(57)【要約】【課題】  所定の周波数範囲内において周波数に実質的に依存しない減衰特性を示し、また周波数に関して導体の非線型位相応答を減少させる高周波信号伝送用導体を提供する。【解決手段】  改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、伝導性基体、およびこの伝導性基体の上に    【数１】2006049328.tif 000027であるように配置された伝導性被覆を含む複合導体である。好ましくは、伝導性基体が、鉄、ニッケル、鉄合金、およびニッケル合金からなる群より選択され、伝導性被覆が、銀、銅、金、アルミニウム、および錫からなる群より選択され、伝導性被覆が、伝導性被覆の表皮の深さに実質的に等しい厚さを有する。【選択図】      図３
2006049328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、伝導性基体、およびこの伝導性基体の上に
【数１】
2006049328.tif 000018
であるように配置された伝導性被覆を含む複合導体。
【請求項２】
請求項１に記載の改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、伝導性基体が、鉄、ニッケル、鉄合金、およびニッケル合金からなる群より選択された材料からなる複合導体。
【請求項３】
請求項１に記載の改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、伝導性被覆が、銀、銅、金、アルミニウム、および錫からなる群より選択された材料からなる複合導体。
【請求項４】
請求項１に記載の改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、伝導性被覆が、伝導性被覆の表皮の深さに実質的に等しい厚さを有する複合導体。
【請求項５】
改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、鉄、ニッケル、鉄合金、およびニッケル合金からなる群より選択された材料からなる伝導性基体、ならびに、この伝導性基体の上に配置された銀、銅、金、アルミニウム、および錫からなる群より選択された材料からなる伝導性被覆を含む複合導体。
【請求項６】
請求項５に記載の改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、伝導性被覆が、伝導性被覆の表皮の深さに実質的に等しい厚さを有する複合導体。
【請求項７】
改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、伝導性基体、およびこの伝導性基体の上に、配置された伝導性被覆を含み、Ｒｓ2 ＞＞Ｒｓ1 であるように、伝導性基体が、伝導性被覆より低い導電率を有する複合導体。
【請求項８】
改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、伝導性基体、およびこの伝導性基体の上に配置された伝導性被覆を含み、Ｒｓ2 ＞＞Ｒｓ1 であるように、伝導性基体が、伝導性被覆より高い透磁率を有する複合導体。
【請求項９】
改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、伝導性基体、およびこの伝導性基体の上に配置された伝導性被覆を含み、Ｒｓ2 ＞＞Ｒｓ1 であるように、伝導性基体が、伝導性被覆より低い導電率および高い透磁率を有する複合導体。
【請求項１０】
請求項７、８、または９に記載の改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、伝導性基体が、鉄、ニッケル、鉄合金、およびニッケル合金からなる群より選択された材料からなる複合導体。
【請求項１１】
請求項７、８、または９に記載の改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、伝導性被覆が、銀、銅、金、アルミニウム、および錫からなる群より選択された材料からなる複合導体。
【請求項１２】
請求項７、８、または９に記載の改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、伝導性被覆が、伝導性被覆の表皮の深さに実質的に等しい厚さを有する複合導体。
【請求項１３】
改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、高い熱伝導率を有する材料、この高い熱伝導率を有する材料の上に配置された伝導性基層、およびこの伝導性基層の上に、
【数２】
2006049328.tif 000019
であるように配置された伝導性被覆層を含む複合導体。
【請求項１４】
請求項１３に記載の改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、第１の伝導層が銅である複合導体。
