(57)【要約】【課題】同軸電線を４本以上の偶数本用いて差動信号伝送を行う構成で、ケーブル長手方向でのスキューの変動が低減された差動伝送用多芯ケーブルを提供する。【解決手段】差動伝送用多芯ケーブル１は、同軸電線を４本以上の偶数本有する。同軸電線２０ａ〜２０ｄの導体の断面積は、０．４０ｍｍ2〜０．００４ｍｍ2で、差動信号伝送を行う一対の同軸電線２０ａ〜２０ｄは、材質と寸法が相互に同じである。同軸電線２０ａ〜２０ｄの撚りピッチは、差動伝送用多芯ケーブル１内で集合された同軸電線２０ａ〜３０ｄの集合外径の１５倍以上であって、差動信号伝送を行う一対の同軸電線２０ａ〜２０ｄは、４本以上の偶数本の同軸電線２０ａ〜２０ｄの中心を直線で結んだときの多角形の対角線位置となるように設定されている。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸電線を４本以上の偶数本有する差動伝送用多芯ケーブルであって、
前記同軸電線の導体の断面積は、０．４０ｍｍ2〜０．００４ｍｍ2で、差動信号伝送を行う一対の前記同軸電線は、材質と寸法が相互に同じであり、
前記同軸電線の撚りピッチは、前記差動伝送用多芯ケーブル内で集合された同軸電線の集合外径の１５倍以上であって、
前記差動信号伝送を行う一対の前記同軸電線は、前記多芯ケーブルの長さ方向に垂直な断面において前記４本以上の偶数本の同軸電線の中心を隣合うものどうし直線で結んでできる多角形の対角線位置となるように設定されている、差動伝送用多芯ケーブル。
【請求項２】
前記同軸電線が６本以上の複数本ある場合、前記対角線は、前記６本以上の同軸電線の中心を直線で結んだときの多角形の対角線であって、該対角線の両側に同数の同軸電線が存在する対角線である、請求項１に記載の差動伝送用多芯ケーブル。
【請求項３】
前記集合させた同軸電線の間に介在を有する、請求１または２に記載の差動伝送用多芯ケーブル。
【請求項４】
前記集合させた同軸電線を一括してシールドするシールド層を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の差動伝送用多芯ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速デジタル信号等の信号伝送用に用いられる差動伝送用多芯ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報通信技術の進展により、通信ケーブルの使用周波数帯域が、ＧＨｚ帯域まで広がっている。データ伝送が高速のビットレートで行われる場合に伝送路として用いられる多芯信号ケーブルとして、４本以上の同軸電線を用いた差動伝送用多芯ケーブルがある。
例えば４芯の同軸電線を用いた差動伝送用多芯ケーブルは、４本の同軸電線を撚り合わせて集合させ、その周囲に外部シールドを配置し、さらにその周囲を外被で覆った構成を有する。
【０００３】
このような差動伝送用多芯ケーブルでは、２本の同軸電線を対にして、それぞれ１対の同軸電線を用いた差動信号伝送が行われる。この差動信号伝送は、位相を１８０°異ならせた信号を２本の同軸電線に同時に入力して送信し、受信側で差分合成するもので出力を高めることができるとともにノイズ除去機能も有している。
【０００４】
しかし、差動信号伝送には、２本の同軸電線での信号伝送の遅延時間差（スキュー）による信号劣化の問題がある。このため、例えば、特許文献１には、断面形状と長さが同一の２本の同軸ケーブルを対にして使用し、それぞれの同軸ケーブルを同一のケーブルから切り出すなどによりスキューを低減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１１９０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
