ケーブル、複合ケーブル、ケーブル接続構造体、およびケーブルを用いた電気機器
【課題】複数の信号線を有し、モジュール間を接続するケーブルにおいて、コモンモードノイズの伝搬を抑制しつつ、各信号の伝送特性を略均一にする。
【解決手段】ケーブル１０は、互いに絶縁された複数の信号線１２と、複数の信号線１２と絶縁された状態で複数の信号線１２を覆う筒状の外導体１４とを有する。外導体１４が、外導体１４の少なくとも周方向に延び、信号線延在方向に間隔Ｔをあけて形成された複数のスリット１４ａを備える。複数のスリット１４ａの外導体周方向位置が信号線延在方向にしたがって周期的に変化するように、複数のスリット１４ａが外導体１４に形成されている。
【解決手段】ケーブル１０は、互いに絶縁された複数の信号線１２と、複数の信号線１２と絶縁された状態で複数の信号線１２を覆う筒状の外導体１４とを有する。外導体１４が、外導体１４の少なくとも周方向に延び、信号線延在方向に間隔Ｔをあけて形成された複数のスリット１４ａを備える。複数のスリット１４ａの外導体周方向位置が信号線延在方向にしたがって周期的に変化するように、複数のスリット１４ａが外導体１４に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気回路が実装された基板などのモジュールに電気的に接続されるケーブルに関し、特にコモンモードノイズの伝搬を抑制することができるケーブルに関する。また、本発明は、そのケーブルを含む、複合ケーブル、ケーブル接続構造体、および電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、信号の伝送速度の高速化、スイッチング速度の高速化にともない、電気機器から発生するノイズが問題となっており、様々な対処が行われている。
【０００３】
例えば、電子部品を有するモジュール同士を接続するケーブルから輻射されるノイズの対処として、特許文献１に記載されたフレキシブルフラットケーブルが使用される。このフレキシブルフラットケーブルは、互いに平行な複数の信号線と、複数の信号線と平行に配置されたグランド層を有する。また、グランド層には、ケーブル（信号線）の延在方向に不等な間隔で配置され、且つケーブル幅方向に延びる複数のスリット（開口）が形成されている。これにより、フレキシブフラットケーブル表面から直接輻射されるコモンモードノイズが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−４１４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、モジュールから発生したコモンモードノイズがケーブルを介して他のモジュールに伝搬され、それにより、他のモジュールからノイズが発生することも問題となっている。例えば、パワーエレクトロニクス機器の普及に伴い、モーターなどのモジュールを大電流で駆動することが行われている。その際に、PWM（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式などの信号が扱われる場合、変調信号の高調波ノイズがモジュール間を接続するケーブルを伝搬する。
【０００６】
コモンモードノイズの周波数帯域が決まっている場合、コモンモードノイズの伝搬を抑制することができるケーブルを使用することが考えられる。すなわち、コモンモードノイズの周波数帯域の伝送性が低い周波数特性を有するケーブルを使用することが考えられる。例えば、特許文献１に記載されたフレキシブルフラットケーブルのように、グランド層に信号線延在方向に並んで形成された複数のスリットを有するフレキシブルフラットケーブルを使用することが考えられる。この場合、スリット間隔を、特定の周波数帯域のコモンモードノイズの伝搬を抑制することができる、信号線のグランド層に対する特性インピーダンスを実現できる距離にする。
【０００７】
しかしながら、このようなフレキシブルフラットケーブルの場合、複数の信号線それぞれの伝送特性が異なる。具体的に説明すると、複数のスリットのケーブル幅方向中央部分の上方に位置する信号線のグランド層に対する特性インピーダンスと、複数のスリットの端近傍部分の上方に位置する信号線のグランド層に対する特性インピーダンスとが異なる。それにより、信号線毎に伝送特性が異なる。その結果、一部の信号線に、信号の遅延が発生する可能性がある。
【０００８】
また、フレキシブルフラットケーブルは、曲げに制限があるため、ケーブル配設の自由度が低い。
【０００９】
そこで、本発明は、複数の信号線を有し、モジュール間で信号を伝送するケーブルにおいて、コモンモードノイズの伝搬を抑制し、複数の信号線の伝送特性を略均一にし、且つ高い配設の自由度を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、本発明の第１の態様によれば、互いに絶縁された複数の信号線と、前記複数の信号線と絶縁された状態で前記複数の信号線を覆う筒状の外導体とを有し、前記外導体が、前記外導体の少なくとも周方向に延び、信号線延在方向に間隔をあけて形成された複数のスリットを備え、前記複数のスリットの外導体周方向位置が前記信号線延在方向にしたがって周期的に変化するように、前記複数のスリットが前記外導体に形成されている、ケーブルが提供される。
【００１１】
本発明の第２の態様によれば、前記複数のスリットが、前記外導体の表面を前記信号線延在方向にらせん状に延びる仮想のらせん線上に間隔をあけて形成され、前記仮想のらせん線延在方向のスリットの間の部分の外導体周方向位置が、前記信号線延在方向にしたがって周期的に変化する、第１の態様に記載のケーブルが提供される。
【００１２】
本発明の第３の態様によれば、前記仮想のらせん線が複数のピッチを備える、第２の態様に記載のケーブルが提供される。
【００１３】
本発明の第４の態様によれば、前記仮想のらせん線が、前記複数のピッチを順番に繰り返し備える、第３の態様に記載のケーブルが提供される。
【００１４】
本発明の第５の態様によれば、前記複数の信号線がツイストペア線である、第２から第４の態様のいずれか一に記載のケーブルが提供される。
【００１５】
本発明の第６の態様によれば、前記ツイストペア線のツイスト方向が、前記仮想のらせん線のらせん方向の逆方向である、第５の態様に記載のケーブルが提供される。
【００１６】
本発明の第７の態様によれば、前記複数の信号線に、少なくとも１つの接地用信号線が含まれる、第１から第６の態様のいずれか一に記載のケーブルが提供される。
【００１７】
本発明の第８の態様によれば、前記外導体と絶縁した状態で前記外導体を覆うシールド体を有する、第１から第７の態様のいずれか一に記載のケーブルが提供される。
【００１８】
本発明の第９の態様によれば、第１から第７の態様のいずれか一に記載の複数のケーブルと、前記複数のケーブルと絶縁した状態で前記複数のケーブルを覆うシールド体とを有する、複合ケーブルが提供される。
【００１９】
本発明の第１０の態様によれば、第１から第８の態様のいずれか一に記載のケーブルと、前記ケーブルの両端に電気的に接続され、前記ケーブルを介して信号をやり取りする複数のモジュールとを有する、ケーブル接続構造体が提供される。
【００２０】
本発明の第１１の態様によれば、第１０の態様に記載のケーブル接続構造体を有し、前記ケーブル接続構造体が金属製筐体内に設置されている、電気機器が提供される。
【００２１】
本発明の第１２の態様によれば、前記ケーブル接続構造体の前記モジュールの少なくとも一方を介して、前記ケーブル接続構造体のケーブルの外導体が前記金属製筐体に電気的に接続されている、第１１の態様に記載の電気機器が提供される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、複数のスリットが形成された外導体を各信号線越しに見た場合、各信号線が複数のスリットの異なる部分と交差する。これにより、コモンモードノイズの伝搬が抑制しつつ、複数の信号線の伝送特性が略均一にされる。また、外導体に形成されたスリットによってケーブルを自由に曲げることができるため、ケーブル配設の自由度が高い。
【００２３】
また、このようなケーブルを用いる、複合ケーブル、ケーブル接続構造体、および電気器は、ノイズの外部への放射を抑制しつつ、モジュール間を安定して信号を伝送することによって安定動作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るケーブルの概略図
【図２】図１のケーブルの断面図
【図３】実施の形態１の改良形態のケーブルを説明するための図
【図４】図１のケーブルを備えるケーブル接続構造体を有する電気機器の一部を示す概略図
【図５】ケーブルのコモンモードノイズの伝搬抑制効果を説明するための図
【図６】実施の形態１の別の改良形態のケーブルの概略図
【図７】実施の形態１のさらに別の改良形態のケーブルの概略図
【図８】本発明の実施の形態２に係るケーブルの概略図
【図９】本発明の実施の形態３に係るケーブルの概略図