【請求項１５】
請求項１３に記載の改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、第２の伝導性層が、鉄、ニッケル、鉄合金、およびニッケル合金からなる群より選択された材料からなる複合導体。
【請求項１６】
請求項１３に記載の改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、第３の伝導性層が、銀、銅、金、アルミニウム、および錫からなる群より選択された材料からなる複合導体。
【請求項１７】
請求項１３に記載の改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、第３の伝導層が、第３の伝導層の表皮の深さに実質的に等しい厚さを有する複合導体。
【請求項１８】
改良された高周波信号伝送特性を有する同軸ケーブルであって、中心導体が、
ａ）伝導性基体、および
ｂ）この伝導性基体の上に、
【数３】
2006049328.tif 000020
であるように配置された伝導性被覆を含み、かつこの中心導体の周りに配置された誘電材料、この誘電材料の周りに配置された外側導体、およびこの外側導体の周りに配置された絶縁ジャケットを有する同軸ケーブル。
【請求項１９】
請求項１８に記載の同軸ケーブルであって、中心導体の伝導性基体が、鉄、ニッケル、鉄合金、およびニッケル合金からなる群より選択された材料からなる同軸ケーブル。
【請求項２０】
請求項１９に記載の同軸ケーブルであって、中心導体の伝導性被覆が、銀、銅、金、アルミニウム、および錫からなる群より選択された材料からなる同軸ケーブル。
【請求項２１】
請求項２０に記載の同軸ケーブルであって、中心導体の伝導性被覆が、伝導性被覆の表皮の深さに実質的に等しい厚さを有する同軸ケーブル。
【請求項２２】
請求項１８に記載の改良された高周波信号伝送特性を有する同軸ケーブルであって、外側導体が、
ａ）伝導性基体、および
ｂ）この伝導性基体の上に
【数４】
2006049328.tif 000021
であるように配置された伝導性被覆を含む同軸ケーブル。
【請求項２３】
改良された高周波信号伝送特性を有する同軸ケーブルであって、中心導体、この中心導体の周りに配置された誘電材料、およびこの誘電材料の周りに配置された外側導体を有し、この外側導体が
ａ）伝導性基体、および
ｂ）この伝導性基体の上に、
【数５】
2006049328.tif 000022
であるように配置された伝導性被覆を含み、かつこの外側導体の周りに配置された絶縁ジャケットを有する同軸ケーブル。
【請求項２４】
改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、副基体材料、この副基体材料の上に配置された伝導性基層、およびこの伝導性基層の上に、
【数６】
2006049328.tif 000023
であるように配置された伝導性被覆層を含む複合導体。
【請求項２５】
多重導体高周波信号伝送ラインであって、少なくとも１つの導体を有し、この導体が
ａ）伝導性基体、および
ｂ）この伝導性基体の上に
【数７】
2006049328.tif 000024
であるように配置された伝導性被覆からなり、かつ少なくとも１つの導体それぞれの周りに配置された絶縁材料、ならびにこの絶縁された少なくとも１つの導体の周りに配置された絶縁ジャケットを有する伝送ライン。
【請求項２６】
多重導体高周波信号伝送ラインであって、少なくとも１つの導体を有し、この導体が
ａ）伝導性基体、および
ｂ）この伝導性基体の上に
【数８】
2006049328.tif 000025
であるように配置された伝導性被覆からなり、かつ少なくとも１つの導体の周りに配置された誘電材料を有する伝送ライン。
【請求項２７】
改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、副基体材料、この副基体材料の上に配置された伝導性基層、およびこの伝導性基層の上に、
【数９】
2006049328.tif 000026
であるように配置され、かつ少なくとも２つの副層を含む伝導性被覆層を有する複合導体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは導電体に関する。より詳しくは、本発明は、「表皮効果」によって発生する高周波信号減衰について、改良された信号伝送特性を有する複合導体に関する。
【背景技術】
【０００２】
「表皮効果」として知られる現象により、高周波においては導体を通る電磁界および電流の分布が均一でない。たとえば、周波数が増加する波が印加される平坦面状導体の場合を考察する。周波数が零位および十分に低い場合は、電磁界および電流の分布は、導体を通して実質的に均一に分布されており、導体の有効抵抗はわずかである。周波数が増加すると、電磁界および電流振幅は、導体内部へ向う深さの増加に伴なって、指数関数的に減少する。たとえば、導体内の電流密度分布は次式によって与えられる。