差動伝送用多心ケーブルにおけるスキューは、ケーブルの物理長、ケーブルの絶縁体の誘電率で決まり、これらが対となる２本の同軸電線で同一であれば、スキューは低減される。一般的に同軸電線を４芯以上の多芯集合させた差動伝送用多芯ケーブルで差動信号を伝送する場合、差動伝送用多芯ケーブルを製造するときに同軸電線間で線長差が生じると、スキューに悪影響が生じるため、差動信号伝送を行う一対の同軸電線は、多芯の同軸電線内で隣接するように配置される。
【０００７】
この場合、多芯の同軸電線間の線長差が発生しないように、差動伝送用多芯ケーブルの製造時には、同軸電線を均一に集合し、配列した同軸電線の断面が均一に円形形状の内部に収まるように整列させることが好ましい。しかしながら、差動伝送用多芯ケーブルが押されてその断面が楕円状に潰されることがある。この場合、差動伝送を行う同軸電線間で線長差が発生し、スキューに悪影響を与える、という課題がある。
【０００８】
本発明は、上述した実状に鑑みてなされたもので、同軸電線を４本以上の偶数本用いて差動信号伝送を行う構成で、ケーブル長手方向でのスキューの変動が低減された差動伝送用多芯ケーブルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による差動伝送用多芯ケーブルは、同軸電線を４本以上の偶数本有する差動伝送用多芯ケーブルであって、前記同軸電線の導体の断面積は、０．４０ｍｍ2〜０．００４ｍｍ2で、差動信号伝送を行う一対の前記同軸電線は、材質と寸法が相互に同じであり、  前記同軸電線の撚りピッチは、前記差動伝送用多芯ケーブル内で集合された同軸電線の集合外径の１５倍以上であって、前記差動信号伝送を行う一対の前記同軸電線は、前記同軸ケーブルの長さ方向に垂直な断面において前記４本以上の偶数本の同軸電線の中心を隣合うものどうし直線で結んでできる多角形の対角線位置となるように設定されている、差動伝送用多芯ケーブルである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、同軸電線を４本以上の偶数本用いて差動信号伝送を行う構成で、ケーブル長手方向でのスキューの変動が低減された差動伝送用多芯ケーブルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本発明に係る実施形態の多芯信号ケーブルの断面構成を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ａの多芯信号ケーブルを構成する各同軸電線の構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る実施形態の差動伝送用多芯ケーブルの他の構成を示す断面図である。
【図３】本発明に係る実施形態の差動伝送用多芯ケーブルのさらに他の構成を示す断面図である。
【図４】多芯信号ケーブルが楕円状に潰れた状態を示す図である。
【図５】同軸電線の撚りピッチを変化させたときのスキューの計測結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
（１）本願の差動伝送用多芯ケーブルに係る発明は、同軸電線を４本以上の偶数本有する差動伝送用多芯ケーブルであって、前記同軸電線の導体の断面積は、０．４０ｍｍ2〜０．００４ｍｍ2で、差動信号伝送を行う一対の前記同軸電線は、材質と寸法が相互に同じであり、前記同軸電線の撚りピッチは、前記差動伝送用多芯ケーブル内で集合された同軸電線の集合外径の１５倍以上であって、前記差動信号伝送を行う一対の前記同軸電線は、前記多芯ケーブルの長さ方向に垂直な断面において前記４本以上の偶数本の同軸電線の中心を隣合うものどうし直線で結んでできる多角形の対角線位置となるように設定されている、差動伝送用多芯ケーブルである。これにより、同軸電線を４本以上の偶数本用いて差動信号伝送を行う構成で、ケーブル長手方向でのスキューの変動が低減された差動伝送用多芯ケーブルが得られる。また、同軸電線円形内に整列された形状ではなく、楕円形状内に歪んで配置された場合にも、差動信号線となる一対の同軸電線の線長差が小さくなり、スキューの変動が低減される。