【図１０】本発明の実施の形態４に係るケーブルの概略図
【図１１】本発明の実施の形態５に係るケーブルの概略図
【図１２】図１１のケーブルの断面図
【図１３】本発明の実施の形態６に係る複合ケーブルの概略図
【図１４】別の実施の形態に係るケーブルの断面図
【図１５】さらに別の実施の形態に係るケーブルの概略図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の複数の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１に係るケーブルを概略的に示している。また、図２は、図１におけるケーブルのＡ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面を示している。
【００２７】
図１に示すように、ケーブル１０は、複数の信号線１２と、複数の信号線１２覆う筒状の外導体１４とを有する。また、図２に示すように、信号線１２は、信号が伝搬する（電流が流れる）導体１２ａと、導体１２ａを被覆する絶縁体１２ｂとを備える。絶縁体１２ｂにより、信号線１２の導体１２ａは、互いに絶縁され、また外導体１４とも絶縁されている。
【００２８】
外導体１４は、例えば、金属薄板、金属粉を含んだ樹脂などの導電性を備える材料から作製されている。なお、外導体１４は、金属網で作製されてもよい。また、外導体１４は、図３に示すように、複数の信号線１２に巻回可能なテープ状であってもよい。外導体１４がテープ状である場合、外導体１４は、信号線１２と接着する接着層を備えていてもよい。
【００２９】
外導体１４はまた、図１に示すように、複数のスリット１４ａを備える。複数のスリット１４ａそれぞれは、外導体１４の少なくとも周方向に延びている。また、複数のスリット１４ａは、信号線１２の延在方向（以下、「信号線延在方向」）に、周期的、すなわち一定の間隔Ｔをあけて外導体１４に形成されている。
【００３０】
さらに、複数のスリット１４ａの外導体１４の周方向（以下、「外導体周方向」）の位置が信号線延在方向にしたがって周期的に変化するように、複数のスリット１４ａが外導体１４に形成されている。すなわち、複数のスリット１４ａは、信号線延在方向の位置が変化すると、外導体周方向位置も変化する。なお、スリット１４ａの外導体１４上の位置は、例えば、スリット１４ａの外導体周方向中心の位置で定義される。
【００３１】
具体的に言えば、複数のスリット１４ａは、外導体１４の表面を信号線延在方向にらせん状に延び、且つピッチＴを備える仮想のらせん線Ｓ上に間隔をあけて形成されている。さらに具体的に言えば、図１に示すように、仮想のらせん線Ｓの延在方向（以下、「らせん線延在方向」）のスリット１４ａの間の部分Ｇの外導体周方向の位置が信号線延在方向にしたがって周期的に変化するように、複数のスリット１４ａが外導体１４に形成されている。例えば、図３に示すように、らせん線延在方向のスリット１４ａの長さ（スリット幅）Ｗおよびスリット１４ａの間の距離Ｄとの合計が、らせん線Ｓの角度で外導体１４の切断したときの外導体断面の輪郭長さと異なるように、複数のスリット１４ａが形成される。
【００３２】
信号線延在方向のスリット間隔（仮想のらせん線のピッチ）Ｔは、特定の周波数帯域（例えば、コモンモードノイズの発生を抑制したい周波数帯域）のコモンモードノイズの伝搬を抑制することができる距離に設定されている。例えば、特定の周波数帯域のコモンモードノイズの半波長と略同一もしくはその整数倍高調波の半波長と略同一に、信号線延在方向のスリット間隔Ｔは設定されている。
【００３３】
このようなケーブル１０の構成によれば、複数の信号線１２の伝送特性は略均一になる。説明すると、まず、各信号線１２の導体１２ａが絶縁体１２ｂを介して外導体１４の内周面に接触しているため、各信号線１２の導体１２ａと外導体１４との距離は一定である。
【００３４】
また、図１に示すように、複数のスリット１４ａは、各信号線１２に対して、同様にらせん軌道で周回している。具体的に言えば、複数のスリット１４ａの外導体周方向位置が信号線延在方向にしたがって周期的に変化しているために、信号線１２越しに外導体１４を見たときに、信号線１２が、複数のスリット１４ａの様々な部分と交差する。例えば、信号線１２は、あるスリット１４ａのらせん線延在方向中央の部分と交差し、別のスリット１４ａのらせん線延在方向の一方の端近傍の部分と交差し、さらに別のスリット１４ａのらせん線延在方向の中央部分と交差する。
【００３５】
より好ましくは、一方の信号線１２越しに外導体１４を見たときに一方の信号線１２に交差される複数のスリット１４ａの位置（部分）の平均と、他方の信号線１２越しに見たときに他方の信号線１２に交差される複数のスリット１４ａの位置（部分）の平均とが略同一になるように、複数のスリット１４ａが配置されている。
【００３６】
したがって、例えば、一方の信号線１２が複数のスリット１４ａのらせん線延在方向中央の部分のみと交差し、他方の信号線１２が複数の１４ａのらせん線延在方向の端近傍の部分のみと交差するようなことがない。
【００３７】
以上の構成により、各信号線１２を信号が伝搬するときに外導体１４を流れるリターン電流が流れる経路の長さが略均一になり、各信号線１２の外導体１４に対する特性インピーダンスが略均一になる。その結果、複数の信号線１２の伝送特性は、略均一にされる。
【００３８】
図４は、図１に示すケーブル１０を備えたケーブル接続構造体を有する電気機器の一部を概略的に示している。ケーブル接続構造体２０は、ケーブル１０と、ケーブル１０の両端それぞれに接続されたモジュール２２、２４とを有する。ケーブル接続構造体２０のモジュール２２、２４それぞれは、電気機器の金属製の筐体２６に固定されている。
【００３９】
モジュール２２、２４は、モジュール２２、２４間で信号をケーブル１０を介してやり取りするための電子部品が実装された基板２８、３０を有する。例えば、基板２８または３０の一方にケーブル１０を介して送信する信号（例えば画像信号）を生成する電子部品が実装され、他方の基板にケーブル１０を介して受信した信号を処理する電子部品が実装される。
【００４０】
ケーブル１０は、その両端にプラグコネクタ３２を備える。一方、モジュール２２、２４は、プラグコネクタ３２と着脱可能に連結するレセプタクルコネクタ３４を備える。ケーブル１０の外導体１４は、プラグコネクタ３２およびレセプタクルコネクタ３４を介して基板２８および基板３０それぞれに設けられたグランド端子（図示せず）に電気的に接続されている。
【００４１】
また、基板２８および基板３０それぞれのグランド端子と筐体２６とを電気的に接続することにより、ケーブル１０の外導体１４と金属製の筐体２６とを電気的に接続されている。これにより、ケーブル１０の複数の信号線１２の特性インピーダンスが安定する。
【００４２】
なお、ケーブル１０は、筐体２６との距離を略一定に維持した状態で、モジュール２２、２４間を延びるように配置するのが好ましい。ケーブル１０の一部分が筐体２６に対して相対的に近く、他の部分が筐体２６に対して遠い場合、一部分と他の部分との間で特性インピーダンスの整合がとれない。
【００４３】
図５は、図４に示す電気機器における、ケーブルのコモンモードノイズの伝搬抑制効果を示している。図５において、横軸はケーブルに入力されるコモンモードノイズの周波数を示し、縦軸はコモンモードノイズの減衰比を示している。具体的には、図５は、一方のケーブルの端における外導体と筐体との間にコモンモード電圧が印加され、それにより０〜２．４ＧＨｚ範囲内の周波数のコモンモードノイズがケーブルに入力されたときの、ケーブルの周波数特性を示している。また、このケーブルの周波数特性は、他方のケーブルの端における外導体と筐体との間の電圧に対する比で示されている。
【００４４】
さらに、図５（ａ）は、比較例として、スリットが形成されていない外導体を備えるケーブルの周波数特性を示している。一方、図５（ｂ）は、実施例として、外導体上にピッチＴが４５ｍｍで８回転する仮想のらせん線を定義し、その仮想のらせん線上に開口幅が５ｍｍ（らせん線延在方向の幅）の複数のスリットが形成されたケーブルの周波数特性を示している。
【００４５】
図５（ａ）に示すように、スリットが外導体に形成されていない比較例のケーブルは、０〜２．４ＧＨｚの周波数帯域において、コモンモードノイズの減衰はほとんどみられない。一方、図５（ｂ）に示すように、実施例のケーブルは、１．５ＧＨｚ以上の周波数帯域において、コモンモードノイズの減数がみられた。すなわち、実施例のケーブルは、１．５ＧＨｚ以上の周波数のコモンモードノイズの伝搬を抑制することができる。
【００４６】
本実施の形態１によれば、ケーブル１０の両端に接続されたモジュール２２、２４の一方からケーブル１０の他端に接続された他方のモジュールへのコモンモードノイズの伝搬を抑制しつつ、複数の信号線１２の伝送特性を均一にすることができる。また、外導体１４に形成されたスリット１４ａによってケーブル１０を自由に曲げることができるため、ケーブル配設の自由度が高い。
