ケーブルアセンブリ、及び、それを用いたアンテナシステム
【課題】 良好な高速通信が可能なアンテナシステムを実現できるケーブルアセンブリ、及び、それを用いたアンテナシステムを提供する。
【解決手段】
ケーブルアセンブリ１は、中心導体１１と、中心導体１１の外周を被覆する絶縁層１２と、絶縁層１２の外周を被覆する外部導体１３と、外部導体１３を被覆するシース１４とを有する同軸ケーブル１０と、信号端子２１とグランド端子２２とを有するコネクタ２０と、を備え、同軸ケーブル１０の端部において、外部導体１３は、シース１４から露出してグランド端子２２と電気的に接続され、中心導体１１は、外部導体１３の端部から導出すると共に、少なくとも一部が露出して信号端子２１と接続され、外部導体１３の端部から中心導体１１が信号端子２１に接続されるまで距離が、０．４０ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下とされることを特徴とする。
【解決手段】
ケーブルアセンブリ１は、中心導体１１と、中心導体１１の外周を被覆する絶縁層１２と、絶縁層１２の外周を被覆する外部導体１３と、外部導体１３を被覆するシース１４とを有する同軸ケーブル１０と、信号端子２１とグランド端子２２とを有するコネクタ２０と、を備え、同軸ケーブル１０の端部において、外部導体１３は、シース１４から露出してグランド端子２２と電気的に接続され、中心導体１１は、外部導体１３の端部から導出すると共に、少なくとも一部が露出して信号端子２１と接続され、外部導体１３の端部から中心導体１１が信号端子２１に接続されるまで距離が、０．４０ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下とされることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーブルアセンブリ、及び、それを用いたアンテナシステムに関し、特に良好な高速通信が可能なアンテナシステムを実現できるケーブルアセンブリ、及び、それを用いたアンテナシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯電話やモバイルパソコン等といった小型電子機器に用いられているアンテナは、一般的に配線基板に設けられているインピーダンスが５０Ωの導線路と電気的に接続されている。そして、この配線基板の導線路と他の配線基板の導線路とが電気的に接続されるとき、それぞれの配線基板の導線路同士が、同軸ケーブルにより接続されることがある。この場合、一般的にそれぞれの配線基板の導線路のインピーダンスと同軸ケーブルのインピーダンスとを整合させるために、インピーダンスが５０Ωの同軸ケーブルが用いられる。
【０００３】
下記特許文献１には、このような同軸ケーブルの一例が記載されている。下記特許文献１に記載の同軸ケーブルにおいては、配線基板に接続される側の端部において口出しがされている。この口出しは、シースから外部導体が露出され、外部導体から絶縁層が露出され、絶縁層から中心導体が露出されるものである。そして、露出された外部導体が、配線基板のグランド端子にはんだ付けにより接続されると共に、中心導体が、配線基板の信号端子にはんだ付けにより接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４５２２４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、近年、小型電子機器の高速通信化に伴ってＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）等の様にＯＦＤＭ（Orthogonal
Frequency Division Multiplexing）等の周波数多重方式を用いた通信技術が用いられている。このような通信技術においては、１００ｋＨｚから１２ＧＨｚの周波数の信号がアンテナにより送受信されるようになっている。このようにアンテナが送受信する周波数の帯域が広くなると、周波数の高い領域において、配線基板の導線路や、同軸ケーブルにおいてインピーダンスの不整合が生じ易くなる。このインピーダンスの不整合が生じると、定在波が目立つようになり、高周波領域での通信が阻害され、電子機器の高速通信を阻害する場合がある。このようなインピーダンスの整合性を示す一つの指標としてＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）がある。そして、一般的にＶＳＷＲが１．６０以下であることが、アンテナで高速通信を行うための目安の一つとされる。
【０００６】
しかし、配線基板の導線路のインピーダンスと、同軸ケーブルのインピーダンスとを整合させても、配線基板の端子に接続される同軸ケーブルの端部においては、一部が絶縁層により被覆された中心導体が、外部導体の端部から導出している。このような外部導体から導出している中心導体は、中心導体が外部導体によりシールドされていないため、インピーダンス不整合が生じる傾向にある。上記特許文献１の同軸ケーブルにおいても、同軸ケーブルの端部において、ＶＳＷＲが１．６０より大きくなる場合があり、このような場合には、良好な高速通信が阻害される虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は、良好な高速通信が可能なアンテナシステムを実現できるケーブルアセンブリ、及び、それを用いたアンテナシステム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】
【０００８】
本発明者は、上記課題を解決するために、基板の導線路と同軸ケーブルとが接続される部分において、インピーダンス不整合が生じないように鋭意研究を行った。中心導体が外部導体により覆われている部分においては、インピーダンスが整合されており、また、中心導体が信号端子に接続されてからは、信号端子のインピーダンスが支配的になる。従って、中心導体が外部導体の端部から導出してから信号端子に接続されるまでの長さを短くすれば、インピーダンス不整合が生じづらくなり、上記課題は解決できると考えた。そこで、信号端子とグランド端子とを有するコネクタ、及び、口出しされた同軸ケーブルを用意して、外部導体とコネクタのグランド端子とを接続し、中心導体とコネクタの信号端子とを接続して、ケーブルアセンブリを作製した。このとき、外部導体の端部から中心導体が信号端子に接続されるまで距離を短くすることにより、インピーダンスの不整合の問題は解決すると思われた。しかし、特定の周波数においては、外部導体の端部から中心導体が信号端子に接続されるまで距離を短くすると、却ってインピーダンス不整合が生じることが明らかになった。そこで、本発明者は、さらに鋭意研究を重ねて、本発明をするに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の同軸ケーブルは、中心導体と、前記中心導体の外周を被覆する絶縁層と、前記絶縁層の外周を被覆する外部導体と、前記外部導体を被覆するシースとを有し、１００ｋＨｚ以上１２ＧＨｚ以下の周波数においてインピーダンスが５０Ωの同軸ケーブルと、信号端子とグランド端子とを有し、１００ｋＨｚ以上１２ＧＨｚ以下の周波数においてインピーダンスが５０Ωのコネクタと、を備え、前記同軸ケーブルの端部において、前記外部導体は、前記シースから露出して前記グランド端子と電気的に接続され、前記中心導体は、前記外部導体の端部から導出すると共に、少なくとも一部が露出して前記信号端子と接続され、前記外部導体の端部から前記中心導体が前記信号端子に接続されるまで距離が、０．４０ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下とされることを特徴とするものである。
【００１０】