【００１３】
（２）前記同軸電線が６本以上の複数本ある場合、前記対角線は、前記６本以上の同軸電線の中心を直線で結んだときの多角形の対角線であって、該対角線の両側に同数の同軸電線が存在する対角線であることが好ましい。これにより、６本以上の偶数の同軸電線であっても、差動信号線となる一対の同軸電線の線長差が小さくなり、スキューの変動が低減される。
【００１４】
（３）前記集合させた同軸電線の間に介在を有することが好ましい。これにより、差動伝送用多芯ケーブルの形状を安定化させて成形することができる。
【００１５】
（４）前記集合させた同軸電線を一括してシールドするシールド層を有することが好ましい。これにより、差動伝送用多芯ケーブルのシールド効果をさらに向上させることができる。
【００１６】
図により本発明の実施の形態を説明する。図１Ａは、本発明に係る実施形態の差動伝送用多芯ケーブルの断面構成を示す図で、図１Ｂは、図１Ａの差動伝送用多芯ケーブルを構成する各同軸電線の構成を示す断面図である。
本実施形態の差動伝送用多芯ケーブル１では、４本の同軸電線２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが隣接されて配置される。各同軸電線２０ａ〜２０ｄは、中心導体２１が絶縁体２２で覆われ、絶縁体２２の外周に外部導体２３が設けられ、外部導体２３の外側が外被２４で覆われて保護されている。同軸電線としては、その中心導体２１の断面積が０．４０ｍｍ2〜０．００４ｍｍ2のものを用いるものとする。ＡＷＧ（American Wire Gauge）でいうと、ＡＷＧ２２〜ＡＷＧ４０のものを用いることができる。
【００１７】
同軸電線２０ａ〜２０ｄの中心導体２１としては、軟銅線や銅合金線からなる金属線が用いられる。金属線は複数本の線が撚られた撚り線でも一本だけの線からなる単線であってもよい。金属線はめっき（錫めっきや銀めっき）されていてもよい。絶縁体２２には、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やＦＥＰ（テトラフロオロエチレン―ヘキサフルオロプロピレン共重合体）などのフッ素樹脂やポリエチレン樹脂が用いられ、フッ素樹脂やポリエチレン樹脂を押出成形することにより被覆成形される。外部導体２３は、軟銅線または銅合金線などの金属細線（めっきされていてもよい）が絶縁体２２の外周に編組または横巻き等によって巻き付けられて形成されている。外被２４は、フッ素樹脂やポリオレフィン樹脂やポリ塩化ビニルを押出し成形して形成され、あるいはポリエステルテープなどの樹脂テープを巻き付けて形成されている。
【００１８】
４本の同軸電線２０ａ〜２０ｄの周囲は、第１の外部シールド３０で被覆され、さらにその外側を第２の外部シールド４０で被覆され、さらにその外側の最外層として外被５０が被覆される。第１の外部シールド３０は、例えば金属樹脂テープや導電性樹脂テープが用いられる。また第２の外部シールド４０は、例えば金属細線を織成した編組シールドや、これら細線を第１の外部シールド３０上にらせん状に巻回した横巻シールドとされる。第１の外部シールド３０および第２の外部シールド４０は、集合させた複数の同軸電線２０ａ〜２０ｄを一括してシールドするシールド層に相当する。
【００１９】
図２は、本発明に係る実施形態の差動伝送用多芯ケーブルの他の構成を示す断面図である。図２の差動伝送用多芯ケーブル１は、図１の構成と同様に４本の同軸電線２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを有するものであるが、これら同軸電線２０ａ〜２０ｄの中心位置であって、同軸電線２０ａ〜２０ｄの間の隙間に、差動伝送用多芯ケーブルの形状を安定化させて成形できるようにするための介在６０を設けた構成としている。介在６０は、例えばポリエチレンポリプロピレンなどの樹脂やＰＴＦＥ（テトラフルオロエチレン）や、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等の高周波特性が良好なフッ素樹脂が使用可能とされる。この他、その他樹脂製のチューブ、ジュート、紙などが適用され得る。その他、４本の同軸電線２０ａ〜２０ｄ、第１の外部シールド３０、第２の外部シールド４０、及び外被５０の構成は、図１Ａの構成と同様である。
