(57)【要約】【課題】  低周波成分信号及び高周波成分信号の各減衰量にほとんど差がない高周波ケーブルを提供するものである。【解決手段】  本発明に係る高周波ケーブル１０は、ケーブル導体１３に高周波信号が伝送されるものであり、ケーブル導体１３を、少なくとも１本のCu-Sn-In合金心線１１と少なくとも１本のFe-Si合金心線１２を、Cu-Sn-In合金心線１１とFe-Si合金心線１２の断面積比が50/50〜70/30となるように調整した撚線で構成したものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブル導体に高周波信号が伝送される高周波ケーブルにおいて、上記ケーブル導体を、少なくとも１本のCu-Sn-In合金心線と少なくとも１本のFe-Si合金心線を、Cu-Sn-In合金心線とFe-Si合金心線の断面積比が50/50〜70/30となるように調整した撚線で構成したことを特徴とする高周波ケーブル。
【請求項２】
ケーブル導体に高周波信号が伝送される高周波ケーブルにおいて、上記ケーブル導体を、少なくとも１本のCu-Sn-In合金心線と少なくとも１本のFe-Ni合金心線を、Cu-Sn-In合金心線とFe-Ni合金心線の断面積比が50/50〜70/30となるように調整した撚線で構成したことを特徴とする高周波ケーブル。
【請求項３】
上記撚線を構成する上記各心線の合計本数が７本以上である請求項１又は２記載の高周波ケーブル。
【請求項４】
上記撚線の周りに絶縁層を設けた線材で構成される請求項１から３いずれかに記載の高周波ケーブル。
【請求項５】
上記撚線の周りに絶縁層を設けた線材の対撚り線で構成される請求項１から３いずれかに記載の高周波ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、GHz領域の高周波信号が伝送される高周波ケーブルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高周波信号を高速で伝送するケーブルとして、メタルケーブルがある。メタルケーブルは、図７中に７０で示すように、１本の心線（単線材）からなる導体７１の周りに順に絶縁層７５、シールド層７６を設けたものや、図８中に８０で示すように、複数本の心線８１で構成される撚線材からなる導体８３の周りに順に絶縁層７５、シールド層７６を設けたものなどが挙げられる。ここで、導体７１や心線８１は、銅線又はAgメッキ銅線などで構成される。また、シールド層７６を有さないアンシールドタイプのメタルケーブルもある。
【０００３】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−６５６３９号公報
【特許文献２】特開２００４−２６５７６９号公報
【特許文献３】特開２００３−３１７５５１号公報
【特許文献４】特許第３２９９０６４号公報
【特許文献５】特開２００１−３３８５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のメタルケーブルでは、以下に示すような問題があった。
【０００６】
図９に示すメタルケーブルの導体９０に信号を伝送させる際、図１０（ａ）に示すように、低周波信号の電流分布は導体９０内でほぼ均一である。ところが、導体９０に高周波信号を伝送させると、図１０（ｂ）に示すように、伝送させる信号の周波数が高くなるほど表皮効果が強くなり、高周波信号の電流分布は導体９０の表層部で高密度に、導体９０の中心部で低密度になる。つまり、高周波信号は、導体９０の表面を集中的に流れるようになる。
【０００７】
その結果、伝送信号の周波数が高くなるほど、導体９０の抵抗が高くなってしまい、図１１に示すように、伝送信号の減衰量（単位長さ毎の減衰量[dB/m]）が増加するという問題があった。特に、メタルケーブルに、高周波成分及び低周波成分を含むランダムパルス信号を伝送させる場合、低周波成分を主成分とする幅の広いパルス信号に比べて、高周波成分を主成分とする幅の狭いパルス信号の減衰量は大きくなる。その結果、メタルケーブルにランダムパルス信号を伝送させた際のトータル（実際）の伝送特性は、メタルケーブル自体の減衰量に起因した理論上の伝送特性よりもさらに悪くなるという問題があった。
【０００８】
