(57)【要約】【課題】同軸ケーブル内の内部導体及び外部導体間に装着される能動素子が破損されないようにする。【解決手段】ケーブル・アセンブリ３００は、能動素子が装着される同軸ケーブル３０２、同軸ケーブル３０２を囲むハウジング３０４、ハウジング３０４の外側に装着され、同軸ケーブル３０２に接続されるランチ・コネクタ３０６とを含む。同軸ケーブル３０２の内部導体には、ハウジング３０４の外まで伸びる部分があり、これがランチ・コネクタ３０６のレセプタクルへと挿入され、回転自由でありながら、ランチ・コネクタ３０６と電気的に接続される。このため、内部導体と外部導体が独立して回転することがなく、能動素子を破壊することがない。【選択図】図３
2015005519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
能動素子が装着された同軸ケーブルと、
上記同軸ケーブルをほぼ囲むハウジングと、
上記ハウジングの外側に装着され、上記同軸ケーブルと接続されるランチ・コネクタとを具えるケーブル・アセンブリ。
【請求項２】
上記同軸ケーブルが、内部導体及び外部導体を含む請求項１記載のケーブル・アセンブリ。
【請求項３】
上記内部導体の一部が上記ハウジングの外壁を越えて伸び、上記ランチ・コネクタのコネクタ・レセプタクルと接続することを特徴とする請求項２記載のケーブル・アセンブリ。
【請求項４】
被試験デバイスと、
試験測定装置と、
ケーブル・アセンブリとを具え、
上記ケーブル・アセンブリが、
能動素子が装着された同軸ケーブルと、
上記同軸ケーブルをほぼ囲むハウジングと、
上記ハウジングの外側に装着され、上記同軸ケーブルと接続される２つのランチ・コネクタとを有し、
上記ランチ・コネクタの１つは、上記ケーブル・アセンブリを上記被試験デバイスに取取り付け、もう１つの上記ランチ・コネクタは、上記ケーブル・アセンブリを上記試験測定装置に取り付けることを特徴とする試験測定システム。
【請求項５】
上記同軸ケーブルが、内部導体及び外部導体を含む請求項４記載の試験測定システム。
【請求項６】
上記内部導体の一部が上記ハウジングの外壁を越えて伸び、上記ランチ・コネクタのコネクタ・レセプタクルと接続することを特徴とする請求項５記載の試験測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波数での使用に適した能動素子を装着したケーブル・アセンブリに関し、特に、能動素子の破損を低減したケーブル・アセンブリ及びこれを用いる試験測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波数静電気放電（ＥＳＤ）プロテクタは、可能であれば、物理的な長さの短いことが望ましい。長ければ、それだけでインダクタンスを増加させる要因となるからである。図１に示すようなスロットのある半剛性同軸ケーブル構造に基づくＥＳＤプロテクタの解決手法でも、高周波数で必要とされる性能に合致する場合がある。しかし、図１に示す構造を、図２に示すような長さの短いケーブル構造を構成するために適用した場合、ケーブルの短さのために、試験や取り扱い中に、高い確率で故障が起きていた。
【０００３】
図１に示すようなＥＳＤ保護デバイス１００は、長い半剛性同時ケーブルには効果的であることが証明されていた。ＥＳＤ保護デバイス１００は、能動素子スロット１０２中に能動素子（Active component）を含んでいる。能動素子は、例えば、同軸ケーブルの一部分を切り出して内部導体（又は中心導体とも呼ぶ）と外部導体が共に露出するスロット１０２を形成し、このスロット１０２内で、能動素子の一端を内部導体に半田付けし、能動素子の他端を外部導体に半田付けすることで同軸ケーブルに装着される。ケーブルをＥＳＤ保護デバイス１００に接続するとき、図１に示すＥＳＤ保護デバイスでは、能動素子が取り付けられた内部導体（図示せず）が、その曲がった部分のために、回転することがない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２３７９２号公報