【００４７】
なお、本発明は、図１に示すように、複数のスリットの信号線延在方向のスリット間隔Ｔは一定に限らない。異なる複数のスリット間隔で複数のスリットを外導体に配置してもよい。すなわち、複数のスリットが配置される仮想のらせん線が、異なる複数のピッチを備えていてもよい。
【００４８】
例えば、図６に示すケーブル１０’のように、複数のスリット１４ａ’を、異なる複数の信号線延在方向のスリット間隔Ｔ１、Ｔ２で外導体１４’に形成してもよい（すなわち、仮想のらせん線Ｓ’が、ピッチＴ１、Ｔ２を備える）。図６において、複数のスリット１４ａ’の信号線延在方向のスリット間隔は、交互にＴ１、Ｔ２と変化する。これにより、スリット間隔Ｔ１に対応する周波数帯域のコモンモードノイズとスリット間隔Ｔ２に対応する周波数帯域のコモンモードノイズの伝搬を抑制することができる。
【００４９】
例えば、ケーブル１０’をある基本周波数のクロック信号が伝搬する場合、基本周波数の逓倍の周波数のコモンモードノイズも伝搬することがある。例えば、基本周波数の２逓倍および３逓倍のコモンモードノイズが伝搬することがある。この場合、スリット間隔Ｔ１をクロック信号の波長の１／２倍の距離にするとともに、スリット間隔Ｔ２をクロック信号の波長の１／３倍の距離に設定する。
【００５０】
また、例えば、ケーブル１０’をクロック信号に同期したデータ信号が伝搬する場合、クロック信号の基本周波数の１／２〜１／３の周波数のコモンモードノイズが発生する。この場合、クロック信号の波長の２〜３倍の範囲内の距離に、スリット間隔Ｔ１、Ｔ２を設定する。
【００５１】
さらに、クロック信号がスペクトラム拡散されている場合、基本周波数が２〜３パーセント変調されることがあるため、スペクトラム拡散の周波数変調度に基づいて、スリット間隔Ｔ１、Ｔ２を設定する。
【００５２】
異なる複数の信号線延在方向のスリット間隔で複数のスリットを外導体に形成する場合、図６に示すように交互にスリット間隔Ｔ１、Ｔ２が変化するように複数のスリット１４’を形成することに限らない。図７に示すケーブル１０’’のように、複数のスリット１４ａ’’の一部をスリット間隔Ｔ１で形成した後に、残りをスリット間隔Ｔ２で形成してもよい。すなわち、仮想のらせん線Ｓ’’が、連続するピッチＴ１とその後に続く連続するピッチＴ２を備える。
【００５３】
（実施の形態２）
本実施の形態２が実施の形態１と異なる点は、複数の信号線が撚り線（ツイスト線）であることである。したがって、この異なる点を中心に本実施の形態２のケーブルを説明する。
【００５４】
図８に示すように、本実施の形態２のケーブル１１０は、互いに撚り合わされた複数の信号線１１２（ツイストペア線）と、複数の信号線１１２を覆う筒状の外導体１１４とを有する。実施の形態１の信号線１２と同様に、信号線１１２も、導体１１２ａと該導体１１２ａを被覆する絶縁体１１２ｂとを備える。また、実施の形態１の複数のスリット１４と同様に、複数のスリット１１４ａが外導体１１４に形成されている。
【００５５】
本実施の形態２においても、複数のスリット１１４ａが、信号線延在方向に一定のスリット間隔Ｔ（特定の周波数帯域のコモンモードノイズの伝搬を抑制することができる距離）で外導体１１４に形成されている（仮想のらせん線Ｓ上に形成されている）。また、実施の形態１の複数のスリット１４ａが各信号線１２に対して同様に周回するように、複数のスリット１１４ａが同様に各信号線１１２に対して周回している。
【００５６】
本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、コモンモードノイズの伝搬を抑制することができるとともに、各信号線１１２の伝送特性（外導体１１４に対する特性インピーダンス）も略均一にされる。
【００５７】
さらに、複数の信号線１１２が互いに寄り合わされたツイストペア線であるため、差動信号が伝送される場合、スリット１１４ａを介して外部から伝搬したノイズに対して影響を受け難く、また外部にノイズを輻射しにくい。
【００５８】
なお、複数の信号線１１２のツイスト方向は、仮想のらせん線Ｓのらせん方向の逆方向にするのが好ましい。これにより、外導体１１４の中心から見た場合、スリット１１４ａに対して信号線１１２が交差する。すなわち、信号線１１２の一部が、スリット１１４ａと交差せず、概ね平行に延びることが抑制される。これにより、ケーブル１１０は、コモンモードノイズの伝搬をより抑制できる。
【００５９】
（実施の形態３）
本実施の形態３が実施の形態１と異なる点は、接地信号線を有することである。したがって、この異なる点を中心に本実施の形態３のケーブルを説明する。
【００６０】
図９に示すように、本実施の形態３のケーブル２１０は、複数の信号線２１２と、接地された接地用信号線２１３と、複数の信号線２１２および接地用信号線２１３を覆う筒状の外導体２１４とを有する。複数の信号線２１２および接地用信号線２１３は、実施の形態１の信号線１２と同様に、信号が伝搬する（電流が流れる）導体２１２ａ、２１３ａを絶縁体２１２ｂ、２１３ｂで被覆した構造を備える。接地用信号線２１３はまた、外導体２１４の内周面と信号線延在方向に接触している。
【００６１】
本実施の形態３においても、複数のスリット２１４ａが、信号線延在方向に一定のスリット間隔Ｔ（特定の周波数帯域のコモンモードノイズの伝搬を抑制することができる距離）で外導体２１４に形成されている（仮想のらせん線Ｓ上に形成されている）。また、実施の形態１の複数のスリット１４ａが各信号線１２に対して同様に周回するように、複数のスリット２１４ａが同様に各信号線２１２に対して周回している。
【００６２】
本実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に、コモンモードノイズの伝搬を抑制することができるとともに、各信号線２１２の信号の伝送特性（外導体２１４に対する特性インピーダンス）も略均一にされる。
【００６３】
また、外導体２１４と接地用信号線２１３（その導体２１３ｂ）と間が一定の距離に維持されているため、各信号線２１２の外導体２１４に対する特性インピーダンスが安定する。
【００６４】
なお、接地用信号線２１３は、絶縁体２１３ｂによって被覆されていなくてもよい。また、導体２１３ａが絶縁体２１３ｂによって被覆されていない部分を接地用信号線２１３に信号線延在方向に周期的に設けることにより、各信号線２１２の特性インピーダンスを延在方向に周期的に変化させることが可能である。これにより、所望の周波数帯域のコモンモードノイズの伝搬を抑制することができる。
【００６５】
（実施の形態４）
本実施の形態４は、実施の形態２のケーブル１１０と同様に、複数の信号線が互いに撚り合わせされたケーブルである。ただし、接地用信号線と複数の信号線とが互いに撚り合わせされている点が異なる。したがって、この異なる点を中心に本実施の形態４を説明する。
【００６６】
図１０に示すように、本実施の形態４のケーブル３１０は、複数の信号線３１２と、接地された複数の接地用信号線３１３と、複数の信号線３１２および接地用信号線３１３を覆う筒状の外導体３１４とを有する。複数の信号線３１２および接地用信号線３１３は、実施の形態１の信号線１２と同様に、信号が伝搬する（電流が流れる）導体３１２ａ、３１３ａを絶縁体３１２ｂ、３１３ｂで被覆した構造を備える。また、複数の信号線３１２および接地用信号線３１３は、信号線３１２同士の対向方向と接地用信号線３１３同士の対向方向とが直交した状態で、互いに撚り合わせされている。
【００６７】
本実施の形態４においても、複数のスリット３１４ａが、信号線延在方向に一定のスリット間隔Ｔ（特定の周波数帯域のコモンモードノイズの伝搬を抑制することができる距離）で外導体２１４に形成されている（仮想のらせん線Ｓ上に形成されている）。また、実施の形態１の複数のスリット１４ａが各信号線１２に対して同様に周回するように、複数のスリット３１４ａが同様に各信号線３１２に対して周回している。
【００６８】
本実施の形態４によれば、実施の形態１と同様に、コモンモードノイズの伝搬を抑制することができるとともに、各信号線３１２の信号の伝送特性（外導体３１４に対する特性インピーダンス）も略均一にされる。
【００６９】
また、複数の信号線３１２が互いに寄り合わされたツイストペア線であるため、差動信号が伝送される場合、スリット３１４ａを介して外部から伝搬したノイズに対して影響を受け難く、また外部にノイズを輻射しにくい。
【００７０】
なお、複数の接地用信号線３１３を複数の信号線３１２と撚り合わせせずに、外導体３１４と接触した状態で延びるように設けてもよい。実施の形態４の接地用信号線２１３と同様に、接地用信号線３１３それぞれに導体３１３ａが絶縁体３１３ｂによって被覆されていない部分を信号線延在方向に周期的に設けることにより、各信号線３１２の特性インピーダンスを延在方向に周期的に変化させることができる。これにより、所望の周波数帯域のコモンモードノイズの伝搬を抑制することができる。また、接地用信号線３１３それぞれに、異なるように導体３１３ａが絶縁体３１３ｂによって被覆されていない部分を設けることにより、一方の接地用信号線３１３によってある周波数帯域のコモンモードノイズの伝搬を抑制し、他方の接地用信号線３１３によって別の周波数帯域のコモンモードノイズの伝搬を抑制することもできる。
