(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の信号線と前記複数の信号線を被覆する絶縁体とを有するケーブルコアを有する多心ケーブルの電気特性を評価する方法であって、
電気良導体からなる水槽に貯留した水中に前記ケーブルコアを浸漬し、
前記水槽を接地し、
前記ケーブルコアの測定対象の信号線以外の信号線と前記水槽とを電気的に接続して同電位とし、
前記測定対象の信号線と前記測定対象の信号線以外の信号線との間の静電容量、または、前記測定対象の信号線と前記水槽との間の静電容量を測定する
ことを特徴とする多心ケーブルの評価方法。
【請求項２】
前記水槽の最小内径が、前記ケーブルコアの最小外径の８０倍以下である
請求項１記載の多心ケーブルの評価方法。
【請求項３】
前記水槽の最小内径が、前記ケーブルコアの最小外径の８倍以下である
請求項１記載の多心ケーブルの評価方法。
【請求項４】
複数の信号線と前記複数の信号線を被覆する絶縁体とを有するケーブルコアを有する多心ケーブルの電気特性を評価する装置であって、
電気良導体からなり、前記ケーブルコアを浸漬する水を貯留する接地された水槽と、
前記ケーブルコアの測定対象の信号線以外の信号線と前記水槽とを電気的に接続して同電位とするグランドリード線からなる電圧制御手段と、
前記測定対象の信号線と前記測定対象の信号線以外の信号線との間の静電容量、または、前記測定対象の信号線と前記水槽との間の静電容量を測定する静電容量測定手段と、
を備えたことを特徴とする多心ケーブルの評価装置。
【請求項５】
前記水槽の最小内径が、前記ケーブルコアの最小外径の８０倍以下である
請求項４記載の多心ケーブルの評価装置。
【請求項６】
前記水槽の最小内径が、前記ケーブルコアの最小外径の８倍以下である
請求項４記載の多心ケーブルの評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多心ケーブルの評価方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
絶縁体を被覆したケーブルを製造する過程で、被覆した絶縁体の厚さや誘電率を管理するために、信号線（導体心線）に絶縁体被覆を形成した後で、ケーブルを水中に浸漬して、静電容量を測定する場合がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
複数の信号線と複数の信号線を被覆する絶縁体とを有するケーブルコアの外周に外部導体を形成した多心ケーブル（多心同軸ケーブル）においては、各信号線の電気特性の違いが信号の伝播遅延差等の原因となるため、外部導体を形成する前の工程内評価として、静電容量の測定を行うことが望まれる。
【０００４】
信号線に絶縁体を被覆した単心コアを複数束ね、その周囲に外部導体を設けた従来の多心ケーブルでは、外部導体を形成する前の工程内評価として、各単心コアを水中に浸漬して静電容量を測定することが可能であり、各信号線の電気特性を評価することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−３４１８１９号公報
【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、近年、特に数Ｇｂｐｓから数十Ｇｂｐｓを超える高速信号伝送では、複数の信号線を絶縁体で一括して被覆した多心一括被覆構造のケーブルコアを用いた多心ケーブルが用いられてきている。
【０００７】
多心一括被覆構造のケーブルコアでは、１つの絶縁体の内部に複数の信号線が含まれているため、従来の水中にケーブルコアを浸漬して静電容量の測定を行う方法では、個々の信号線の電気特性を評価することが困難であった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、多心一括被覆構造のケーブルコアを用いた場合であっても、個々の信号線の電気特性を評価することが可能な多心ケーブルの評価方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、複数の信号線と前記複数の信号線を被覆する絶縁体とを有するケーブルコアを有する多心ケーブルの電気特性を評価する方法であって、電気良導体からなる水槽に貯留した水中に前記ケーブルコアを浸漬し、前記ケーブルコアの測定対象の信号線以外の信号線を一定の電位とし、前記測定対象の信号線と前記測定対象の信号線以外の信号線との間の静電容量、または、前記測定対象の信号線と前記水槽との間の静電容量を測定する多心ケーブルの評価方法である。
【００１０】
前記水槽を接地すると共に、前記測定対象の信号線以外の信号線と前記水槽とを電気的に接続して同電位としてもよい。
【００１１】
