(57)【要約】      （修正有）【課題】同軸ケーブルアセンブリの断線の有無を高速かつ高精度に判定する試験方法を提供する。【解決手段】複数の同軸ケーブルが並列に配置され、前記ケーブルの両端部で各々のシールド層が電気的に短絡された構造を有するケーブルアセンブリ２０の断線試験方法において、前記ケーブルアセンブリ２０の共振周波数を求めるステップと、あらかじめ測定した断線の無い前記ケーブルアセンブリ２０の共振周波数と一致するか否かを判定することにより、前記共振周波数から前記ケーブルアセンブリ２０の断線の有無を判定するステップとを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の同軸ケーブルが並列に配置され、前記ケーブルの両端部で各々のシールド層が電気的に短絡された構造を有するケーブルアセンブリの断線試験方法であって、
前記ケーブルアセンブリの共振周波数を求めるステップと、
前記共振周波数から前記ケーブルアセンブリの断線の有無を判定するステップと、
を有するケーブルアセンブリの断線試験方法。
【請求項２】
前記共振周波数を求めるステップが、
前記ケーブルアセンブリの両端部で、前記複数のケーブルの芯線どうしを電気的に短絡させるステップと、
前記ケーブルアセンブリの両端部で、前記複数のケーブルのシールド層どうしを電気的に短絡させるステップと、
前記芯線または前記シールド層の一端に高周波信号を供給するステップと、
前記高周波信号の反射波の強度の周波数特性から、前記ケーブルアセンブリの共振周波数を求めるステップと、
を有することを特徴とする請求項１記載のケーブルアセンブリの断線試験方法。
【請求項３】
前記反射波の強度の周波数特性を、ネットワークアナライザを用いて求め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の断線試験方法。
【請求項４】
前記反射波の強度の周波数特性を、インピーダンスアナライザを用いて求め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の断線試験方法。
【請求項５】
前記共振周波数を求めるステップが、
前記ケーブルアセンブリの両端部で、前記複数のケーブルの芯線どうしを電気的に短絡させるステップと、
前記ケーブルアセンブリの両端部で、前記複数のケーブルのシールド層どうしを電気的に短絡させるステップと、
前記芯線または前記シールド層の一端に高周波信号を供給するステップと、
前記ケーブルアセンブリから放射される電波の強度の周波数特性から、前記ケーブルアセンブリの共振周波数を求めるステップと、
を有することを特徴とする請求項１記載のケーブルアセンブリの断線試験方法。
【請求項６】
前記断線の有無を判定するステップが、前記共振周波数を求めるステップで求められた共振周波数と、断線のないケーブルアセンブリの共振周波数とを比較して、両者が一致しない場合には断線があると判断するステップを有することを特徴とする請求項１記載のケーブルアセンブリの断線試験方法。
【請求項７】
前記断線の有無を判定するステップが、前記共振周波数を求めるステップで求められた共振点の数と、断線のないケーブルアセンブリの共振点の数とを比較して、両者が一致しない場合には断線があると判断するステップを有することを特徴とする請求項１記載のケーブルアセンブリの断線試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同軸ケーブルアセンブリの断線試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータやＤＶＤなどのデジタル機器の内部では、基板間や外部入力端子と基板の間などにおけるデジタルデータの伝送のために、複数のケーブルを並列に配置したケーブルアセンブリが用いられている。従来、このようなケーブルアセンブリは、フラットケーブルに代表されるような単線構造のケーブルを並列に配置したものが主流であった。
【０００３】
近年、デジタル信号処理や伝送速度の高速化がすすみ、高周波信号が伝送できるケーブルアセンブリが必要となった。ところが、単線構造のケーブルでは、伝送信号波形の劣化により正確な信号伝送が難しい。そこで、芯線を誘電体で覆いさらにその周囲を導電性のシールド層で覆うことによって伝送路のインピーダンス整合をとった同軸ケーブルを用いてケーブルアセンブリを製造することによって、波形の劣化を防止する技術が開発された。同軸ケーブルを用いたケーブルアセンブリは、同軸ケーブルを並列に配置し、各ケーブルのシールド層短絡する構造が一般的である。
【０００４】
図２に代表的な同軸ケーブルアセンブリ２０の構造を示す。ケーブルアセンブリ２０は、並列に配置された複数の同軸ケーブル２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅと、その両端にそれぞれ接続されたコネクタ２２、２３とで構成されている。同軸ケーブル２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅのシールド線は、ケーブル端部２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅで短絡されており、コネクタ２２の共通線２６に接続されている。ケーブルの他端に接続されたコネクタ２３でも、同様に同軸ケーブル２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅのシールド線が短絡された構造となっている。
