JP2018190697A

JP2018190697A - ミリ波ケーブル

Info

Publication number: JP2018190697A
Application number: JP2017166221A
Authority: JP
Inventors: 博美安本; Hiromi Yasumoto
Original assignee: Junkosha Co Ltd
Current assignee: Junkosha Co Ltd
Priority date: 2016-09-15
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2018-11-29

Abstract

【課題】７０ＧＨｚ以上の高帯域に使用可能であり、かつ、高い耐熱性を有するミリ波ケーブルを提供する。【解決手段】中心導体１及びこの中心導体の外側に設けられた誘電体層２とを有する1本または複数本のケーブル本体１０と、ケーブル本体の外側に設けられた外管２０と、を備える。外管は、それぞれ螺旋状の第１構造体と第２構造体とを有しており、第１構造体の内径は、第２構造体の内径よりも小さく、かつ、第１構造体と第２構造体は、互いの螺旋のピッチに嵌っており、第１構造体と第２構造体はいずれも、熱伝導率が９Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上の材質で構成される。外管は、湾曲状態においては、第２構造体の外輪側の螺旋が、より内輪側に移動することによって、第１構造体の外輪側に形成された隙間を埋めた状態で嵌り、かつ、ケーブル本体に接触している。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、７０ＧＨｚ以上の高帯域に使用可能なミリ波ケーブルに適用される。

特許文献１には、中心導体、誘電体層、外部導体層、シースからなるDC（直流）〜１１０GHｚまでの高帯域に使用可能な同軸ケーブルが記載されている。このようにシースよりも外側が空気層に露出している同軸ケーブルでは、耐熱性が十分ではない。後述する比較例１３が、そのことを証明している。

特許第4583201号公報

本発明では、例えば、７０ＧＨｚ以上の高帯域に使用可能であり、かつ高い耐熱性を有するミリ波ケーブルを提供することを目的とする。

本発明に係るミリ波ケーブルは、中心導体およびこの中心導体の外側に設けられた誘電体層とを有する1本のケーブル本体と、このケーブル本体の外側に設けられた外管と、を備え、前記外管は、螺旋状の第１構造体と螺旋状の第２構造体とを有しており、前記第１構造体の内径は、前記第２構造体の内径よりも小さく、かつ前記第１構造体と第２構造体は、互いの螺旋のピッチに嵌っており、前記第１構造体と第２構造体はいずれも、熱伝導率が９Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１以上の材質で構成され、前記外管は、湾曲状態においては、前記第２構造体の外輪側の螺旋が、より内輪側に移動することによって、第１構造体の外輪側に形成された隙間を埋めた状態で嵌り、かつ前記ケーブル本体に接触していることを特徴とする。

また、本発明に係るミリ波ケーブルは、中心導体およびこの中心導体の外側に設けられた誘電体層とを有する複数本のケーブル本体と、このケーブル本体の外側に設けられた外管と、を備え、前記外管は、螺旋状の第１構造体と螺旋状の第２構造体とを有しており、前記第１構造体の内径は、前記第２構造体の内径よりも小さく、かつ前記第１構造体と第２構造体は、互いの螺旋のピッチに嵌っており、前記第１構造体と第２構造体はいずれも、熱伝導率が９Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１以上の材質で構成され、前記外管は、湾曲状態においては、前記第２構造体の外輪側の螺旋が、より内輪側に移動することによって、第１構造体の外輪側に形成された隙間を埋めた状態で嵌り、かつ前記ケーブル本体に接触していることを特徴とする。

また、前記外管は、前記外管は、直線状態における第１構造体の内径を直径とする円の面積S1から、ケーブル本体の断面積S2を差し引いた値をS1で除した値に１００を掛け合わせた空隙率が７５％以下であることが好ましい。

さらには、前記空隙率が６８％未以下であることがより好ましい。さらには前記空隙率が５０％未満であることがより好ましい。
また、前記誘電体層の誘電率は1.8以下であり、前記中心導体の実行外径および前記誘電体層の実行外径の和が2.7ｍｍ以下であることがより好ましい。

本発明により、例えば、７０ＧＨｚ以上の高帯域に使用可能であり、かつ高い耐熱性を有するミリ波ケーブルを得ることができる。

本発明の実施例の構成を模式的に表わす斜視図である。本発明の実施例の構成を模式的に表わす断面図である。本発明の実施例の外管の構成を模式的に表わす断面図であり、（ａ）は直線状態、（ｂ）は湾曲状態を示す図である。第１構造体のみで外管を構成した場合のケーブル本体と外管の関係を模式的に示す図であり、（ａ）は直線状態、（ｂ）は湾曲状態を示す図である。第１構造体および第２構造体で外管を構成した場合のケーブル本体と外管の関係を模式的に示す図であり、（ａ）は直線状態、（ｂ）は湾曲状態を示す図である。空隙率を説明するための図であり、（ａ）は長手方向の断面図であり、（ｂ）は径方向の断面図を示す図である。