このようなケーブルアセンブリによれば、同軸ケーブル、及び、コネクタにおいては、１００ｋＨｚ以上１２ＧＨｚ以下の周波数においてインピーダンスが共に５０Ωとされ、インピーダンス整合がされている。また、１００ｋＨｚ以上１２ＧＨｚ以下の周波数の信号がコネクタの信号端子に印加される場合において、外部導体の端部から中心導体が信号端子に接続されるまで距離が、０．４０ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下とされため、同軸ケーブルの端部におけるＶＳＷＲを１．６０以下にすることができる。上述のように高速通信に用いられるアンテナ用の線路として、このようなＶＳＷＲが１．６０以下であることが求められる。従って、このようなケーブルアセンブリにおいては、高速通信を行う場合におけるインピーダンス不整合による定在波を十分なレベルに抑制することができる。従って、このようなケーブルアセンブリを用いることにより、良好な高速通信が可能なアンテナシステムを実現することができる。
【００１１】
また、上記ケーブルアセンブリにおいて、前記絶縁層は、前記外部導体の端部から露出しており、前記中心導体が前記外部導体の端部から導出している部分における前記外部導体側の一部は、前記絶縁層で被覆されていることが好ましい。
【００１２】
このようなケーブルアセンブリによれば、外部導体の端部から中心導体が露出している部分の間において、絶縁層が中心導体を被覆しているため、外部導体と中心導体との短絡を防止することができる。
【００１３】
また、上記ケーブルアセンブリにおいて、前記外部導体は、金属編組と、前記金属編組の隙間を埋める金属とから構成されることが好ましい。
【００１４】
このような同軸ケーブルによれば、金属編組の複数の線材が、金属編組の隙間を埋める金属により一体とされるため、外部導体を露出させるときに、外部導体がバラバラにならず作業性を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明のアンテナシステムは、上記のケーブルアセンブリと、前記信号端子と電気的に接続されるインピーダンスが５０Ωの導線路と、前記グランド端子と電気的に接続されるグランド体とを有する配線基板と、１００ｋＨｚ以上１２ＧＨｚ以下の周波数で通信を行い、前記導線路と電気的に接続されるアンテナと、を備えることを特徴とするものである。
【００１６】
このようなアンテナシステムによれば、同軸ケーブル及び導線路のインピーダンスが共に５０Ωとされ、さらに同軸ケーブルの端部におけるＶＳＷＲを１．６０以下にすることができるので、全体的にインピーダンスの不整合による定在波が抑制でき、良好な高速通信を行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明によれば、良好な高速通信が可能なアンテナシステムを実現できるケーブルアセンブリ、及び、それを用いたアンテナシステムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るケーブルアセンブリを示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るアンテナシステムを組み立てる様子を示す図である。
【図３】図１のケーブルアセンブリにより伝送される信号の周波数と、同軸ケーブルの端部におけるＶＳＷＲとの関係を、外部導体の端部から中心導体が信号端子に接続されるまで距離毎に示す図である。
【図４】図１の外部導体の端部から中心導体が信号端子に接続されるまで距離と、同軸ケーブルの端部におけるＶＳＷＲとの関係を周波数毎に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る同軸ケーブルの好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係るケーブルアセンブリを示す図である。図１に示すように、ケーブルアセンブリ１は、同軸ケーブル１０、及び、コネクタ２０を備える。
【００２１】
同軸ケーブル１０は、中心導体１１と、中心導体１１の外周を被覆する絶縁層１２と、絶縁層１２の外周を被覆する外部導体１３と、外部導体１３を被覆するシース１４とを有する。
【００２２】
中心導体１１は、複数の導電性の線材の撚り線から構成される。中心導体１１の直径は、特に制限されるものではないが、０．０７５ｍｍ〜０．１５ｍｍであることが、省スペース化に寄与しつつ、ＶＳＷＲを低く抑える観点から好ましい。なお、中心導体１１の材料としては、導体であれば特に制限されないが、例えば、銅やニッケル等が挙げられる。
【００２３】
中心導体１１を被覆する絶縁層１２は、絶縁性の樹脂から形成されている。絶縁層１２の外径は、特に制限されるものではないが、０．１６５ｍｍ〜０．４ｍｍであることが、上述の中心導体１１の好ましい直径の理由と同様に、省スペース化に寄与しつつ、ＶＳＷＲを低く抑える観点から好ましい。なお、絶縁層１２の材料としては、絶縁性の樹脂であれば特に制限がないが、例えば、ポリオレフィン系樹脂が挙げられ、ポリオレフィン系樹脂としては、エチレンプロピレン共重合体系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、又は、これらの混合物などが挙げられる。
【００２４】
絶縁層１２を被覆する外部導体１３は、金属編組から構成される。金属編組は、例えば、直径が０．１ｍｍ以下の多数の金属の線材が編みこまれたものである。なお、外部導体１３は、金属により金属編組の線材の隙間が埋められていることが好ましい。すなわち同軸ケーブル１０は、いわゆるセミフレキシブル同軸ケーブルであることが好ましい。このように構成することで、金属編組の複数の線材が、金属編組の隙間を埋める金属により一体とされるため、外部導体１３を露出させるときに、外部導体１３がバラバラにならず作業性を向上させることができる。この金属編組の隙間を埋める金属としては、例えば、スズ、はんだ等が挙げられる。そして、金属編組の隙間を埋める金属は、例えばめっき加工により金属編組の線材を被覆することで、金属編組の隙間を埋めている。外部導体の外径は、特に制限されるものではないが、例えば、上述のように中心導体１１の直径が０．０７５ｍｍ〜０．１５ｍｍである場合には、０．２９ｍｍ〜０．８３ｍｍとされる。
【００２５】
シース１４は、熱可塑性樹脂により形成されている。このような熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や、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（ＰＴＡ）や、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素樹脂を挙げることができる。
【００２６】
なお、このような構成の同軸ケーブル１０は、少なくとも１００ｋＨｚから１２ＧＨｚにおいて、インピーダンスが５０Ωとなるように調整されている。
【００２７】
そして、同軸ケーブル１０は、端部において口出しがされている。この口出しにより、外部導体１３がシース１４から露出し、絶縁層１２が外部導体１３から露出し、中心導体１１が絶縁層１２から露出されている。このように絶縁層１２が外部導体１３から露出することにより、外部導体１３の端部から中心導体１１が導出している部分の外部導体側の一部が絶縁層１２により被覆され、外部導体１３と中心導体１１との短絡を防止することができる。
【００２８】
コネクタ２０は、グランド端子２２と信号端子２１とを有する。
【００２９】
このコネクタ２０のグランド端子２２は、開口２２ａが形成された金属の枠体から構成されており、グランド端子２２の枠体の一部には開口２２ａと垂直な方向に孔２２ｂが形成されている。
【００３０】
また、グランド端子２２を構成する枠体内には、信号端子２１が、開口２２ａから一部が露出するようにして配置されている。この信号端子２１には、グランド端子２２の開口２２ａが向く方向に沿って孔２１ａが形成されている。また、信号端子２１におけるグランド端子２２の開口２２ａ側と反対側には、同軸ケーブル１０の中心導体１１が、孔２１ａと略垂直な方向を向いて固定される固定手段２１ｂが設けられている。
【００３１】