【０００５】
なお、図２の同軸ケーブルアセンブリ２０の構造は、同軸ケーブルアセンブリの一例で、これに限られるものではない。本出願における「ケーブルアセンブリ」とは、複数の同軸ケーブルが並列に配置され、前記ケーブルの両端部で各々のシールド層が電気的に短絡された構造をもつものをいい、コネクタ２２、２３の有無は問わない。また、集合化された同軸ケーブルのシールド層が全て短絡されている必要はなく、集合体の一部の同軸ケーブルのシールド層どうしが短絡されている構造をもつものも含まれる。
【０００６】
ところで、このような同軸ケーブルアセンブリを製造する際には、各ケーブルの芯線やシールド層が断線していないことと、シールド層どうしが短絡されていることを確認するための試験を行う必要がある。本出願では、このような試験を「断線試験」とよぶ。また、特に明示しない限り、本出願において「断線」とは、ケーブル自体の欠陥である芯線やケーブル線の断線だけでなく、シールド層どうしの短絡不良のようなケーブルをアセンブリする過程で発生する導通不良も含むものとする。
【０００７】
上述した断線試験のうち、各ケーブルの芯線の断線については、テスタなどでそれぞれの芯線の両端間の導通状態を確認することにより簡単に試験を行うことができる。しかし、シールド層の断線や短絡不良は、上述したような導通試験では判別することができない。複数のシールド層は互いに短絡されているため、ケーブルアセンブリ両端間には複数の電気的なパスが存在する。その一部で断線があっても他のパスが導通状態であれば、ケーブルアセンブリ両端間は導通状態となるためである。
【０００８】
このようなシールド層の断線や短絡不良の試験方法として、特許文献１や特許文献２のようなＴＤＲ（時間領域反射率計：ｔｉｍｅ  ｄｏｍａｉｎ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）を用いた試験方法がある。これは、ケーブルアセンブリを構成する同軸ケーブルに、順次、高周波パルスを入力して、その反射波を測定することにより、断線の有無を判定する方法である。
【０００９】
図３にＴＤＲを用いた代表的な試験システムを示す。ケーブルアセンブリ２０の一端のコネクタ２２には、終端抵抗アレイ３０を接続する。終端抵抗アレイ３０には、ケーブルアセンブリ２１の同軸ケーブルと同じインピーダンスをもつ終端抵抗３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅが並列に配置されている。終端抵抗の抵抗値は、通常、５０オームまたは７５オームである。各終端抵抗３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅは、一端がケーブルアセンブリ２０の各同軸ケーブルの芯線２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅに、他端が共通線２６に接続されている。
【００１０】
ケーブルアセンブリ２０の他端のコネクタ２３には、それぞれスイッチ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅが接続されている。各スイッチの他端はＴＤＲ３３に接続されている。また、コネクタ２３の共通線は、ＴＤＲ３３に接続され、ＴＤＲ３３の接地電位と同電位となっている。
【００１１】
次に試験方法を図４を参照しながら、ＴＤＲ３３を利用した試験方法について簡単に説明する。まずスイッチ３２ａのみを導通状態にして、ＴＤＲ３３から図４（ａ）のような高周波ステップ信号を入力する。もし、同軸ケーブル２１ａに断線がなく、かつ、終端部２４ａでの短絡不良もなければ、図４（ｂ）のように入力信号と同じ信号が観測される。
【００１２】
しかし、もし同軸ケーブル２１ａの芯線またはシールド層が断線していたり、終端部２４ａで共通線２６との短絡不良がある場合には、当該部分でインピーダンスが不連続となるため、図４（ｃ）のように反射波（Ａ点）が観測される。ＴＤＲ３３は、反射波の有無を観測することによって、同軸ケーブル２１ａの断線の有無を判別する。
【００１３】
同軸ケーブル２１ａの試験が終了すると、次に同軸ケーブル２１ｂの試験を行う。具体的には、スイッチ３２ａを開放し、スイッチ３２ｂを導通状態にして、ＴＤＲ３３から同軸ケーブル２１ｂに高周波ステップ信号を入力して、反射波を測定して断線の有無を判別する。同軸ケーブル２１ｂの試験が終了すると、次に同軸ケーブル２１ｃ、２１ｄ・・・と、順次試験を行う。そして、すべての同軸ケーブルが断線なしと判別された場合には、ケーブルアセンブリ２０には断線がないと判定する。
【００１４】
【特許文献１】特開平３−７２７２４号公報
