(57)【要約】      （修正有）【課題】特性インピーダンスを正確に求めること。【解決手段】内部導体と、絶縁被覆層と、外部導体とを備えた同軸ケーブルの設計方法において、内部導体と外部導体とを複数の素線を有する撚り線構造とし、特性インピーダンスを以下の式より求めて、求めた特性インピーダンス値が所定値になるように設定する。  Ｚ0＝ ６０・ｌｎ（Ｄ’／ｄ’）／ （ε）０．５ ＝ １３８.１ ｌｏｇ（Ｄ’／ｄ’）／（ε）０．５    ただし、Ｄ’：外部導体の実効内径、ｄ’：内部導体の実効外径、：絶縁被覆層の比誘電率とし、 Ｅ：外部導体の素線径、ｅ：内部導体の素線径、Ｎ：外部導体の内郭素線数、ｎ：内部導体の外郭素線数、Δ：外部導体に関する重心係数、δ：内部導体に関する重心係数として、上記Ｄ’，ｄ’を以下の式より求める。Ｄ’＝ Ｅ  ｛ ｃｏｔ（π／Ｎ） − １+Δ｝ ｛ （Ｎ／π）  ｔａｎ（π／Ｎ） ｝ 0.5：ｄ’＝ ｅ ｛ ｃｏｔ（π／ｎ） ＋ １−δ｝｛ （ｎ／π）ｔａｎ（π／ｎ） ｝ 0.5【選択図】図１
2006164878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部導体と、前記内部導体の外周を覆う絶縁被覆層と、前記絶縁被覆層の外周を覆う外部導体とを備えた同軸ケーブルの設計方法において、
前記内部導体と前記外部導体とを複数の素線を有する撚り線構造とし、
前記同軸ケーブルの特性インピーダンスを以下の式Ａ，Ｂ．Ｃにより求めて、求めた特性インピーダンス値が所定値になるように設定することを特徴とする同軸ケーブルの設計方法。
Ｚ0＝ ６０・ｌｎ（Ｄ’／ｄ’）／ （ε）０．５ ＝ １３８.１ ｌｏｇ（Ｄ’／ｄ’）／（ε）０．５                                                        ……Ａ
ただし、Ｚ0：特性インピーダンス、Ｄ’：外部導体の実効内径 、ｄ’：内部導体の実効外径、：絶縁被覆層の比誘電率とし、
Ｄ’＝ Ｅ  ｛ ｃｏｔ（π／Ｎ） − １+Δ｝ ｛ （Ｎ／π）  ｔａｎ（π／Ｎ） ｝ 0.5  
……Ｂ
ｄ’＝ ｅ ｛ ｃｏｔ（π／ｎ） ＋ １−δ｝｛ （ｎ／π）ｔａｎ（π／ｎ） ｝ 0.5    
……Ｃ
Ｅ：外部導体の素線径            ｅ：内部導体の素線径
Ｎ：外部導体の内郭素線数        ｎ：内部導体の外郭素線数
Δ：外部導体に関する重心係数    δ：内部導体に関する重心係数
【請求項２】
前記外部および内部導体の前記素線間に形成される空間部の有無により、前記外部導体および前記内部導体に関する重心係数Δ，δを以下の式Ｄで求めることを特徴とする請求項１記載の同軸ケーブルの設計方法。
Δ （δ） ＝ ０.０００３４５０ρ3 −０.００７４０３ρ2 ＋ ０.０９２４８ρ＋ ０.１１７５                                                               ……Ｄ
ここで、前記外部、 または、前記内部導体の撚り線部分に空間がある場合に、ρ= ε−１とし、また、前記外部、または、前記内部導体の撚り線部分が絶縁被覆層で満たされている場合には、ρ= ０とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、同軸ケーブルの設計方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報量の増大化や高速伝送化の流れを受けて、携帯情報端末のアンテナ配線や、ＬＣＤとＣＰＵを結ぶ配線等に、最近同軸ケーブルが使われつつある。また、情報端末やノートパソコンの小型化、薄型化により、同軸ケーブルにも高性能化、細径化、低コスト化が要求されている。
【０００３】
この様な同軸ケーブルとして、銀メッキされた細径銅線を撚り合わせた内部導体に弗素樹脂よりなる絶縁被覆層を形成し、更に、細径な銀メッキ、或いは錫メッキ銅線を撚り合わせて被覆し、保護被覆層を設けた細径同軸ケーブルがあり、極細径の銅線の使用により、特に細径化が図られている。
【０００４】