以下図面を参照して、本発明に係るミリ波ケーブルについて説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明との均等物に及ぶ点に留意されたい。なお、以下に示す実施例および比較例においては、1本または２本のケーブル本体を設けて構成しているが、2本よりもケーブル本体を複数本、外管に挿通してもよい。

（実施例に係るミリ波ケーブルの構成）
図１および図２はそれぞれ、本発明の実施例の構成を模式的に表わす実施例に係るミリ波ケーブルの構成を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施例に係るミリ波ケーブルは、中心導体１、誘電体層２、外部導体３、および外被（シース）４を有するケーブル本体１０と、このケーブル本体１０の外側に配置され、かつケーブル本体１０が内周面に接触した外管２０とを備えている。中心導体１は、実効外径０．３２ｍｍの銀めっき軟銅線で構成されている。誘電体層２はテープ状の多孔質ポリテトラフルオロエチレン（以下、「ＥＰＴＦＥ」と言う。誘電率は１．８。）で巻回・被覆して実効外径０．９５ｍｍになるように構成されている。外部導体３は、第１外部導体３ａと第２外部導体３ｂとで構成されている。第１外部導体３ａは、銀めっき銅箔テープを巻回・被覆して外径1.05ｍｍになるように構成されている。第２外部導体３ｂは、外径0.05ｍｍの銀めっき軟銅線を用いて、打数16、持数4の編組構造で形成し、外径が１．２５ｍｍになるように構成されている。シース４は、厚さ0.1mmのテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（以下、「ＦＥＰ」と言う。）を押出し被覆する。最終外径1.45mmとなるように構成されている。

次に図３を用いて外管２０の構成について説明する。図３は、外管２０の長手方向における断面図を示している。同図に示すように、外管２０は、それぞれ螺旋状の第１構造体と第２構造体とを有しており、第１構造体の内径は、前記第２構造体の内径よりも小さく、かつ前記第１構造体と第２構造体は、互いの螺旋のピッチに嵌っており、第１構造体２１と第２構造体２２はいずれも、熱伝導率が９W＊m^-1＊K^-1以上の材質で構成されている。実施例１ないし１０にかかる外管の材質および熱伝導率については、後述する表１において記載する。また、図３（ｂ）に示すように、湾曲状態において、第２構造体は、第１構造体の外輪側に形成された隙間を径方向に埋めた状態で係合可能である。

ここで、ケーブル本体１０と外管２０との関係について図４及び図５を用いて説明する。前述した従来技術のように、シースよりも外側が空気層に露出したケーブル本体（図示せず）では、ケーブルの周りに、熱伝導率の悪い空気（熱伝導率0.0241 W＊m^-1＊K^-1）しかなく、ケーブル本体の熱を効率的に冷ますことができず、長時間の使用に耐えられない。このように、ケーブル本体の発熱に対し、その熱はケーブルの外側にある空気層による熱移動のみにより放熱され、熱伝導率の悪い空気では、効率よく放熱できない。

これに対し、本実施例によれば、ケーブル本体の近傍に熱伝導率の良好な外管が設けられているため、ケーブル本体と外管との接触によりケーブル本体の熱を効率的に放熱することができる。また、本実施例の外管は第１および第２構造体で構成されているため、湾曲時において、第２構造体は、第１構造体の外輪側に形成された隙間を径方向に埋めた状態で係合する。このため、湾曲時に外管に隙間が形成されることがなく、直線状態および湾曲状態のいずれの状態においても、ケーブル本体の近傍に熱伝導率の良好な外管が設けられているため、ケーブル本体と外管との接触頻度があがり、このケーブル本体と外管との接触によりケーブル本体の熱を効率的に放熱することができる。

また、図４に示すように、外管の構成として第１構造体２１だけを有している場合には、ケーブル本体１０と外管２０との接触により、ケーブル本体１０が持つ熱の放熱にある程度の効果がある。ただし、ケーブル本体の湾曲時においては、第１構造体２１も湾曲し、外輪側に隙間（矢印部分）が形成され、ケーブル本体１０と外管２０との接触点が減る分、ケーブルから発せられる熱を十分に冷ますまで至らず、ケーブルを長時間使用するのは容易でない。

これに対し、図５には、外管２０の構成として、第２構造体２２を採用した実施態様を示す。この実施態様は、第１構造体２１だけの外管に比べ、湾曲状態のときの、ケーブル本体１０と外管２０との接触点の数の多さ、及び第１構造体２１、第２構造体２２からなる放熱部材の総体積の大きさの両面で、格段にケーブルの耐熱性（放熱性）に優れる。