【特許文献２】特開平１１−１３３０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、上述した試験方法では、ケーブルアセンブリのケーブルを１本毎に測定するため、構成する同軸ケーブルの本数に比例して試験時間が増大する。試験時間を短縮するため、同時に全ての同軸ケーブルに高周波信号を入力して反射波を測定する方法が考えられる。しかし、同軸ケーブルをＮ本並列に接続するとインピーダンスが１／Ｎとなるため、図４（ｄ）のように、並列接続部で大きな反射が起こり（Ｂ点）、試験を行うケーブルに入力される電力が小さくなる。このため、断線により生じる反射（Ｃ点）の振幅が小さくなる。
【００１６】
加えて、入力波形がなまるため、断線により生じる反射波（Ｃ点）もなまってしまい、観測される反射波は非常に小さい信号となってしまう。このため、反射の有無を判別するためには、信号の立ち上がりが急峻な高周波信号を発生する能力と、高精度で反射波を分別できる能力を備えた高精度なＴＤＲが必要となる。しかし、ＴＤＲの高精度化には限界があり、また、精度を上げれば上げるほど静電破壊による損傷に弱くなってしまうという問題があった。
【００１７】
このため、精度は劣るが静電破壊などの損傷に強い汎用の測定器を用いて、高速かつ高精度に断線試験を行う方法が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述した課題は、複数の同軸ケーブルが並列に配置され、前記ケーブルの両端部で各々のシールド層が電気的に短絡された構造を有するケーブルアセンブリの断線試験方法であって、前記ケーブルアセンブリの共振周波数を求めるステップと、前記共振周波数から前記ケーブルアセンブリの断線の有無を判定するステップとを有するケーブルアセンブリの断線試験方法により解決することができる。
【００１９】
すなわち、ケーブルアセンブリに断線があると、断線部分が開放端となるため、アンテナと同じ原理で固有の共振周波数をもつ。したがって、被試験ケーブルアセンブリの共振周波数を測定し、予め測定した断線のないケーブルアセンブリと異なる共振点があれば、被試験ケーブルアセンブリは断線があると判別することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、高速かつ高精度な同軸ケーブルアセンブリの断線試験を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１に、本発明を利用した断線試験方法の概略構成図を示す。本実施態様は、シールド層の短絡不良を試験を例にとって説明を行う。
ケーブルアセンブリ２０の一端には短絡コネクタ１０が接続されている。短絡コネクタ１０は、同軸ケーブルの各芯線２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅがそれぞれを電気的に短絡している。ケーブルアセンブリ２０の他端のコネクタ２３の芯線は電気的に短絡されて、ネットワークアナライザ１１の接地電位が印加されている。また、ネットワークアナライザ１１の信号出力はコネクタ２３の各シールド層に接続されている。
【００２２】
ネットワークアナライザ１１は、コネクタ２３側からケーブルアセンブリ２０の各シールド層に同時に高周波信号を入力し、反射波の強度から四端子パラメータＳ１１（入力信号と反射信号の電力比）を求める。シールド層に入力する周波数を変化させ、それぞれの周波数におけるＳ１１を求める。このとき、ケーブルアセンブリ２０の共振周波数ではＳ１１が小さくなることから、Ｓ１１が極小となる周波数を求めることにより、ケーブルアセンブリ２０の共振周波数を求めることができる。そして、測定された共振周波数が、あらかじめ測定した断線のないケーブルアセンブリの共振周波数と一致するか否かを判定することによって、ケーブルアセンブリの断線の有無を判定する。
【００２３】
図６にケーブルアセンブリの周波数特性の測定結果を示す。断線がある図６の各図は、横軸に周波数、縦軸にＳ１１の値を示している。図６（ａ）は断線のないケーブルアセンブリの測定結果である。また、図６（ｂ）は、図５のように、ケーブル２１ａの端部２４ａでシールド層と共通線２６とが短絡不良（断線の一種）となっている場合の測定結果である。なお、本測定では、周波数を１ＭＨｚから１ＧＨｚまで変化させている。
【００２４】
図６（ａ）から明らかなように、断線がない場合には、図中に丸印で示した４つの共振点が存在していることがわかる。他方、図６（ｂ）から明らかなように、図５のような断線がある場合には、新たな共振点ＡとＢが発生し、合計６点の共振点の存在が確認された。これは、断線によりケーブル２１ａの端部２４ａが開放端になるため、ケーブル２１ａがアンテナのような作用を果たし、同軸ケーブルの長さや材料の物理的特性などによって新たな共振点が生じるためである。
【００２５】
同様の原理から、本試験方法による断線試験方法は、シールド層の短絡不良のみならず、開放端を生じるような他の断線状態、たとえばケーブル中における芯線やシールド層の断線なども、検出することができる。同軸ケーブル２１ａの芯線がケーブルの途中で断線していた場合には、当該断線の発生した点が開放端になるため、ケーブル両端から断線位置までの長さや同軸ケーブルの構成材料などから定まる新たな共振点が生じることになるからである。なお、芯線の断線を試験する場合には、ネットワークアナライザ１１の出力信号を芯線の一端（コネクタ２３側）に入力し、シールド層をネットワークアナライザ１１の接地電位と同電位にした状態で試験を行えばよい。