一方、この様な同軸ケーブルを新規に設計製作する場合、特性インピーダンスを、例えば５０Ωに整合させることが重要である。特性インピーダンスが合わないと、接続部などで反射が起こり、高周波特性が悪化する。
【０００５】
そこで、従来は、同軸ケーブルを設計する際に、内部導体、絶縁被覆層、外部導体の寸法と誘電率から、以下に示す式により、特性インピーダンスを求めて、これが５０Ωになるように設計していた。なお、このような設計方法は、実際に同軸ケーブルを製造する場合には、よく知られているが、公知文献の存在は確認していない。
Ｚ0＝ ６０・ｌｎ（Ｄ／ｄ）／ （ε）０．５ ＝ １３８.１ ｌｏｇ（Ｄ／ｄ）／（ε）０．５                                                            ……（１）
【０００６】
ただし、ここで、Ｚ0：特性インピーダンス、Ｄ：外部導体の内径 、ｄ：内部導体の外径、ε：絶縁被覆層の比誘電率とする。
【０００７】
しかしながら、このような同軸ケーブルの設計方法には、以下に説明する技術的な課題があった。  
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
すなわち、前述した従来の設計方法では、外部および内部導体は、単純な円形断面のものを想定しており、例えば、内部導体が単線の場合には、その外径ｄは、一義的に決まるが、内部導体が複数の素線を撚り合わせた撚り線構造の場合には、外径をどの値にするかによって、特性インピーダンスが異なるので、同軸ケーブルの特性インピーダンスを正確に一致させるためには、試行錯誤を繰り返すことになり、設計が非常に難しくなっていた。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、導体が撚り線構造の場合に、特性インピーダンスを正確に設定値に一致させることが簡単に可能になる同軸ケーブルの設計方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、内部導体と、前記内部導体の外周を覆う絶縁被覆層と、前記絶縁被覆層の外周を覆う外部導体とを備えた同軸ケーブルの設計方法において、前記内部導体と前記外部導体とを複数の素線を有する撚り線構造とし、前記同軸ケーブルの特性インピーダンスを以下の式Ａ，Ｂ．Ｃにより求めて、求めた特性インピーダンス値が所定値になるように設定するようにした。
Ｚ0＝ ６０・ｌｎ（Ｄ’／ｄ’）／ （ε）０．５ ＝ １３８.１ ｌｏｇ（Ｄ’／ｄ’）／（ε）０．５                                                          ……Ａ
【００１１】
ただし、Ｚ0：特性インピーダンス、Ｄ’：外部導体の実効内径 、ｄ’：内部導体の実効外径、：絶縁被覆層の比誘電率とし、
Ｄ’＝ Ｅ  ｛ ｃｏｔ（π／Ｎ） − １+Δ｝ ｛ （Ｎ／π）  ｔａｎ（π／Ｎ） ｝ 0.5    
……Ｂ
ｄ’＝ ｅ ｛ ｃｏｔ（π／ｎ） ＋ １−δ｝｛ （ｎ／π）ｔａｎ（π／ｎ） ｝ 0.5    
……Ｃ
Ｅ：外部導体の素線径            ｅ：内部導体の素線径
Ｎ：外部導体の内郭素線数        ｎ：内部導体の外郭素線数
Δ：外部導体に関する重心係数    δ：内部導体に関する重心係数
【００１２】
本発明の設計方法では、前記外部および内部導体の前記素線間に形成される空間部の有無により、前記外部導体および前記内部導体に関する重心係数Δ，δを以下の式Ｄで求めることができる。
Δ （δ） ＝ ０.０００３４５０ρ3 −０.００７４０３ρ2 ＋ ０.０９２４８ρ＋ ０.１１７５                                                               ……Ｄ
【００１３】
ここで、前記外部、 または、前記内部導体の撚り線部分に空間がある場合に、ρ= ε−１とし、また、前記外部、または、前記内部導体の撚り線部分が絶縁被覆層で満たされている場合には、ρ= ０とする。
【００１４】
なお、外部導体の内接円径Ｄ、内部導体の外接円径ｄに対する実効径の補正率は、以下の式ＥびＦで与えられる。