【特許文献２】特開２００２−５６９３６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「８０Ａ０９型２６ＧＨｚＥＳＤ保護デバイス・データシート」、テクトロニクス、［オンライン］、［２０１４年６月２０日検索］、インターネット<http://www.tek.com/datasheet/26%C2%A0ghz-esd-protection-device-datasheet>
【非特許文献２】Digi-Key社「高周波SMAエンドランチコネクタ」のサイト、［オンライン］、２０１４年６月２０日検索、インターネット<http://www.digikey.jp/product-highlights/jp/ja/emerson-network-power-end-launch-connectors/1439>
【非特許文献３】サウスウェスト・マイクロウェーブ社、「２．４０ｍｍコネクタ」のサイト、［オンライン］、２０１４年６月２２日検索、インターネット<http://mpd.southwestmicrowave.com/products/family.php?family=119>
【非特許文献４】東新工業株式会社、「ニッケルバリア」のサイト（製品・技術紹介）、［オンライン］、２０１４年６月２３日検索、インターネット<http://www.toshin-ind.co.jp/product/nickel.html
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、外付けタイム・ドメン・リフレクトメータ（ＴＤＲ）モジュール・プロテクタのような、サンプリング・オシロスコープ用の製品ラインで要求される形状や大きさ上の条件を満たすために、ケーブル長を短くし、湾曲部分をなくした場合に、非常に高い故障率が観測されることがわかった。短小型ＥＳＤ保護デバイス２００の場合、ＥＳＤ保護デバイス２００のケーブル内部導体が元々の位置から回転するために、能動素子スロット１０２中の壊れやすい能動素子が破壊され、そのために、短小型ＥＳＤ保護デバイス２００が故障してしまうのである。短小型ケーブルは、内部導体を適切な位置に維持するのに十分なＰＴＦＥ（ポリ・テトラ・フルオロ・エチレン）、又はテフロン（登録商標）を有していない。結果として、ユーザがコネクタ中心ピンを回転させると、ケーブルの内部導体はコネクタ中心ピンと半田付けされているので、内部導体がコネクタ中心ピンと一緒に回転してしまう。複数の能動素子スロット１０２中の複数の能動素子の取付アームのそれぞれの一端は、静止した外部導体に取り付けられたままなので、内部導体が回転すると、複数の能動素子の取付アームのそれぞれの他端が引っ張られて、能動素子を引き裂いてしまう。ＳＭＡ（SubMiniature version A）形式の高周波数コネクタにおける中心ピンの回転は、古くからの問題で、折に触れて問題を起こしてきた。この問題を引き起こす動作とは、ユーザがコネクタを係合させるときに、係合部品のコネクタ結合ナットだけを回転させるべきところ、不注意から、多くの場合、係合部品の本体を回転させてしまうことである。これによって、能動素子スロット１０２中の能動素子が、短小型ＥＳＤ保護デバイス２００中で、引き裂かれてしまう。上述のように、図１に示す湾曲部分は、長いＥＳＤ保護デバイス１００中の内部導体が回転するのを防止し、また、装着された能動素子を破損されるのを防止している。
【０００７】
このように、ＥＳＤ保護デバイス２００は、長さが短く、ＥＳＤ保護デバイス１００のような湾曲部分がないため、ケーブルに接続するときに、能動素子スロット１０２中の能動素子が破損しないよう改善する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による実施形態の１つには、ケーブル・アセンブリ（組立体）を含む。これは、
能動素子が装着された同軸ケーブルと、