そして、このグランド端子２２と信号端子２１との間には、樹脂２３が充填されており、この樹脂２３により信号端子２１とグランド端子２２とが互いに絶縁されている。具体的には、信号端子２１の孔２１ａが形成されている側と反対側は、樹脂２３により被覆されている。そして、信号端子２１の固定手段２１ｂに同軸ケーブル１０の中心導体１１を固定するために、樹脂２３には、中心導体１１が挿入される孔２３ｂが設けられている。この樹脂２３に形成されている孔２３ｂが、グランド端子２２に形成された孔２２ｂから露出するようにして、樹脂２３の一部は、グランド端子２２の孔２２ｂから露出している。
【００３２】
また、信号端子２１の孔２１ａが形成されている側において、樹脂２３には孔２３ａが形成されており、信号端子２１の一部が、この孔２３ａ内に配置されて露出すると共に、信号端子２１の一部と樹脂２３とが離間している。
【００３３】
さらに、グランド端子２２を形成する金属の枠体の一部は、グランド端子２２の孔２２ｂが向く方向に沿って延在しており、ケーブル固定部２４が形成されている。従って、このケーブル固定部２４は、グランド端子２２と導通している。そして、ケーブル固定部２４にはかしめ部２６が形成されており、このかしめ部２６は、同軸ケーブル１０の外部導体１３をかしめて、同軸ケーブル１０とコネクタ２０とを固定するように構成されている。
【００３４】
なお、このような構成のコネクタ２０は、少なくとも１００ｋＨｚから１２ＧＨｚにおいて、インピーダンスが５０Ωとなるように調整されている。
【００３５】
そして、上述のように口出しされた同軸ケーブル１０の端部において、シース１４から露出した外部導体１３は、かしめ部２６によりかしめられ、さらに、外部導体１３の端部から導出すると共に、少なくとも一部が露出した中心導体１１は、樹脂２３の孔２３ｂを介して信号端子２１の固定手段２１ｂに固定される。こうして、外部導体１３がグランド端子２２と電気的に接続されると共に、中心導体１１が信号端子２１と接続され、ケーブルアセンブリ１とされる。このとき、ケーブルアセンブリ１においては、外部導体１３の端部から中心導体１１が信号端子２１に接続されるまで距離Ｌが、０．４０ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下とされている。
【００３６】
次に、このようなケーブルアセンブリ１を用いたアンテナシステムについて説明する。
【００３７】
図２は、本発明の実施形態に係るアンテナシステムを組み立てる様子を示す図である。図２に示すように、本実施形態のアンテナシステムは、配線基板３０と、配線基板３０上に実装されているソケット４０と、配線基板３０上に実装されているアンテナ５０と、ソケット４０にコネクタ２０が接続される上述のケーブルアセンブリ１とを主な構成として備える。
【００３８】
図２に示すように配線基板３０は、平板状の基板３１と、基板３１の一方の面上に設けられたグランド用ランド３４と、基板３１の一方の面上に設けられた信号用ランド３２と、基板３１の一方の面上に設けられ信号用ランド３２と接続されている導線路３３と、基板３１の他方の面上に設けられているグランド体としてのグランド層３５と、グランド層３５とグランド用ランド３４とを電気的に接続する貫通導体３６とを主な構成として備える。
【００３９】
基板３１は、例えば、ガラス繊維にエポキシ樹脂が含浸された基板とされる。グランド用ランド３４、信号用ランド３２、導線路３３、及び、グランド層３５は、金属めっきや銅箔等の金属箔から構成されており、貫通導体３６は、銅等の金属から構成されるビアやスルーホールから構成されている。そして、グランド層３５は、基板３１における他方の面の略全面に設けられている。なお、このグランド層３５は、図示しない手段により、接地される。また、導線路３３は、少なくとも１００ｋＨｚから１２ＧＨｚにおいて、インピーダンスが５０Ωに調整されている線路である。
【００４０】
また、配線基板３０上に実装されるアンテナ５０は、導線路３３と電気的に接続されている。本実施形態においては、アンテナ５０は、基体５１上に放射導体５２及び給電線５３が設けられた構成のいわゆるパッチアンテナとされる。このパッチアンテナの給電線５３が、図示しないはんだにより導線路３３と電気的に接続される。そして、給電線から１００ｋＨｚから１２ＧＨｚの信号が伝送されることにより、アンテナ５０は、１００ｋＨｚから１２ＧＨｚの周波数帯域で通信を行う。
【００４１】
また、配線基板３０上に実装されているソケット４０は、金属から成る枠体から構成されるグランド接続部４２内に、信号接続部４１が設けられており、グランド接続部４２と信号接続部４１とは、樹脂４５により互いに絶縁されている。そして、グランド接続部４２には、グランド用の端子４４が接続されており、グランド用の端子４４と、配線基板３０のグランド用ランド３４とが図示しないはんだにより電気的に接続されている。また、信号接続部４１には、信号用の端子４３が接続されており、信号用の端子４３と、配線基板３０の信号用ランド３２とが図示しないはんだにより電気的に接続されている。
【００４２】
そして、コネクタ２０のグランド端子２２と、ソケット４０のグランド接続部４２とが嵌合するように、コネクタ２０は、図２の矢印に示すように移動されてソケット４０に固定される。このときコネクタ２０のグランド端子２２に形成された開口２２ａにソケット４０のグランド接続部４２が入り込んで、グランド端子２２とグランド接続部４２とが嵌合して、互いに導通する。従って、グランド端子２２は、グランド層３５と電気的に接続される。さらにコネクタ２０の信号端子２１に形成された孔２１ａにソケット４０の信号接続部４１が入り込んで、信号端子２１と信号接続部４１とが嵌合して、互いに導通する。従って、信号端子２１と導線路３３とが電気的に接続される。こうして、アンテナ５０が実装された配線基板３０上にケーブルアセンブリ１が実装されて、アンテナシステムとされる。
【００４３】
そして、同軸ケーブル１０の中心導体１１に１００ｋＨｚから１２ＧＨｚの信号は伝送されると、配線基板３０の導線路３３を介して、アンテナ５０により通信が行われる。
【００４４】
次に、ケーブルアセンブリ１における、図１の外部導体の端部から中心導体が信号端子に接続されるまで距離Ｌと、同軸ケーブル１０の端部におけるＶＳＷＲとの関係について説明する。図３は、図１のケーブルアセンブリ１により伝送される信号の周波数と、同軸ケーブル１０の端部におけるＶＳＷＲとの関係を、外部導体１３の端部から中心導体１１が信号端子２１に接続されるまで距離Ｌ毎に示す図である。具体的には、距離Ｌが、０．２５ｍｍ、０．７５ｍｍ、１．２５ｍｍ、１．７５ｍｍであるそれぞれのケーブルアセンブリ１について、横軸を周波数として、縦軸をＶＳＷＲとして、周波数とＶＳＷＲとの関係を示している。
【００４５】
ここで、絶縁層１２が外部導体１３から露出する長さを０ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍと変化させて、絶縁層１２から露出し信号端子２１に接続されるまでの中心導体１１の長さを０．２５ｍｍとすることで、上述のように距離Ｌを０．２５ｍｍ、０．７５ｍｍ、１．２５ｍｍ、１．７５ｍとした。また、外部導体１３がシース１４から露出する長さを２．０９ｍｍとし、絶縁層１２から露出する中心導体１１全体の長さを１．２ｍｍとした。
【００４６】
なお、外部導体１３の端部から中心導体１１が信号端子２１に接続されるまで距離Ｌ以外はコネクタ２０の設計に依存し、特に限定はされない。さらに外部導体１３から露出する絶縁層１２の長さは中心導体１１と外部導体１３とが短絡せず、中心導体１１と信号端子２１との接続に邪魔にならないかぎり特に制限されない。
【００４７】
図３から明らかなように、距離Ｌが１．７５ｍｍのケーブルアセンブリ１においては、周波数が約８．８ＧＨｚ以上になるとＶＳＷＲが１．６０よりも大きくなる場合がある。同様に、距離Ｌが１．２５ｍｍのケーブルアセンブリ１においては、周波数が、約８．９ＧＨｚを以上になるとＶＳＷＲが１．６０よりも大きくなる場合がある。さらに、距離Ｌが０．２５ｍｍのケーブルアセンブリ１においては、周波数が約７．４ＧＨｚから約７．６ＧＨｚにかけてＶＳＷＲが１．６０よりも大きくなる。一方、距離Ｌが０．７５ｍｍのケーブルアセンブリ１においては、高速通信を行うために必要な周波数である１００ｋＨｚから１２ＧＨｚにおいて、ＶＳＷＲが１．６０を超えることがない。このようにケーブルアセンブリ１においては、距離Ｌが０．７５ｍｍ付近である場合には、ＶＳＷＲが良好な値を示すことが分かる。
