(57)【要約】【課題】近端クロストークのピークが低い周波数で発生することを抑制するとともに、ピーク周波数における近端クロストーク量を低減する信号伝送用ケーブルを得る。【解決手段】誘電体で被覆された信号線（２ａ〜２ｄ）を２本撚ることで構成された差動ペア信号線（４ａ、４ｂ）を、２対以上束ねて形成された信号伝送用ケーブルにおいて、２組の差動ペア信号線（４ａ、４ｂ）のツイストピッチをそれぞれｐ１、ｐ２とし、δｐを微小長さとし、Ｎは１以上の整数としたときに、ｐ２＝ｐ１／Ｎ＋δｐ、またはｐ２＝ｐ１／Ｎ−δｐの関係を満たし、さらに、Ｌをケーブルの全長としたときに、Ｌ×Ｎ×δｐ／ｐ１≧ｐ１／２の関係を満たすように形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体で被覆された信号線を２本撚ることで構成された差動ペア信号線を、２対以上束ねて形成された信号伝送用ケーブルにおいて、
２組の差動ペア信号線のツイストピッチをそれぞれｐ１、ｐ２とし、δｐを微小長さとし、Ｎは１以上の整数としたときに、
ｐ２＝ｐ１／Ｎ＋δｐ                                                  （１）
または
ｐ２＝ｐ１／Ｎ−δｐ                                                  （２）
の関係を満たし、さらに、Ｌをケーブルの全長としたときに、
Ｌ×Ｎ×δｐ／ｐ１≧ｐ１／２                                          （３）
の関係を満たすように形成されたことを特徴とする信号伝送用ケーブル。
【請求項２】
請求項１に記載の信号伝送用ケーブルにおいて、
ケーブルの全長Ｌが上式（３）の関係を満たす代わりに、前記２組の差動ペア信号線の断面において、２本ずつ撚られた信号線同士のなす角度が９０度となる第１位置を含み、長さｐ１×ｐ１／２／δｐ／Ｎ以下を切り出して、新たなケーブルとすることを特徴とする信号伝送用ケーブル。
【請求項３】
請求項２に記載の信号伝送用ケーブルにおいて、
前記第１位置がケーブルの中心になるように切り出したことを特徴とする信号伝送用ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近端クロストーク量を低減するための信号伝送用ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
信号を伝送させるケーブルとして、ツイストさせた差動ペア線を複数まとめた、ツイストペアケーブルが、イーサネット（登録商標）をはじめとして広く使用されている。
【０００３】
このようなツイストペアケーブルは、それぞれの差動ペア線を異なる撚りピッチとしている構造により、近接する別の差動ペアとのクロストークを低減している（例えば、非特許文献１参照）。また、クロストークをさらに低減するため、差動ペア線同士ができるだけ近接しにくくなるように、ツイストペア開始位置をオフセットさせる技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１８４９５４号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】電気学会雑誌  １０４巻１０号  ｐ．８８８〜８９０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
従来のツイストペアケーブルでは、伝送させる信号の周波数が高くなると、ペア間の結合が周期的に繰り返される伝送路となる。このため、特定の周波数で近端クロストークがピークを持ち、その周波数における近端クロストーク量が増加するという課題があった。
【０００７】
この影響を低減する方法として、ピッチの比率を１：１／Ｎ（Ｎは１以上の整数）とした上で、ピッチをできるだけ小さくすることが考えられる。この結果、周期構造の周期が短くなり、近端クロストークのピーク周波数を高周波側へ移すことができる。しかしながら、ピッチを小さくすると損失が増大し、また、ピッチを小さくするのは製造上の制限があり、ピーク周波数におけるクロストーク量が非常に大きくなるという課題があった。
【０００８】
また、特許文献１に記載されているようなピッチ開始位置をオフセットさせる手法を、一般的なツイストペアケーブルに適用する場合には、製造工程上、オフセット量の制御が難しく、高コストになってしまうという課題があった。
【０００９】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、誘電体で被覆された信号線を２本撚ることで構成された差動ペア信号線を２対以上束ねた信号伝送用ケーブルにおいて、近端クロストークのピークが低い周波数で発生することを抑制するとともに、ピーク周波数における近端クロストーク量を低減する信号伝送用ケーブルを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る信号伝送用ケーブルは、誘電体で被覆された信号線を２本撚ることで構成された差動ペア信号線を、２対以上束ねて形成された信号伝送用ケーブルにおいて、２組の差動ペア信号線のツイストピッチをそれぞれｐ１、ｐ２とし、δｐを微小長さとし、Ｎは１以上の整数としたときに