【００７１】
（実施の形態５）
本実施の形態５は、実施の形態１〜４のケーブルの改良形態である。ここでは、実施の形態１のケーブル１０の改良形態を例に挙げて説明する。
【００７２】
図１１および図１２に示すように、本実施の形態５のケーブル４１０は、実施の形態１のケーブル１０と、ケーブル１０を覆う筒状のシールド体４１５を有する。シールド体４１５は、金属などの導電材料から作製されている。また、シールド体４１５とケーブル１０の外導体１４との間には、絶縁体４１６が介在されている。この絶縁体４１６により、シールド体４１５とケーブル１０の外導体１４は絶縁されている。
【００７３】
本実施の形態５によれば、実施の形態１と同様に、コモンモードノイズの伝搬を抑制することができるとともに、各信号線１２の信号の伝送特性（外導体１４に対する特性インピーダンス）も略均一にされる。
【００７４】
また、ケーブル１０がシールド体４１５に覆われているため、外部からスリット１４ａを介する信号線１２へのノイズの伝搬を抑制することができる。また、ケーブル１０から外部へのノイズの輻射を抑制することができる。
【００７５】
（実施の形態６）
本実施の形態６は、実施の形態１〜４のケーブルをシールド体で覆って構成される複合ケーブルである。ここでは、実施の形態２のケーブル１１０を有する例を挙げて説明する。
【００７６】
図１３に示すように、本実施の形態６の複合ケーブル５１０は、実施の形態２のケーブル１１０を複数本有し、また、複数のケーブル１１０を覆う筒状のシールド体５１５を有する。シールド体５１５は、金属などの導電材料から作製されている。また、シールド体５１５とケーブル１１０の外導体１１４との間には、絶縁体が介在されている。この絶縁体により、シールド体５１５とケーブル１１０の外導体１１４は絶縁されている。
【００７７】
本実施の形態６によれば、実施の形態１と同様に、コモンモードノイズの伝搬を抑制することができるとともに、各信号線１１２の信号の伝送特性（外導体１１４に対する特性インピーダンス）も略均一にされる。
【００７８】
また、ケーブル１１０がシールド体５１５に覆われているため、外部からスリット１１４ａを介する信号線１１２へのノイズの伝搬を抑制することができる。また、ケーブル１１０から外部へのノイズの輻射を抑制することができる。
【００７９】
なお、図１３に示すように、一方のケーブル１１０の複数のスリット１１４ａと他方のケーブル１１０の複数のスリット１１４ａとが対向しないようにするのが好ましい。これにより、一方のケーブル１１０のスリット１１４ａから放射されたノイズが、他方のケーブル１１０のスリット１１４ｂを介して、他方のケーブル１１０の信号線１１２に伝搬しにくくなる。
【００８０】
また、一方のケーブル１１０の複数のスリット１１４ａのスリット間隔Ｔと他方のケーブル１１０の複数のスリット１１４ａのスリット間隔Ｔは、それぞれの外導体１１４に伝搬するコモンモードノイズの周波数に応じて異なる間隔で設けることが好ましい。これにより、それぞれのケーブル１１０に伝搬するコモンモードノイズが別の周波数であった場合、それぞれのケーブル１１０自身に伝搬するコモンモードノイズの伝搬を個別に抑制することができ、さらに他方のケーブル１１０の信号線１１２に伝搬することを抑制できる。
【００８１】
以上、上述の複数の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限らない。
【００８２】
例えば、図１４に示すケーブル６１０のように、信号が伝搬する複数の導体６１２ａを平行に配置した状態で内含した絶縁体６１２ｂを、複数のスリット６１４ａを備える外導体６１４が覆ってもよい。
【００８３】
また、上述の実施の形態の場合、例えば図１に示すように、らせん線延在方向のスリット１４ａの間の部分Ｇは、その外導体周方向位置が周期的に異なるように形成されているが、本発明はこれに限らない。
【００８４】
さらに上述の実施の形態の場合、複数のスリットは、外導体の表面を延びる仮想のらせん線上に形成されているが、本発明はこれに限らない。
【００８５】
例えば、図１５に示すケーブル８１０のように、複数のスリット８１４ａは、外導体４１４の周方向に延びている。また、各スリット８１４ａは、両端の間が一定の距離になるように、また両端に挟まれた部分Ｇ’’の外導体周方向位置が周期的に異なるように、外導体８１４に形成されている。
【００８６】
広義には、複数のスリットは、外導体の少なくとも周方向に延びて、信号線延在方向に間隔をあけて形成されていればよい。加えて、複数のスリットの外導体周方向位置が信号線延在方向にしたがって周期的に変化するように、複数のスリットが外導体に形成されていればよい。これにより、複数の信号線の外導体に対する特性インピーダンスは略均一にされる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明によれば、複数の信号線を有し、モジュール間で信号を伝送するケーブルにおいて、コモンモードノイズの伝搬を抑制しつつ、複数の信号線の伝送特性を均一にすることができる。そのため、本発明は、コモンモードノイズを発生しうるモジュールと、他のモジュールとを有し、これらのモジュール間で信号のやり取りを行う電気機器にとって有益である。これにより、本発明を適用した電気機器は、ノイズの外部への放射を抑制しつつ、モジュール間を安定して信号を伝送することによって安定動作することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１０、１１０、２１０、３１０、４１０、６１０、８１０ ケーブル
１２、１１２、２１２、３１２、４１２、８１２ 信号線
１２ａ、１１２ａ、２１２ａ、３１２ａ、６１２ａ 導体
１２ｂ、１１２ｂ、２１２ｂ、３１２ｂ、６１２ｂ 絶縁体
１４、１４’、１４’’、１１４、２１４、３１４、６１４、８１４ 外導体
１４ａ、１４ａ’、１４ａ’’、１１４ａ、２１４ａ、３１４ａ、６１４ａ、８１４ａ スリット
２０ 電気機器
２２、２４ モジュール
２６ 筐体
２８、３０ 基板
３２ プラグコネクタ
３４ レセプタクルコネクタ
２１３、３１３ 接地用信号線
２１３ａ、３１３ａ 導体
２１３ｂ、３１３ｂ 絶縁体
４１５、５１５ シールド体
５１０ 複合ケーブル
Ｓ、Ｓ’、Ｓ’’ 仮想のらせん線
Ｔ、Ｔ１、Ｔ２ 信号線延在方向のスリット間隔（ピッチ）
Ｗ スリット幅
Ｄ らせん線延在方向のスリット間の距離
Ｇ、Ｇ’、Ｇ’’ スリットの間の部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気回路が実装された基板などのモジュールに電気的に接続されるケーブルに関し、特にコモンモードノイズの伝搬を抑制することができるケーブルに関する。また、本発明は、そのケーブルを含む、複合ケーブル、ケーブル接続構造体、および電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、信号の伝送速度の高速化、スイッチング速度の高速化にともない、電気機器から発生するノイズが問題となっており、様々な対処が行われている。
【０００３】
例えば、電子部品を有するモジュール同士を接続するケーブルから輻射されるノイズの対処として、特許文献１に記載されたフレキシブルフラットケーブルが使用される。このフレキシブルフラットケーブルは、互いに平行な複数の信号線と、複数の信号線と平行に配置されたグランド層を有する。また、グランド層には、ケーブル（信号線）の延在方向に不等な間隔で配置され、且つケーブル幅方向に延びる複数のスリット（開口）が形成されている。これにより、フレキシブフラットケーブル表面から直接輻射されるコモンモードノイズが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−４１４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、モジュールから発生したコモンモードノイズがケーブルを介して他のモジュールに伝搬され、それにより、他のモジュールからノイズが発生することも問題となっている。例えば、パワーエレクトロニクス機器の普及に伴い、モーターなどのモジュールを大電流で駆動することが行われている。その際に、PWM（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式などの信号が扱われる場合、変調信号の高調波ノイズがモジュール間を接続するケーブルを伝搬する。
【０００６】
