクトルアナライザ１０５（ＦＳＵ  Ｒｏｈｄｅ  ＆  Ｓｃｈｗａｒｚ製）に接続されている。
【００２９】
このように接続された状態で、ケーブル１（又は比較例１，２に係るケーブル１１１，１１２）に、周波数が１．５ＧＨｚの信号を入力して伝送させ、そのときの近傍の電界（ケーブル１の上方２ｃｍの位置での電界）を測定した。この場合、測定周波数は、信号の２倍の高調波である３ＧＨｚ±３０ＭＨｚとした。
【００３０】
比較例１に係るケーブル１１１の近傍電界の測定結果（電界分布）を図３に示す。また、比較例２に係るケーブル１１３の近傍電界の測定結果（電界分布）を図４に示す。図３に示されるように、比較例１に係るケーブル１１１、すなわち接地部材３１を備えていないケーブル１１１では、電界強度の最大値は、７２．２（ｄＢμＶ）であった。また、図４に示されるように、比較例２に係るケーブル１１２、すなわち接地部材３１が定在波の節１ｂに取り付けられたケーブル１１２では、電界強度の最大値は、７１．８（ｄＢμＶ）であった。すなわち、上記比較例１に対して、電界強度の低減効果はほとんど見られなかった。
【００３１】
本実施形態に係るケーブル１の近傍電界の測定結果（電界分布）を図４に示す。図４に示されるように、ケーブル１では、電界強度の最大値は、６４．５（ｄＢμＶ）に低下した。この結果から、本実施形態に係るケーブル１によれば（すなわち定在波の腹１ａにグランドを近接することにより）、比較例１，２に係るケーブル１１１，１１２と比べて、近傍電界（放射ノイズ）を約８ｄＢ程度低減できることが確認できた。
【００３２】
以上、本実施形態によれば、電気信号が伝送される際に生じる定在波の腹部１ａ近傍のみに接地部材３１が配設されている。そのため、接地部材３１が配設されている部分で、容量（Ｃ）成分（信号線１１（ケーブル１）と接地部材３１との容量成分）が大きくなることにより、特性インピーダンスが低下して、反射係数が負になる。その結果、ノイズである定在波が逆相で反転され、元の定在波と打ち消し合うことにより、電界強度が低減される。特に、本実施形態に係るケーブル１によれば、電界強度が強くなる定在波の腹１ａの部分に接地部材３１が配設されているので、効果的に、ノイズ成分である電界強度を低減することができる。よって、定在波の腹部１ａ近傍のみに接地部材３１を設けることにより、電気信号を伝送する信号線から放射される放射ノイズを低減することが可能となる。その結果、例えば、近傍に配置された他のケーブルや電子回路に対する不要ノイズやクロストーク等が低減される。
【００３３】
特に、本実施形態によれば、波型に形成されたケーブル１のピークの位置に定在波の腹１ａがくるため、定在波の腹１ａの部分のみに接地部材３１を配設することが容易になる。
【００３４】
（変形例）
上記実施形態では、ケーブル１を波型に形成したが、図６に示されるように、直線状に形成してもよい。ここで、図６は、変形例に係るケーブル２の構成を示す図である。なお、図６において上記実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
【００３５】
上述したように、ケーブル２（複数の信号線１２）は直線状に形成されている点で、上述したケーブル１と異なっている。ケーブル２には、信号線１２によって電気信号が伝送される際に生じる定在波の腹部２ａ近傍のみに接地部材３２が取り付けられている（図６では３ヶ所）。なお、接地部材３２の詳細については、上述した接地部材３１と同一であるので、ここでは詳細な説明を省略する。また、その他の構成も、上述したケーブル１と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３６】
本変形例によっても、上述したケーブル１と同等の効果を奏することができる。すなわち、全長にわたってシールドを設けることなく、電気信号を伝送する信号線１２（ケーブル２）から放射される放射ノイズを低減することが可能となる。
【００３７】
次に、図７を用いて、実施形態に係るケーブルの配線構造３について説明する。図７は、実施形態に係るケーブルの配線構造３を示す図である。
【００３８】
ケーブルの配線構造３では、波型に形成されたケーブル３Ａが、該ケーブル３Ａを構成する信号線１３によって電気信号が伝送される際に生じる定在波の腹部３ａにおいて、グランドに接地されたシャーシ４３（フレームグランド）に取り付けられている。
【００３９】
ケーブル３Ａは、上述したケーブル１から接地部材３１を取り外したものである。その他の構成は、上述したケーブル１と同一であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４０】