また、メタルケーブルに、ランダムパルス信号を伝送させた場合、アイパターンが測定されるので、このアイパターンの開口率（信号波形の目の開き具合）によってケーブルの伝送特性（デジタル信号波形の波形品質）を評価することが、広く行われている。アイパターン開口率が大きいほど信号識別がより確実になり、伝送エラーの発生頻度が低くなる。アイパターンの一例を図１２に示すように、ケーブル長さが10ｍ、15ｍ、20ｍと長くなるにつれて、アイハイトは264mV、71mV、0mVと低くなっており、伝送特性が劣化していく様子がわかる。ここで、図１２の各アイパターンは、横軸に時間、縦軸にアイパターン開口率の指標となるアイハイト（mV）をとっている。アイハイトはアイパターンの最小振幅である。
【０００９】
さらに、図１３に示すように、メタルケーブルにおいて、実際の信号の測定値（イコライザ有りの場合のシミュレーション結果；図１３中では○印を結んだ実線１３１）と、ケーブル減衰量からの理論値（図１３中では◇印を結んだ実線１３２）を比較した。その結果、低周波成分信号と高周波成分信号の各減衰量がアンバランスであることに起因して、実側信号の伝送特性は、低周波信号と高周波信号の各減衰量を均等として算出した理論上の伝送特性よりも悪くなる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、低周波成分信号及び高周波成分信号の各減衰量にほとんど差がない高周波ケーブルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成すべく本発明に係る高周波ケーブルは、ケーブル導体に高周波信号が伝送される高周波ケーブルにおいて、ケーブル導体を、少なくとも１本のCu-Sn-In合金心線と少なくとも１本のFe-Si合金心線を、Cu-Sn-In合金心線とFe-Si合金心線の断面積比が50/50〜70/30となるように調整した撚線で構成したものである。
【００１２】
また、本発明に係る高周波ケーブルは、ケーブル導体に高周波信号が伝送される高周波ケーブルにおいて、ケーブル導体を、少なくとも１本のCu-Sn-In合金心線と少なくとも１本のFe-Ni合金心線を、Cu-Sn-In合金心線とFe-Ni合金心線の断面積比が50/50〜70/30となるように調整した撚線で構成したものである。
【００１３】
ここで、撚線を構成する各心線の合計本数は、７本以上であることが好ましい。
【００１４】
撚線の周りに絶縁層を設けた線材で構成されるものであってもよい。また、撚線の周りに絶縁層を設けた線材の対撚り線で構成されるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高周波成分を含む信号の伝送特性が良好な高周波ケーブルを得ることができるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
本発明の好適一実施の形態に係る高周波ケーブルの横断面図を図１に示す。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態に係る高周波ケーブル１０は、ケーブル導体１３の周りに、順に絶縁層１５、シールド層１６を設けたものである。この高周波ケーブル１０は、主に、周波数がGHz領域の高周波信号（デジタル信号あるいはアナログ信号）を高速で通信するメタル通信ケーブルとして使用される。
【００１９】
ケーブル導体１３は、少なくとも１本（図１中では４本）のCu-Sn-In合金心線１１と、少なくとも１本（図１中では３本）のFe-Si合金心線１２の撚線で構成される。Cu-Sn-In合金心線１１とFe-Si合金心線１２は、それらの断面積比（Cu-Sn-In/Fe-Si）が所定の割合となるように調整されており、50/50〜70/30（1/1〜7/3）、好ましくは55/45〜60/40、特に好ましくは4/3に調整される。
【００２０】
Cu-Sn-In合金心線１１とFe-Si合金心線１２の好ましい組み合わせは、Cu-0.19mass％Sn-0.2mass％In合金で構成される心線とFe-80mass％Si合金で構成される心線である。
【００２１】
ケーブル導体（撚線）１３を構成する各心線１１，１２の合計本数は、高周波ケーブル１０を伝送させる信号の種類、数に応じて適宜決定されるものであり、特に限定するものではないが、７本以上であることが好ましい。