【００２０】
図３は、本発明に係る実施形態の差動伝送用多芯ケーブルのさらに他の構成を示す断面図である。図３の差動伝送用多芯ケーブル１は、図２の構成と同様に４本の同軸電線２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを有し、さらに介在６０を有するものであるが、図３の構成では、介在６０を、同軸電線２０ａ〜２９ｄの中心位置だけでなく、集合した同軸電線２０ａ〜３０ｄの外周側で、隣接する同軸電線間のそれぞれの間にさらに４つの介在６０が設けられている。これら介在６０は、同軸電線２０ａ〜２０ｄとともに撚り合される。介在６０は、図２でケーブルの中心に配置するものと同様なものが使用可能とされる。この他、その他樹脂製の紐やチューブ、ジュート、紙などが適用され得る。その他、４本の同軸電線２０ａ〜２０ｄ、第１の外部シールド３０、第２の外部シールド４０、及び外被５０の構成は、図１Ａの構成と同様である。
【００２１】
本発明に係る実施形態は、上記図１〜図３のいずれも構成においても実施可能である。
上記図１〜図３の構成において、４本の同軸電線２０ａ〜２０ｄは、２本の同軸電線を一対として、２対の同軸電線として使用される。一対の同軸電線は、差動信号線として使用される。一対の同軸電線による差動信号伝送では、位相を１８０°異ならせた高周波の信号を２本の同軸電線に同時に入力して送信し、受信側で差分合成するもので出力を高めるとともにノイズ除去機能が付与される。差動信号伝送を行う一対の同軸電線は、その材質および寸法が相互に同じものとされる。例えばそれぞれの同軸電線を同一の同軸電線から切り出して、断面形状とその材質、長さや各層厚などの寸法が同一の２本の同軸電線を対にして使用することができる。
【００２２】
複数の同軸電線２０ａ〜２０ｄは、理想的には図１Ａに示すようにその外周が円内に収まるように隣接して整列していることが好ましい。つまり４本の同軸電線２０ａ〜２０ｄの中心を結ぶ線、および同軸電線２０ａ〜２０ｄの最外周位置を結ぶ線が同心円上に配置され、その同心円の中心の周囲に、同心円の周方向に同軸電線２０ａ〜２０ｄが隣接して円形に配列していることが好ましい。
しかしながら、上述したように、差動伝送用多芯ケーブル１の製造時または使用時に、集合させた同軸電線２０ａ〜２０ｄの断面周囲が円形ではなく、楕円状に変形してしまうことがある。
【００２３】
そこで本発明に係る実施形態では、差動信号線として使用する一対の同軸電線を、４本の同軸電線２０ａ〜２０ｄの中心を直線で結んだ四角形の対角線上に位置する同軸電線とする。すなわち図１Ａの例では、同軸電線２０ａ，２０ｃと、同軸電線２０ｂ，２０ｄとをそれぞれ一対の差動信号線として、差動信号伝送を行うようにする。図４は、多芯信号ケーブルが楕円状に潰れた状態を示す図である。４本の同軸電線２０ａ〜２０ｄは、同軸電線２０ａ〜２０ｄが円形内に整列された形状ではなく、図４に示すように楕円形状内に歪んで配置された場合にも、差動信号線となる一対の同軸電線（同軸電線２０ａ，２０ｃのペアＰ１、同軸電線２０ｂ，２０ｄのペアＰ２）の線長差が小さくなる。
【００２４】
次に、４本の同軸電線２０ａ〜２０ｄの撚りピッチについて説明する。４本の同軸電線２０ａ〜２０ｄは、差動伝送用多芯ケーブル１の製造時に集合され、撚り合されてその周囲に第１の外部シールド３０、第２の外部シールド４０が被覆され、外被５０が樹脂の押出し成形により被覆成形される。また、同軸電線２０ａ〜２０ｄともに介在６０を使用する構成では、同軸電線２０ａ〜２０ｄとともに介在６０を繰り出して集合させ、同軸電線２０ａ〜２０ｄと介在６０とを撚り合わせて、その周囲に第１の外部シールド３０、第２の外部シールド４０および外被５０が設けられる。