ケーブル３Ａが取り付けられるシャーシ４３は、電気機器等のシャーシ（筐体）であり、例えば平板状に形成された金属部材である。シャーシ４３は、上述したように、機器のグランドに接続されている。すなわち、シャーシ４３は、特許請求の範囲に記載のグランドに接地された接地部材に相当する。なお、ケーブル３Ａを定在波の腹部３ａにおいてシャーシ４３に取り付ける方法（配線する方法）としては、例えば、ピンやクリップ等を用いてもよいし、両面テープや接着剤等を用いてもよい。
【００４１】
本実施形態によれば、電気信号が伝送される際に生じる定在波の腹部３ａ近傍のみが、例えば電気機器のシャーシ４３（フレームグランド）と近接するように、ケーブル３Ａが配線される。そのため、上述したように、シャーシ４３と近接する部分で、容量（Ｃ）成分（ケーブル３Ａとシャーシ４３との容量成分）が大きくなることにより、特性インピーダンスが低下して、反射係数が負になる。その結果、ノイズである定在波が逆相で反転され、元の定在波と打ち消し合うことにより、電界強度が低減される。特に、本実施形態に係るケーブルの配線構造３によれば、電界強度が強くなる定在波の腹３ａの部分がシャーシ４３と近接するように配線されているので、効果的に、ノイズ成分である電界強度を低減することができる。よって、全長にわたってシールドを設けることなく、電気信号を伝送する信号線１３（ケーブル３Ａ）から放射される放射ノイズを低減することが可能となる。
【００４２】
（変形例）
次に、図８を用いて、変形例に係るケーブルの配線構造４について説明する。図８は、変形例に係るケーブルの配線構造４を示す図である。
【００４３】
ケーブルの配線構造４では、ケーブル４Ａが直線状に形成されている点で上述したケーブルの配線構造３と異なっている。また、シャーシ４４（特許請求の範囲に記載のグランドに接地された接地部材に相当）に凸部４４ａが形成されており、ケーブル４Ａが、定在波の腹４ａの部分でシャーシ４４の凸部４４ａに取り付けられている点で上述したケーブルの配線構造３と異なっている。すなわち、ケーブルの配線構造４では、シャーシ４４の凸部４４ａが定在波の腹部４ａに近接するように、ケーブル４Ａがシャーシ４４（フレームグランド）に取り付けられる。なお、その他の構成は、上述したケーブルの配線構造３と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４４】
本変形例によっても、上述したケーブルの配線構造３と同等の効果を奏することができる。すなわち、全長にわたってシールドを設けることなく、電気信号を伝送する信号線１４（ケーブル４Ａ）から放射される放射ノイズを低減することが可能となる。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、ケーブルとして２１ｐｉｎのフラットケーブルを例にして説明したが、上述したフラットケーブルに代えて、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）ケーブルやＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ケーブル等の各種ケーブルや、平面型伝送路（配線パターン、ストリップライン、マイクロストリップライン）等に適用することもできる。
【００４６】
また、ケーブル１，２に接地部材３１，３２を設ける箇所は、上記実施形態（３ヶ所）には限られない。すなわち、１ヶ所、２ヶ所、又は、４ヶ所以上であってもよい。同様に、ケーブル３Ａ，４Ａをシャーシ４３，４４（フレームグランド）に取り付ける箇所は、上記実施形態（３ヶ所）には限られない。すなわち、１ヶ所、２ヶ所、又は、４ヶ所以上であってもよい。
【００４７】
また、波型のケーブル３Ａを用いる場合には、定在波の節とシャーシ４３との間隔を一定に保つため、ケーブル３Ａとシャーシ４３との間に、例えば半円筒状の非誘電体を挿入してもよい。なお、ケーブルの形状は上述した波型や直線状には限られない。
【符号の説明】
【００４８】
１，２  ケーブル
３，４  ケーブルの配線構造
３Ａ，４Ａ  ケーブル
１ａ，２ａ，３ａ，４ａ  定在波の腹
１ｂ，２ｂ，３ｂ，４ｂ  定在波の節
１１，１２，１３，１４  信号線（導線）
２１，２２，２３，２４  被覆材
３１，３２  接地部材
４３，４４  シャーシ（フレームグランド）
５０  コネクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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