以下に、実施例と比較例による耐熱試験の結果を表１に示す。なお、実施例１ないし１６と比較例１ないし２６はそれぞれ、ケーブル本体の構造はすべて同じであり、外管の構造および材質、並びに外管の有無が異なる。また、実施例１ないし１６と比較例１ないし２６の空隙率を以下の表１に示す。ここで空隙率は、図６に示すように、空隙率は、直線状態における第１構造体の内径Diを直径とする円の面積S1から、ケーブル本体の断面積S2を差し引いた値を前記面積S1で除した値に１００を掛け合わせたものあり、以下の式で表わされる。
空隙率（％）＝（S1−S2）/S1×100

優れたケーブルの耐熱性（放熱性）を得るためには、直線状態および湾曲状態において、ケーブル本体１０と外管が接触しやすいことが必要となり、ケーブル本体１０の直径と外管２０の内径を比較した際、外管２０の内径がケーブル本体１０の直径の２倍を超えない空隙率７５％以下が好ましい。

また、より好ましくは、ケーブル本体１０と外管２０との空隙率が６８％以下にすることにより、ケーブル本体１０と外管２０の接触による放熱性にさらに優れる。

また、より好ましくは、ケーブル本体１０と外管２０との空隙率が５０％未満にすることにより、ケーブル本体１０と外管２０の接触による放熱性に極めて優れる。

上記の実施例１ないし１６と比較例１ないし２６のケーブル本体それぞれ１０本を用いて、耐熱試験を行った。試験装置としては、マイクロ波発信機にハイパワーアンプおよび方向性結合機を接続し、この方向性結合機に上記の実施例１ないし８と比較例１ないし１３にかかるケーブルをそれぞれ接続し、この各ケーブルと終端器を接続させたものを用いた。試験方法としては、信号を発生させて増幅し、信号を方向性結合機で２つに分けて1つは被測定物へもう１つは電力量を観測するために使用し、一定時間経過したのち、誘電体の溶融の有無により、耐熱性の有無を確認した。この結果を上記の表１に併せて記載している。

1 中心導体
2 誘電体層
3 外部導体
3a 第１外部導体
3b 第２外部導体
4 外被（シース）
10 ケーブル本体
20 外管
21 第１構造体
21ａ第１線状体
22 第２構造体
22ａ第２線状体

Claims

中心導体およびこの中心導体の外側に設けられた誘電体層とを有する1本のケーブル本体と、このケーブル本体の外側に設けられた外管と、を備え、前記外管は、螺旋状の第１構造体と螺旋状の第２構造体とを有しており、前記第１構造体の内径は、前記第２構造体の内径よりも小さく、かつ前記第１構造体と第２構造体は、互いの螺旋のピッチに嵌っており、前記第１構造体と第２構造体はいずれも、熱伝導率が９Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１以上の材質で構成され、前記外管は、湾曲状態においては、前記第２構造体の外輪側の螺旋が、より内輪側に移動することによって、第１構造体の外輪側に形成された隙間を埋めた状態で嵌り、かつ前記ケーブル本体に接触していることを特徴とする、７０ＧＨｚ以上の高帯域用のミリ波ケーブル。
中心導体およびこの中心導体の外側に設けられた誘電体層とを有する複数本のケーブル本体と、このケーブル本体の外側に設けられた外管と、を備え、前記外管は、螺旋状の第１構造体と螺旋状の第２構造体とを有しており、前記第１構造体の内径は、前記第２構造体の内径よりも小さく、かつ前記第１構造体と第２構造体は、互いの螺旋のピッチに嵌っており、前記第１構造体と第２構造体はいずれも、熱伝導率が９Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１以上の材質で構成され、前記外管は、湾曲状態においては、前記第２構造体の外輪側の螺旋が、より内輪側に移動することによって、第１構造体の外輪側に形成された隙間を埋めた状態で嵌り、かつ前記ケーブル本体に接触していることを特徴とする、７０ＧＨｚ以上の高帯域用のミリ波ケーブル。
前記外管は、直線状態における第１構造体の内径を直径とする円の面積S1から、ケーブル本体の断面積S2を差し引いた値を前記面積S1で除した値に１００を掛け合わせた空隙率が７５％以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載のミリ波ケーブル。
前記空隙率が６８％以下であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のミリ波ケーブル。
前記空隙率が５０％未満であることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載のミリ波ケーブル。
前記誘電体層の誘電率は1.8以下であり、
前記中心導体の実行外径および前記誘電体層の実行外径の和が2.7ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のミリ波ケーブル。