コモンモードノイズの周波数帯域が決まっている場合、コモンモードノイズの伝搬を抑制することができるケーブルを使用することが考えられる。すなわち、コモンモードノイズの周波数帯域の伝送性が低い周波数特性を有するケーブルを使用することが考えられる。例えば、特許文献１に記載されたフレキシブルフラットケーブルのように、グランド層に信号線延在方向に並んで形成された複数のスリットを有するフレキシブルフラットケーブルを使用することが考えられる。この場合、スリット間隔を、特定の周波数帯域のコモンモードノイズの伝搬を抑制することができる、信号線のグランド層に対する特性インピーダンスを実現できる距離にする。
【０００７】
しかしながら、このようなフレキシブルフラットケーブルの場合、複数の信号線それぞれの伝送特性が異なる。具体的に説明すると、複数のスリットのケーブル幅方向中央部分の上方に位置する信号線のグランド層に対する特性インピーダンスと、複数のスリットの端近傍部分の上方に位置する信号線のグランド層に対する特性インピーダンスとが異なる。それにより、信号線毎に伝送特性が異なる。その結果、一部の信号線に、信号の遅延が発生する可能性がある。
【０００８】
また、フレキシブルフラットケーブルは、曲げに制限があるため、ケーブル配設の自由度が低い。
【０００９】
そこで、本発明は、複数の信号線を有し、モジュール間で信号を伝送するケーブルにおいて、コモンモードノイズの伝搬を抑制し、複数の信号線の伝送特性を略均一にし、且つ高い配設の自由度を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、本発明の第１の態様によれば、互いに絶縁された複数の信号線と、前記複数の信号線と絶縁された状態で前記複数の信号線を覆う筒状の外導体とを有し、前記外導体が、前記外導体の少なくとも周方向に延び、信号線延在方向に間隔をあけて形成された複数のスリットを備え、前記複数のスリットの外導体周方向位置が前記信号線延在方向にしたがって周期的に変化するように、前記複数のスリットが前記外導体に形成されている、ケーブルが提供される。
【００１１】
本発明の第２の態様によれば、前記複数のスリットが、前記外導体の表面を前記信号線延在方向にらせん状に延びる仮想のらせん線上に間隔をあけて形成され、前記仮想のらせん線延在方向のスリットの間の部分の外導体周方向位置が、前記信号線延在方向にしたがって周期的に変化する、第１の態様に記載のケーブルが提供される。
【００１２】
本発明の第３の態様によれば、前記仮想のらせん線が複数のピッチを備える、第２の態様に記載のケーブルが提供される。
【００１３】
本発明の第４の態様によれば、前記仮想のらせん線が、前記複数のピッチを順番に繰り返し備える、第３の態様に記載のケーブルが提供される。
【００１４】
本発明の第５の態様によれば、前記複数の信号線がツイストペア線である、第２から第４の態様のいずれか一に記載のケーブルが提供される。
【００１５】
本発明の第６の態様によれば、前記ツイストペア線のツイスト方向が、前記仮想のらせん線のらせん方向の逆方向である、第５の態様に記載のケーブルが提供される。
【００１６】
本発明の第７の態様によれば、前記複数の信号線に、少なくとも１つの接地用信号線が含まれる、第１から第６の態様のいずれか一に記載のケーブルが提供される。
【００１７】
本発明の第８の態様によれば、前記外導体と絶縁した状態で前記外導体を覆うシールド体を有する、第１から第７の態様のいずれか一に記載のケーブルが提供される。
【００１８】
本発明の第９の態様によれば、第１から第７の態様のいずれか一に記載の複数のケーブルと、前記複数のケーブルと絶縁した状態で前記複数のケーブルを覆うシールド体とを有する、複合ケーブルが提供される。
【００１９】
本発明の第１０の態様によれば、第１から第８の態様のいずれか一に記載のケーブルと、前記ケーブルの両端に電気的に接続され、前記ケーブルを介して信号をやり取りする複数のモジュールとを有する、ケーブル接続構造体が提供される。
【００２０】
本発明の第１１の態様によれば、第１０の態様に記載のケーブル接続構造体を有し、前記ケーブル接続構造体が金属製筐体内に設置されている、電気機器が提供される。
【００２１】
本発明の第１２の態様によれば、前記ケーブル接続構造体の前記モジュールの少なくとも一方を介して、前記ケーブル接続構造体のケーブルの外導体が前記金属製筐体に電気的に接続されている、第１１の態様に記載の電気機器が提供される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、複数のスリットが形成された外導体を各信号線越しに見た場合、各信号線が複数のスリットの異なる部分と交差する。これにより、コモンモードノイズの伝搬が抑制しつつ、複数の信号線の伝送特性が略均一にされる。また、外導体に形成されたスリットによってケーブルを自由に曲げることができるため、ケーブル配設の自由度が高い。
【００２３】
また、このようなケーブルを用いる、複合ケーブル、ケーブル接続構造体、および電気器は、ノイズの外部への放射を抑制しつつ、モジュール間を安定して信号を伝送することによって安定動作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るケーブルの概略図
【図２】図１のケーブルの断面図
【図３】実施の形態１の改良形態のケーブルを説明するための図
【図４】図１のケーブルを備えるケーブル接続構造体を有する電気機器の一部を示す概略図
【図５】ケーブルのコモンモードノイズの伝搬抑制効果を説明するための図
【図６】実施の形態１の別の改良形態のケーブルの概略図
【図７】実施の形態１のさらに別の改良形態のケーブルの概略図
【図８】本発明の実施の形態２に係るケーブルの概略図
【図９】本発明の実施の形態３に係るケーブルの概略図
【図１０】本発明の実施の形態４に係るケーブルの概略図
【図１１】本発明の実施の形態５に係るケーブルの概略図
【図１２】図１１のケーブルの断面図
【図１３】本発明の実施の形態６に係る複合ケーブルの概略図
【図１４】別の実施の形態に係るケーブルの断面図
【図１５】さらに別の実施の形態に係るケーブルの概略図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の複数の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１に係るケーブルを概略的に示している。また、図２は、図１におけるケーブルのＡ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面を示している。
【００２７】
図１に示すように、ケーブル１０は、複数の信号線１２と、複数の信号線１２覆う筒状の外導体１４とを有する。また、図２に示すように、信号線１２は、信号が伝搬する（電流が流れる）導体１２ａと、導体１２ａを被覆する絶縁体１２ｂとを備える。絶縁体１２ｂにより、信号線１２の導体１２ａは、互いに絶縁され、また外導体１４とも絶縁されている。
【００２８】
外導体１４は、例えば、金属薄板、金属粉を含んだ樹脂などの導電性を備える材料から作製されている。なお、外導体１４は、金属網で作製されてもよい。また、外導体１４は、図３に示すように、複数の信号線１２に巻回可能なテープ状であってもよい。外導体１４がテープ状である場合、外導体１４は、信号線１２と接着する接着層を備えていてもよい。
【００２９】
外導体１４はまた、図１に示すように、複数のスリット１４ａを備える。複数のスリット１４ａそれぞれは、外導体１４の少なくとも周方向に延びている。また、複数のスリット１４ａは、信号線１２の延在方向（以下、「信号線延在方向」）に、周期的、すなわち一定の間隔Ｔをあけて外導体１４に形成されている。
【００３０】
さらに、複数のスリット１４ａの外導体１４の周方向（以下、「外導体周方向」）の位置が信号線延在方向にしたがって周期的に変化するように、複数のスリット１４ａが外導体１４に形成されている。すなわち、複数のスリット１４ａは、信号線延在方向の位置が変化すると、外導体周方向位置も変化する。なお、スリット１４ａの外導体１４上の位置は、例えば、スリット１４ａの外導体周方向中心の位置で定義される。
【００３１】
具体的に言えば、複数のスリット１４ａは、外導体１４の表面を信号線延在方向にらせん状に延び、且つピッチＴを備える仮想のらせん線Ｓ上に間隔をあけて形成されている。さらに具体的に言えば、図１に示すように、仮想のらせん線Ｓの延在方向（以下、「らせん線延在方向」）のスリット１４ａの間の部分Ｇの外導体周方向の位置が信号線延在方向にしたがって周期的に変化するように、複数のスリット１４ａが外導体１４に形成されている。例えば、図３に示すように、らせん線延在方向のスリット１４ａの長さ（スリット幅）Ｗおよびスリット１４ａの間の距離Ｄとの合計が、らせん線Ｓの角度で外導体１４の切断したときの外導体断面の輪郭長さと異なるように、複数のスリット１４ａが形成される。
【００３２】