Ｄ’／ Ｄ＝  ｛ｃｏｔ（π／Ｎ）−１＋Δ｝｛ｃｏｓｅｃ （π／ Ｎ）−１｝−１ ｛ （Ｎ／π） ｔａｎ（π／Ｎ） ｝ 0.5                                    ……Ｅ
ｄ’／ｄ＝  ｛ｃｏｔ（π／ｎ） ＋ １−δ｝｛ｃｏｓｅｃ（π／ｎ） ＋ １｝−１
｛ （ｎ／π） ｔａｎ（π／ｎ） ｝ 0.5                                                                   ……Ｆ
【発明の効果】
【００１５】
上記構成の同軸ケーブルの設計方法によれば、複数の素線からなる撚り構造の外部および内部導体の径を、重心係数Δ，δでそれぞれ補正するので、正確な特性インピーダンスを求めることができ、同じ値の特性インピーダンスを有する同軸ケーブルを簡単に得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る同軸ケーブルの設計方法を実施の形態について説明する。図１には、本発明にかかる設計方法が適用される同軸ケーブルの一例を示している。この図に示した同軸ケーブル１０は、内部導体１２と、この内部導体１２の外周を覆う絶縁被覆層１４と、絶縁被覆層１４の外周を覆う外部導体１６とを備えている。
【００１７】
内部導体１２は、複数の素線１３を有し、複数の素線１３が撚り合わされた撚り構造になっている。絶縁被覆層１４は、所定の誘電率εを有する合成樹脂から構成されている。
【００１８】
外部導体１６は、複数の素線１７を有し、複数の素線１７が撚り合わされた撚り構造になっている。絶縁被覆層１４は、内接円が内部導体１２の外周と接触し、これらの間には、空間１８が形成され、また、外接円が外部導体１６と接触している部分には、空間２０が形成されている。
【００１９】
ところで、この種の同軸ケーブルにおいて、空間部１８，２０は、必ずしも全てのケーブルに形成されるものではなく、いずれか一方の空間部、例えば、空間部２０が存在しない構造のものもある。
【００２０】
このような構成の同軸ケーブル１０の特性インピーダンス（Ｚ0）は、内部導体１２の素線径ｅ、外郭素線数ｎ、および、その外接円を介して接触する絶縁被覆層１４との間に空気が存在するか、あるいは、絶縁被覆層１４の樹脂で満たされているか、さらには、円周状に並んだ外部導体１６と内接円を介して接触する絶縁被覆層１４との間に空気が存在するか、あるいは、絶縁被覆層１４の樹脂で満たされているかによって、大きく異なってくる。
【００２１】
そこで、本発明では、このような形態での同軸ケーブル１０の特性インピーダンス（Ｚ0）が、正確かつ簡便に求めることができる近似計算公式を、電界解析法に準拠することで得たものであり、その式を以下に示す。
Ｚ0＝ ６０・ｌｎ（Ｄ’／ｄ’）／ （ε）０．５ ＝ １３８.１ ｌｏｇ（Ｄ’／ｄ’）／（ε）０．５                                                          ……Ａ
【００２２】
ただし、Ｚ0：特性インピーダンス、Ｄ’：外部導体１６の実効内径 、ｄ’：内部導体１２の実効外径、ε：絶縁被覆層１４の比誘電率とする。この式Ａで特性インピーダンス（Ｚ0）を求める場合には、外部および内部導体１６，１２の外径乃至は内径を補正した値Ｄ’，ｄ’で演算する。この場合の補正値は、以下の式Ｂ，Ｃにより求められる。
Ｄ’＝ Ｅ  ｛ ｃｏｔ（π／Ｎ） − １+Δ｝ ｛ （Ｎ／π）  ｔａｎ（π／Ｎ） ｝ 0.5    
……Ｂ
ｄ’＝ ｅ ｛ ｃｏｔ（π／ｎ） ＋ １−δ｝｛ （ｎ／π）ｔａｎ（π／ｎ） ｝ 0.5    
……Ｃ
【００２３】
ここで、Ｅ：外部導体１６の素線径  、ｅ：内部導体１２の素線径、Ｎ：外部導体１６の内郭素線数、ｎ：内部導体１２の外郭素線数、Δ：外部導体１６の重心係数、δ：内部導体１２に関する重心係数とする。
【００２４】