上記同軸ケーブルをほぼ囲むハウジングと、
上記ハウジングの外側に装着され、上記同軸ケーブルと接続されるランチ・コネクタ（launch connector）とを具えている。
【０００９】
本発明による別の実施形態として、システムが含まれる。このシステムは、被試験デバイスと、試験測定装置と、ケーブル・アセンブリとを具えている。ケーブル・アセンブリは、能動素子が装着された同軸ケーブルと、上記同軸ケーブルをほぼ囲むハウジングと、上記ハウジングの外側に装着され、上記同軸ケーブルと接続される２つのランチ・コネクタとを具えている。これらランチ・コネクタの１つは、被試験デバイスへの同軸ケーブルに取り付けられ、もう１つのランチ・コネクタは、試験測定装置への同軸ケーブルに取り付けられる。
【００１０】
本発明の概念１は、ケーブル・アセンブリであって、
能動素子が装着された同軸ケーブルと、
上記同軸ケーブルをほぼ囲むハウジングと、
上記ハウジングの外側に装着され、上記同軸ケーブルと接続されるランチ・コネクタとを具えている。
【００１１】
本発明の概念２は、上記概念１のケーブル・アセンブリであって、このとき、上記同軸ケーブルは、内部導体及び外部導体を含んでいる。そして、上記能動素子が、内部導体及び外部導体間に装着されている。この能動素子の装着は、例えば、同軸ケーブルの一部分を切り出して内部導体と外部導体が共に露出するスロットを形成し、このスロット内で、上記能動素子の一端を上記内部導体に半田付けし、上記能動素子の他端を上記外部導体に半田付けすることで行っても良い。
【００１２】
本発明の概念３は、上記概念２のケーブル・アセンブリであって、このとき、上記外部導体は、グラウンドに接続され、上記ハウジングの長さと同じだけの長さであることを特徴としている。
【００１３】
本発明の概念４は、上記概念２のケーブル・アセンブリであって、このとき、上記内部導体の一部が上記ハウジングの外壁を越えて伸び、上記ランチ・コネクタのコネクタ・レセプタクルと接続することを特徴としている。この接続では、上記内部導体の一部が、コネクタ・レセプタクル内で回転可能でありながら、電気的な接続は維持している。
【００１４】
本発明の概念５は、上記概念４のケーブル・アセンブリであって、このとき、上記内部導体は、約０.１１４３ｃｍだけ上記ハウジングの上記外壁を越えて伸びている。
【００１５】
本発明の概念６は、上記概念４のケーブル・アセンブリであって、このとき、上記エッジ付近の外部導体の周りと共に上記ハウジングの上記外壁を越えて伸びる上記内部導体の上記一部に、０.０００１２７ｃｍのニッケル・バリア層の下地めっきを伴う少なくとも薄さ０.００００７６２ｃｍ（３０マイクロ・インチ）の金がめっきされていることを特徴としている。
【００１６】
本発明の概念７は、上記概念４のケーブル・アセンブリであって、このとき、上記内部導体は、上記ハウジング内で約０.０５５８８ｃｍの直径があり、上記ハウジングの外で約０.０４５７２ｃｍの直径があることを特徴としている。
【００１７】
本発明の概念８は、上記概念４のケーブル・アセンブリであって、このとき、上記ハウジングの外壁を越えて伸びている上記内部導体の一部分に傾斜を設けることを特徴としている。
【００１８】
本発明の概念９は、上記概念１のケーブル・アセンブリであって、このとき、上記ケーブルが、低損失で直径０.２１８４４ｃｍの半剛性同軸ケーブルであることを特徴としている。
【００１９】
本発明の概念１０は、システムであって、
被試験デバイスと、
試験測定装置と、
ケーブル・アセンブリとを具え、
上記ケーブル・アセンブリが、
能動素子が装着された同軸ケーブルと、
上記同軸ケーブルをほぼ囲むハウジングと、
上記ハウジングの外側に装着され、上記同軸ケーブルと接続される２つのランチ・コネクタとを有し、
上記ランチ・コネクタの１つは、上記ケーブル・アセンブリを上記被試験デバイスに取取り付け、もう１つの上記ランチ・コネクタは、上記ケーブル・アセンブリを上記試験測定装置に取り付けることを特徴としている。