【００４８】
次に、このようなＶＳＷＲが１．６０を超えない距離Ｌの範囲について、図４を用いて更に詳細に説明する。図４は、図１の外部導体１３の端部から中心導体１１が信号端子２１に接続されるまで距離Ｌと、同軸ケーブル１０の端部におけるＶＳＷＲとの関係を周波数毎に示す図である。具体的には、周波数が１００ｋＨｚ、及び、０．１ＧＨｚから１２ＧＨｚにおける０．１ＧＨｚ間隔の各周波数において、距離Ｌが０．２５ｍｍ、０．７５ｍｍ、１．２５ｍｍ、１．７５ｍｍでのＶＳＷＲの値をプロットして、それぞれの周波数における各プロットを直線で結んだものである。なお、図４においては、ＶＳＷＲの全体的な傾向を把握するため、特に言及する場合を除き、プロットされたグラフの各周波数については言及しない。
【００４９】
図４に示すうように、同軸ケーブル１０が、１００ｋＨｚから１２ＧＨｚの周波数の信号を伝送する場合において、距離Ｌが０．４０ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下である場合に、同軸ケーブル１０の端部におけるＶＳＷＲが１．６０以下となる。
【００５０】
距離Ｌが０．４０ｍｍにおける最もＶＳＷＲが高い値となる周波数は、図４に示すように７．５ＧＨｚである。ここで、周波数が７．５ＧＨｚにおいて、距離Ｌが０．２５ｍｍにおけるＶＳＷＲの値は、１．６６であり、距離Ｌが０．７５ｍｍにおけるＶＳＷＲの値は、１．４５である。従って、周波数が７．５ＧＨｚにおいて、距離Ｌが０．２５ｍｍ及び０．７５ｍｍでのＶＳＷＲの値をプロットして、これらのプロットを直線で結んだ場合、距離Ｌが０．４０ｍｍにおいて、この直線が示すＶＳＷＲの値は、１．５９７となる。
【００５１】
一方、距離Ｌが０．８５ｍｍにおける最もＶＳＷＲが高い値となる周波数は、図４に示すように１０．８ＧＨｚである。ここで、周波数が１０．８ＧＨｚにおいて、距離Ｌが０．７５ｍｍにおけるＶＳＷＲの値は、１．５２であり、距離Ｌが１．２５ｍｍにおけるＶＳＷＲの値は、１．９１である。従って、周波数が１０．８ＧＨｚにおいて、距離Ｌが０．７５ｍｍ及び１．２５ｍｍでのＶＳＷＲの値をプロットして、これらのプロットを直線で結んだ場合、距離Ｌが０．８５ｍｍにおいて、この直線が示すＶＳＷＲの値は、１．５９８となる。
【００５２】
従って、図１に示すケーブルアセンブリ１が、高速通信を行うために必要な１００ｋＨｚから１２ＧＨｚの周波数の信号を伝送する場合に、同軸ケーブル１０の端部におけるＶＳＷＲが、１．６０以下になるためには、距離Ｌは、０．４０ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下とされる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態によるケーブルアセンブリ１によれば、中心導体１１が外部導体１３により覆われている部分においては、インピーダンスが整合されており、また、中心導体１１が信号端子２１に接続されてからは、信号端子２１のインピーダンスが支配的になる。そして、１００ｋＨｚ以上１２ＧＨｚ以下の周波数の信号がコネクタ２０の信号端子２１に印加される場合において、外部導体１３の端部から中心導体１１が信号端子２１に接続されるまで距離Ｌが、０．４０ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下とされため、同軸ケーブル１０の端部におけるＶＳＷＲを１．６０以下にすることができる。上述のように高速通信に用いられるアンテナ用の線路として、このようなＶＳＷＲが１．６０以下であることが求められる。従って、このようなケーブルアセンブリ１においては、高速通信を行う場合におけるインピーダンス不整合による定在波を十分なレベルに抑制することができる。従って、このようなケーブルアセンブリ１を用いることにより、良好な高速通信が可能なアンテナシステムを実現することができる。
【００５４】
そして、このようなケーブルアセンブリ１を用いたアンテナシステムによれば、同軸ケーブル１０及び導線路３３のインピーダンスが共に５０Ωとされ、さらに同軸ケーブル１０の端部におけるＶＳＷＲを１．６０以下にすることができるので、全体的にインピーダンスの不整合による定在波が抑制でき、良好な高速通信を行うことができる。
【００５５】
以上、本発明について、実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５６】
例えば、上記実施形態においては、同軸ケーブル１０の端部において口出しにより絶縁層が露出するとしたが、絶縁層は必ずしも露出していなくても良い。
【００５７】
また、同軸ケーブル１０の中心導体１１は、複数の導電性の線材の撚り線から構成されるとしたが、導電性の単線から構成されても良い。また、外部導体１３は、金属編組と、金属編組の隙間を埋める金属とから構成されるとしたが、金属編組のみから構成されても良く、金属のテープから構成されても良い。
【００５８】
また、ケーブルアセンブリ１は、コネクタ２０とソケット４０とが嵌合することで、グランド端子２２とグランド層３５とが電気的に接続されると共に、信号端子２１と導線路３３とが電気的に接続されるとしたが、他の手段により、グランド端子２２とグランド層３５とが電気的に接続され、信号端子２１と導線路３３とが電気的に接続されても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明によれば、良好な高速通信が可能なアンテナシステムを達成することができる同軸ケーブル、及び、これを用いたアンテナシステムが提供される。
【符号の説明】
【００６０】
１・・・ケーブルアセンブリ
１０・・・同軸ケーブル
１１・・・中心導体
１２・・・絶縁層
１３・・・外部導体
１４・・・シース
２０・・・コネクタ
２１・・・信号端子
２２・・・グランド端子
２３・・・樹脂
２４・・・ケーブル固定部
２６・・・かしめ部
３０・・・配線基板
３１・・・基板
３２・・・信号用ランド
３３・・・導線路
３４・・・グランド用ランド
３５・・・グランド層
３６・・・貫通導体
４０・・・ソケット
４１・・・信号接続部
４２・・・グランド接続部
４３・・・端子
４４・・・端子
４５・・・樹脂
５０・・・アンテナ
５１・・・基体
５２・・・放射導体
５３・・・給電線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーブルアセンブリ、及び、それを用いたアンテナシステムに関し、特に良好な高速通信が可能なアンテナシステムを実現できるケーブルアセンブリ、及び、それを用いたアンテナシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯電話やモバイルパソコン等といった小型電子機器に用いられているアンテナは、一般的に配線基板に設けられているインピーダンスが５０Ωの導線路と電気的に接続されている。そして、この配線基板の導線路と他の配線基板の導線路とが電気的に接続されるとき、それぞれの配線基板の導線路同士が、同軸ケーブルにより接続されることがある。この場合、一般的にそれぞれの配線基板の導線路のインピーダンスと同軸ケーブルのインピーダンスとを整合させるために、インピーダンスが５０Ωの同軸ケーブルが用いられる。
【０００３】
下記特許文献１には、このような同軸ケーブルの一例が記載されている。下記特許文献１に記載の同軸ケーブルにおいては、配線基板に接続される側の端部において口出しがされている。この口出しは、シースから外部導体が露出され、外部導体から絶縁層が露出され、絶縁層から中心導体が露出されるものである。そして、露出された外部導体が、配線基板のグランド端子にはんだ付けにより接続されると共に、中心導体が、配線基板の信号端子にはんだ付けにより接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４５２２４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、近年、小型電子機器の高速通信化に伴ってＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）等の様にＯＦＤＭ（Orthogonal