【０００３】
【数１】
2006049328.tif 000003
【０００４】
この場合、Ｊ0 は導体の表面における電流密度であり、ｘは導体内へ貫入する深さであり、δは次式によって与えられる表皮の深さまたは厚さである。
【０００５】
【数２】
2006049328.tif 000004
【０００６】
ここでδはメートルで表され、ｆはサイクル／秒で表された電磁波の周波数であり、μはヘンリー／メートルで表された導体の透磁率であり、σはモー／メートルで表された導体の導電率である。
因子δは、金属内にδの何倍もの厚さまで貫入する電流および電磁界が１ネーパー減少する距離、すなわち、振幅が導体表面における振幅の１／ｅ＝０．３６７８８…倍に等しくなる距離を測定する。導体によって搬送される全電流は、振幅が表面における値に等しい、導体の深さδまでのみ貫入する均一な電流として正確に計算することができる。
【０００７】
厳格に言えば、多様なジオメトリの導体は、平坦面状導体の場合に通常使用する指数解法でない、他の関数を含む電磁界理論の解法を必要とする。しかし、表皮深さが、導体表面の曲率半径および導体の物理的拡がりの双方に比べて小さい場合は、少ない誤差で指数解法を使用することができる。
実際に応用すると、表皮の深さが導体の物理的ディメンションより小さい場合に表皮効果の影響が現れる。表皮の深さは、信号周波数の関数であるから、表皮効果が問題とする導体ディメンションの範囲は、信号周波数にも依存する。ラジオまたはマイクロウエイブの周波数では、表皮効果が主要な因子であるが、可聴周波数では、その効果は僅かに過ぎない。
【０００８】
信号伝送系およびその要素において、表皮効果はすべての伝送率において幾くらか信号の歪みを生ずる。これは、周波数に比べて、信号の減衰および信号の相対的位相の双方が変化することによる。これは勿論、これらの応用において、伝送ラインの使用可能な長さを制限する。もし信号振幅の損失が、厳し過ぎると、増幅器の使用が必要になり、これは通信系に、費用、体積および複雑さを加える。高周波信号の相互接続の減衰特性の周波数依存性は、ラインの等化を、周期性に基づいて複雑かつ費用のかかる方法とするので、極めて不利である。この点に関して、等化器が、所定の信号路程のための伝送ラインの物理的および電気的性質の関数である補償周波数依存減衰特性を示す必要がある。信号をただ１つの周波数で伝送する限定された状況においては、より大きい導体の使用によって、増幅器および等化器の使用を避けることができる。勿論このような救済処置には、価格、または重量もしくは体積の増加による制限がある。さらに、多くの伝送ラインには遮断周波数があり、これを超えると、信号が好ましいモードで伝搬しなくなる。この遮断周波数は、伝送ラインで使用する導体の物理的ディメンションに上限を設定するジオメトリ効果である。
【０００９】
前記応用は、米国特許第４０９６４５８号明細書に開示されており、高周波電気ケーブルの多数の導体が、それぞれ絶縁材料の中心コアーの形を有し、その上に、伝導材料層を剛性的に配置する。米国特許第４０９６４５８号明細書の主要な目的は、所定の周波数範囲において、周波数に実質的に依存しない減衰特性を示す高周波伝送ケーブルを提供することである。このように周波数に依存しなくするためには、導体層の厚さを、所定の周波数範囲において、導体の表皮深さの計算された倍数に制限する。これに関して、低周波動作において、伝導性被覆層、たとえば金属はくを、絶縁材料の中心コアーの周りに巻くことができる。しかし、ここで問題とする高周波においては、絶縁材料の中心コアーの周りに、適当な厚さの伝導性被覆層を設けて、所定の周波数範囲内で実質的に周波数に依存しない減衰特性を達成することは、実際的または経済的ではないであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述の説明は、現在の導体に存在することが知られている制限を例示する。このように、前述の１つ以上の制限を克服することを目的とした、改良された高周波信号伝送特性を有する導体を提供することができれば明かに有益である。従って、次に、さらに完全に開示した特徴を含む適当な変形を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、現在知られている高周波信号伝送用導体の技術およびこのような導体を創造する技術を超えてこれらの技術を前進させる。本発明は、１つの面において、改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体を提供する。この複合導体は、伝導性基体、およびこの上に配置された伝導性被覆を有する。伝導性被覆の透磁率対導電率の比に対する伝導性基体の透磁率対導電率の比の関係は、次式で表される。
【００１２】
【数３】
2006049328.tif 000005
【００１３】