信号線延在方向のスリット間隔（仮想のらせん線のピッチ）Ｔは、特定の周波数帯域（例えば、コモンモードノイズの発生を抑制したい周波数帯域）のコモンモードノイズの伝搬を抑制することができる距離に設定されている。例えば、特定の周波数帯域のコモンモードノイズの半波長と略同一もしくはその整数倍高調波の半波長と略同一に、信号線延在方向のスリット間隔Ｔは設定されている。
【００３３】
このようなケーブル１０の構成によれば、複数の信号線１２の伝送特性は略均一になる。説明すると、まず、各信号線１２の導体１２ａが絶縁体１２ｂを介して外導体１４の内周面に接触しているため、各信号線１２の導体１２ａと外導体１４との距離は一定である。
【００３４】
また、図１に示すように、複数のスリット１４ａは、各信号線１２に対して、同様にらせん軌道で周回している。具体的に言えば、複数のスリット１４ａの外導体周方向位置が信号線延在方向にしたがって周期的に変化しているために、信号線１２越しに外導体１４を見たときに、信号線１２が、複数のスリット１４ａの様々な部分と交差する。例えば、信号線１２は、あるスリット１４ａのらせん線延在方向中央の部分と交差し、別のスリット１４ａのらせん線延在方向の一方の端近傍の部分と交差し、さらに別のスリット１４ａのらせん線延在方向の中央部分と交差する。
【００３５】
より好ましくは、一方の信号線１２越しに外導体１４を見たときに一方の信号線１２に交差される複数のスリット１４ａの位置（部分）の平均と、他方の信号線１２越しに見たときに他方の信号線１２に交差される複数のスリット１４ａの位置（部分）の平均とが略同一になるように、複数のスリット１４ａが配置されている。
【００３６】
したがって、例えば、一方の信号線１２が複数のスリット１４ａのらせん線延在方向中央の部分のみと交差し、他方の信号線１２が複数の１４ａのらせん線延在方向の端近傍の部分のみと交差するようなことがない。
【００３７】
以上の構成により、各信号線１２を信号が伝搬するときに外導体１４を流れるリターン電流が流れる経路の長さが略均一になり、各信号線１２の外導体１４に対する特性インピーダンスが略均一になる。その結果、複数の信号線１２の伝送特性は、略均一にされる。
【００３８】
図４は、図１に示すケーブル１０を備えたケーブル接続構造体を有する電気機器の一部を概略的に示している。ケーブル接続構造体２０は、ケーブル１０と、ケーブル１０の両端それぞれに接続されたモジュール２２、２４とを有する。ケーブル接続構造体２０のモジュール２２、２４それぞれは、電気機器の金属製の筐体２６に固定されている。
【００３９】
モジュール２２、２４は、モジュール２２、２４間で信号をケーブル１０を介してやり取りするための電子部品が実装された基板２８、３０を有する。例えば、基板２８または３０の一方にケーブル１０を介して送信する信号（例えば画像信号）を生成する電子部品が実装され、他方の基板にケーブル１０を介して受信した信号を処理する電子部品が実装される。
【００４０】
ケーブル１０は、その両端にプラグコネクタ３２を備える。一方、モジュール２２、２４は、プラグコネクタ３２と着脱可能に連結するレセプタクルコネクタ３４を備える。ケーブル１０の外導体１４は、プラグコネクタ３２およびレセプタクルコネクタ３４を介して基板２８および基板３０それぞれに設けられたグランド端子（図示せず）に電気的に接続されている。
【００４１】
また、基板２８および基板３０それぞれのグランド端子と筐体２６とを電気的に接続することにより、ケーブル１０の外導体１４と金属製の筐体２６とを電気的に接続されている。これにより、ケーブル１０の複数の信号線１２の特性インピーダンスが安定する。
【００４２】
なお、ケーブル１０は、筐体２６との距離を略一定に維持した状態で、モジュール２２、２４間を延びるように配置するのが好ましい。ケーブル１０の一部分が筐体２６に対して相対的に近く、他の部分が筐体２６に対して遠い場合、一部分と他の部分との間で特性インピーダンスの整合がとれない。
【００４３】
図５は、図４に示す電気機器における、ケーブルのコモンモードノイズの伝搬抑制効果を示している。図５において、横軸はケーブルに入力されるコモンモードノイズの周波数を示し、縦軸はコモンモードノイズの減衰比を示している。具体的には、図５は、一方のケーブルの端における外導体と筐体との間にコモンモード電圧が印加され、それにより０〜２．４ＧＨｚ範囲内の周波数のコモンモードノイズがケーブルに入力されたときの、ケーブルの周波数特性を示している。また、このケーブルの周波数特性は、他方のケーブルの端における外導体と筐体との間の電圧に対する比で示されている。
【００４４】
さらに、図５（ａ）は、比較例として、スリットが形成されていない外導体を備えるケーブルの周波数特性を示している。一方、図５（ｂ）は、実施例として、外導体上にピッチＴが４５ｍｍで８回転する仮想のらせん線を定義し、その仮想のらせん線上に開口幅が５ｍｍ（らせん線延在方向の幅）の複数のスリットが形成されたケーブルの周波数特性を示している。
【００４５】
図５（ａ）に示すように、スリットが外導体に形成されていない比較例のケーブルは、０〜２．４ＧＨｚの周波数帯域において、コモンモードノイズの減衰はほとんどみられない。一方、図５（ｂ）に示すように、実施例のケーブルは、１．５ＧＨｚ以上の周波数帯域において、コモンモードノイズの減数がみられた。すなわち、実施例のケーブルは、１．５ＧＨｚ以上の周波数のコモンモードノイズの伝搬を抑制することができる。
【００４６】
本実施の形態１によれば、ケーブル１０の両端に接続されたモジュール２２、２４の一方からケーブル１０の他端に接続された他方のモジュールへのコモンモードノイズの伝搬を抑制しつつ、複数の信号線１２の伝送特性を均一にすることができる。また、外導体１４に形成されたスリット１４ａによってケーブル１０を自由に曲げることができるため、ケーブル配設の自由度が高い。
【００４７】
なお、本発明は、図１に示すように、複数のスリットの信号線延在方向のスリット間隔Ｔは一定に限らない。異なる複数のスリット間隔で複数のスリットを外導体に配置してもよい。すなわち、複数のスリットが配置される仮想のらせん線が、異なる複数のピッチを備えていてもよい。
【００４８】
例えば、図６に示すケーブル１０’のように、複数のスリット１４ａ’を、異なる複数の信号線延在方向のスリット間隔Ｔ１、Ｔ２で外導体１４’に形成してもよい（すなわち、仮想のらせん線Ｓ’が、ピッチＴ１、Ｔ２を備える）。図６において、複数のスリット１４ａ’の信号線延在方向のスリット間隔は、交互にＴ１、Ｔ２と変化する。これにより、スリット間隔Ｔ１に対応する周波数帯域のコモンモードノイズとスリット間隔Ｔ２に対応する周波数帯域のコモンモードノイズの伝搬を抑制することができる。
【００４９】
例えば、ケーブル１０’をある基本周波数のクロック信号が伝搬する場合、基本周波数の逓倍の周波数のコモンモードノイズも伝搬することがある。例えば、基本周波数の２逓倍および３逓倍のコモンモードノイズが伝搬することがある。この場合、スリット間隔Ｔ１をクロック信号の波長の１／２倍の距離にするとともに、スリット間隔Ｔ２をクロック信号の波長の１／３倍の距離に設定する。
【００５０】
また、例えば、ケーブル１０’をクロック信号に同期したデータ信号が伝搬する場合、クロック信号の基本周波数の１／２〜１／３の周波数のコモンモードノイズが発生する。この場合、クロック信号の波長の２〜３倍の範囲内の距離に、スリット間隔Ｔ１、Ｔ２を設定する。
【００５１】
さらに、クロック信号がスペクトラム拡散されている場合、基本周波数が２〜３パーセント変調されることがあるため、スペクトラム拡散の周波数変調度に基づいて、スリット間隔Ｔ１、Ｔ２を設定する。
【００５２】
異なる複数の信号線延在方向のスリット間隔で複数のスリットを外導体に形成する場合、図６に示すように交互にスリット間隔Ｔ１、Ｔ２が変化するように複数のスリット１４’を形成することに限らない。図７に示すケーブル１０’’のように、複数のスリット１４ａ’’の一部をスリット間隔Ｔ１で形成した後に、残りをスリット間隔Ｔ２で形成してもよい。すなわち、仮想のらせん線Ｓ’’が、連続するピッチＴ１とその後に続く連続するピッチＴ２を備える。
【００５３】
（実施の形態２）
本実施の形態２が実施の形態１と異なる点は、複数の信号線が撚り線（ツイスト線）であることである。したがって、この異なる点を中心に本実施の形態２のケーブルを説明する。
【００５４】
図８に示すように、本実施の形態２のケーブル１１０は、互いに撚り合わされた複数の信号線１１２（ツイストペア線）と、複数の信号線１１２を覆う筒状の外導体１１４とを有する。実施の形態１の信号線１２と同様に、信号線１１２も、導体１１２ａと該導体１１２ａを被覆する絶縁体１１２ｂとを備える。また、実施の形態１の複数のスリット１４と同様に、複数のスリット１１４ａが外導体１１４に形成されている。
【００５５】
本実施の形態２においても、複数のスリット１１４ａが、信号線延在方向に一定のスリット間隔Ｔ（特定の周波数帯域のコモンモードノイズの伝搬を抑制することができる距離）で外導体１１４に形成されている（仮想のらせん線Ｓ上に形成されている）。また、実施の形態１の複数のスリット１４ａが各信号線１２に対して同様に周回するように、複数のスリット１１４ａが同様に各信号線１１２に対して周回している。