Frequency Division Multiplexing）等の周波数多重方式を用いた通信技術が用いられている。このような通信技術においては、１００ｋＨｚから１２ＧＨｚの周波数の信号がアンテナにより送受信されるようになっている。このようにアンテナが送受信する周波数の帯域が広くなると、周波数の高い領域において、配線基板の導線路や、同軸ケーブルにおいてインピーダンスの不整合が生じ易くなる。このインピーダンスの不整合が生じると、定在波が目立つようになり、高周波領域での通信が阻害され、電子機器の高速通信を阻害する場合がある。このようなインピーダンスの整合性を示す一つの指標としてＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）がある。そして、一般的にＶＳＷＲが１．６０以下であることが、アンテナで高速通信を行うための目安の一つとされる。
【０００６】
しかし、配線基板の導線路のインピーダンスと、同軸ケーブルのインピーダンスとを整合させても、配線基板の端子に接続される同軸ケーブルの端部においては、一部が絶縁層により被覆された中心導体が、外部導体の端部から導出している。このような外部導体から導出している中心導体は、中心導体が外部導体によりシールドされていないため、インピーダンス不整合が生じる傾向にある。上記特許文献１の同軸ケーブルにおいても、同軸ケーブルの端部において、ＶＳＷＲが１．６０より大きくなる場合があり、このような場合には、良好な高速通信が阻害される虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は、良好な高速通信が可能なアンテナシステムを実現できるケーブルアセンブリ、及び、それを用いたアンテナシステム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】
【０００８】
本発明者は、上記課題を解決するために、基板の導線路と同軸ケーブルとが接続される部分において、インピーダンス不整合が生じないように鋭意研究を行った。中心導体が外部導体により覆われている部分においては、インピーダンスが整合されており、また、中心導体が信号端子に接続されてからは、信号端子のインピーダンスが支配的になる。従って、中心導体が外部導体の端部から導出してから信号端子に接続されるまでの長さを短くすれば、インピーダンス不整合が生じづらくなり、上記課題は解決できると考えた。そこで、信号端子とグランド端子とを有するコネクタ、及び、口出しされた同軸ケーブルを用意して、外部導体とコネクタのグランド端子とを接続し、中心導体とコネクタの信号端子とを接続して、ケーブルアセンブリを作製した。このとき、外部導体の端部から中心導体が信号端子に接続されるまで距離を短くすることにより、インピーダンスの不整合の問題は解決すると思われた。しかし、特定の周波数においては、外部導体の端部から中心導体が信号端子に接続されるまで距離を短くすると、却ってインピーダンス不整合が生じることが明らかになった。そこで、本発明者は、さらに鋭意研究を重ねて、本発明をするに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の同軸ケーブルは、中心導体と、前記中心導体の外周を被覆する絶縁層と、前記絶縁層の外周を被覆する外部導体と、前記外部導体を被覆するシースとを有し、１００ｋＨｚ以上１２ＧＨｚ以下の周波数においてインピーダンスが５０Ωの同軸ケーブルと、信号端子とグランド端子とを有し、１００ｋＨｚ以上１２ＧＨｚ以下の周波数においてインピーダンスが５０Ωのコネクタと、を備え、前記同軸ケーブルの端部において、前記外部導体は、前記シースから露出して前記グランド端子と電気的に接続され、前記中心導体は、前記外部導体の端部から導出すると共に、少なくとも一部が露出して前記信号端子と接続され、前記外部導体の端部から前記中心導体が前記信号端子に接続されるまで距離が、０．４０ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下とされることを特徴とするものである。
【００１０】
このようなケーブルアセンブリによれば、同軸ケーブル、及び、コネクタにおいては、１００ｋＨｚ以上１２ＧＨｚ以下の周波数においてインピーダンスが共に５０Ωとされ、インピーダンス整合がされている。また、１００ｋＨｚ以上１２ＧＨｚ以下の周波数の信号がコネクタの信号端子に印加される場合において、外部導体の端部から中心導体が信号端子に接続されるまで距離が、０．４０ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下とされため、同軸ケーブルの端部におけるＶＳＷＲを１．６０以下にすることができる。上述のように高速通信に用いられるアンテナ用の線路として、このようなＶＳＷＲが１．６０以下であることが求められる。従って、このようなケーブルアセンブリにおいては、高速通信を行う場合におけるインピーダンス不整合による定在波を十分なレベルに抑制することができる。従って、このようなケーブルアセンブリを用いることにより、良好な高速通信が可能なアンテナシステムを実現することができる。
【００１１】
また、上記ケーブルアセンブリにおいて、前記絶縁層は、前記外部導体の端部から露出しており、前記中心導体が前記外部導体の端部から導出している部分における前記外部導体側の一部は、前記絶縁層で被覆されていることが好ましい。
【００１２】
このようなケーブルアセンブリによれば、外部導体の端部から中心導体が露出している部分の間において、絶縁層が中心導体を被覆しているため、外部導体と中心導体との短絡を防止することができる。
【００１３】
また、上記ケーブルアセンブリにおいて、前記外部導体は、金属編組と、前記金属編組の隙間を埋める金属とから構成されることが好ましい。
【００１４】
このような同軸ケーブルによれば、金属編組の複数の線材が、金属編組の隙間を埋める金属により一体とされるため、外部導体を露出させるときに、外部導体がバラバラにならず作業性を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明のアンテナシステムは、上記のケーブルアセンブリと、前記信号端子と電気的に接続されるインピーダンスが５０Ωの導線路と、前記グランド端子と電気的に接続されるグランド体とを有する配線基板と、１００ｋＨｚ以上１２ＧＨｚ以下の周波数で通信を行い、前記導線路と電気的に接続されるアンテナと、を備えることを特徴とするものである。
【００１６】
このようなアンテナシステムによれば、同軸ケーブル及び導線路のインピーダンスが共に５０Ωとされ、さらに同軸ケーブルの端部におけるＶＳＷＲを１．６０以下にすることができるので、全体的にインピーダンスの不整合による定在波が抑制でき、良好な高速通信を行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明によれば、良好な高速通信が可能なアンテナシステムを実現できるケーブルアセンブリ、及び、それを用いたアンテナシステムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るケーブルアセンブリを示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るアンテナシステムを組み立てる様子を示す図である。
【図３】図１のケーブルアセンブリにより伝送される信号の周波数と、同軸ケーブルの端部におけるＶＳＷＲとの関係を、外部導体の端部から中心導体が信号端子に接続されるまで距離毎に示す図である。