前記水槽の最小内径が、前記ケーブルコアの最小外径の８０倍以下であってもよい。
【００１２】
前記水槽の最小内径が、前記ケーブルコアの最小外径の８倍以下であってもよい。
【００１３】
また本発明は、複数の信号線と前記複数の信号線を被覆する絶縁体とを有するケーブルコアを有する多心ケーブルの電気特性を評価する装置であって、電気良導体からなり、前記ケーブルコアを浸漬する水を貯留する水槽と、前記ケーブルコアの測定対象の信号線以外の信号線を一定の電位とする電圧制御手段と、前記測定対象の信号線と前記測定対象の信号線以外の信号線との間の静電容量、または、前記測定対象の信号線と前記水槽との間の静電容量を測定する静電容量測定手段と、を備えた多心ケーブルの評価装置である。
【００１４】
前記水槽は、接地され、前記電圧制御手段は、前記測定対象の信号線以外の信号線と前記水槽とを電気的に接続して同電位とするグランドリード線からなってもよい。
【００１５】
前記水槽の最小内径が、前記ケーブルコアの最小外径の８０倍以下であってもよい。
【００１６】
前記水槽の最小内径が、前記ケーブルコアの最小外径の８倍以下であってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、多心一括被覆構造のケーブルコアを用いた場合であっても、個々の信号線の電気特性を評価することが可能な多心ケーブルの評価方法及び装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る多心ケーブルの評価装置を示す図であり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）は各信号線の接続状態を示す拡大図である。
【図２】本発明において、多心ケーブルの評価装置の他の実施形態を示す図である。
【図３】本発明において、静電容量の演算モデルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態に係る多心ケーブルの評価装置を示す図であり、（ａ）は概略構成図、（ｂ）は各信号線の接続状態を示す拡大図である。
【００２１】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、多心ケーブルの評価装置１は、複数の信号線２と複数の信号線２を被覆する絶縁体３とを有するケーブルコア４を有する多心ケーブルの電気特性を評価するものであり、水槽５と、電圧制御手段６と、静電容量測定手段７と、を備えている。
【００２２】
ここでは、ケーブルコア４が４本の信号線２を有している場合を説明するが、信号線２の数はこれに限定されるものではない。また、ここでは、ケーブルコア４の断面形状が矩形状であり、一直線上に４本の信号線２を配置する場合を示しているが、ケーブルコア４の断面形状や信号線２の配置はこれに限定されるものではない。絶縁体３は、例えば、発泡絶縁樹脂からなる。
【００２３】
多心ケーブルは、ケーブルコア４そのものであってもよいし、ケーブルコア４の外周に外部導体を設けたものであったり、外部導体の外周にさらに外皮を設けたものであってもよい。多心ケーブルの評価装置１は、多心ケーブルの製造工程における工程内評価として、ケーブルコア４における各信号線２の電気特性を評価するものである。
【００２４】
水槽５は、電気良導体からなり、その内部にケーブルコア４を浸漬する水Ｗが貯留されている。水槽５に用いる材質としては、導電性が高く錆びにくいものを用いることが望ましく、銅、アルミニウム等の金属や、プラスチックやガラスに金属めっきを施したもの等を用いることができる。水槽５の具体的な形状については後述する。本実施形態では、水槽５は接地され、接地電位とされている。
【００２５】
電圧制御手段６は、ケーブルコア４の測定対象の信号線２以外の信号線２を一定の電位とするものである。本実施形態では、電圧制御手段６は、測定対象の信号線２以外の信号線２と水槽５とを電気的に接続して同電位（つまり接地電位）とするグランドリード線６ａからなる。
【００２６】
なお、本実施形態では、測定対象の信号線２以外の信号線２と水槽５とを接地電位としているが、測定対象の信号線２以外の信号線２を接地電位以外の一定の電位に制御してもよく、測定対象の信号線２以外の信号線２と水槽５とを接続せずに異なる電位としても構わない。ただし、この場合、静電容量測定手段７における静電容量の演算が複雑になる。つまり、測定対象の信号線２以外の信号線２と水槽５とを接続し接地電位とすることで、静電容量測定手段７における静電容量の演算を簡易とすることが可能である。
【００２７】
静電容量測定手段７は、測定対象の信号線２と測定対象の信号線２以外の信号線２との間の静電容量、または、測定対象の信号線２と水槽５との間の静電容量を測定するものである。本実施形態では、静電容量測定手段７は、測定対象の信号線２と測定対象の信号線２以外の信号線２との間の静電容量を測定するように構成されている。