（本明細書における教示を通して、下付き(1) は伝導性被覆層に関し、下付き(2) は伝導性基体層に関する。）複合導体を通して伝搬する高周波信号の減衰は、前記信号の所定の周波数範囲内において、実質的に周波数に依存しない。伝導性基体は、鉄、ニッケル、鉄合金、ニッケル合金からなる群より選択された材料とすることができるが、これに限定するものではない。伝導性被覆は、銀、銅、金、アルミニウムおよび錫からなる群より選択された材料とすることができるが、これに限定するものではない。伝導性被覆は、伝導性被覆の表皮深さと実質的に等しい厚さを有することができる。
【００１４】
本発明は、他の面において、改良された高周波信号伝送性を有する複合導体が、良好な伝熱性を有する材料からなる第１の伝導層、第１の伝導層の上に配置された第２の伝導層、および第２の伝導層の上に配置された第３の伝導層を含む。第１の導体層は、銅とすることができる。第２の伝導層は、鉄、ニッケル、鉄合金、およびニッケル合金からなる群より選択された材料とすることができる。第３の伝導層は、銀、銅、金、アルミニウムおび錫からなる群より選択された材料とすることができる。第２の伝導層、および第３の伝導層のそれぞれの導電率と透磁率との関係は次式で表される。
【００１５】
【数４】
2006049328.tif 000006
【００１６】
このような構成の複合導体を通して伝搬する高周波信号の減衰は、前記信号の所定の周波数範囲内において周波数に実質的に依存しない。
従って、本発明の目的は、所定の周波数範囲内において、周波数に実質的に依存しない減衰特性を示す高周波信号伝送用導体を提供することである。
本発明の他の目的は、周波数に関して導体の非線型信号位相応答を減少させる高周波信号伝送用導体を提供することである。
【００１７】
本発明の別の目的は、導体の減衰および位相応答を、周波数の関数として調整することができる高周波信号伝送用導体を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、高周波信号の減衰を有効に減少させる導体を提供することである。
本発明の前記および他の面は、以下の本発明の詳細な説明を添付図面と併せて考慮するとき、明白になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
導体の表皮深さの定量は、特に、伝送ラインまたは他の適当な電導性信号伝送媒体を通る所定の電気信号の減衰を決定するのに重要である。電磁界および電流のための指数関数的解法は、導体内の全電流が表皮深さに等しい厚さの層に制限された電流分布を単純化して表わす。全体が同一材料からなる導体の場合に、１つの表皮深さに対する電流の有効な制限は、導体の単位幅および単位長さについて、有効な表面抵抗を示し、これは次式によって表される。
【００１９】
【数５】
2006049328.tif 000007
【００２０】
この表面抵抗による伝送ラインの、単位長さについての減衰は次式で表される。
【００２１】
【数６】
2006049328.tif 000008
【００２２】
式中、ｗは導体表面の幅、Ｚ0 は伝送ラインの特性インピーダンスである。指数的近似が有効な例において、導体の、単位幅および単位長さについての内部インダクタンスは次式で表される。
【００２３】
【数７】
2006049328.tif 000009
【００２４】
この内部インダクタンスの周波数依存性は、他の周波数における信号と比べて、１つの周波数において信号の位相移動をおこす。
導体の単位長さあたりの表面抵抗の減少は、信号伝送の質を改良し、かつ伝送ラインの使用可能な最大長さを増加させる。もし被覆された導体を使用するときは、単位幅および単位長さについての表面インピーダンスは次式で表される。
【００２５】
【数８】
2006049328.tif 000010
【００２６】
式中、下付き(1) は伝導性被覆層に関し、下付き(2) は伝導性基層に関し、
【００２７】
【数９】
2006049328.tif 000011
【００２８】
であり、Ｒｓ1 およびＲｓ2 は前記のように規定されるが、層(1) および層(2) についての規定であり、
【００２９】
【数１０】
2006049328.tif 000012
【００３０】
であり、ｄは伝導性被覆層の厚さである。この場合、有効な表面抵抗はＲｓe ＝Ｒｅ（Ｚ）となり、有効な内部インダクタンスはＬｉe ＝Ｉｍ（Ｚ）／２πｆとなり、ここではＺの実数および虚数の部分を使用した。
前記Ｚは、Ｒｓ2 ＞＞Ｒｓ1 の場合、次式のように簡略化され、
【００３１】
【数１１】
2006049328.tif 000013
【００３２】
かつ有効な減衰は次のようになる。
【００３３】
【数１２】
2006049328.tif 000014
【００３４】
例とする目的のみに限って、被覆された導体の基層が絶縁材料である場合には、明かにＲｓ2 ＞＞Ｒｓ1 である。伝導性被覆の厚さが、伝導性被覆の表皮深さに対して、適当に規定されるならば、このような被覆された導体を通して伝搬する信号の減衰は、実質的に周波数に依存しないことを示すことができる。