【図４】図１の外部導体の端部から中心導体が信号端子に接続されるまで距離と、同軸ケーブルの端部におけるＶＳＷＲとの関係を周波数毎に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る同軸ケーブルの好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係るケーブルアセンブリを示す図である。図１に示すように、ケーブルアセンブリ１は、同軸ケーブル１０、及び、コネクタ２０を備える。
【００２１】
同軸ケーブル１０は、中心導体１１と、中心導体１１の外周を被覆する絶縁層１２と、絶縁層１２の外周を被覆する外部導体１３と、外部導体１３を被覆するシース１４とを有する。
【００２２】
中心導体１１は、複数の導電性の線材の撚り線から構成される。中心導体１１の直径は、特に制限されるものではないが、０．０７５ｍｍ〜０．１５ｍｍであることが、省スペース化に寄与しつつ、ＶＳＷＲを低く抑える観点から好ましい。なお、中心導体１１の材料としては、導体であれば特に制限されないが、例えば、銅やニッケル等が挙げられる。
【００２３】
中心導体１１を被覆する絶縁層１２は、絶縁性の樹脂から形成されている。絶縁層１２の外径は、特に制限されるものではないが、０．１６５ｍｍ〜０．４ｍｍであることが、上述の中心導体１１の好ましい直径の理由と同様に、省スペース化に寄与しつつ、ＶＳＷＲを低く抑える観点から好ましい。なお、絶縁層１２の材料としては、絶縁性の樹脂であれば特に制限がないが、例えば、ポリオレフィン系樹脂が挙げられ、ポリオレフィン系樹脂としては、エチレンプロピレン共重合体系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、又は、これらの混合物などが挙げられる。
【００２４】
絶縁層１２を被覆する外部導体１３は、金属編組から構成される。金属編組は、例えば、直径が０．１ｍｍ以下の多数の金属の線材が編みこまれたものである。なお、外部導体１３は、金属により金属編組の線材の隙間が埋められていることが好ましい。すなわち同軸ケーブル１０は、いわゆるセミフレキシブル同軸ケーブルであることが好ましい。このように構成することで、金属編組の複数の線材が、金属編組の隙間を埋める金属により一体とされるため、外部導体１３を露出させるときに、外部導体１３がバラバラにならず作業性を向上させることができる。この金属編組の隙間を埋める金属としては、例えば、スズ、はんだ等が挙げられる。そして、金属編組の隙間を埋める金属は、例えばめっき加工により金属編組の線材を被覆することで、金属編組の隙間を埋めている。外部導体の外径は、特に制限されるものではないが、例えば、上述のように中心導体１１の直径が０．０７５ｍｍ〜０．１５ｍｍである場合には、０．２９ｍｍ〜０．８３ｍｍとされる。
【００２５】
シース１４は、熱可塑性樹脂により形成されている。このような熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や、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（ＰＴＡ）や、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素樹脂を挙げることができる。
【００２６】
なお、このような構成の同軸ケーブル１０は、少なくとも１００ｋＨｚから１２ＧＨｚにおいて、インピーダンスが５０Ωとなるように調整されている。
【００２７】
そして、同軸ケーブル１０は、端部において口出しがされている。この口出しにより、外部導体１３がシース１４から露出し、絶縁層１２が外部導体１３から露出し、中心導体１１が絶縁層１２から露出されている。このように絶縁層１２が外部導体１３から露出することにより、外部導体１３の端部から中心導体１１が導出している部分の外部導体側の一部が絶縁層１２により被覆され、外部導体１３と中心導体１１との短絡を防止することができる。
【００２８】
コネクタ２０は、グランド端子２２と信号端子２１とを有する。
【００２９】
このコネクタ２０のグランド端子２２は、開口２２ａが形成された金属の枠体から構成されており、グランド端子２２の枠体の一部には開口２２ａと垂直な方向に孔２２ｂが形成されている。
【００３０】
また、グランド端子２２を構成する枠体内には、信号端子２１が、開口２２ａから一部が露出するようにして配置されている。この信号端子２１には、グランド端子２２の開口２２ａが向く方向に沿って孔２１ａが形成されている。また、信号端子２１におけるグランド端子２２の開口２２ａ側と反対側には、同軸ケーブル１０の中心導体１１が、孔２１ａと略垂直な方向を向いて固定される固定手段２１ｂが設けられている。
【００３１】
そして、このグランド端子２２と信号端子２１との間には、樹脂２３が充填されており、この樹脂２３により信号端子２１とグランド端子２２とが互いに絶縁されている。具体的には、信号端子２１の孔２１ａが形成されている側と反対側は、樹脂２３により被覆されている。そして、信号端子２１の固定手段２１ｂに同軸ケーブル１０の中心導体１１を固定するために、樹脂２３には、中心導体１１が挿入される孔２３ｂが設けられている。この樹脂２３に形成されている孔２３ｂが、グランド端子２２に形成された孔２２ｂから露出するようにして、樹脂２３の一部は、グランド端子２２の孔２２ｂから露出している。
【００３２】
また、信号端子２１の孔２１ａが形成されている側において、樹脂２３には孔２３ａが形成されており、信号端子２１の一部が、この孔２３ａ内に配置されて露出すると共に、信号端子２１の一部と樹脂２３とが離間している。
【００３３】
さらに、グランド端子２２を形成する金属の枠体の一部は、グランド端子２２の孔２２ｂが向く方向に沿って延在しており、ケーブル固定部２４が形成されている。従って、このケーブル固定部２４は、グランド端子２２と導通している。そして、ケーブル固定部２４にはかしめ部２６が形成されており、このかしめ部２６は、同軸ケーブル１０の外部導体１３をかしめて、同軸ケーブル１０とコネクタ２０とを固定するように構成されている。
【００３４】
なお、このような構成のコネクタ２０は、少なくとも１００ｋＨｚから１２ＧＨｚにおいて、インピーダンスが５０Ωとなるように調整されている。
【００３５】
そして、上述のように口出しされた同軸ケーブル１０の端部において、シース１４から露出した外部導体１３は、かしめ部２６によりかしめられ、さらに、外部導体１３の端部から導出すると共に、少なくとも一部が露出した中心導体１１は、樹脂２３の孔２３ｂを介して信号端子２１の固定手段２１ｂに固定される。こうして、外部導体１３がグランド端子２２と電気的に接続されると共に、中心導体１１が信号端子２１と接続され、ケーブルアセンブリ１とされる。このとき、ケーブルアセンブリ１においては、外部導体１３の端部から中心導体１１が信号端子２１に接続されるまで距離Ｌが、０．４０ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下とされている。
【００３６】
次に、このようなケーブルアセンブリ１を用いたアンテナシステムについて説明する。
【００３７】
図２は、本発明の実施形態に係るアンテナシステムを組み立てる様子を示す図である。図２に示すように、本実施形態のアンテナシステムは、配線基板３０と、配線基板３０上に実装されているソケット４０と、配線基板３０上に実装されているアンテナ５０と、ソケット４０にコネクタ２０が接続される上述のケーブルアセンブリ１とを主な構成として備える。
【００３８】
図２に示すように配線基板３０は、平板状の基板３１と、基板３１の一方の面上に設けられたグランド用ランド３４と、基板３１の一方の面上に設けられた信号用ランド３２と、基板３１の一方の面上に設けられ信号用ランド３２と接続されている導線路３３と、基板３１の他方の面上に設けられているグランド体としてのグランド層３５と、グランド層３５とグランド用ランド３４とを電気的に接続する貫通導体３６とを主な構成として備える。
【００３９】