【００５６】
本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、コモンモードノイズの伝搬を抑制することができるとともに、各信号線１１２の伝送特性（外導体１１４に対する特性インピーダンス）も略均一にされる。
【００５７】
さらに、複数の信号線１１２が互いに寄り合わされたツイストペア線であるため、差動信号が伝送される場合、スリット１１４ａを介して外部から伝搬したノイズに対して影響を受け難く、また外部にノイズを輻射しにくい。
【００５８】
なお、複数の信号線１１２のツイスト方向は、仮想のらせん線Ｓのらせん方向の逆方向にするのが好ましい。これにより、外導体１１４の中心から見た場合、スリット１１４ａに対して信号線１１２が交差する。すなわち、信号線１１２の一部が、スリット１１４ａと交差せず、概ね平行に延びることが抑制される。これにより、ケーブル１１０は、コモンモードノイズの伝搬をより抑制できる。
【００５９】
（実施の形態３）
本実施の形態３が実施の形態１と異なる点は、接地信号線を有することである。したがって、この異なる点を中心に本実施の形態３のケーブルを説明する。
【００６０】
図９に示すように、本実施の形態３のケーブル２１０は、複数の信号線２１２と、接地された接地用信号線２１３と、複数の信号線２１２および接地用信号線２１３を覆う筒状の外導体２１４とを有する。複数の信号線２１２および接地用信号線２１３は、実施の形態１の信号線１２と同様に、信号が伝搬する（電流が流れる）導体２１２ａ、２１３ａを絶縁体２１２ｂ、２１３ｂで被覆した構造を備える。接地用信号線２１３はまた、外導体２１４の内周面と信号線延在方向に接触している。
【００６１】
本実施の形態３においても、複数のスリット２１４ａが、信号線延在方向に一定のスリット間隔Ｔ（特定の周波数帯域のコモンモードノイズの伝搬を抑制することができる距離）で外導体２１４に形成されている（仮想のらせん線Ｓ上に形成されている）。また、実施の形態１の複数のスリット１４ａが各信号線１２に対して同様に周回するように、複数のスリット２１４ａが同様に各信号線２１２に対して周回している。
【００６２】
本実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に、コモンモードノイズの伝搬を抑制することができるとともに、各信号線２１２の信号の伝送特性（外導体２１４に対する特性インピーダンス）も略均一にされる。
【００６３】
また、外導体２１４と接地用信号線２１３（その導体２１３ｂ）と間が一定の距離に維持されているため、各信号線２１２の外導体２１４に対する特性インピーダンスが安定する。
【００６４】
なお、接地用信号線２１３は、絶縁体２１３ｂによって被覆されていなくてもよい。また、導体２１３ａが絶縁体２１３ｂによって被覆されていない部分を接地用信号線２１３に信号線延在方向に周期的に設けることにより、各信号線２１２の特性インピーダンスを延在方向に周期的に変化させることが可能である。これにより、所望の周波数帯域のコモンモードノイズの伝搬を抑制することができる。
【００６５】
（実施の形態４）
本実施の形態４は、実施の形態２のケーブル１１０と同様に、複数の信号線が互いに撚り合わせされたケーブルである。ただし、接地用信号線と複数の信号線とが互いに撚り合わせされている点が異なる。したがって、この異なる点を中心に本実施の形態４を説明する。
【００６６】
図１０に示すように、本実施の形態４のケーブル３１０は、複数の信号線３１２と、接地された複数の接地用信号線３１３と、複数の信号線３１２および接地用信号線３１３を覆う筒状の外導体３１４とを有する。複数の信号線３１２および接地用信号線３１３は、実施の形態１の信号線１２と同様に、信号が伝搬する（電流が流れる）導体３１２ａ、３１３ａを絶縁体３１２ｂ、３１３ｂで被覆した構造を備える。また、複数の信号線３１２および接地用信号線３１３は、信号線３１２同士の対向方向と接地用信号線３１３同士の対向方向とが直交した状態で、互いに撚り合わせされている。
【００６７】
本実施の形態４においても、複数のスリット３１４ａが、信号線延在方向に一定のスリット間隔Ｔ（特定の周波数帯域のコモンモードノイズの伝搬を抑制することができる距離）で外導体２１４に形成されている（仮想のらせん線Ｓ上に形成されている）。また、実施の形態１の複数のスリット１４ａが各信号線１２に対して同様に周回するように、複数のスリット３１４ａが同様に各信号線３１２に対して周回している。
【００６８】
本実施の形態４によれば、実施の形態１と同様に、コモンモードノイズの伝搬を抑制することができるとともに、各信号線３１２の信号の伝送特性（外導体３１４に対する特性インピーダンス）も略均一にされる。
【００６９】
また、複数の信号線３１２が互いに寄り合わされたツイストペア線であるため、差動信号が伝送される場合、スリット３１４ａを介して外部から伝搬したノイズに対して影響を受け難く、また外部にノイズを輻射しにくい。
【００７０】
なお、複数の接地用信号線３１３を複数の信号線３１２と撚り合わせせずに、外導体３１４と接触した状態で延びるように設けてもよい。実施の形態４の接地用信号線２１３と同様に、接地用信号線３１３それぞれに導体３１３ａが絶縁体３１３ｂによって被覆されていない部分を信号線延在方向に周期的に設けることにより、各信号線３１２の特性インピーダンスを延在方向に周期的に変化させることができる。これにより、所望の周波数帯域のコモンモードノイズの伝搬を抑制することができる。また、接地用信号線３１３それぞれに、異なるように導体３１３ａが絶縁体３１３ｂによって被覆されていない部分を設けることにより、一方の接地用信号線３１３によってある周波数帯域のコモンモードノイズの伝搬を抑制し、他方の接地用信号線３１３によって別の周波数帯域のコモンモードノイズの伝搬を抑制することもできる。
【００７１】
（実施の形態５）
本実施の形態５は、実施の形態１〜４のケーブルの改良形態である。ここでは、実施の形態１のケーブル１０の改良形態を例に挙げて説明する。
【００７２】
図１１および図１２に示すように、本実施の形態５のケーブル４１０は、実施の形態１のケーブル１０と、ケーブル１０を覆う筒状のシールド体４１５を有する。シールド体４１５は、金属などの導電材料から作製されている。また、シールド体４１５とケーブル１０の外導体１４との間には、絶縁体４１６が介在されている。この絶縁体４１６により、シールド体４１５とケーブル１０の外導体１４は絶縁されている。
【００７３】
本実施の形態５によれば、実施の形態１と同様に、コモンモードノイズの伝搬を抑制することができるとともに、各信号線１２の信号の伝送特性（外導体１４に対する特性インピーダンス）も略均一にされる。
【００７４】
また、ケーブル１０がシールド体４１５に覆われているため、外部からスリット１４ａを介する信号線１２へのノイズの伝搬を抑制することができる。また、ケーブル１０から外部へのノイズの輻射を抑制することができる。
【００７５】
（実施の形態６）
本実施の形態６は、実施の形態１〜４のケーブルをシールド体で覆って構成される複合ケーブルである。ここでは、実施の形態２のケーブル１１０を有する例を挙げて説明する。
【００７６】
図１３に示すように、本実施の形態６の複合ケーブル５１０は、実施の形態２のケーブル１１０を複数本有し、また、複数のケーブル１１０を覆う筒状のシールド体５１５を有する。シールド体５１５は、金属などの導電材料から作製されている。また、シールド体５１５とケーブル１１０の外導体１１４との間には、絶縁体が介在されている。この絶縁体により、シールド体５１５とケーブル１１０の外導体１１４は絶縁されている。
【００７７】
本実施の形態６によれば、実施の形態１と同様に、コモンモードノイズの伝搬を抑制することができるとともに、各信号線１１２の信号の伝送特性（外導体１１４に対する特性インピーダンス）も略均一にされる。
【００７８】
また、ケーブル１１０がシールド体５１５に覆われているため、外部からスリット１１４ａを介する信号線１１２へのノイズの伝搬を抑制することができる。また、ケーブル１１０から外部へのノイズの輻射を抑制することができる。
【００７９】
なお、図１３に示すように、一方のケーブル１１０の複数のスリット１１４ａと他方のケーブル１１０の複数のスリット１１４ａとが対向しないようにするのが好ましい。これにより、一方のケーブル１１０のスリット１１４ａから放射されたノイズが、他方のケーブル１１０のスリット１１４ｂを介して、他方のケーブル１１０の信号線１１２に伝搬しにくくなる。
【００８０】
また、一方のケーブル１１０の複数のスリット１１４ａのスリット間隔Ｔと他方のケーブル１１０の複数のスリット１１４ａのスリット間隔Ｔは、それぞれの外導体１１４に伝搬するコモンモードノイズの周波数に応じて異なる間隔で設けることが好ましい。これにより、それぞれのケーブル１１０に伝搬するコモンモードノイズが別の周波数であった場合、それぞれのケーブル１１０自身に伝搬するコモンモードノイズの伝搬を個別に抑制することができ、さらに他方のケーブル１１０の信号線１１２に伝搬することを抑制できる。