【００２０】
本発明の概念１１は、上記概念１０のシステムであって、このとき、上記同軸ケーブルは、内部導体及び外部導体を含んでいる。そして、上記能動素子が、内部導体及び外部導体間に装着されている。この能動素子の装着は、例えば、同軸ケーブルの一部分を切り出して内部導体と外部導体が共に露出するスロットを形成し、このスロット内で、上記能動素子の一端を上記内部導体に半田付けし、上記能動素子の他端を上記外部導体に半田付けすることで行っても良い。
【００２１】
本発明の概念１２は、上記概念１１のシステムであって、このとき、上記外部導体は、グラウンドに接続され、上記ハウジングの長さと同じだけの長さであることを特徴としている。
【００２２】
本発明の概念１３は、上記概念１１のシステムであって、このとき、上記内部導体の一部が上記ハウジングの外壁を越えて伸び、上記ランチ・コネクタのコネクタ・レセプタクルと接続することを特徴としている。この接続では、上記内部導体の一部が、コネクタ・レセプタクル内で回転可能でありながら、電気的な接続は維持している。
【００２３】
本発明の概念１４は、上記概念１３のシステムであって、このとき、上記内部導体は、約０.１１４３ｃｍだけ上記ハウジングの上記外壁を越えて伸びている。
【００２４】
本発明の概念１５は、上記概念１３のシステムであって、このとき、上記内部導体は、上記ハウジング内で約０.０５５８８ｃｍの直径があり、上記ハウジングの外で約０.０４５７２ｃｍの直径があることを特徴としている。
【００２５】
本発明の目的、効果及び他の新規な点は、以下の詳細な説明を添付の特許請求の範囲及び図面とともに読むことによって明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、従来のＥＳＤ保護デバイスを示している。
【図２】図２は、従来の別のＥＳＤ保護デバイスを示している。
【図３】図３は、本発明によるケーブル・アセンブリの上面である。
【図４】図４は、図３の同軸ケーブルの一端部を示す斜視図である。
【図５】図５は、図３の線５−５に沿ったランチ・コネクタの端面図である。
【図６】図６は、図３のハウジング内における図４の外部導体、内部導体を示す図である。
【図７】図７は、図３のケーブル・アセンブリを用いたシステムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
複数の図面を用いて説明を行うが、これらは必ずしも同じスケールで描いておらず、また、類似又は対応する要素には、同じ符号を付してしる。
【００２８】
本発明は、ランチ・コネクタのピン・レセプタクルと、同軸ケーブルの内部導体との間にスリップ・ジョイントを組み込み、これにより、ランチ・コネクタの中心ピンが回転しても、同軸ケーブルの内部導体が回転しないようにする特殊な技術に関する。同軸ケーブルは、複数の能動素子スロット１０２中に並行して装着された複数の壊れやすい能動素子を含んでいる。能動素子スロット１０２中の壊れやすい能動素子とは、例えば、ダイオード（図示せず）としても良い。上述と同様に、能動素子は、例えば、同軸ケーブルの一部分を切り出して内部導体と外部導体が共に露出するスロット１０２を形成し、このスロット１０２内で、能動素子の一端を内部導体に半田付けし、能動素子の他端を外部導体に半田付けすることで同軸ケーブルに装着しても良い。
【００２９】
本発明では、典型的な同軸ケーブルのように、コネクタに対して半田を用いる代わりに、ケーブル・アセンブリ（組立体）３００を３つのセクションに分割する。図３に示すように、ケーブル・アセンブリ３００は、ハウジング３０４内に配置された同軸ケーブル３０２を含んでいる。ハウジング３０４には、２つのランチ・コネクタ３０６が装着される。ランチ・コネクタ３０６は、例えば、任意のデバイスや試験測定装置に接続された別のケーブルに取り付けられる。
【００３０】