【００２２】
ケーブル導体１３の層構造は特に限定するものではなく、撚線導体として慣用的に用いられている層構造が全て適用可能である。
【００２３】
なお、本実施の形態においては、ケーブル導体１３の周りに、順に絶縁層１５、シールド層１６を設けた同軸タイプの高周波ケーブル１０を用いて説明を行ったが、ケーブル導体１３を用いた高周波ケーブルであればその構造は特に限定するものではない。例えば、図５に示すように、ケーブル導体１３の周りに絶縁層１５を設けた線材５１の対撚り線で構成され、シールド層を有さない高周波ケーブル（UTP（Unshielded Twisted Pair））５０であってもよい。これらの線材５１，５１が、差動伝送方式で信号を伝送させるための対の信号線となる。また、図６に示すように、図５に示した対撚り線の周りにシールド層６６を設けた高周波ケーブル（STP（Shielded Twisted Pair）、例えばTwinax（商標）など）６０であってもよい。
【００２４】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００２５】
図３に示す従来の高周波ケーブル３０は、銅素線からなる心線３１の撚線で構成されるケーブル導体３３の周りに、順に絶縁層１５、シールド層１６を設けたものである。このケーブル導体３３に低周波信号を伝送させると、図４（ａ）に示すように、ケーブル導体３３の各心線３１内において低周波信号の電流分布はほぼ均一であり、ケーブル導体３３の全体が電流存在域４１となる。
【００２６】
一方、高周波ケーブル３０のケーブル導体３３に高周波信号を伝送させると、高周波信号の電流分布は、図４（ｂ）に示すように、ケーブル導体３３の表層部で密度が高く、中心部で密度が低くなり、ケーブル導体３３の表層部が電流存在域４１、中心部が電流不在域４２となる。
【００２７】
これに対して、図１に示した高周波ケーブル１０のケーブル導体１３に低周波信号を伝送させると、ケーブル導体１３の構成材の１つである心線１１は、Cu-Sn-In合金で構成されているため、低周波においては表皮効果の影響は少ない。よって、図２（ａ）に示すように、心線１１内において低周波信号の電流分布はほぼ均一であり、心線１１の全体が電流存在域２１となる。また、ケーブル導体１３の構成材の１つである心線１２は、Fe-Si合金で構成されているため、低周波においても表皮効果の影響が顕著である。よって、図２（ａ）に示すように、心線１２内において低周波信号の電流分布は、表層部で密度が高く、中心部で密度が低くなり、心線１２の表層部が電流存在域２１、中心部が電流不在域２２となる。
【００２８】
一方、高周波ケーブル１０のケーブル導体１３に高周波信号を伝送させると、高周波信号の電流分布は、図２（ｂ）に示すように、ケーブル導体１３の表層部で密度が高く、中心部で密度が低くなり、ケーブル導体１３の表層部が電流存在域２１、中心部が電流不在域２２となる。
【００２９】
以上より、本実施の形態に係る高周波ケーブル１０に、高周波成分を含む信号、例えば、低周波成分及び高周波成分を含むランダムパルス信号を伝送させた場合、図３に示した従来の高周波ケーブル３０にランダムパルス信号を伝送させた場合と比較して、低周波成分信号及び高周波成分信号の各電流分布面積の差が小さくなる。その結果、本実施の形態に係る高周波ケーブル１０においては、ランダムパルス信号における低周波成分信号と高周波成分信号の各減衰量の差を小さくすることができる。つまり、本実施の形態に係る高周波ケーブル１０は、低周波成分信号及び高周波成分信号の各電流分布面積があまり変わらないために信号の波形が歪みにくく、波形成形機能を有していると言える。
【００３０】
よって、本実施の形態に係る高周波ケーブル１０によれば、高周波成分を含む信号の伝送特性の向上を図ることができる。また、この信号を、本実施の形態に係る高周波ケーブル１０で長距離伝送させた場合、伝送エラーは発生しにくく、伝送距離の延長を図ることができる。
【００３１】
また、本実施の形態に係る高周波ケーブル１０によれば、ランダムパルス信号における低周波成分信号と高周波成分信号の各減衰量の差が小さいため、高周波成分信号の減衰量を小さくするためにケーブル導体を大径化する必要がなく、ケーブル径の細径化を図ることができる。