上記式中の重心係数Δまたはδは、電流の重心が外部導体１６の内接円、または、内部導体１２の外接円からどれだけシフトしているかという程度を表す指標であり、準静電界解析の結果から、以下の式Ｄのような数値実験式を見出した。実験式Ｄは、外部導体１６とその内接円、または、内部導体１２とその外接円を境界にして、その内側全体が空気、もしくは、絶縁被覆層１４の樹脂と同一の樹脂で満たされており、内部導体１２の外接円と外部導体１６の内接円の間は、全て絶縁被覆層１４の樹脂で満たされているという条件でのみ成り立つ。
Δ （δ） ＝ ０.０００３４５０ρ3 −０.００７４０３ρ2 ＋ ０.０９２４８ρ＋ ０.１１７５                                                               ……Ｄ
【００２５】
ここで、外部導体１６、 または、内部導体１２の撚り線部分に空間部１８，２０がある場合に、ρ= ε−１とし、また、外部導体１６、または、内部導体１２の撚り線部分が絶縁被覆層１４と同じ樹脂で満たされている場合には、ρ= ０とする。
【００２６】
なお、外部導体１６の内接円径Ｄ、内部導体１２の外接円径ｄに対する実効径の補正率は、以下の式ＥびＦで与えられる。
Ｄ’／ Ｄ＝  ｛ｃｏｔ（π／Ｎ）−１＋Δ｝｛ｃｏｓｅｃ （π／ Ｎ）−１｝−１｛ （Ｎ／π） ｔａｎ（π／Ｎ） ｝ 0.5                                    ……Ｅ
ｄ’／ｄ＝  ｛ｃｏｔ（π／ｎ） ＋ １−δ｝｛ｃｏｓｅｃ（π／ｎ） ＋ １｝−１｛ （ｎ／π） ｔａｎ（π／ｎ） ｝ 0.5                                                                   ……Ｆ
以下に、より具体的な本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１に示した断面構造の同軸ケーブル１０を以下のようにして設計した。内部導体１２には、直径が０.０６５５ｍｍの銀メッキ軟銅線（素線１３）を７本用い、絶縁被覆層１４には、比誘電率が２.１のＰＦＡ（ダイキン工業社製：商品名ＡＰ２０１）を、外部導体１６には、１７本の錫メッキ軟銅線（素線１７）を円周上に並べた、同軸ケーブル１０の特性インピーダンス（Ｚ0）は、５０Ωとなるように設定した。
【００２８】
まず、上記式Ｃに、内部導体１２の素線１３の直径（ｅ＝０．０６５５（ｍｍ））と、内部導体１２の外郭素線数ｎ＝６、内部導体１２に関する重心係数δ＝０．２１０７を代入して計算した結果、内部導体１２の実効外径ｄ’＝０．１７３４となった。なお、重心係数δは、ρ＝ε−１として、０.０００３４５０ρ3 −０.００７４０３ρ2 + ０.０９２４８ρ+ ０.１１７５＝０．０００３４５０×１．１３−０.００７４０３×１.１２＋０.０９２４８×１．１＋０.１１７５＝０．２０７３として求めた。
【００２９】
次に、式Ａに、比誘電率ε＝２．１、内部導体１２の実効外径ｄ’＝０．１７３４（ｍｍ）、特性インピーダンスＺ０＝５０Ωを代入して計算した結果、外部導体１６の実効内径Ｄ´＝０．５８０４（ｍｍ）の値を得た。
【００３０】
さらに、上記式Ｅに、外部導体１６の内郭素線数Ｎ=１７、外部導体１６に関する重心係数Δ＝０．２０７、及び上記の計算結果から得られた値を代入して計算した結果、外部導体１６の素線径Ｅ＝０．１２７９（ｍｍ）の値を得た。最後に式Ｅに上記算出値を代入して計算した結果、絶縁被覆層１４の外径Ｄ＝０．５６２１（ｍｍ）を得た。
【００３１】
以上の計算結果に基づき、７／０．０６５５ｍｍ銀メッキ軟銅線を内部導体１２に使用し、その外部をＰＦＡでφ０．５６ｍｍまで被覆し、外部導体１６に０．１２８ｍｍの錫メッキ撚り線を円周上に１７本並べ、最後に、ジャケットとして外部導体１６の外周をＰＦＡ樹脂で被覆した同軸ケーブルを作成した。このときの製造方法を下記に示す。
【００３２】
まず、７／０．０６５ｍｍの銀メッキ軟銅線をクロスヘッドダイスに導き、これをφ０．７ｍｍの丸形のリップ式ノズルを通過させながらＰＦＡ（ダイキン工業社製ＡＰ２０１）を被覆することにより、φ０．５６ｍｍのコア（図１において、外部導体１６を除去した形状のものであり、以下のコアは、いずれもこの状態をさしている。）を得た。
【００３３】