好ましくは、これらランチ・コネクタ３０６は、サウスウェスト・マイクロウェーブ社（Southwest Microwave, Inc.）が販売している２.４ｍｍコネクタのような標準的なエッジ・ランチ・コネクタである（非特許文献３参照）。本発明で用いるランチ・コネクタ３０６は、好ましくは、同軸ケーブル環境からストリップラインやマイクロ・ストリップラインへとマイクロ波を伝送するために設計されたランチ・コネクタである。しかし、任意のランチ・コネクタを用いても良い。ランチ・コネクタは、そのランチ・ピンとして、通常、その直径が様々なものを利用できる。しかし、本発明では、詳しくは後述するように、ランチ・コネクタ３０６と共にランチ・ピンを用いない。また、ランチ・コネクタ３０６は、図３及び図５に示した形とする必要はない。例えば、もっと幅の狭い２ホール装着式ランチ・コネクタ３０６を用いても良い。詳しくは後述するように、ランチ・ピン・レセプタクルを有する任意のランチ・コネクタを用いることができる。
【００３１】
図４に詳細に示すように、同軸ケーブル３０２は、外部導体４００と、２つの部分４００及び４０４がある内部導体と、絶縁層４０６とを含んでいる。内部導体は、その一部分（以下、内部導体内部部分４０２又は単に内部導体４０２と呼ぶ）がハウジング３０４内に配置され、また、一部分（以下、内部導体外部部分４０４又は単に内部導体４０４と呼ぶ）がハウジング３０４の外に配置される。これに関しては、詳しくは図６を参照して後述する。図４は、同軸ケーブル３０２の一端部を示している。図示しないが、同軸ケーブル３０２の他端部も、図２に示すように、同じ構成を有するとして良い。同軸ケーブル３０２は、好ましくは、低損失の直径０.２１８４４ｃｍ半剛性同軸ケーブルである。しかし、任意の同軸ケーブルを用いても良い。
【００３２】
ハウジング３０４の外に位置する内部導体の外部部分４０４は、図５に示すランチ・コネクタ３０６のランチ・ピン・レセプタクル５００の内側にぴったりとサイズが合う。なお、ランチ・ピン・レセプタクル５００は、通常は、ランチ・ピンが挿入されるところである。これによって、無線周波数（ＲＦ）信号が、ランチ・コネクタ３０６からケーブル・アセンブリ３００へと伝送されることが可能となり、逆に、ケーブル・アセンブリ３００からランチ・コネクタ３０６へと伝送されることも可能となる。内部導体の外部部分４０４の長さは、内部導体外部部分４０４がランチ・ピン・レセプタクル５００の端（底）に単に接触するということでなく、ランチ・ピン・レセプタクル５００内部へと係合するのにぴったりな分だけハウジング３０４の外壁から外へと伸びている。上述のハウジング３０４は、伝送ラインの信号品質を維持する。更に、ハウジング３０４は、同軸ケーブル３０２を保持して、同軸ケーブル３０２をランチ・コネクタ３０６と一直線に揃える（align：アラインする）。即ち、ランチ・コネクタ３０６は、ランチ・コネクタ３０６中の複数のホール５０２を介してハウジング３０４にねじで取り付けられる。ハウジング３０４は、内部導体外部部分４０４がハウジング３０４の外に出るように、その寸法が非常に正確にコントロールされなければならない。
【００３３】
図６に示すように、同軸ケーブル３０２の外部導体４００は、ハウジング３０４の長さと正確に同じとなるように寸法が決められる。内部導体外部部分４０４は、ハウジング３０４の外壁から約０.１１４３ｃｍだけ外へ伸びるように寸法が決められる。一方、内部導体内部部分４０２は、ハウジング３０４及び外部導体４００の長さと正確に同じになるよう寸法が定められる。即ち、内部導体外部部分４０４は、ハウジング３０６を超えて伸びている。ハウジング３０４内にある内部導体内部部分４０２の直径は、好ましくは、約０.０５５８８ｃｍである。ハウジング３０４の外にある内部導体外部部分４０４の直径は、０.０４５７２ｃｍへと減少される。更に、ハウジング３０４の外にある内部導体外部部分４０４の先端部分の外周部分に、傾斜（テーパ）を設けても良い。この傾斜を付けると、ランチ・コネクタ３０６のランチ・ピン・レセプタクル５００中に内部導体外部部分４０４をフィットさせ易くなる。