、ｐ２＝ｐ１／Ｎ＋δｐ、またはｐ２＝ｐ１／Ｎ−δｐの関係を満たし、さらに、Ｌをケーブルの全長としたときに、Ｌ×Ｎ×δｐ／ｐ１≧ｐ１／２の関係を満たすように形成されたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る信号伝送用ケーブルによれば、２組の差動ペア信号線の撚りピッチ比率が、Ｎ：１（Ｎを１以上の整数）から微小量ずらすような所定の関係を有するようにしてケーブルを形成することにより、誘電体で被覆された信号線を２本撚ることで構成された差動ペア信号線を２対以上束ねた信号伝送用ケーブルにおいて、近端クロストークのピークが低い周波数で発生することを抑制するとともに、ピーク周波数における近端クロストーク量を低減する信号伝送用ケーブルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における信号伝送用ケーブルの断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における信号伝送用ケーブルの一部分における内部の信号線の構造をあらわす上面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における信号伝送用ケーブルの図１とは異なる場所の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における信号伝送用ケーブルの図２とは異なる場所の一部分における内部の信号線の構造をあらわす上面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における信号伝送用ケーブルの全体図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１の信号伝送用ケーブル、および従来のケーブルにおけるクロストークの周波数特性の比較図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の信号伝送用ケーブルの好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、２本の信号線を所定の撚りピッチで撚ってなる差動ペア信号線を２本備えた信号伝送用ケーブルを例に説明する。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における信号伝送用ケーブルの断面図である。この図１において、信号線２ａは、誘電体であり内部に導体１ａを内包し、信号線２ｂは、誘電体であり内部に導体１ｂを内包している。そして、２本の信号線２ａ、２ｂを撚りピッチｐ１で撚ることにより、差動ペア信号線４ａを形成している。
【００１５】
同様に、信号線２ｃは、誘電体であり内部に導体１ｃを内包し、信号線２ｄは、誘電体であり内部に導体１ｄを内包している。そして、２本の信号線２ｃ、２ｄを撚りピッチｐ２で撚ることにより、差動ペア信号線４ｂを形成している。さらに、２本の差動ペア信号線４ａ、４ｂは、誘電体５で被覆されている。
【００１６】
本発明の信号伝送用ケーブルは、δｐを微小長さとし、Ｎを１以上の整数としたとき、撚りピッチｐ１、ｐ２が、
ｐ２＝ｐ１／Ｎ＋δｐ                                                  （１）
または
ｐ２＝ｐ１／Ｎ−δｐ                                                  （２）
の関係を満たし、さらに、Ｌをケーブルの全長としたときに、
Ｌ×Ｎ×δｐ／ｐ１≧ｐ１／２                                          （３）
の関係を満たすように、形成されていることを特徴としている。
【００１７】
図２は、本発明の実施の形態１における信号伝送用ケーブルの一部分における内部の信号線の構造をあらわす上面図である。図２において、３ａは、断面構造が先の図１となる場所を示す線である。
【００１８】
また、図３は、本発明の実施の形態１における信号伝送用ケーブルの図１とは異なる場所の断面図である。図３は、先の図１と同様の構成を備えた信号伝送用ケーブルの断面図であるが、２組の差動ペア信号線４ａ、４ｂが９０度をなしている点で、先の図１とは異なっている。
【００１９】
さらに、図４は、本発明の実施の形態１における信号伝送用ケーブルの図２とは異なる場所の一部分における内部の信号線の構造をあらわす上面図である。図４において、３ｂは、断面構造が先の図３となる場所を示す線である。
【００２０】
また、図５は、本発明の実施の形態１における信号伝送用ケーブルの全体図である。図５において、エリア６ａおよびエリア６ｃは、内部の差動ペア信号線が、先の図２の位置関係を有するエリアであり、エリア６ｂは、内部の差動ペア信号線が、先の図４の位置関係を有するエリアである。
【００２１】
次に、動作について説明する。
図５のエリア６ａにおいて、内部の差動ペア信号線が図２の構造であるとする。差動ペア信号線４ａ、４ｂの撚りピッチ比率は、上式（１）（２）に示すように、Ｎ：１（Ｎを１以上の整数）に近いため、エリア６ａ付近では、差動ペア信号線４ａが半回転するごとに、先の図１に示すように、信号線２ａ〜２ｄが直線状に並ぶ断面が繰り返される。