次に、回転供給装置を使用して５００ｒｐｍで回転供給したコアを中心として同一円周上に１７本の外径φ０．１２８の錫メッキ銅線を配し、コアの回転供給方向と同方向に５００ｒｐｍで回転した外径φ０．８２ｍｍのダイスを通過させながら、シングルツイスト機（キンレイ製ＦＸ−４００）を使用して３．５ｍ／ｍｉｎで引き取ることにより、コア外周に沿って導体を円周上に並べた外部撚り線中間体を得た。次に、得られた中間体の外側をＰＦＡ（ダイキン工業社製ＡＰ２０１）で０．０５ｍｍ厚に被覆することにより、外径φ０．９２ｍｍの同軸ケーブルを得た。
【００３４】
得られた同軸ケーブルの断面形状を観察した結果、外部導体１６を構成する撚り線間には、隙間がなく、円周上に並んでいることを確認した。また、内部導体１２と絶縁被覆層１４の外接円の間、絶縁被覆層１４と外部導体１６との間に空間１８，２０が見られた。そして、外部導体１６の撚り線のラセンピッチは７．２ｍｍであった。次に、同軸ケーブルの特性インピーダンスをＴＤＲ（日本テクトロニクス社製：Tektronix 11801B Digital Sampling Oscilloscope）で測定したところ、５０Ωであった。この結果は、式Ａ〜Ｆを使用して設計した値と一致した。次に、ケーブルを１ｍ長に切り取り、ＶＮＡ（アジレント社製：Ｓパラメータ・ベクトル・ネットワーク・アナライザ８７２０ＥＳ）で測定したところ、１０ＧＨｚでの伝送損失Ｓ２１は、２．１ｄＢ/ｍであった。
【実施例２】
【００３５】
図１に示した断面形状の同軸ケーブルを以下の条件で設計した。内部導体１２に７／０.０６５５ｍｍの銀メッキ軟銅線を、絶縁被覆層１４には、比誘電率２.３のＨＤＰＥ（商品名：三井化学製ハイゼックス  ６６００ＭＡ）を、外部導体１６には、１７本の錫メッキ軟銅線を円周上に並べた、特性インピーダンス５０Ωのケーブルを設計した。内部導体１２とその外接円の間及び外部導体１６とその内接円の間は、空間部１８，２０が存在する条件とした。  
【００３６】
まず、式Ｃ中に、内部導体１２の素線径ｅ＝０.０６５５（ｍｍ）、内部導体１２の外郭素線数ｎ＝６、内部導体１２に関する重心係数δ＝０.２２６０、特性インピーダンスＺ０＝５０Ωを代入して計算した結果、内部導体１２の実効外径ｄ´＝０.１７２４の値を得た。なお、ここでのδの値は、 式Ｄにおいてρ＝ε−１として、０.０００３４５０ρ3 −０.００７４０３ρ2 + ０.０９２４８ρ+ ０.１１７５＝０．２２６０として求めた。
【００３７】
次に、式Ａに、比誘電率ε＝２.３、内部導体１２の実効外径ｄ´＝０.１７２４（ｍｍ）、特性インピーダンスＺ０＝５０Ωを代入して計算した結果、外部導体１６の実効内径Ｄ´＝０．６０（ｍｍ）の値を得た。
【００３８】
次いで、式Ｂに、外部導体１６の内郭素線数Ｎ＝１７及び上記の計算結果から得られた値を代入して計算した結果、外部導体１６の素線径Ｅ＝０．１３２６（ｍｍ）の値を得た。最後に、式Ｅに、上記算出値を代入して計算した結果、絶縁被覆層１４の外径Ｄ＝０．５８８９（ｍｍ）を得た。
【００３９】
上記計算結果に基づき、７／０.０６５５ｍｍ銀メッキ軟銅線を内部導体１２に使用し、その外部をＰＥでφ０.５６ｍｍまで被覆（絶縁被覆層１４）し、外部導体１６に０.１３３ｍｍの錫メッキ撚り線を円周上に１７本並べ、最後にジャケットとしてＰＥ被覆した同軸ケーブルを作成した。製造方法を下記に示す。
【００４０】
まず、７／０.０６５ｍｍの銀メッキ軟銅線をクロスヘッドダイスに導き、これをφ０.７ｍｍの丸形のリップ式ノズルを通過させながら実施例２と同一のＰＥ（以下単にＨＤＰＥと記す）を被覆することにより、φ０．５９ｍｍのコアを得た。
【００４１】
次に、回転供給装置を使用して５００ｒｐｍで回転供給したコアを中心として同一円周上に１７本の外径φ０.１３３の錫メッキ銅線を配し、コアの回転供給方向と同方向に５００ｒｐｍで回転した外径φ０.８６ｍｍのダイスを通過させながら、シングルツイスト機（キンレイ製ＦＸ−４００）を使用して３.５ｍ／ｍｉｎで引き取ることにより、コア外周に沿って導体を円周上に並べた外部撚り線中間体を得た。次に、得られた中間体の外側をＨＤＰＥで０.０５ｍｍ厚に被覆することにより、外径φ０.９６ｍｍの同軸ケーブルを得た。