【００３２】
さらに、一般に心線１２は耐屈曲性が悪いため、心線１２だけでケーブル導体を構成した場合、断線し易くなってしまう。ところが、本実施の形態に係る高周波ケーブル１０においては、耐屈曲性はあまり良好でないものの、低周波遮断に優れた心線１２と、耐屈曲性に優れた心線１１を撚り合わせてなる撚線でケーブル導体１３を構成している。これによって、心線１２の低周波遮断という特性をほぼ保持したまま、高周波ケーブル１０の耐屈曲性を向上させることができ、信号伝送品質を長期間にわたって保持することができる。
【００３３】
次に、本発明の他の実施の形態を、図１を参照しながら説明する。
【００３４】
本発明の他の実施の形態に係る高周波ケーブルの構成は、前実施の形態に係る高周波ケーブルと基本的に同じであり、Fe-Si合金心線の代わりにFe-Ni合金心線を用いる点で異なる。
【００３５】
具体的には、本実施の形態に係る高周波ケーブルは、ケーブル導体を、少なくとも１本のCu-Sn-In合金心線１１と少なくとも１本のFe-Ni合金心線で構成したものである。Cu-Sn-In合金心線１１とFe-Ni合金心線は、それらの断面積比（Cu-Sn-In/Fe-Ni）が所定の割合となるように調整されており、50/50〜70/30（1/1〜7/3）、好ましくは55/45〜60/40、特に好ましくは4/3に調整される。
【００３６】
Fe-Ni合金心線としては、例えば、Fe-70〜85mass％Ni合金が挙げられる。Cu-Sn-In合金心線１１とFe-Ni合金心線の好ましい組み合わせは、Cu-0.19mass％Sn-0.2mass％In合金で構成される心線とFe-80mass％Ni合金で構成される心線である。
【００３７】
本実施の形態に係る高周波ケーブルにおいても、前実施の形態に係る高周波ケーブルと同様の作用効果が得られる。
【００３８】
以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の好適一実施の形態に係る高周波ケーブルの横断面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１における高周波ケーブルの高周波信号の電流分布状態を、図２（ｂ）は、図１における高周波ケーブルの低周波信号の電流分布状態を示す図である。
【図３】従来の高周波ケーブルの横断面図である。
【図４】図４（ａ）は、図３における高周波ケーブルの高周波信号の電流分布状態を、図４（ｂ）は、図３における高周波ケーブルの低周波信号の電流分布状態を示す図である。
【図５】図１における高周波ケーブルの一変形例を示す横断面図である。
【図６】図１における高周波ケーブルの他の変形例を示す横断面図である。
【図７】従来のメタルケーブルの一例を示す横断面図である。
【図８】従来のメタルケーブルの別の一例を示す横断面図である。
【図９】従来のメタルケーブルにおける導体の横断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、図９における導体の低周波信号の電流分布状態を、図１０（ｂ）は、図９における導体の高周波信号の電流分布状態を示す図である。
【図１１】図７に示したメタルケーブルの、伝送信号の周波数と減衰量の関係を示す図である。
【図１２】図７に示したメタルケーブルの伝送特性（アイパターン開口率）を示す図である。
【図１３】図７に示したメタルケーブルの、実側信号の伝送特性（アイハイト）とケーブル減衰量から求めた理論上の伝送特性を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  高周波ケーブル
１１  Cu-Sn-In合金心線
１２  Fe-Si合金心線
１３  ケーブル導体
【図１】
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【図２】
2006318858.tif 000004
【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】
2006318858.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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