【００２５】
このときに、本発明に係る実施形態では、同軸電線２０ａ〜２０ｄの撚りピッチを、同軸電線２０ａ〜２０ｄの集合径の１５倍以上とする。同軸電線２０ａ〜２０ｄの撚りピッチとは、同軸電線２０ａ〜２０ｄが、差動伝送用多芯ケーブル１の中心軸を中心として周方向に１周（３６０°回転）する間に、中心軸方向に沿って進む距離を示している。また、同軸電線２０ａ〜２０ｄの集合径とは、４本の同軸電線２０ａ〜２０ｄを集合させて差動伝送用多芯ケーブル１を形成する際の同軸電線２０ａ〜２０ｄの最外周を結ぶ円の径である。
【００２６】
図５は、同軸電線の撚りピッチを変化させたときのスキューの計測結果を示す図である。スキューは、差動信号線として使用する２本の同軸電線の遅延時間の差として示される。ここでは、同軸電線の撚りピッチを同軸電線の集合径の１２倍とした複数本の差動伝送用多芯ケーブルと、同軸電線の撚りピッチを同軸電線の集合径の１５倍または１８倍とした複数本の差動伝送用多芯ケーブルのスキューを計測し、その計測値（ｐｓ／ｍ）ごとの度数を積算した結果を示している。ここでの要求スキューレベルは、８ｐｓ／ｍ以下であるが、同軸電線の撚りピッチを１５倍以上とした差動伝送用多芯ケーブルは、スキューの計測結果が０ｐｓ／ｍ〜７ｐｓ／ｍに分布し、全ての差動伝送用多芯ケーブルにおいてスキューが８ｐｓ／ｍより小さくなった。一方、同軸電線の撚りピッチを１２倍とした差動伝送用多芯ケーブルでは、スキューの計測結果が４ｐｓ／ｍ〜１２ｐｓ／ｍに分布し、８ｐｓ／ｍより大きい計測結果のものが多数得られた。
【００２７】
これにより、同軸電線２０ａ〜２０ｄの撚りピッチを、同軸電線２０ａ〜２０ｄの集合径の１５倍以上とすることで、差動信号線として用いる同軸電線の線長差が発現しにくくなり、良好なスキュー特性を有する差動伝送用多芯ケーブル１を得ることができる。これにより、要求スキューレベルに応じた差動伝送用多芯ケーブル１を、工程能力指数（Ｃｐｋ）を低下させることなく、効率よく生産することができる。同軸電線２０ａ〜２０ｄの撚りピッチを、同軸電線２０ａ〜２０ｄの集合径の３０倍以下とするのが好ましい。
【００２８】
本発明に係る実施形態の差動伝送用多芯ケーブルは、同軸電線の数は４本に限定されず、４本以上の偶数本の同軸電線とすることができる。この場合にも同様に、差動信号伝送を行う一対の同軸電線は、その材質および寸法が相互に同じものを用い、複数本の同軸電線の中心を直線で結んだ多角形の対角線上に位置する同軸電線とする。
この場合、６本以上の偶数本の同軸電線では、その同軸電線の中心を直線で結んだ多角形の対角線は、１つの同軸電線について複数存在することになるが、これらのうち、対角線の両側にそれぞれ同数の他の同軸電線が配置している対角線を選択し、その対角線上に位置する一対の同軸電線を、差動信号伝送を行う同軸電線とするとよい。また、このときに、同軸電線の撚りピッチは、同軸電線の集合径の１５倍以上とすることが好ましい。これにより、良好なスキュー特性を有する差動伝送用多芯ケーブルを得ることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１…差動伝送用多芯ケーブル、２０ａ…同軸電線、２０ｂ…同軸電線、２０ｃ…同軸電線、２０ｄ…同軸電線、２１…中心導体、２２…絶縁体、２３…外部導体、２４…外被、３０…第１の外部シールド、４０…第２の外部シールド、５０…外被、６０…介在。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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