【００４２】
得られた同軸ケーブルの断面形状を観察した結果、外部導体１６を構成する撚り線間には、隙間がなく、円周上に並んでいることを確認した。また、内部導体１２とその外接円の間や外部導体１６と内接円の間に空間部１８，２０が存在していた。そして、外部撚り線のラセンピッチは７．３ｍｍであった。次に、同軸ケーブルの特性インピーダンスをＴＤＲ（日本テクトロニクス社製：Tektronix 11801B Digital Sampling Oscilloscope）で測定したところ、５０Ωであった。この結果は式Ａ〜Ｆを使用して見積もった値と一致した。次に、ケーブルを１ｍ長に切り取り、ＶＮＡ（アジレント社製：Ｓパラメータ・ベクトル・ネットワーク・アナライザ８７２０ＥＳ）で測定したところ、１０ＧＨｚでの伝送損失Ｓ２１は、２．１ｄＢ／ｍであった。
【実施例３】
【００４３】
図１に示した断面形状の同軸ケーブルであって、空間部２０が存在しない形態のものを以下の条件で設計した。なお、この実施例は、実質的には、実施例１で示した空間部２０を、絶縁被覆層１４の樹脂であるＰＦＡで満たしたものに相当する。
【００４４】
内部導体１２に７／０.０６５５ｍｍの銀メッキ軟銅線を、絶縁被覆層１４には、比誘電率２.１のＰＦＡ（ダイキン工業社製：ＡＰ２０１）を、外部導体１６には、１７本の錫メッキ軟銅線を円周上に並べた、特性インピーダンス５０Ωのケーブルを設計した。内部導体１２とその外接円の間には、空間部１８が存在し、外部導体１６とその内接円の間は、ＰＦＡで埋まっているとした。
【００４５】
実施例１と同様にして、内部導体１２の実効外径ｄ’＝０.１７３４（ｍｍ）、外部導体１６の実効内径Ｄ’＝０.５８０４（ｍｍ）の値を得た。次に、式Ｂに、外部導体１６の内郭素線数Ｎ=１７、外部導体１６に関する重心係数Δ＝０.１１７５及び上記の計算結果から得られた値を代入して計算した結果、外部導体の素線径Ｅ＝０.１２９２（ｍｍ）の値を得た。次いで、式Ｅに、上記算出値を代入して計算した結果、絶縁被覆層１４の外径Ｄ＝０．５７３９（ｍｍ）を得た。さらに、コアを加熱溶融して、絶縁被覆層１４に外部導体１６を埋め込むことを想定して、外部導体１６の内接円と外部導体１６間をＰＦＡで隙間なく埋めることができるコア外径を断面積から見積もった結果、０．６０６ｍｍであった。
【００４６】
上記計算結果に基づき、７／０.０６５５ｍｍ銀メッキ軟銅線を内部導体１２に使用し、その外部をＰＦＡでφ０.６０ｍｍまで被覆し、外部導体１６に０.１２９ｍｍの錫メッキ撚り線を円周上に１７本並べ、最後にジャケットとしてＰＦＡ被覆した同軸ケーブルを作成した。製造方法を下記に示す。
【００４７】
まず、７／０.０６５ｍｍの銀メッキ軟銅線をクロスヘッドダイスに導き、これをφ０.７ｍｍの丸形のリップ式ノズルを通過させながらＰＦＡ（ダイキン工業社製ＡＰ２０１）を被覆することにより、φ０.６０ｍｍのコアを得た。
【００４８】
次に得られたコアを、図２に示す加熱装置５０に挿通させて、表面温度を３０℃に加熱した上、その直後にφ０.１２９ｍｍの錫メッキ銅線１７本を絶縁被覆層１４の円周上に配し、更に外径回転供給装置を使用して５００ｒｐｍで回転供給したコアを中心として同一円周上に１７本の外径φ０.１２９の錫メッキ銅線を配し、コアの回転供給方向と同方向に５００ｒｐｍで回転した外径φ０.８４ｍｍのダイスを通過させながら、シングルツイスト機（キンレイ製ＦＸ−４００）を使用して３．５ｍ／ｍｉｎで引き取ることにより、コア外周に沿って導体を円周上に並べた外部撚り線中間体を得た。
【００４９】
なお、図２に示した加熱装置５０は、熱風式のものであって、コアが挿通される両端が開口した金属パイプ５１と、金属パイプ５１の一端側の外周を覆う円筒状の加熱筒５２と、加熱筒５２の一端に設けられた熱風発生器５４とを備えている。
【００５０】
金属パイプ５１は、加熱筒５２の一端から、全長の概略半分が外方に突出していて、加熱筒５２の先端側は、金属パイプ５１の外周面に固設されている。加熱筒５２の後端側は、平坦な面となっていて、その中心軸上にコアの挿入孔５５が貫通形成されている。