【００３４】
ＳＭＡケーブルのようなケーブルをケーブル・アセンブリ３００に装着する場合には、ケーブルの接続ナットでランチ・コネクタ３０６にねじ止めされる。内部導体外部部分４０４がランチ・コネクタ３０６のランチ・ピン・レセプタクル５００内に位置しているので、内部導体４０２及び４０４は、ランチ・ピン・レセプタクル５００に対して自由に回転でき、ランチ・ピン・レセプタクル５００の回転動作に追従することがない。これによって、内部導体４０２及び４０４が外部導体４００から独立して回転することが防止され、この結果として、ケーブル・アセンブリ３００が別のケーブル又は装置の係合コネクタに取り付けられる場合でも、同軸ケーブル３０２上の能動素子スロット１０２中の壊れやすい能動素子が引き裂かれるのを防止する。即ち、ランチ・コネクタ３０６のランチ・ピン・レセプタクル５００と、同軸ケーブル３０２の内部導体４０２及び４０４は、互いに独立して回転可能となっている。
【００３５】
ハウジングの外部に位置する内部導体外部部分４０４は、０.０００１２７ｃｍのニッケル・バリア（半田濡れ禁止帯）の下地めっきの上に、少なくとも０.００００７６２ｃｍ（３０マイクロ・インチ）の薄さの金でめっきが施される。更に、外部導体３０２の端部も同様に、０.０００１２７ｃｍのニッケル・バリアの下地めっきの上に、少なくとも０.００００７６２ｃｍの薄さの金でめっきが施される。このめっき処理によって、ランチ・ピン・レセプタクル５００と内部導体４０４との間に沿って、接触点自身は厳密にはスリップ（滑って移動）しているとしても、これら両者の間に信頼性の高い低抵抗パスが常に確実に維持されるようになる。このスリップ・ジョイントを有するケーブル・アセンブリ３００及びランチ・コネクタ３０６から構成される高周波数ＥＳＤプロテクタは、良好な電気的接触を維持する点で信頼性が高く、また、能動素子スロット１０２内の能動素子が引き裂かれて破損するのを抑制することが証明されている。
【００３６】
ハウジングは、ほぼ四角形として説明してきたが、当業者であれば、ハウジングが円筒形などのような他の形状でも良いことが理解できよう。
【００３７】
図７は、ケーブル・アセンブリ３００の構造を用いて組み立てられたＥＳＤプロテクタを用いて、被試験デバイス７００を測定しながら、オシロスコープのような試験測定装置７０２を保護するシステムを示している。２個のランチ・コネクタ３０６の内の1つは、被試験デバイス７００につながるケーブルに取り付けられるか、又は、試験デバイス７００に直接取り付けられる。また、もう１つのランチ・コネクタ３０６は、試験測定装置７０２につながるケーブルに取り付けられるか、又は、試験測定装置７０２に直接取り付けられる。この構成によれば、試験測定装置がＥＳＤ（静電気放電）で破損する危険なしに、高周波数測定を安全に行うことが可能になる。図７に示すケーブル・アセンブリには、図３〜図６で説明したケーブル・アセンブリ３００と同じものを用いている。
【００３８】
好ましい実施形態を参照しながら本発明の原理を図示及び説明してきたが、こうした原理から離れることなく、本発明の構成や詳細を変更したり、望ましい形態に組み合わせても良いことが理解できよう。
【符号の説明】
【００３９】
３００  ケーブル・アセンブリ
３０２  同軸ケーブル
３０４  ハウジング
３０６  ランチ・コネクタ
４００  外部導体
４０２  内部導体の内部部分
４０４  内部導体の外部部分
４０６  絶縁層
５００  ランチ・ピン・レセプタクル
５０２  ホール
７００  被試験デバイス
７０２  試験測定装置
【図１】
2015005519.tif 000003
【図２】
2015005519.tif 000004
【図３】
2015005519.tif 000005
【図４】
2015005519.tif 000006
【図５】
2015005519.tif 000007
【図６】
2015005519.tif 000008
【図７】
2015005519.tif 000009