【００２２】
図１に示すような断面配置の場合、信号線２ａ、２ｂのどちらかと、信号線２ｃ、２ｄのどちらかが近接するため、結合が生じ、クロストークが発生する。結合周期がｐ１となるので、Ｎが１以上の整数でない場合に比べて周期が短くなり、クロストークのピーク周波数が高くなる（例えば、Ｎが１以上の整数でない場合の例として３／２のとき、結合周期は、２×ｐ１と長くなり、低い周波数でピークが生じる）。
【００２３】
差動ペア信号線４ａ、４ｂの撚りピッチ比率は、上式（１）（２）に示すように、Ｎ：１（Ｎを１以上の整数）から微小量（δｐ）ずらしている。このため、エリア６ａから離れるに従い、差動ペア信号線４ａが半回転するごとに信号線が最近接する図１の位置関係が少しずつずれていく。
【００２４】
そして、エリア６ｂにおいて、特に、図４に示す断面図においては、差動ペア信号線４ａ、４ｂのなす角が９０度となる。この状態では、信号線２ａ、２ｂのどちらかと、信号線２ｃ、２ｄのどちらかの距離が離れる。従って、エリア６ｂ付近では、強い結合が発生せず、エリア６ａ付近で発生していたクロストークと比較して、強いクロストークは生じない。そして、エリア６ｃ付近も、エリア６ａ付近と同様な結合が生じることとなり、以降、クロストークの強い領域と弱い領域が繰り返されることとなる。
【００２５】
さらに、ケーブルの全長Ｌは、微小長さδｐと上式（３）の関係があるようにしているので、ケーブルの全長Ｌは、エリア６ａとエリア６ｃ間の長さより長くなる。従って、全長Ｌのケーブルを製造する際、ケーブルを切り出す位置によらず、クロストークが小さいエリア６ｂを必ず含むこととなり、ケーブル全体のクロストークは、低減される。
【００２６】
次に、Ｎ＝２とした場合の、クロストークの周波数特性例について、図面を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態１の信号伝送用ケーブル、および従来のケーブルにおけるクロストークの周波数特性の比較図であり、（ａ）は従来の周波数特性、（ｂ）は、本発明の周波数特性を示している。より具体的には、図６（ａ）は、ピッチ比率が２：１である従来のケーブルの周波数特性であり、図６（ｂ）は、ピッチ比率が２：１から微小に変位させた本実施の形態１によるケーブルの周波数特性である。なお、図６（ａ）（ｂ）とも、縦軸は、クロストークの強度をデシベル表示にした値であり、横軸は、周波数である。
【００２７】
従来のケーブルは、ピッチ比率ｐ１：ｐ２が正確に２：１であるので、その結合の周期構造はｐ１に等しく、図６（ａ）に示すように、ｐ１に対応する周波数までピークは見られないが、ピークの周波数において非常に大きなクロストークが発生している。
【００２８】
一方、本実施の形態１におけるケーブルは、ピッチ比率ｐ１：ｐ２が２：１から微小に変位しているが、図６（ａ）と同様に、ｐ１に対応する周波数までピークは見られない。さらに、図６（ｂ）に示すように、ピーク周波数におけるクロストーク量も、図６（ａ）に比べて小さく、本発明の効果が確認できる。
【００２９】
以上のように、本実施の形態１によれば、誘電体で被覆された信号線を２本撚ることで構成された差動ペア信号線を２対以上束ねた信号伝送用ケーブルを、上式（１）〜（３）を満たすように形成することを特徴としている。この結果、周期構造の周期が短くなるので、クロストークのピーク周波数を高周波側に移すことができるとともに、クロストークが小さくなる領域がケーブル内に含まれることにより、クロストーク量も低減できる。さらに、このような構成を有する信号伝送用ケーブルは、従来の製造装置を用いて、問題なく製造可能である。
【００３０】
なお、上述した実施の形態１では、ケーブル長Ｌをある程度長くすることで、クロストークが弱い領域がケーブル内に必ず含まれるような構成とした。これに対して、ケーブル長が短い場合にも、以下のような切り出しを行うことで、対処することが可能となる。
【００３１】
具体的には、上式（１）〜（３）の構成を備えたケーブルを用いて、断面が先の図３となる部位を含む長さｐ１×ｐ１／２／δｐ／Ｎ（＝エリア６ａとエリア６ｃ間の長さ）未満のケーブルを切り出し、新たなケーブルとする。
【００３２】
このようにして切り出された新たな信号伝送用ケーブルは、クロストークが弱い図３の断面の部位を含むようにしているので、ケーブル長が短くても、上述した実施の形態１と同様の効果が見込める。
【００３３】
さらに、断面が先の図３となる部位を、中央となるようにしてケーブルを切り出し、新たなケーブルとすることで、クロストーク低減効果を向上させることも可能である。このようにして切り出された信号伝送用ケーブルは、ケーブル長がｐ１×ｐ１／２／δｐ／Ｎ未満となるようにしているので、クロストークが強い部位（すなわち、先の図１の断面を有する部位）が、切り出されたケーブルには含まれないこととなる。従って、高いクロストーク低減効果が実現できる。
【符号の説明】
【００３４】
１ａ〜１ｄ  導体、２ａ〜２ｄ  信号線、４ａ、４ｂ  差動ペア信号線、５  誘電体、６ａ〜６ｃ  エリア。
【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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