【００５１】
この挿入孔５５は、金属パイプ５１の中心軸と同軸上にあって、金属パイプ５１の後端側の開口が、挿通孔５５の近傍に配置されている。このように構成した加熱装置５０では、熱風発生器５４から熱風Ｗを加熱筒５２内に吐出させると、熱風Ｗは、金属パイプ５１の後端側の開口からその内部に入り込んで、金属パイプ５１の先端側の開口から外部に排出される。
【００５２】
この際に、金属パイプ５１内には、挿通孔５５を介して、コアが挿通されるので、導体３０は、金属パイプ５１内に熱風Ｗと共に所定速度で移動し、この移動の過程で所定温度、例えば、表面温度が３０℃になるように加熱されて供給される。
【００５３】
次に、得られた中間体の外側をＰＦＡ（ダイキン工業社製ＡＰ２０１）で０．０５ｍｍ厚に被覆することにより、外径φ０．９４ｍｍの同軸ケーブルを得た。
【００５４】
得られた同軸ケーブルの断面形状を観察した結果、外部導体１６を構成する撚り線間には、隙間がなく、円周上に並んでいることを確認した。また、内部導体１２とその外接円の間には、空間部１８が存在していたが、外部導体１６とその内接円の間はPFAで隙間無く埋められていた。そして、外部撚り線のラセンピッチは7.2mmであった。
【００５５】
次に、同軸ケーブルの特性インピーダンスをＴＤＲ（日本テクトロニクス社製：Tektronix 11801B Digital Sampling Oscilloscope）で測定したところ、５０Ωであった。この結果は、式Ａ〜Ｆを使用して設計した値と一致した。次に、ケーブルを１ｍ長に切り取り、ＶＮＡ（アジレント社製：Ｓパラメータ・ベクトル・ネットワーク・アナライザ８７２０ＥＳ）で測定したところ、１０ＧＨｚでの伝送損失Ｓ２１は、２．１ｄＢ／ｍであった。
【実施例４】
【００５６】
図１に示した断面形状の同軸ケーブルであって、空間部１８，２０が存在しない形態のものを以下の条件で設計した。なお、この実施例は、実質的には、実施例２で示した空間部１８，２０を、絶縁被覆層１４の樹脂であるＰＥで満たしたものに相当する。
【００５７】
内部導体１２に７／０.０６５５ｍｍの銀メッキ軟銅線を、絶縁被覆層１４には、比誘電率２.３のＨＤＰＥを、外部導体１６には１７本の錫メッキ軟銅線を円周上に並べた、特性インピーダンス５０Ωのケーブルを設計した。内部導体１２とその外接円の間及び外部導体１６とその内接円の間は、ＰＥで隙間無く埋まっているとした。
【００５８】
まず、実施例２と同様にして内部導体１２の実効外径がｄ’＝０.１７２４、外部導体１６の実効内径がＤ’＝０．６０（ｍｍ）の値を得た。次に、式Ｂに、外部導体１６の内郭素線数Ｎ＝１７、外部導体１６に関する重心係数Δ＝０．１１７５及び上記の計算結果から得られた値を代入して計算した結果、外部導体１６の素線径Ｅ＝０．１３５８（ｍｍ）の値を得た。
【００５９】
次に、式Ｅに，上記算出値を代入して計算した結果、絶縁被覆層１４の外径Ｄ＝０．６０３１（ｍｍ）の値を得た。さらに、コアを加熱溶融して絶縁被覆層に導体を埋め込むことを想定して、外部導体１６の内接円と外部導体１６間をＨＤＰＥで隙間なく埋めることができるコア外径を断面積から見積もった結果、０．６３７６ｍｍであった。
【００６０】
製造方法については、７／０．０６５ｍｍの銀メッキ軟銅線をクロスヘッドダイスに導き、これをφ０．６４ｍｍの丸形のプレッシャー式ノズルを通過させながらＨＤＰＥを被覆することにより、φ０．６３ｍｍのコアを得た。
【００６１】
次に得られたコア体を５００ｒｐｍで回転供給しながら図３に示す加熱装置で表面温度を１８０℃に加熱した上、その直後にコアを中心として同一円周上に１７本の外径φ０．１３８ｍｍの錫メッキ銅線を配し、コアの回転供給方向と同方向に５００ｒｐｍで回転した外径φ０．８８ｍｍのダイスを通過させながら、シングルツイスト機（キンレイ製ＦＸ−４００）を使用して３．５ｍ／ｍｉｎで引き取ることにより、コア外周に沿って導体を円周上に並べた外部撚り線中間体を得た。次に、得られた中間体の外側をＰＦＡ（ダイキン工業社製ＡＰ２０１）で０．０５ｍｍ厚に被覆することにより、外径φ０．９８ｍｍの同軸ケーブルを得た。
【００６２】