基板３１は、例えば、ガラス繊維にエポキシ樹脂が含浸された基板とされる。グランド用ランド３４、信号用ランド３２、導線路３３、及び、グランド層３５は、金属めっきや銅箔等の金属箔から構成されており、貫通導体３６は、銅等の金属から構成されるビアやスルーホールから構成されている。そして、グランド層３５は、基板３１における他方の面の略全面に設けられている。なお、このグランド層３５は、図示しない手段により、接地される。また、導線路３３は、少なくとも１００ｋＨｚから１２ＧＨｚにおいて、インピーダンスが５０Ωに調整されている線路である。
【００４０】
また、配線基板３０上に実装されるアンテナ５０は、導線路３３と電気的に接続されている。本実施形態においては、アンテナ５０は、基体５１上に放射導体５２及び給電線５３が設けられた構成のいわゆるパッチアンテナとされる。このパッチアンテナの給電線５３が、図示しないはんだにより導線路３３と電気的に接続される。そして、給電線から１００ｋＨｚから１２ＧＨｚの信号が伝送されることにより、アンテナ５０は、１００ｋＨｚから１２ＧＨｚの周波数帯域で通信を行う。
【００４１】
また、配線基板３０上に実装されているソケット４０は、金属から成る枠体から構成されるグランド接続部４２内に、信号接続部４１が設けられており、グランド接続部４２と信号接続部４１とは、樹脂４５により互いに絶縁されている。そして、グランド接続部４２には、グランド用の端子４４が接続されており、グランド用の端子４４と、配線基板３０のグランド用ランド３４とが図示しないはんだにより電気的に接続されている。また、信号接続部４１には、信号用の端子４３が接続されており、信号用の端子４３と、配線基板３０の信号用ランド３２とが図示しないはんだにより電気的に接続されている。
【００４２】
そして、コネクタ２０のグランド端子２２と、ソケット４０のグランド接続部４２とが嵌合するように、コネクタ２０は、図２の矢印に示すように移動されてソケット４０に固定される。このときコネクタ２０のグランド端子２２に形成された開口２２ａにソケット４０のグランド接続部４２が入り込んで、グランド端子２２とグランド接続部４２とが嵌合して、互いに導通する。従って、グランド端子２２は、グランド層３５と電気的に接続される。さらにコネクタ２０の信号端子２１に形成された孔２１ａにソケット４０の信号接続部４１が入り込んで、信号端子２１と信号接続部４１とが嵌合して、互いに導通する。従って、信号端子２１と導線路３３とが電気的に接続される。こうして、アンテナ５０が実装された配線基板３０上にケーブルアセンブリ１が実装されて、アンテナシステムとされる。
【００４３】
そして、同軸ケーブル１０の中心導体１１に１００ｋＨｚから１２ＧＨｚの信号は伝送されると、配線基板３０の導線路３３を介して、アンテナ５０により通信が行われる。
【００４４】
次に、ケーブルアセンブリ１における、図１の外部導体の端部から中心導体が信号端子に接続されるまで距離Ｌと、同軸ケーブル１０の端部におけるＶＳＷＲとの関係について説明する。図３は、図１のケーブルアセンブリ１により伝送される信号の周波数と、同軸ケーブル１０の端部におけるＶＳＷＲとの関係を、外部導体１３の端部から中心導体１１が信号端子２１に接続されるまで距離Ｌ毎に示す図である。具体的には、距離Ｌが、０．２５ｍｍ、０．７５ｍｍ、１．２５ｍｍ、１．７５ｍｍであるそれぞれのケーブルアセンブリ１について、横軸を周波数として、縦軸をＶＳＷＲとして、周波数とＶＳＷＲとの関係を示している。
【００４５】
ここで、絶縁層１２が外部導体１３から露出する長さを０ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍと変化させて、絶縁層１２から露出し信号端子２１に接続されるまでの中心導体１１の長さを０．２５ｍｍとすることで、上述のように距離Ｌを０．２５ｍｍ、０．７５ｍｍ、１．２５ｍｍ、１．７５ｍとした。また、外部導体１３がシース１４から露出する長さを２．０９ｍｍとし、絶縁層１２から露出する中心導体１１全体の長さを１．２ｍｍとした。
【００４６】
なお、外部導体１３の端部から中心導体１１が信号端子２１に接続されるまで距離Ｌ以外はコネクタ２０の設計に依存し、特に限定はされない。さらに外部導体１３から露出する絶縁層１２の長さは中心導体１１と外部導体１３とが短絡せず、中心導体１１と信号端子２１との接続に邪魔にならないかぎり特に制限されない。
【００４７】
図３から明らかなように、距離Ｌが１．７５ｍｍのケーブルアセンブリ１においては、周波数が約８．８ＧＨｚ以上になるとＶＳＷＲが１．６０よりも大きくなる場合がある。同様に、距離Ｌが１．２５ｍｍのケーブルアセンブリ１においては、周波数が、約８．９ＧＨｚを以上になるとＶＳＷＲが１．６０よりも大きくなる場合がある。さらに、距離Ｌが０．２５ｍｍのケーブルアセンブリ１においては、周波数が約７．４ＧＨｚから約７．６ＧＨｚにかけてＶＳＷＲが１．６０よりも大きくなる。一方、距離Ｌが０．７５ｍｍのケーブルアセンブリ１においては、高速通信を行うために必要な周波数である１００ｋＨｚから１２ＧＨｚにおいて、ＶＳＷＲが１．６０を超えることがない。このようにケーブルアセンブリ１においては、距離Ｌが０．７５ｍｍ付近である場合には、ＶＳＷＲが良好な値を示すことが分かる。
【００４８】
次に、このようなＶＳＷＲが１．６０を超えない距離Ｌの範囲について、図４を用いて更に詳細に説明する。図４は、図１の外部導体１３の端部から中心導体１１が信号端子２１に接続されるまで距離Ｌと、同軸ケーブル１０の端部におけるＶＳＷＲとの関係を周波数毎に示す図である。具体的には、周波数が１００ｋＨｚ、及び、０．１ＧＨｚから１２ＧＨｚにおける０．１ＧＨｚ間隔の各周波数において、距離Ｌが０．２５ｍｍ、０．７５ｍｍ、１．２５ｍｍ、１．７５ｍｍでのＶＳＷＲの値をプロットして、それぞれの周波数における各プロットを直線で結んだものである。なお、図４においては、ＶＳＷＲの全体的な傾向を把握するため、特に言及する場合を除き、プロットされたグラフの各周波数については言及しない。
【００４９】
図４に示すうように、同軸ケーブル１０が、１００ｋＨｚから１２ＧＨｚの周波数の信号を伝送する場合において、距離Ｌが０．４０ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下である場合に、同軸ケーブル１０の端部におけるＶＳＷＲが１．６０以下となる。
【００５０】
距離Ｌが０．４０ｍｍにおける最もＶＳＷＲが高い値となる周波数は、図４に示すように７．５ＧＨｚである。ここで、周波数が７．５ＧＨｚにおいて、距離Ｌが０．２５ｍｍにおけるＶＳＷＲの値は、１．６６であり、距離Ｌが０．７５ｍｍにおけるＶＳＷＲの値は、１．４５である。従って、周波数が７．５ＧＨｚにおいて、距離Ｌが０．２５ｍｍ及び０．７５ｍｍでのＶＳＷＲの値をプロットして、これらのプロットを直線で結んだ場合、距離Ｌが０．４０ｍｍにおいて、この直線が示すＶＳＷＲの値は、１．５９７となる。
【００５１】
一方、距離Ｌが０．８５ｍｍにおける最もＶＳＷＲが高い値となる周波数は、図４に示すように１０．８ＧＨｚである。ここで、周波数が１０．８ＧＨｚにおいて、距離Ｌが０．７５ｍｍにおけるＶＳＷＲの値は、１．５２であり、距離Ｌが１．２５ｍｍにおけるＶＳＷＲの値は、１．９１である。従って、周波数が１０．８ＧＨｚにおいて、距離Ｌが０．７５ｍｍ及び１．２５ｍｍでのＶＳＷＲの値をプロットして、これらのプロットを直線で結んだ場合、距離Ｌが０．８５ｍｍにおいて、この直線が示すＶＳＷＲの値は、１．５９８となる。
【００５２】