【００２８】
静電容量測定手段７は、信号端子８ａとグランド端子８ｂとを有する測定プローブ８と、信号端子８ａとグランド端子８ｂ間に一定の直流電流を供給する定電流源９と、信号端子８ａとグランド端子８ｂ間の電圧を測定する電圧計１０と、電圧計１０で測定した電圧を基に静電容量を演算する演算部（図示せず）と、を備えている。なお、ここでは直流電流を供給する定電流源９を用いているが、静電容量の測定は、必ずしも厳密な直流を用いる必要はなく、水槽５とケーブルコア４のインピーダンスが集中定数とみなせる範囲であれば、数Ｈｚ〜数十ＭＨｚの周波数の交流電流を用いて測定を行ってもよい。
【００２９】
図１（ｂ）では、ケーブルコア４の一方の端末に測定プローブ８とグランドリード線６ａの両方を接続する場合を示しているが、測定プローブ８とグランドリード線６ａをケーブルコア４の異なる端末にそれぞれ接続するようにしても構わない。なお、図１（ｂ）においては、図示左端の信号線２が測定対象の信号線２となる。
【００３０】
図１では略直方体形状の水槽５を用いる場合を説明したが、図２に示すように、Ｕ字状に湾曲させた中空筒状（パイプ状）の水槽５を用いてもよい。図２では、水槽５として銅の金属管からなるものを用い、測定対象となるケーブルコア４として、２本の信号線２を絶縁体３で一括被覆した断面形状が楕円形状のものを用いる場合について示している。なお、ここでは水槽５をＵ字状としているが、水槽５の形状は、内部に水Ｗが貯留できる形状であればよく、任意に設定可能である。
【００３１】
次に、本実施形態に係る多心ケーブルの評価方法を説明する。
【００３２】
本実施形態に係る多心ケーブルの評価方法では、電気良導体からなる水槽５に貯留した水中にケーブルコア４を浸漬し、ケーブルコア４の測定対象の信号線２以外の信号線２を一定の電位とし、測定対象の信号線２と測定対象の信号線２以外の信号線２との間の静電容量を測定する。
【００３３】
なお、測定対象の信号線２以外の信号線２を開放したまま放置した場合には、測定対象の信号線２以外の信号線２の電位が安定せず、測定対象の信号線２以外の信号線２の電位により誘起された電荷の影響により、安定した静電容量の測定は望めない。
【００３４】
ここでは、水槽５を接地すると共に、測定対象の信号線２以外の信号線２と水槽５とを電気的に接続して同電位としている。よって、例えば、２本の信号線２を絶縁体３で一括被覆した断面形状が楕円形状のケーブルコア４を用いる場合には、静電容量測定時の演算モデルは図３に示すようになる。
【００３５】
図３において、Ｃ水槽は絶縁体３と水槽５間の水Ｗの静電容量、ＣPPは水Ｗと信号線２間の絶縁体３の静電容量、ＣPNは２本の信号線２間の絶縁体３の静電容量を表している。図示左側の測定対象の信号線２の電圧ＶPは定電流源９により所定の電圧Ｖとなり、図示右側の測定対象以外の信号線２の電圧ＶNは、接地されているため０となる。
【００３６】
図３の演算モデルより、２本の信号線２間で測定される静電容量Ｃ測定値Pは、下式（１）で表される。
【００３７】
【数１】
0006380033.tif 000002
【００３８】
同様に、もう一方の信号線２を測定対象としたときに測定される静電容量Ｃ測定値Nは、下式（２）で表される。
【００３９】
【数２】
0006380033.tif 000003
【００４０】
なお、Ｃ水槽は水Ｗの温度や水流によって変化するため、式（１），（２）では、測定時のＣ水槽をＣ水槽P、Ｃ水槽Nとして分けて表している。
【００４１】
両信号線２に差動信号を伝送させる場合、モード変換量や伝播遅延差を評価するためには、両信号線２の静電容量の差ΔＣ（＝ＣPP−ＣNN）が重要なファクターとなる。例えば、２５Ｇｂｐｓの差動信号用ケーブルのケーブルコア４では、ケーブルコア４の２本の信号線２の静電容量の差ΔＣの割合（（ＣPP−ＣNN）／（（ＣPP＋ＣNN）／２）×１００）を、１％以下、より好ましくは０．１％以下に抑えることが要求される。
【００４２】
式（１），（２）より、測定値した静電容量の差ΔＣ測定値は、下式（３）で表される。
【００４３】
【数３】
0006380033.tif 000004
【００４４】
式（３）より、ΔＣ測定値とΔＣとは、水槽５と絶縁体３間の静電容量Ｃ水槽P、Ｃ水槽N、および個々の信号線２の静電容量ＣPP、ＣNNに依存しており、ΔＣを精度良く測定するためには、Ｃ水槽P、Ｃ水槽NをＣPP、ＣNNに比べて十分大きくする必要がある。
【００４５】
特に、図２のような筒状の水槽５を用いる場合、水槽５中でのケーブルコア４の位置を精密に制御することは困難であるため、水槽５中のいずれの場所においてもＣ水槽が十分に大きくなるように、水槽５の形状を調整することが望ましい。