得られた同軸ケーブルの断面形状を観察した結果、外部導体を構成する撚り線間は隙間なく円周上に並んでいることを確認した。また、内部導体１２とその外接円の間及び外部導体１６とその内接の間は、ＨＤＰＥで埋まっていた。そして、外部撚り線のラセンピッチは７．３ｍｍであった。次に、同軸ケーブルの特性インピーダンスをＴＤＲで測定したところ、５０Ωであった。この結果は、式Ａ〜Ｆを使用した計算値と同じであった。
【００６３】
次に、ケーブルを１ｍ長に切り取り、ＶＮＡ（アジレント社製：Ｓパラメータ・ベクトル・ネットワーク・アナライザ８７２０ＥＳ）で測定したところ、１０ＧＨｚでの伝送損失Ｓ２１は、２．０ｄＢ/ｍであった。
【比較例１】
【００６４】
実施例１と同様に、内部導体１２に７／０．０６５５ｍｍの銀メッキ軟銅線を、絶縁被覆層１４には、比誘電率２．１のＰＦＡ（ダイキン工業社製：ＡＰ２０１）を、外部導体１６には１７本の錫メッキ軟銅線を円周上に並べた、特性インピーダンス５０Ωのケーブルを設計した。内部導体１２と絶縁被覆層１４間及び絶縁被覆層１４と外部導体１６の間には、空間部１８，２０があるとした。ケーブル設計については、従来例で示した式（１）を使用した。
【００６５】
まず、７本の０.０６５５ｍｍより線導体と等価の断面積を持つ単線は、φ０.１７３３ｍｍに相当するので、この値を使用した。式（１）に、ｄ＝０.１７３３を代入して、特性インピーダンスが５０Ωになる外径を計算した結果、絶縁被覆層１４の外径は、Ｄ＝０．６１３５となった。次に、外部導体１６を円周上に１７本並べたときの内接円がＤとなる外部導体１６の素線径を計算した結果、０．１３７９ｍｍであった。
【００６６】
そこで、このような構造の同軸ケーブルを製造することを試みた。まず、７／０．０６５ｍｍの銀メッキ軟銅線をクロスヘッドダイスに導き、これをφ０．７ｍｍの丸形のリップ式ノズルを通過させながらＰＦＡ（ダイキン工業社製ＡＰ２０１）を被覆することにより、φ０．６１ｍｍのコアを得た。
【００６７】
次に、回転供給装置を使用して５００ｒｐｍで回転供給したコアを中心として同一円周上に１７本の外径φ０．１３８ｍｍの錫メッキ銅線を配し、コアの回転供給方向と同方向に５００ｒｐｍで回転した外径φ０．８９ｍｍのダイスを通過させながら、シングルツイスト機（キンレイ製ＦＸ−４００）を使用して３．５ｍ／ｍｉｎで引き取ることにより、コア外周に沿って導体を円周上に並べた外部撚り線中間体を得た。次に、得られた中間体の外側をＰＦＡ（ダイキン工業社製ＡＰ２０１）で０．０５ｍｍ厚に被覆することにより、外径φ０．９９ｍｍの同軸ケーブルを得た。
【００６８】
得られた同軸ケーブルの断面形状を観察した結果、外部導体１６を構成する撚り線間には、隙間がなく、円周上に並んでいることを確認した。また、内部導体１２とその外接円の間及び外部導体１６とその内接円の間がＰＦＡで埋まっていた。そして、外部撚り線のラセンピッチは７．３ｍｍであった。次に、同軸ケーブルの特性インピーダンスをＴＤＲで測定したところ、６３．０Ωであった。この結果は設計時に見積もった５０Ωとは大きく外れており、設計通りにならなかった。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明にかかる同軸ケーブルの設計方法によれば、試行錯誤を繰り返すことなく、所定の特性インピーダンスを有するケーブルの設計が可能になるので、同軸ケーブルを製造する際などにおいて有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明にかかる設計方法が対象とする同軸ケーブルの一例を示す断面図である。
【図２】本発明にかかる同軸ケーブルの設計方法に基づいて、同軸ケーブルを製造する際に用いる加熱装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０        同軸ケーブル
１２        内部導体
１４        絶縁被覆層
１６        外部導体
【図１】
2006164878.tif 000003
【図２】
2006164878.tif 000004