本発明の本質は、複合導体を通して伝搬する信号の減衰が、伝搬する信号の周波数に実質的に依存せず、かつこのような複合導体が、伝導性基層および伝導性被覆層によって規定されることである。
【００３５】
ここに記載した教示によって、本発明の複合導体の伝導性基層および伝導性被覆層は、Ｒｓ2 ＞＞Ｒｓ1 の条件を達成する材料から選択する。この場合、複合導体を通して伝搬する信号の減衰は、信号の周波数に実質的に依存しないであろう。さらに特定すれば、表皮深さδの式を、表面抵抗Ｒｓの関係と組み合わせることにより、Ｒｓは、次式で示すように、材料の性質の特性値で直接表わすことができる。
【００３６】
【数１３】
2006049328.tif 000015
【００３７】
従って、Ｒｓ2 ＞＞Ｒｓ1 の関係は、伝導性基層および伝導性被覆層の材料の性質によって、次式によって表すように、直接言い換えることができる。
【００３８】
【数１４】
2006049328.tif 000016
【００３９】
本発明の教示によって製作された複合導体は、Ｒｓ2 ＞＞Ｒｓ1 のように、伝導性被覆に対して低い導電率および／または高い透磁性を有する伝導性基層を含むことができる。
本発明の複合導体の伝導性被覆層に、特に適する材料は、伝導性基層に対して高い導電率および／または低い透磁率を有する材料、例えば銀、銅、金、アルミニウムまたは錫であるが、これに限定するものではない。さらに本発明の複合導体の伝導性基層に特に適する材料は、Ｒｓ2 ＞＞Ｒｓ1 のように、伝導性被覆層に対して低い導電率および／または高い透磁性を有する材料である。適当な伝導性基層材料は、鉄、ニッケル、鉄合金およびニッケル合金であるが、これに限定するものではない。このような材料は、伝導性基層の表面抵抗を増加させることによって、高い伝導性被覆層内の電流密度を増加させることができる。
【００４０】
本発明の複合導体の内部インピーダンスに与える効果が、導体の減衰および位相応答を周波数の関数として調整できる高周波信号伝送用導体を提供することを理解すべきである。さらに特定すれば、伝導性被覆層の厚さ、ならびに伝導性基層および伝導性被覆層双方の材料の性質を変えることによって、周波数に対する信号位相の応答および減衰を調整することができる。この点において、Ｒｓ2 がＲｓ1 に対して大きい程、信号減衰および信号位相は、信号の周波数の関数として一層線形となる。本発明の教示によって製作した伝導性被覆層の厚さが伝導性被覆層の表皮深さより著しく小さい複合導体は、所定の周波数範囲内のすべての周波数において、複合導体の減衰が前記周波数の範囲内において周波数に実質的に依存しないことを理解できるであろう。また当業者は、伝導性被覆層の厚さが、表皮の深さに対して著しく大きく製作されているので、所定の周波数内のすべての周波数において、減衰が、全体が同一材料からなる導体の減衰と実質的に等しくなることを理解すべきである。驚くべきことに、伝導性被覆層の厚さが、表皮の深さの約１．４〜２．０倍の狭い範囲である場合に、表皮の深さに対応する周波数に近い周波数における減衰は、伝導性被覆層の材料と同一材料で全体が構成されている導体の減衰より小さいであろう。被覆層の厚さを、好ましくは表皮の深さの０．５〜５倍の範囲で変えることによって、多様な所望の周波数応答を得ることができる。
【００４１】
本発明は、伝導性基層および伝導性被覆層を有する複合導体であって、伝導性基層が、伝導性被覆層に対して、Ｒｓ2 ＞＞Ｒｓ1 のように、低い導電率および／または高い透磁率を有する複合導体に関する。このような複合導体は、同軸ケーブル、撚り線対、封止された撚り線対、平らな多重導体ケーブル、可撓性回路、導波管、アンテナ、プリント回路基板導体、共振器、および任意の断面の単一導体のような構造の範囲によって規定することができるが、これに限定されるものではない。伝導性被覆層は、一般に周知の方法、たとえば電解めっき、無電解めっき、または真空蒸着によって、伝導性基層の上に配置することができるが、これに限定されるものではない。図３Ａ〜５Ｃは、本発明の範囲が限定されることを意図することなく、本発明の教示によって製作された多様な複合導体の構成を例示する。
【実施例】
【００４２】
図３Ａを参照して、本発明によって製作した複合導体の破片断面図を全体として１０で示す。複合導体１０は伝導性基体１２および伝導性被覆層１４によって規定される。図４Ｂは、伝導性基体１２および伝導性被覆層１４を有する実質的に断面が円筒形の複合導体の断面図を全体として１０で示す。
【００４３】