【００４６】
本実施形態では、水槽５の内径とケーブルコア４の外径の比率を調整することによって、Ｃ水槽P、Ｃ水槽Nの最小値を制御するようにした。
【００４７】
具体的には、ケーブルコア４のΔＣが１％と大きい場合に、Ｃ水槽P、Ｃ水槽Nの変動による測定誤差を、ΔＣに換算して０．５％以内に抑えるためには、水槽５の静電容量Ｃ水槽P、Ｃ水槽Nを、ＣPP、ＣNNの１倍以上にする必要がある。そのためには、水Ｗの誘電率が約８０であるとすると、水槽５の最小内径を、ケーブルコア４の最小外径の約８０倍以下にする必要がある。なお、水槽５の最小内径とは、水槽５の対向する内壁が最も近接した部分の内壁間の距離である。また、ケーブルコア４の最小外径とは、断面視でケーブルコア４の対向する外表面が最も近接した部分の外表面間の距離であり、ケーブルコア４が楕円形状である場合は短径となる。
【００４８】
さらに測定誤差を小さくすべく、ケーブルコア４のΔＣが１％と大きい場合に、Ｃ水槽P、Ｃ水槽Nの変動による測定誤差を、ΔＣに換算して０．１％以内に抑えるためには、水槽５の静電容量Ｃ水槽P、Ｃ水槽Nを、ＣPP、ＣNNの１０倍以上にする必要がある。そのためには、水槽５の最小内径を、ケーブルコア４の最小外径の約８倍以下にする必要がある。なお、この場合、水槽５内のどの位置にケーブルコア４が存在する場合であっても、水槽５とケーブルコア４間の距離は、常にケーブルコア４の最小外径の約３．５倍以下となり、Ｃ水槽P、Ｃ水槽Nを十分大きな値として測定誤差を抑制することができる。
【００４９】
多心のケーブルコア４では、個々の信号線２の静電容量を測定するために、測定プローブ８の信号端子８ａに接続する信号線２を切り替える必要があるが、従来方法では、接続を切り替えて測定している間に水槽５内の水Ｗの温度や水槽５内の水流の状態が変化してしまい、十分な測定精度が得られない場合があった。本実施形態では、水槽５の最小内径をケーブルコア４の最小外径の８０倍〜８倍以下とすることで、Ｃ水槽P、Ｃ水槽Nの変動による測定誤差を軽減しており、これにより、水槽５内の水Ｗの温度や水槽５内の水流の状態の変化に影響されることなく、精度良く静電容量を測定することが可能になる。なお、要求される水槽５の最小内径とケーブルコア４の最小外径の比率は、ケーブルコア４の具体的な構造に依存して多少変動する場合がある。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態に係る多心ケーブルの評価方法では、電気良導体からなる水槽５に貯留した水Ｗ中にケーブルコア４を浸漬し、ケーブルコア４の測定対象の信号線２以外の信号線２を一定の電位（ここでは接地電位）とし、測定対象の信号線２と測定対象の信号線２以外の信号線２との間の静電容量、または、測定対象の信号線２と水槽５との間の静電容量を測定している。
【００５１】
これにより、多心ケーブルのケーブルコア４の静電容量を、信号線２ごとに個別に評価することが可能になり、個々の信号線２の電気特性を評価することが可能になり、例えば、高速伝送に用いる差動信号用の二心同軸ケーブルにおいては、ケーブルコア４でのモード変換量および伝播遅延差の評価を行うことが可能になる。
【００５２】
また、本実施形態によれば、多心ケーブルのケーブルコア４の電気特性を、外部導体を形成する前に評価できるので、ケーブルコア４の形成工程の不良品を後工程に流さず除外することが可能になり、製造効率を向上できる。
【００５３】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００５４】
例えば、上記実施形態では、ケーブルコア４として、複数の信号線２を一括して絶縁体３で被覆したものを用いたが、これに限定されず、本発明は、多心のケーブルコア４全般に適用可能である。
【００５５】
また、上記実施形態では言及しなかったが、静電容量測定手段７にスイッチ回路を追加し、信号端子８ａとグランド端子８ｂの極性を反転可能に構成してもよい。これにより、測定プローブ８の接続変更の手間が省け、測定作業の簡略化、および測定時間の短縮が可能になる。
【００５６】
また、上記実施形態では言及しなかったが、中空筒状の水槽５を用いる場合、水槽５の内壁に内方に突出するリブを形成したり、水槽５を一部凹ませて内方に突出させるなどして、水槽５とケーブルコア４間の距離を小さく（つまりＣ水槽を大きく）するように構成しても構わない。
【符号の説明】
【００５７】
１  多心ケーブルの評価装置
２  信号線
３  絶縁体
４  ケーブルコア
５  水槽
６  電圧制御手段
７  静電容量測定手段
【図１】
0006380033.tif 000005
【図２】
0006380033.tif 000006
【図３】
0006380033.tif 000007