【００２６】
本実施形態の試験方法では、入力信号は正弦波であり、定在波からＳ１１を求めることができることから、ケーブルアセンブリ中にインピーダンスの不連続点があっても、測定精度が劣化することはない。このことから、複数の同軸ケーブルに同時に高周波信号を入力して試験を行うことができるため、ケーブルアセンブリを構成する同軸ケーブルの本数が増加しても試験に必要な時間が大幅に増加することはない。
【００２７】
なお、上述した実施態様では、ネットワークアナライザ１１を用いて共振周波数を求めているが、ネットワークアナライザ１１の代わりにインピーダンスアナライザを用いても、同様の測定を行うことができる。
【００２８】
図７に本発明を利用した別の断線試験方法の概略構成図を示す。ケーブルアセンブリ２０の一端には短絡コネクタ１０が接続されている。短絡コネクタ１０は、同軸ケーブルの各芯線２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅを電気的に短絡する。ケーブルアセンブリ２０の他端のコネクタ２３の各芯線は、電気的に短絡されて高周波信号発振器７０の接地電位が印加されている。高周波信号発振器７０の信号出力は、コネクタ２３のシールド層に接続されている。また、ケーブルアセンブリ２０近傍には、電波強度計７１が配置され、ケーブルアセンブリ２０から放射される電磁波の強度を測定する。
【００２９】
高周波信号発振器７０は、コネクタ２３側からケーブルアセンブリ２０の各シールド層に同時に高周波信号を入力する。入力する信号の周波数を変化させ、各周波数における放射電磁波の強度を電波強度計７１で測定して周波数特性を求める。ケーブルアセンブリ２０の共振周波数では、放射強度が大きくなるから、電波強度計７１で測定された値が極大となるときの周波数を求めることにより、ケーブルアセンブリ２０の共振周波数を求めることができる。そして、測定された共振周波数が、あらかじめ測定した断線のないケーブルアセンブリの共振周波数と一致するか否かを判定することによって、ケーブルアセンブリの断線の有無を判定する。
【００３０】
本試験方法により断線の有無が判別できる原理は、前述した実施態様で説明した原理と同じである。したがって、シールド層の短絡不良のみならず、開放端を生じるような他の断線状態、たとえばケーブル中における芯線の断線やシールド層の断線なども、検出することができる。また、複数ケーブルを同時に試験できるため、ケーブルアセンブリを構成するケーブルの本数の増大による試験時間の増大を抑制できる。なお、芯線の断線を試験する場合には、高周波信号発振器７０の出力信号を芯線の一端（コネクタ２３側）に入力し、シールド層を接地した状態で測定を行う。
【００３１】
以上、本発明に係る技術的思想を特定の実施例を参照しつつ詳細にわたり説明したが、本発明の属する分野における当業者には、請求項の趣旨及び範囲から離れることなく様々な変更及び改変を加えることが出来ることは明らかである。
【００３２】
例えば、前述した実施態様では、あらかじめ測定した断線のないケーブルの共振周波数と比較を行って、ケーブルアセンブリの断線の有無の判定をしているが、さらに簡便に、共振点の数（共振周波数の数）を比較することにより断線の有無を判定してもよい。例えば、図６の測定結果では、断線がない場合（図６（ａ））では共振点が４つなのに対して、断線がある場合（図６（ｂ））には共振点が６つある。よって、ケーブルアセンブリ５０には断線のないケーブルアセンブリ２０よりも共振点が多いため、断線があると判定する。
【００３３】
なお、上述した実施態様で示した数値は一例であり、被試験ケーブルアセンブリの材料や長さなどにより適宜変更可能である。例えば、前述した実施態様では、共振周波数を測定するためにスキャンする周波数の範囲を１ＭＨｚから１ＧＨｚに設定しているが、この値は適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を利用した断線試験方法の概略構成図である。
【図２】ケーブルアセンブリの構成図である。
【図３】従来の断線試験方法の概略構成図である。
【図４】従来の断線試験の原理を説明する説明図である。
【図５】断線があるケーブルアセンブリの説明図である。
【図６】共振周波数の測定例である。
【図７】本発明を利用した別の断線試験方法の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１１  ネットワークアナライザ
２０、５０  ケーブルアセンブリ
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ  同軸ケーブル
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ  芯線
７１  電波強度計
【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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【図７】
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