図３Ｂおよび４Ａは、図３Ａおよび４Ｂで示すものと同様な複合導体を示すが、図３Ｂおよび４Ａの複合導体は、伝導性材料の多重層、すなわち３層以上によって規定される。図３Ｂおよび４Ａの複合導体の伝導性材料の各層は、各複合導体の他の伝導層に対して異なる透磁率を有する。このような構成は、多様な目的に使用する複合導体の減衰、位相および他の物理的性質を調整するために有用であろう。たとえば、複合導体を何らかのレーダー系に応用するなどの高出力への応用の場合に、ケーブルの所定の寸法および重量に対して、減衰を最小にすることが極めて重要である。レーダー系で使用する高出力は、かなりの熱を発生し、これをケーブル集合体から発散させる必要がある。適当な熱伝導性を保持しながら減衰を最小にするためには、多重層導体が好ましいであろう。図３Ｂおよび４Ａに良好に例示されているこのような例において、伝導性基体１２は、熱伝導性が良好な材料、たとえば、銅とすることができる。層１２の上に、たとえば、鉄、ニッケル、鉄および／またはニッケルを含む合金を含む層１６を配置して、本発明の教示によって高い透磁率を与えることができる。頂部の伝導性被覆層１４は、高い伝導性材料として、高い導電率を与えることができる。
【００４４】
伝導性材料の多重層を有する複合導体の理論的基礎は、連続層間の各界面において適当な限界条件で、限界値問題を解決することによって、拡張することができる。図３Ｂおよび４Ａに示す３層の例では、このような解法が、幾つかの表皮の深さの厚さのニッケル層が、所望の電流の再分配を行うのに適していることを示す。
【００４５】
図５Ａ〜５Ｃは、本発明の教示によって製作した多様な同軸ケーブルを例示する。これらの同軸ケーブルは、それぞれ中心導体２０、適当な誘電材料２７、外側導体２１、（図示しない）編組金属線、および絶縁ジャケット材料２４によって規定される。
図５Ａの同軸ケーブル１８は、伝導性基層２５および伝導性被覆層２６を有する中心導体２０によって規定される。この同軸ケーブルの外側導体２１は、伝導性被覆層２２および伝導性基層２３によって規定される。中心導体２０は伝導性基層２５を有し、外側導体２１は伝導性基層２３を有する。これらの基層は、それぞれ伝導性被覆層２６および２２に対して低い導電率および／または高い透磁率を有するので、中心導体２０および外側導体２１についてＲｓ2 ＞＞Ｒｓ1 である。
【００４６】
図５Ｂの同軸ケーブル１８は、通常の中心導体２０によって規定される。この同軸ケーブルの外側導体２１は、伝導性被覆層２２および伝導性基層２３によって規定され、外側導体２１についてＲｓ2 ＞＞Ｒｓ1 である。
図５Ｃの同軸ケーブル１８は、伝導性基層２５および伝導性被覆層２６を有する中心導体２０によって規定される。外側導体２１は、通常のように設計されている。この同軸ケーブルの中心導体２０は、伝導性被覆層２６および伝導性基層２５によって規定され、中心導体２０について、Ｒｓ2 ＞＞Ｒｓ1 である。
【００４７】
従来技術
本発明の教示の試験に対して従来技術の同軸ケーブルを参照とした。従来技術の同軸ケーブルの試験結果は、図１および２において、曲線「Ａ」と標記した。従来技術の同軸ケーブルは、全体が同一材料から構成された銅の直径０．０１６インチ（０．４１ｍｍ）の中心導体を有し、この導体は厚さ約６０マイクロインチ（１．５μｍ）の銀めっきを有した。延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の誘電材料を、中心導体の周りに、特性インピーダンスが５０オームとなるのに必要な直径に巻いた。使用した横巻きした銅はくの外側導体材料は、厚さ約６０マイクロインチ（１．５μｍ）の銀めっきを有した。外側導体材料の周りは、銀めっきしたＡＷＧ−４０（アメリカンワイヤーゲージ４０番）の銅編組であった。同軸ケーブル絶縁ジャケットは、ペルフルオロアルコキシポリマー（ＰＦＡ）とした。
【００４８】
ここに教示する新規な複合導体は、本発明の範囲を限定することを意図するものではなく、次の実施例を参照することによって、本発明をさらに良好に理解することができるであろう。
例１
本発明の教示によって同軸ケーブルを製作した。この同軸ケーブルの試験結果は、図１および２において曲線「Ｂ」と標記した。この同軸ケーブルは、全体が同一材料から構成された鉄−ニッケル合金の直径０．０１６インチ（０．４１ｍｍ）の中心導体（ＩＮＣＯ  Ａｌｌｏｙｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．，３２００，リバサイド  ドライブ．ハンチングトン，ウェストバージニア州から入手したＮＩＬＯ  Ａｌｌｏｙ  ５２）によって規定される伝導性基材を有した。この伝導性基材材料の上に、約１６０マイクロインチ（４．１μｍ）の銀めっきで規定される伝導性被覆層を配置した。伝導性被覆層は、Ｔｈｅ  ＭＷＳ  Ｗｉｒｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ，３１２００，シダー  ヴァレイ  ドライブ，ウェストレイク  ヴィレェジ，カルホルニア州によって提供された電気めっき方法によって伝導性基材の上に配置した。延伸膨張ＰＴＦＥテープの誘電体を、中心導体の周りに巻いて、特性インピーダンスを５０オームとするのに必要な所定の直径とした。外側導体は、約６０マイクロインチ（１．５μｍ）の銀めっきを有する横巻の平坦な銅はくとした。外側導体材料の周りは、銀めっきしたＡＷＧ−４０の銅編組であった。同軸ケーブル絶縁ジャケットはペルフルオロアルコキシポリマー（ＰＦＡ）から製作した。