【００８１】
以上、上述の複数の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限らない。
【００８２】
例えば、図１４に示すケーブル６１０のように、信号が伝搬する複数の導体６１２ａを平行に配置した状態で内含した絶縁体６１２ｂを、複数のスリット６１４ａを備える外導体６１４が覆ってもよい。
【００８３】
また、上述の実施の形態の場合、例えば図１に示すように、らせん線延在方向のスリット１４ａの間の部分Ｇは、その外導体周方向位置が周期的に異なるように形成されているが、本発明はこれに限らない。
【００８４】
さらに上述の実施の形態の場合、複数のスリットは、外導体の表面を延びる仮想のらせん線上に形成されているが、本発明はこれに限らない。
【００８５】
例えば、図１５に示すケーブル８１０のように、複数のスリット８１４ａは、外導体４１４の周方向に延びている。また、各スリット８１４ａは、両端の間が一定の距離になるように、また両端に挟まれた部分Ｇ’’の外導体周方向位置が周期的に異なるように、外導体８１４に形成されている。
【００８６】
広義には、複数のスリットは、外導体の少なくとも周方向に延びて、信号線延在方向に間隔をあけて形成されていればよい。加えて、複数のスリットの外導体周方向位置が信号線延在方向にしたがって周期的に変化するように、複数のスリットが外導体に形成されていればよい。これにより、複数の信号線の外導体に対する特性インピーダンスは略均一にされる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明によれば、複数の信号線を有し、モジュール間で信号を伝送するケーブルにおいて、コモンモードノイズの伝搬を抑制しつつ、複数の信号線の伝送特性を均一にすることができる。そのため、本発明は、コモンモードノイズを発生しうるモジュールと、他のモジュールとを有し、これらのモジュール間で信号のやり取りを行う電気機器にとって有益である。これにより、本発明を適用した電気機器は、ノイズの外部への放射を抑制しつつ、モジュール間を安定して信号を伝送することによって安定動作することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１０、１１０、２１０、３１０、４１０、６１０、８１０ ケーブル
１２、１１２、２１２、３１２、４１２、８１２ 信号線
１２ａ、１１２ａ、２１２ａ、３１２ａ、６１２ａ 導体
１２ｂ、１１２ｂ、２１２ｂ、３１２ｂ、６１２ｂ 絶縁体
１４、１４’、１４’’、１１４、２１４、３１４、６１４、８１４ 外導体
１４ａ、１４ａ’、１４ａ’’、１１４ａ、２１４ａ、３１４ａ、６１４ａ、８１４ａ スリット
２０ 電気機器
２２、２４ モジュール
２６ 筐体
２８、３０ 基板
３２ プラグコネクタ
３４ レセプタクルコネクタ
２１３、３１３ 接地用信号線
２１３ａ、３１３ａ 導体
２１３ｂ、３１３ｂ 絶縁体
４１５、５１５ シールド体
５１０ 複合ケーブル
Ｓ、Ｓ’、Ｓ’’ 仮想のらせん線
Ｔ、Ｔ１、Ｔ２ 信号線延在方向のスリット間隔（ピッチ）
Ｗ スリット幅
Ｄ らせん線延在方向のスリット間の距離
Ｇ、Ｇ’、Ｇ’’ スリットの間の部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに絶縁された複数の信号線と、
前記複数の信号線と絶縁された状態で前記複数の信号線を覆う筒状の外導体とを有し、
前記外導体が、前記外導体の少なくとも周方向に延び、信号線延在方向に間隔をあけて形成された複数のスリットを備え、
前記複数のスリットの外導体周方向位置が前記信号線延在方向にしたがって周期的に変化するように、前記複数のスリットが前記外導体に形成されている、ケーブル。
【請求項２】
前記複数のスリットが、前記外導体の表面を前記信号線延在方向にらせん状に延びる仮想のらせん線上に間隔をあけて形成され、
前記仮想のらせん線延在方向のスリットの間の部分の外導体周方向位置が、前記信号線延在方向にしたがって周期的に変化する、請求項１に記載のケーブル。
【請求項３】
前記仮想のらせん線が複数のピッチを備える、請求項２に記載のケーブル。
【請求項４】
前記仮想のらせん線が、前記複数のピッチを順番に繰り返し備える、請求項３に記載のケーブル。
【請求項５】
前記複数の信号線がツイストペア線である、請求項２から４のいずれか一項に記載のケーブル。
【請求項６】
前記ツイストペア線のツイスト方向が、前記仮想のらせん線のらせん方向の逆方向である、請求項５に記載のケーブル。
【請求項７】
前記複数の信号線に、少なくとも１つの接地用信号線が含まれる、請求項１から６のいずれか一項に記載のケーブル。
【請求項８】
前記外導体と絶縁した状態で前記外導体を覆うシールド体を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載のケーブル。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか一項に記載の複数のケーブルと、
前記複数のケーブルと絶縁した状態で前記複数のケーブルを覆うシールド体とを有する、複合ケーブル。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか一項に記載のケーブルと、
前記ケーブルの両端に電気的に接続され、前記ケーブルを介して信号をやり取りする複数のモジュールとを有する、ケーブル接続構造体。
【請求項１１】
請求項１０に記載のケーブル接続構造体を有し、
前記ケーブル接続構造体が金属製筐体内に設置されている、電気機器。
【請求項１２】
前記ケーブル接続構造体の前記モジュールの少なくとも一方を介して、前記ケーブル接続構造体のケーブルの外導体が前記金属製筐体に電気的に接続されている、請求項１１に記載の電気機器。
【請求項１】
互いに絶縁された複数の信号線と、
前記複数の信号線と絶縁された状態で前記複数の信号線を覆う筒状の外導体とを有し、
前記外導体が、前記外導体の少なくとも周方向に延び、信号線延在方向に間隔をあけて形成された複数のスリットを備え、
前記複数のスリットの外導体周方向位置が前記信号線延在方向にしたがって周期的に変化するように、前記複数のスリットが前記外導体に形成されている、ケーブル。
【請求項２】
前記複数のスリットが、前記外導体の表面を前記信号線延在方向にらせん状に延びる仮想のらせん線上に間隔をあけて形成され、
前記仮想のらせん線延在方向のスリットの間の部分の外導体周方向位置が、前記信号線延在方向にしたがって周期的に変化する、請求項１に記載のケーブル。
【請求項３】
前記仮想のらせん線が複数のピッチを備える、請求項２に記載のケーブル。
【請求項４】
前記仮想のらせん線が、前記複数のピッチを順番に繰り返し備える、請求項３に記載のケーブル。
【請求項５】
前記複数の信号線がツイストペア線である、請求項２から４のいずれか一項に記載のケーブル。
【請求項６】
前記ツイストペア線のツイスト方向が、前記仮想のらせん線のらせん方向の逆方向である、請求項５に記載のケーブル。
【請求項７】
前記複数の信号線に、少なくとも１つの接地用信号線が含まれる、請求項１から６のいずれか一項に記載のケーブル。
【請求項８】
前記外導体と絶縁した状態で前記外導体を覆うシールド体を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載のケーブル。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか一項に記載の複数のケーブルと、
前記複数のケーブルと絶縁した状態で前記複数のケーブルを覆うシールド体とを有する、複合ケーブル。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか一項に記載のケーブルと、
前記ケーブルの両端に電気的に接続され、前記ケーブルを介して信号をやり取りする複数のモジュールとを有する、ケーブル接続構造体。
【請求項１１】
請求項１０に記載のケーブル接続構造体を有し、
前記ケーブル接続構造体が金属製筐体内に設置されている、電気機器。
【請求項１２】
前記ケーブル接続構造体の前記モジュールの少なくとも一方を介して、前記ケーブル接続構造体のケーブルの外導体が前記金属製筐体に電気的に接続されている、請求項１１に記載の電気機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−１１４９８５（Ｐ２０１３−１１４９８５Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６２０４３（Ｐ２０１１−２６２０４３）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]