従って、図１に示すケーブルアセンブリ１が、高速通信を行うために必要な１００ｋＨｚから１２ＧＨｚの周波数の信号を伝送する場合に、同軸ケーブル１０の端部におけるＶＳＷＲが、１．６０以下になるためには、距離Ｌは、０．４０ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下とされる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態によるケーブルアセンブリ１によれば、中心導体１１が外部導体１３により覆われている部分においては、インピーダンスが整合されており、また、中心導体１１が信号端子２１に接続されてからは、信号端子２１のインピーダンスが支配的になる。そして、１００ｋＨｚ以上１２ＧＨｚ以下の周波数の信号がコネクタ２０の信号端子２１に印加される場合において、外部導体１３の端部から中心導体１１が信号端子２１に接続されるまで距離Ｌが、０．４０ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下とされため、同軸ケーブル１０の端部におけるＶＳＷＲを１．６０以下にすることができる。上述のように高速通信に用いられるアンテナ用の線路として、このようなＶＳＷＲが１．６０以下であることが求められる。従って、このようなケーブルアセンブリ１においては、高速通信を行う場合におけるインピーダンス不整合による定在波を十分なレベルに抑制することができる。従って、このようなケーブルアセンブリ１を用いることにより、良好な高速通信が可能なアンテナシステムを実現することができる。
【００５４】
そして、このようなケーブルアセンブリ１を用いたアンテナシステムによれば、同軸ケーブル１０及び導線路３３のインピーダンスが共に５０Ωとされ、さらに同軸ケーブル１０の端部におけるＶＳＷＲを１．６０以下にすることができるので、全体的にインピーダンスの不整合による定在波が抑制でき、良好な高速通信を行うことができる。
【００５５】
以上、本発明について、実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５６】
例えば、上記実施形態においては、同軸ケーブル１０の端部において口出しにより絶縁層が露出するとしたが、絶縁層は必ずしも露出していなくても良い。
【００５７】
また、同軸ケーブル１０の中心導体１１は、複数の導電性の線材の撚り線から構成されるとしたが、導電性の単線から構成されても良い。また、外部導体１３は、金属編組と、金属編組の隙間を埋める金属とから構成されるとしたが、金属編組のみから構成されても良く、金属のテープから構成されても良い。
【００５８】
また、ケーブルアセンブリ１は、コネクタ２０とソケット４０とが嵌合することで、グランド端子２２とグランド層３５とが電気的に接続されると共に、信号端子２１と導線路３３とが電気的に接続されるとしたが、他の手段により、グランド端子２２とグランド層３５とが電気的に接続され、信号端子２１と導線路３３とが電気的に接続されても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明によれば、良好な高速通信が可能なアンテナシステムを達成することができる同軸ケーブル、及び、これを用いたアンテナシステムが提供される。
【符号の説明】
【００６０】
１・・・ケーブルアセンブリ
１０・・・同軸ケーブル
１１・・・中心導体
１２・・・絶縁層
１３・・・外部導体
１４・・・シース
２０・・・コネクタ
２１・・・信号端子
２２・・・グランド端子
２３・・・樹脂
２４・・・ケーブル固定部
２６・・・かしめ部
３０・・・配線基板
３１・・・基板
３２・・・信号用ランド
３３・・・導線路
３４・・・グランド用ランド
３５・・・グランド層
３６・・・貫通導体
４０・・・ソケット
４１・・・信号接続部
４２・・・グランド接続部
４３・・・端子
４４・・・端子
４５・・・樹脂
５０・・・アンテナ
５１・・・基体
５２・・・放射導体
５３・・・給電線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心導体と、前記中心導体の外周を被覆する絶縁層と、前記絶縁層の外周を被覆する外部導体と、前記外部導体を被覆するシースとを有し、１００ｋＨｚ以上１２ＧＨｚ以下の周波数においてインピーダンスが５０Ωの同軸ケーブルと、
信号端子とグランド端子とを有し、１００ｋＨｚ以上１２ＧＨｚ以下の周波数においてインピーダンスが５０Ωのコネクタと、
を備え、
前記同軸ケーブルの端部において、前記外部導体は、前記シースから露出して前記グランド端子と電気的に接続され、前記中心導体は、前記外部導体の端部から導出すると共に、少なくとも一部が露出して前記信号端子と接続され、
前記外部導体の端部から前記中心導体が前記信号端子に接続されるまで距離が、０．４０ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下とされる
ことを特徴とするケーブルアセンブリ。
【請求項２】
前記絶縁層は、前記外部導体の端部から露出しており、前記中心導体が前記外部導体の端部から導出している部分における前記外部導体側の一部は、前記絶縁層で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載のケーブルアセンブリ。
【請求項３】
前記外部導体は、金属編組と、前記金属編組の隙間を埋める金属とから構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のケーブルアセンブリ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のケーブルアセンブリと、
前記信号端子と電気的に接続されるインピーダンスが５０Ωの導線路と、前記グランド端子と電気的に接続されるグランド体とを有する配線基板と、
１００ｋＨｚ以上１２ＧＨｚ以下の周波数で通信を行い、前記導線路と電気的に接続されるアンテナと、
を備えることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項１】
中心導体と、前記中心導体の外周を被覆する絶縁層と、前記絶縁層の外周を被覆する外部導体と、前記外部導体を被覆するシースとを有し、１００ｋＨｚ以上１２ＧＨｚ以下の周波数においてインピーダンスが５０Ωの同軸ケーブルと、
信号端子とグランド端子とを有し、１００ｋＨｚ以上１２ＧＨｚ以下の周波数においてインピーダンスが５０Ωのコネクタと、
を備え、
前記同軸ケーブルの端部において、前記外部導体は、前記シースから露出して前記グランド端子と電気的に接続され、前記中心導体は、前記外部導体の端部から導出すると共に、少なくとも一部が露出して前記信号端子と接続され、
前記外部導体の端部から前記中心導体が前記信号端子に接続されるまで距離が、０．４０ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下とされる
ことを特徴とするケーブルアセンブリ。
【請求項２】
前記絶縁層は、前記外部導体の端部から露出しており、前記中心導体が前記外部導体の端部から導出している部分における前記外部導体側の一部は、前記絶縁層で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載のケーブルアセンブリ。
【請求項３】
前記外部導体は、金属編組と、前記金属編組の隙間を埋める金属とから構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のケーブルアセンブリ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のケーブルアセンブリと、
前記信号端子と電気的に接続されるインピーダンスが５０Ωの導線路と、前記グランド端子と電気的に接続されるグランド体とを有する配線基板と、
１００ｋＨｚ以上１２ＧＨｚ以下の周波数で通信を行い、前記導線路と電気的に接続されるアンテナと、
を備えることを特徴とするアンテナシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２２８０３２（Ｐ２０１１−２２８０３２Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９４６５２（Ｐ２０１０−９４６５２）
【出願日】平成２２年４月１６日（２０１０．４．１６）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１６日（２０１０．４．１６）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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