【００４９】
試験
本発明の複合導体の信号の大きさおよび位相応答は、複合導体、すなわち試験に供した装置（ＤＵＴ）が存在しない場合に伝送されるであろうところの信号を参照して測定した。これらの測定は、以下詳述する図１および２に要約する。本発明の複合導体の試験は、信号の発信装置および受信装置からなるベクトル・ネットワーク分析装置によって行った。データを集めるべき周波数の範囲を決定し、試験較正は、適当な長さのケーブルを使用して、受信装置を信号の発信装置に接続して行った。標準的１２ターム誤差モデルを使用して、全２点非挿入型装置(full two port non-insertable device）の較正を行った。基線信号は、周波数の関数としてベクトル・ネットワーク分析装置に蓄積した。基線データを蓄積した後に、発信装置と受信装置との間の接続を中断して、ＤＵＴを信号経路に直列に挿入した。試験しようとする所定の周波数で測定を行ない、ＤＵＴのデータを、較正を参照して分析装置によって自動的に修正した。
【００５０】
減衰測定は、信号損失を示す負の数で、デシベル（ｄＢ）として表した。さらに特定すれば、Ｐｏを、ＤＵＴが存在しないときに、発信装置から信号の受信装置に伝送されるであろうところの信号の強さとすると、ＤＵＴを信号経路に挿入したときのｄＢで表した減衰は、次式で表される。
【００５１】
【数１５】
2006049328.tif 000017
【００５２】
式中、Ｐは信号経路にＤＵＴを挿入したときに受信される信号の強さである。
位相測定は、位相傾斜対周波数（度／ＭＨｚ）の特性値によって表した。信号伝送系において、この系によって生ずる信号の遅延は、信号が系を進行するときに生ずる信号のサイクルの数によって、特性付けることができる。これは、３６０度／サイクルにおいて、度によって計数することができる。もしこの系が位相に対して線形であると、信号の遅延は、信号の周波数に直接比例するであろうが、言い換えれば、信号位相傾斜対周波数は、周波数に対する定数であろう。これらの環境において、位相傾斜対周波数のグラフは、平坦で水平な線であるはずである。
【００５３】
図１は、「Ａ」と標記した前述の従来技術の同軸ケーブルの長さ１０．５メートルの試料、および「Ｂ」と標記した本発明によって製作した同軸ケーブルの長さ１０．５メートルの試料の双方について利得対周波数応答を示す。このデータは、３００ＫＨｚ〜１ＧＨｚの範囲で採った。従来技術のケーブルは、予期したように、主として周波数の平方根に依存することを示した。本発明の同軸ケーブルは周波数の広い範囲にわたって、主として線形の周波数応答を示した。約４００ＭＨｚにおいてこれらの減衰が交差するが、本発明の同軸ケーブルでは、交差点の周波数からグラフに示す最大の周波数まで、従来技術より減衰が低い。このケーブルのめっき厚さは、１ＧＨｚにおいて減衰が最小になるのに、最適とした。かりに被覆層の厚さを減少させることを決定したとすると、ケーブルの減衰は、周波数への依存性が少ないことを示したであろうが、周波数全体にわたって減衰が高いことを示したであろう。
【００５４】
図２は、図１に示した試料と同一試料について、位相傾斜対周波数の応答を示す。従来技術のケーブルは、本発明の同軸ケーブルに比較して、位相傾斜対周波数が実質的により多く変化することを示す。信号伝送への効果は、本発明の同軸ケーブルによって伝送される多重周波数成分からなる信号が、従来技術のケーブルによって伝送される信号より位相の歪みが著しく少いことを示す。
【００５５】
ここに、本発明の数少ない実施態様を詳述したに過ぎないが、当業者は、ここに記載した新規な教示および利益から著しく逸脱することなく、多くの変更を実施できることを、容易に理解するであろう。従って、このような変更は、すべて特許請求の範囲に記載された、本発明の範囲に包含されることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】従来の同軸ケーブルおよび本発明の教示によって製作した同軸ケーブルの双方について、曲線で示す利得（ｄＢ）対周波数（ＧＨｚ）のグラフであり、従来技術の同軸ケーブルの曲線を「Ａ」と標記し、新規な同軸ケーブルの曲線を「Ｂ」と標記する。
【図２】従来の同軸ケーブルおよび本発明の教示によって製作した同軸ケーブルの双方について、曲線で示す位相傾斜（度／ＭＨｚ）対周波数（ＧＨｚ）のグラフであり、従来技術の同軸ケーブルの曲線を「Ａ」と標記し、新規な同軸ケーブルの曲線を「Ｂ」と標記する。
【図３】図３Ａは、本発明の教示によって製作した２層の伝導層を有する複合導体の破片断面図である。  図３Ｂは、本発明の複合導体の３層の伝導層を有する他の態様の破片断面図である。
【図４】図４Ａは、３層の伝導層を有する本発明の断面が実質的に円形の複合導体の断面図である。  図４Ｂは、２層の伝導層を有する本発明の断面が実質的に円形の複合導体の断面図である。
【図５】図５Ａは、２層の伝導層によって規定される中心導体、および２層の伝導層によって規定される外側導体を有する本発明の同軸ケーブルの略断面図である。  図５Ｂは、単一伝導層によって規定される中心導体、および２層の伝導層によって規定される外側導体を有する本発明の同軸ケーブルの略断面図である。  図５Ｃは、２層の伝導層によって規定される中心導体、および単一伝導層によって規定される外側導体を有する本発明の同軸ケーブルの略断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０    複合導体
１２    伝導性基体
１４    伝導性被覆層
１６    熱伝導性層
１８    同軸ケーブル
２０    中心導体
２１    外側導体
２２    伝導性被覆層
２３    伝導性基層
２４    絶縁ジャケット材料
２５    伝導性基層
２６    伝導性被覆層
２７    誘電材料
【図１】
2006049328.tif 000028
【図２】
2006049328.tif 000029
【図３】
2006049328.tif 000030
【図４】
2006049328.tif 000031
【図５】
2006049328.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成17年10月14日(2005.10.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、透磁率μ２および導電率σ２を有する伝導性基体と、該伝導性基体の上に配置された透磁率μ１および導電率σ１を有する伝導性被覆とを含んでなり、該透磁率対該導電率の比の関係が
【数１】
2006049328.tif 000033
で表わされ、該伝導性被覆の厚さが該被覆の表皮の深さの０．５〜５倍の範囲内にあり、かつ、該複合導体の電流分布が、該伝導性被覆より高い表面抵抗を有する伝導性基体を採用することによって、該伝導性基体から該伝導性被覆へ再分配されることを特徴とする複合導体。
【請求項２】
請求項１に記載の改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、該伝導性基体が、鉄、ニッケル、鉄合金、およびニッケル合金からなる群より選択された材料を含む複合導体。
【請求項３】
請求項１に記載の改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、該伝導性被覆が、銀、銅、金、アルミニウム、および錫からなる群より選択された材料を含む複合導体。
【請求項４】
改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、所定の高熱伝導率を有する材料と、該高熱伝導率材料の上に配置された透磁率μ２および導電率σ２を有する伝導性基層と、該伝導性基層の上に配置された透磁率μ１および導電率σ１を有する伝導性被覆層とを含んでなり、該透磁率対該導電率の比の関係が
【数２】
2006049328.tif 000034
で表わされ、該伝導性被覆層の厚さが該被覆層の表皮の深さの０．５〜５倍の範囲内にあり、かつ、該複合導体の電流分布が、該伝導性被覆層より高い表面抵抗を有する伝導性基層を採用することによって、該伝導性基層から該伝導性被覆層へ再分配されることを特徴とする複合導体。
【請求項５】
請求項４に記載の改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、該高熱伝導率材料が銅である複合導体。
【請求項６】
請求項４に記載の改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、該伝導性基層が、鉄、ニッケル、鉄合金、およびニッケル合金からなる群より選択された材料を含む複合導体。
【請求項７】
請求項４に記載の改良された高周波信号伝送特性を有する複合導体であって、該伝導性被覆層が、銀、銅、金、アルミニウム、および錫からなる群より選択された材料を含む複合導体。
【請求項８】
改良された高周波信号伝送特性を有する同軸ケーブルであって、透磁率μ２および導電率σ２を有する伝導性基体と、該伝導性基体の上に配置された透磁率μ１および導電率σ１を有する伝導性被覆とを含む中心導体；
該中心導体の周りに配置された誘電材料；
該誘電材料の周りに配置された外側導体；ならびに
該外側導体の周りに配置された絶縁ジャケット
を含んでなり、該透磁率対該導電率の比の関係が
【数３】
2006049328.tif 000035
で表わされ、該伝導性被覆の厚さが該被覆の表皮の深さの０．５〜５倍の範囲内にあり、かつ、該中心導体の電流分布が、該伝導性被覆より高い表面抵抗を有する伝導性基体を採用することによって、該伝導性基体から該伝導性被覆へ再分配されることを特徴とする同軸ケーブル。